文 | 半導體產業縱橫,作者 |九林
1984年4月1日愚人節這一天,飛利浦和跟荷蘭的一家小公司合資,成了一家新公司。新公司的縮寫叫ALS,跟漸凍症的縮寫是一樣的。一直到1996年,這家公司改名叫ASML。
也就是現在,大名鼎鼎的ASML。
今年,ASML的High NA EUV光刻機成爲設備新晉「頂流」。其數值孔徑(NA)從之前標準 EUV 光刻機的 0.33 提升到了 0.55 ,鏡頭的分辨率從之前的13 nm提升到了 8 nm,能夠實現2nm以下先進製程大規模量產。英特爾、台積電、三星哪怕豪侈巨資也要拿下。
ASML光刻巨頭的生意風生水起,今年ASML又賣了多少臺光刻機?
01 ASML有哪些光刻機?
想要知道ASML究竟賣了多少光刻機,首先要簡單了解一下這個光刻巨頭到底造了哪些類型的光刻設備。
ASML的成長史,可以說是光刻機迭代史。
PAS 2000、PAS 2500的起步階段
我們回到最初的1984年,新生的ASML呱呱墜地。當時ASML的產品只有16台飛利浦當作庫存的PAS 2000。但這款光刻機採用油壓傳動台,有着巨大的缺陷,沒有客戶看得上。
在發現了PAS 2000問題後,ASML決定開發新一代採用電動晶圓臺的光刻機,型號PAS 2500。1986年推出非常棒的第二代產品PAS 2500,並第一次賣給美國當時的創業公司賽普拉斯(Cypress)。
1988年,飛利浦將MEGA生產線搬到了台積電,結果突發一場火災。於是台積電想ASML採購了17台PAS 2500,成爲了ASML的最大客戶。正是因爲這些訂單,AMSL終於開始盈利了。
PAS 5500,一戰成名
PAS 5500是ASML的成名之戰,1991年發佈,能夠實現掃描式光刻。這時候IBM宣佈將成爲第一家在8英寸晶圓上製造芯片的公司。PAS 5500通過了IBM的產業驗證,實現了小批量交付。
PAS 5500按照模塊化設計,客戶可以根據不同工藝隨意選配不同部件包,包括:55/100/200B/250C/300B/400D/700B/750E/850C等等等,涵蓋了各種光源(i線和KrF),各種尺寸(4-12英寸),各種鏡頭(i線和KrF鏡頭),各種投影模式(stepper/scanner)。
這就使得一臺設備能夠實現百花齊放。
PAS 5500的戰績不止於IBM,三星裝機第一臺PAS 5500後生產出了250nm工藝的16Mb存儲器。SK 海力士在1996年裝機後,1998年直接成爲了AMSL的最大客戶。
TWINSCAN 和浸沒式技術
時間來到了1990年代末,光刻機的波長也從248nm進入到193nm,這就是著名的ArF準分子激光器。
產業在193nm波長上卡了近20年。乾式193nm光刻機的極限工藝是65nm,再往下就很難實現了。產業內提出了各種超越193nm的方案,相對而言157nm技術難度稍低。這時候,AMSL收購了美國光刻機廠商AVG,儲備了157nm和EUV光刻機。
直到2002年,在157nm技術研討會上,台積電的林本堅提出了浸沒光刻技術,找到了134nm波長,一石激起千層浪。
雖然浸入式光刻機的構思非常巧妙,但從工程角度看,它並不難完成。ASML很快就按照設計製造出了134納米波長光源的浸入式光刻機,TWINSCAN AT:1150i 。
2006年ASML推出了第一臺批量生產的浸入式機器 XT:1700i。2008年又推出了TWINSCAN NXT:1950i可用於32納米芯片的量產,並迅速推動ASML開發出一系列用於亞32納米制程節點的光刻系統,包括NXT:1960i、NXT:1965i、NXT:1970i等。
改變時代的EUV
爲了鞏固地位,AMSL在開發浸入式光刻機的同時,就已經向極紫外光源發起挑戰。它摸索出了一種新的EUV產生方法:用激光轟擊錫珠,讓其化爲等離子態,從而產生EUV。基於這個方法,ASML於2010年推出了第一臺EUV樣機。
不過,將樣機變爲可以銷售的商品還需要很多投入,預期的投入可能達到每年10億歐元,以ASML的財力並沒有能力獨自完成這一切。爲了解決這個問題,它邀請了英特爾、三星和台積電入股共同研發。終於,在2013年,量產的EUV光刻機NEX:3300B面世了——也就在這一年,溫寧克和範登布林克接過了公司的領導權。
之後,AMSL於2017年推出了TWINSCANNXE:3400B,將光刻機的製程(即最小的電路柵格間距離)從7納米推到了5納米。2020年初,AMSL發貨了第100台EUV光刻機。
再到2023年,再次推出了High NA EUV光刻機TWINSCAN EXE:5000。從AMSL的路線圖來看,在2025年還要推出將新一代High-NA EUV系統EXE:5200。
