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三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能( 二 )


下图显示了按技术节点划分的台积电季度出货量百分比 。 2020年第三季度 ， 其5nm占比为8％、7nm占比为35％ ， 5nm和7nm共占43％ 。 由于其5nm的比例预计在未来会迅速增加 ， 因此估计2021年5nm和7nm的总和将占台积电总出货量的大多数 。
三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
台积电微缩化状况（2020-Q3）（来源：作者根据台积电的财务报告创建）
在7nm处 ， 未采用EUV的N7工艺和采用EUV的N7+工艺混合在一起 ， 比例未知 。 采用EUV的5nm和N7+的出货价值正以比预期更快的速度迅速增长 。
围绕台积电最先进工艺的无晶圆厂（Fabless）产能争夺战如图所示 。 头部是苹果 ， 高通、NVIDIA、AMD、赛灵思、博通、联发科、谷歌、亚马逊等挤在一起 ， 英特尔很可能会加入其中 。
三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
台积电先进工艺的无晶圆厂之战
自2020年9月15日起 ， 由于美国商务部加强出口限制 ， 台积电不能向中国华为公司供货半导体产品 ， 而华为约占台积电总产值的15％ 。 不过这对台积电几乎没有影响 ， 反而其最先进工艺的能力将来可能会不足 。
特别是 ， 台积电的最新工艺严重依赖EUV设备 ， 如果无法确保足够的数量 ， 则将难以承担更多的无晶圆厂生产委托 。
那么2021年后 ， 台积电需要多少台EUV光刻机？
二、台积电需要多少台EUV光刻机？?关于台积电的微缩化和大规模生产 ， 据了解 ， 台积电采用EUV技术的N7+工艺从2019年开始量产 ， 5nm工艺在2020年量产 ， 3nm设备和材料选择完成后将在2021年风险生产、在2022年量产 ， 2nm设备和材料计划在2024年开始量产 。
目前尚不清楚N7+的当前月产能 ， 5nm、3nm和2nm的最终月产能以及这些技术节点的EUV层数 。 另外 ， 尚不确切知道批量生产现场的EUV吞吐量（每小时处理的晶圆数量）和开工率 。
在此 ， 为了计算台积电所需的EUV数量 ， 请参阅2020 VLSI研讨会上的ASML和imec公告 ， 作者将试图假设如下 。
1、在大规模批量生产期间 ， 每个制程节点的月生产能力设置为170-190K（K = 1000）；
2、为启动制程节点 ， 决定在三个阶段引入所需数量的EUV设备：试产、风险生产和大规模量产；
3、大规模量产将分为第一阶段和第二阶段两个阶段进行；
4、关于EUV层数 ， N7+对应5层 ， 5nm达15层 ， 3nm达32层 ， 2nm达45层 。
5、EUV的平均产量为80-90个/小时 ， 包括停机时间在内的平均开工率为70-90％ ， 每一项的点点滴滴都会逐步改善 。
基于上述假设 ， 从2020年-2023年 ， 台积电一年内（想要）引入的EUV光刻机数量如下图所示 。
三星台积电EUV光刻机之战推演：榨干ASML未来5年产能文章插图
估算所需的台积电EUV数量
首先 ， 到2020年 ， 当5nm大规模生产及3nm试产启动时 ， 据计算将需要35台新EUV光刻机 ， 计算结果与图3中的实际值几乎相同 。
到2021年 ， 5nm生产规模将扩大 ， 3nm风险生产将启动 ， 经计算所需的新EUV光刻机数量达54台；到2022年 ， 当3nm大规模生产、2nm试产启动 ， 需要的新EUV光刻机数量被计算为57台 。
此外 ， 到2023年 ， 当3nm生产规模扩大、2nm开始风险生产时 ， 所需新EUV光刻机数达到58台 。 到2024年2nm大规模生产启动及2025年生产规模扩大时 ， 所需新EUV光刻机数被计算为62台 。
根据该假设得出的结论（可能是非常不确定的）是 ， 台积电在2021年-2015年的五年内总共需要292台EUV光刻机 ， 每年平均需新增58台 。
如果自2021年以后 ， 台积电每年平台需要不到60台EUV光刻机 ， ASML是否能够满足这一需求？


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