一台ASML7纳米光刻机月产能有多大?
目前7纳米光刻机被ASML垄断,而且价格非常昂贵。
大家都知道光刻机是目前世界上技术最复杂的设备之一,目前只有少数国家能够生产光刻机,而能够生产7nm光刻机的只有一家企业,那就是荷兰的ASML。目前荷兰ASML垄断着全球高端光科技80%以上的份额,至于7纳米光刻机,那基本上是100%垄断。正因为技术全球领先,而且处于垄断地位,所以目前一台7纳米光刻机的价格是非常昂贵的。比如2018年中芯国际跟ASML预定了一台7纳米工艺的光刻机,其价格就达到了1.2亿美元,光一台光刻机的价格就相当于中芯国际2017年全年的利润。
但即便光刻机的售价非常昂贵,目前仍然供不应求,有些厂家即便给到更高的价格也不一定能买到,因为7nm光刻机每年的出货量也就十几二十台,这些生产出来的光刻机还优先提供给ASMl的合作伙伴以及股东。
看到这个估计很多朋友都比较好奇,既然7纳米光刻机的售价这么昂贵,那它的产能到底是多少呢?买了之后是亏还是赚呢?
在了解7nm光刻机产能之前我们先来看下目前主要芯片代工企业的收入水平。
下图是2018年全球主要芯片代工企业代工一个晶圆的平均收入情况,平均收入水平最高的是台积电,每张芯片收入是1382美元;接下来是格罗方德,单张晶圆代工收入是1014美元;第3位是联华电子,单张晶圆代工收入是715美元;第4位是中芯国际,单张晶圆代工收入是671美元。
从这些代工企业的平均收入来看,4个厂家的收入相差是比较大的,位于第一的台积电单张晶圆代工收入当于中芯国际的两倍左右。而这些代工企业之所以有这么大的收入差距,因为他们代工的芯片工艺要求不一样,目前中芯国际所代工的大多都是90纳米以上,而台积电所代工的大部分都是小于90纳米的芯片,而且小于20纳米的也占了不少份额。
对于代工企业来说,所代工的芯片工艺要求越高,其代工的收入会越高。比如目前小于20纳米的芯片代工单张晶圆的代工收入大概是6050元,对于7纳米的晶圆,其代工收入应该在8000美元以上。
随着中美关系的日益紧张,美国也再次加大的对于我国半导体行业的限制。而高端光刻机则是半导体行业的命脉,遗憾的是高端光刻机市场几乎完全被ASML所垄断,我国的上海微电子只能生产90nm制程的低端光刻机。一台7nm工艺的高端光刻机售价1.2亿美元,中芯国际早在2017年从ASML订购了一台,但由于重重阻挠目前依旧没有到货。
(一)一台7nm光刻机产能多少
目前市面上的7nm光刻机主要有两种型号,分别为NXE:3400B和NXE:3400C,其中3400B是目前使用最多的型号,台积电,三星等晶圆代工企业都在使用,3400C则是新一代的EUV光刻机,技术提升,效率也有一定提升。
1、3400B型号 每小时可处理晶圆数不低于125片,如果一天24小时不停运转,理论上一月的产能为90000片。安卓每片8000美元计算,理论月产能为7.2亿美元。
2、3400C型号 每小时处理晶圆数提升至155-170片,理论一月产量达到122400片。
值得注意的是,实施生产中做不到全天候的运行,还要受到各种因素的制约,还有良率的影响,最终效率可能一半都没有,甚至有很多消息称——月产量只有1.6万片!
(二)光刻机制造难点
1.2亿美元一台的光刻机,真的可以称得上吞金巨兽!
一台7nm EUV光刻机包含5万多个零件,从下单到正式交货需要历经21个月!2018年ASML年产量不过18台,2019年全年也只有不多30台,预计在2022年将这一数字提升到40台!
在一台的光刻机的数万零件之中,有许多组件的技术要求非常高,比如光刻机的中心镜头。光刻机的中心镜头对于镜头要求较高,需要高纯度透光以及高抛光,能够达到这一标准的公司并不多,并且在镜头的打磨方面需要的不仅仅是技术,还需要更多的“大国工匠”!ASML光刻机的镜头来自德国蔡司,做显微镜起家,业内公认技术领先的光学公司!
总结
芯片是人类智慧的集大成者,而光刻机则是芯片制造的命脉!ASML终究是西方的企业,面对美国对华的新一轮制裁,也只会站在对立的一方;台积电也被要求在美国建厂,并投资了120亿。我国的上海微电子,中芯国际等企业才是接下来发力的重点,同时希望华为能挺过新一轮的制裁吧!
光刻机只是芯片制作的一项工艺而已,完整的芯片制作包括了硅晶提纯、晶圆切片、涂膜、晶圆显影蚀刻、掺杂、针测、切割、测试等工艺。
一条***用12英寸晶圆技术的生产线满负荷运行,月产3.5万晶圆,一块晶圆可以生成500片麒麟990 5G芯片。
那么这个光刻机就能生成1500万个5g芯片,1年就是1.8亿,刚好能满足华为手机的需求。
为了让大家对晶圆的大小有个形象认识,可以参考下面一张图片,里面就是12英寸的晶圆,而一个手机的芯片比指甲盖还小,所以晶圆越大,生产效率越高,但是成本也更高。
由于不少生产线的材料和设备需要进口,并不是仅仅购买光刻机就可以达成生成芯片的目标,还需要硅晶材料,晶圆切割机,光刻机,蚀刻机,靶材,封测等。
从中芯国际的上市场财报上可以看出,其募集资金中,大约有80亿元规划建设一条12英寸的生产线,可见芯片的投入巨大。
而市场领先的台积电,其成功之处就是将早期的大量积累投入到晶圆厂的构建中去,不断***用最领先的集成工艺,精度越高,越省材料。
举个例子:
中芯国际的主流生产线是28纳米的产品,其材料成本约为28*28=784单位,而台积电最新的5纳米生产线,材料成本为25单位。
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