02 ASML賣了多少光刻機?
筆者翻閱ASML業績,整理了其自2012年開始的出貨數據。ASML出貨與其不斷成長的光刻歷程息息相關。
DUV光刻機,出貨量的主力軍
ASML 2012-2023光刻機出貨量(左右滑動查看全部列表)
如果按照光源類型劃分,不僅有EUV光刻機,還有ArF浸入式光刻機、ArF乾式光刻機、KrF光刻機、i-line設備等。其中,ArF、ArF和KrF都屬於深紫外線光刻機(DUV),這也是當前半導體製造的主力。從2012年到2023年,ASML出貨量2235台DUV光刻機。
從2012年的出貨量來看,ArFi和KrF等深紫外線光刻機(DUV)出貨量遠超EUV光刻機。畢竟,如前文鎖述,能夠量產的EUV也是在2013年才正式亮相。從上圖來看,ArFi出貨數量一直保持在70-80台左右,但2023年出現了暴漲,直接出貨125台。KrF出貨量原先也一直維持在70左右,但從2020年開始每年增長近30台左右。
2020、2023這兩個時間節點大家都不陌生。在2023年末,荷蘭和美國最新頒佈的出口管制法規已經生效。當時阿斯麥財務長Roger Dassen表示:「2024年我們將不會獲得向中國發運NXT:2000i及以上浸潤式設備的出口許可證,此外,個別中國先進芯片製造晶圓廠將無法獲得發運NXT:1970i和NXT:1980i浸潤式設備的許可證。」
2023年,ASML賣了449臺光刻機,其中有53台是EUV光刻機,396台是DUV光刻機。2023年DUV光刻機的出貨量,很大一部分來自於中國市場。
EUV光刻機,轉折點在2022
ASML 2012-2023 光刻機淨銷售額(單位:億歐元)
從2012年-2023年,AMSL一共出貨了233台EUV光刻機。百位數的EUV光刻機的出貨量對比千位數的DUV光刻機。可以說,出貨數量少的可憐,但架不住EUV高昂的價格。ASML 目前在售的雙工件台 EUV 光刻機單價約 1.2 億美元至 1.5 億美元左右。而其新一代高 NA EUV 光刻機造價更是高達 3 億至 3.5 億歐元(約合人民幣 21.95 億至 25.61 億元)。
從上圖來看,自2019年開始,ASML的EUV光刻機銷售額出現了較大的增長,而自2020年銷售額達到44億歐元后,直接超過了當年的ArFi光刻機的銷售額(40億歐元)。從此之後,EUV光刻機的銷售額就一騎絕塵。即使2023年,ArFi光刻機出貨數量爆增到125台,賣出的價格也只有86億歐元。EUV光刻機的總銷售額還超過其5個億歐元。
地區營收,誰購買了最多的光刻機?
ASML 地區出貨銷售額(單位:億歐元)(左右滑動查看全部列表)
2012年開始,韓國、中國臺灣地區、美國對於ASML光刻機的購買力是比較強的。當時中國大陸被列爲亞洲其他地區,進而計算銷售額。自2015年後,由於中國大陸購買金額增長,被ASML業績再單拎出來,以上2015年後的亞洲其他地區數據實際爲中國大陸的數據。
上圖中,中國臺灣地區對於光刻機的購買需求始終旺盛,基本是佔了大頭。但也不難理解,台積電作爲全球第一的晶圓大廠,其資本支出一直是頂尖的。可以看到,從2019年到2020年,ASML對中國臺灣的銷售額有明顯上漲。對比當時的歷史來看,這個是節點台積電正開始量產7nm+製程(也就是EUV 版的 7nm),因此銷售金額增長不足爲奇。
韓國的光刻機購買金額,從2018年到2019年有一個巨大的下滑,但需要注意的是,其2017年、2018年的金額達到30億歐元,相較之前15億歐元翻了一倍。2019年正是上一個
中國大陸地區對於光刻機的購買金額一直維持在20億歐元左右,但2023年暴漲了61億歐元,再次印證了前文所述,大陸只能在禁令下來前,現行購買部分光刻機。
03 2024年,ASML又賣了多少臺光刻機?
看完了ASML前十二年的回顧,我們來仔細看看,在禁令實施的第一年,ASML賣的如何吧。
從地區來看,日本第一季度沒有購買、歐洲第三季度也沒有購買。值得注意的是,韓國今年依舊花了近30億歐元購買光刻機,但原本一直佔銷售大頭的中國臺灣剛剛花了16億歐元。同時,大陸的購買力也非常強,相比去年全年的61億歐元,今年才三個季度,已經在ASML這裏購買了70億歐元的設備了。如果大陸Q4穩定按照20億歐元的購買力度,那今年中國大陸的銷售額會再創新高,甚至達到90億歐元。
在ASML公佈2023年全年業績時,也對2024年的業績做出了預測。認爲 2024 年的淨銷售額將與2023年基本持平,而ASML 2023全年淨銷售額是276億歐元。按照276億歐元計算,今年中國市場將佔ASML業績的三分之一。