随着三星 10 奈米制程藉高通骁龙 835 处理器亮相,以及台积电 10 奈米制程生产的联发科 Helio X30 处理器,在魅族 Pro 7 系列手机首发,之后还有海思的麒麟 970 及苹果 A11 处理器加持,手机处理器的 10 奈米制程时代可说是正式展开。下一代 7 奈米制程看来,应该仍是三星与台积电两大龙头的天下。由于 7 奈米制程极依赖的极紫外光(EUV)设备,中国厂商短时间仍无法买到,这对积极建构自身半导体生产能量的中国来说,可能在 7 奈米制程的节点拉开距离。
三星和台积电两大晶圆代工龙头都早已布局 7 奈米制程,以便争夺 IC 设计业者的订单。日前传出三星原定在 2018 年破土动工的韩国华城 18 号生产线,时间已提前到 2017 年 11 月,以便 2019 年就能进入 7 奈米制程量产;18 号生产线将架设 10 多台极紫外光(EUV)设备,以强化生产效能。
台积电部分,根据高层之前在法说会的说法,目前已有 12 个产品设计定案,第一代 7 奈米制程将会在 2017 年底或 2018 年达成量产。第二代 7 奈米制程会在 2019 年达成量产目标,制程也将导入 EUV 技术。不论是三星或台积电,都将引入 EUV 技术至 7 奈米制程。这种被视为延续摩尔定律的设备,正是寄望能推动未来制程进步的重要关键。
就 7 奈米制程的节点来看,一定程度上也被 EUV 设备控制,而 EUV 设备却是由荷兰半导体设备厂商艾司摩尔(ASML)独占。ASML 是一家从事半导体设备设计、制造及销售的企业,自 1984 年从飞利浦独立出来后,2016 年先后宣布收购汉微科及蔡司半导体 24.9% 股份。这家垄断高阶光刻机市场的厂商,股东包含英特尔(intel)、台积电和三星。根据 ASML 公布的 2017 第 2 季财报,单季营收净额为 21 亿欧元,毛利率为 45%。
由于 EUV 研发难度非常大,造成单价居高不下,每台价格约 1 亿欧元,甚至还不是有钱就能买到。例如受限于《瓦圣纳协定》(The Wassenaar Arrangement on Export Controls for Conventional Arms and Dual-Use Good and Technologies),中国厂商就买不到最高阶的光刻机设备。此外,由于 ASML 的 EUV 年产量只有 12 台,三星及台积电就几乎抢光 2017 到 2018 年所有产能,即便有报导称 ASML 正在提升生产效率,希望 2018 年将产能增加到 24 台,2019 年达到 40 台,但仍不足以应付市场需求。中国厂商即使有机会购买 EUV 设备,恐怕也都要落空。
对大力投入积体电路发展的中国来说,虽然买不到 ASML 的 EUV 设备,但也寻找其他方式,希望有所突破。例如 2017 年 3 月,上海微电子装备(集团)就与 ASML 签署合作备忘录;6 月时,上海积体电路研究开发中心又宣布与 ASML 合作,将共同建立培训中心;中国本地的长春光机带领的极紫外光刻关键技术研究专案,也在 2017 年 6 月启动。这些计划,都是中国希望能在 EUV 设备销售限制下还能有突破而准备。实际上未来是不是真能有进展,以达成最后目标,还有待观察。
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