缺芯潮带来了半导体产能扩充潮,给芯片制造设备行业带来了持续繁荣的时光。说到芯片制造的前道光刻机大家都知道在EUV上一家独大的荷兰厂商ASML,他们在2021年卖出了42台EUV光刻机。但除了EUV,ArFi和ArF也属于高端类别,在这个领域Nikon也占一小部分。除此之外就是KrF和i line机型……

本文转自公众号“芯思想 ChipInsights”,原标题:2021年全球光刻机市场

2021年全球集成电路、面板、LED用光刻机出货约650台,较2020年增加70台。其中集成电路制造用光刻机出货约500台;面板、LED用光刻机出货约150台。

一、前三大出货情况

2021年,前三大ASML、Nikon、Canon的集成电路用光刻机出货达478台,较2020年的413台增加65台,涨幅为15%+。

从EUV、ArFi、ArF三个高端机型的出货来看,2020年共出货152台,较2020年的143台增长6%+。其中ASML出货145台,占有95.4%的市场,较2019年增加10.4个百分点;Nikon出货7台,占有4.6%的市场,较2020年15%减少10.4个百分点。

EUV方面还是ASML独占鳌头,市占率100%;ArFi方面ASML市占率高达96%,较2020年增加10个百分占;ArF方面ASML占有88%的市场份额,较2020年增加21个百分点;KrF方面ASML也是占据75%的市场份额,较2020年增加4个百分点;在i线方面ASML也有21%+的市场份额。

从总营收来看,2021年前三大ASML、Nikon、Canon的光刻机总营收达1076亿元人民币,较2020年小幅增长8.9%。从营收占比来看,ASML占据80%的份额。

ASML

2020年ASML光刻机营收约854亿元人民币,较2020年成长32%。

2021年ASML共出货309台光刻机,较2020年258年增加51台,增长20%。其中EUV光刻机出货42台,较2020年增加11台;ArFi光刻机出货81台,较2020增加13台;ArF光刻机出货22台,和2018年持平;KrF光刻机出货131台,较2020年增加23台;i-line光刻机出货33台,和2020年33台基本持平。

2021年ASML的EUV光刻机营收占光刻机整体收入的48%,2021年单台EUV平均售价超过9.5亿元人民币,较2020年单台平均售价增长3%。

从2011年出售第一台EUV机台以来,截止2021年第四季出货达143台。2021年EUV光刻机共加工晶圆超过3300万片,超过2011-2020年的总和。

2021年第二季,第一台全新TWINSCAN NXE:3600D EUV光刻机已经交付给客户,相比之前的NXE:3400C生产力提高了15-20%,套刻精度提高约30%。

2020年来自中国的光刻机收入约140亿元,和2020年持平,与中国大陆晶圆厂扩产的步骤基本一致。 

Nikon

2021年度,Nikon光刻机业务营收约112亿元人民币。

2021年度,Nikon集成电路用光刻机出货29台,较2020年减少4台。其中ArFi光刻机出货4台,较2020年减少7台 ;ArF光刻机出货3台,较2020年度减少8台;KrF光刻机出货5台,较2020年度增加3台;i-line光刻机出货17台,较2020年度增加8台。

2021年度,Nikon全新机台出货9台,翻新机台出货20台。

2021年,Nikon面板(FPD)用光刻机出货49台,较2020年大幅增涨145%。其中10.5代线用光刻机出货,共出货17台。

Canon

2021年,Canon光刻机营收约为110亿元人民币。

2021年,Canon的半导体用光刻机是i-line、KrF两类机台出货,光刻机出货量达140台,较2020年出货增加18台,增幅15%;其中i-line机台是出货的主力,出货102台。

佳能在2021年3月出货新式i线步进式光刻机“FPA-3030i5a”,可以对硅基以及SiC(碳化硅)和GaN(氮化镓)等化合物半导体晶圆,从而实现多种半导体器件的生产制造。。

2021年,Canon面板(FPD)用光刻机出货67台,较2020年出货量增加35台。

二、其他公司情况

其他光刻机、电子束曝光机、激光直写设备厂商还包括上海微电子、苏大维格、芯碁微装、影速,日本Elionix、德国Heidelberg Instruments、德国Raith、德国SUSS、美国ABM、奥地利EVG、美国VEECO、英国DMO、英国NanoBeam(NBL)、日本JEOL、以色列Orbotech(属于美国KLA)等。

这些公司有的主要针对集成电路先进封装、MEMS、LED、面板,有的针对PCB领域,有的针对掩模领域,有的主要是针对高校科研机构。

上海微电子SMEE

上海微电子装备(集团)股份有限公司光刻机主要用于广泛应用于集成电路前道、先进封装、FPD、MEMS、LED、功率器件等制造领域出货主要集中在先进封装、LED和FPD领域。

2021年9月18日,宣布推出新一代大视场高分辨率先进封装光刻机,主要应用于高密度异构集成领域,具有高分辨率、高套刻精度和超大曝光视场等特点,可帮助晶圆级先进封装企业实现多芯片高密度互连封装技术的应用,满足异构集成超大芯片封装尺寸的应用需求,同时将助力封装测试厂商提升工艺水平、开拓新的工艺,在封装测试领域共同为中国集成电路产业的发展做出更多的贡献。据悉2022年2月7日中国首台2.5D/3D先进封装光刻机发运。2022年2月,美国商务部工业与安全局宣布上海微电子装备(集团)股份有限公司列入“未经核实清单”。

三、纳米压印技术发展

1995年,华人科学家周郁(Stephen Chou)教授首次提出纳米压印(Nanoimprint Lithography,NIL)概念,从此揭开了纳米压印制造技术的研究序幕。

纳米压印技术首先通过接触式压印完成图形的转移,相当于光学曝光技术中的曝光和显影工艺过程,然后利用刻蚀传递工艺将结构转移到其他任何材料上。纳米压印技术将现代微电子加工工艺融合于印刷技术中,克服了光学曝光技术中光衍射现象造成的分辨率极限问题,展示了超高分辨率、高效率、低成本、适合工业化生产的独特优势,从发明至今,一直受到学术界和产业界的高度重视。

佳能(Canon)从2004年开始一直秘密研发纳米压印技术;直到2014年收购美国从事纳米压印基础技术研发的Molecular Imprints公司(现Canon Nanotechnologies公司)才公开。

最新的纳米压印(NIL)的参数指标不错,套刻精度为2.4nm/3.2nm,每小时可曝光超过100片晶圆。

据悉,纳米压印(NIL)已经达到3D NAND的要求,2017年7月日本3D NAND大厂铠侠(Kioxia,原东芝存储部门)已经开始使用此设备。在3D NAND之外 也可以满足1Anm DRAM的生产需求。

佳能和大日本印刷(DNP)、铠侠合作,在技术研发中NIL已经可以处理高达5nm的电路线宽。大日本印刷通过模拟测试发现,在形成电路过程中每个晶圆的功耗仅为使用EUV光刻的十分之一左右。

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