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『半导体行业观察』群雄争食5nm盛宴( 二 )


先进的蚀刻机售价也要数百万美元 ， 而且一条生产线要使用多台蚀刻机 ， 对于卖方来说 ， 总价值很可观 。
制造
目前 ， 有5nm芯片制造能力的只有台积电一家 ， 该公司也是产业链的核心 。
根据台积电的规划 ， 南科14厂和18厂分别专注于12nm和16nm制程技术 ， 以及5nm和 3nm技术 ， 而中科15厂则负责28nm和7nm制程技术 。
台积电的5nm晶圆厂从2018年开始启动 ， 有5000多名工作人员日夜赶工 ， 厂房建置完成后 ， 于2019年初进入设备安装阶段 ， 并在去年第二季度进行了风险试产 。 据悉 ， 5nm制程设备的搬入速度 ， 几乎是以“平均每1.5个小时搬入一台”的进度入厂 ， 台积电在全力推动5 nm晶圆厂进入生产状态 。
台积电的5nm制程分为N5及N5P两个版本 。 N5相较于当前的7nm制程N7版本在性能方面提升了15%、功耗降低了30% ， 晶体管密度提升了80% 。 N5P版本性能较N5提升7% ， 功耗降低了15% 。
在掩模方面 ， 5nm需要14-15层 ， 而7nm+EUV只需要4 层 。
据业内人士透露 ， 目前台积电5nm的试产良率已经达到80% ， 且月产能也从最初的5万片晶圆增至8万片 。
制造所需原材料及服务
对于晶圆代工厂来说 ， 要进行5nm制程的芯片制造 ， 除了工艺技术和设备之外 ， 相应的半导体材料、配件 ， 以及各种服务工作也是不可或缺的 ， 需要产业链上的合作伙伴共同参与完成 。
5nm及更先进制程的发展 ， 并不能单纯依靠核心工艺的创新与EUV设备的加持 。 从材料角度来说 ， 光刻胶等半导体材料的创新也是制程演进的关键所在 。
去年 ， 日韩之间的半导体材料大战爆发 ， 韩国用于制造半导体和零部件设备的光刻胶、高纯度氟化氢和含氟聚酰亚胺三大半导体材料 ， 均遭到日本的出口限制 ， 对韩国部分重要的产业发展造成了不小的影响 。
光刻胶则是这三类半导体材料中的重中之重 。
在芯片制造过程中 ， 曝光、显影和刻蚀等重要工艺步骤都与光刻胶有关 ， 耗时占总工艺时长的40%至60% ， 成本也占整个芯片制造成本的35% 。
有机光刻胶主要用于90nm到7nm的芯片制造 ， 但随着制程推进到5nm ， 将开始需要无机光刻胶 。
目前来看 ， 中高端光刻胶产品主要还是掌控在日本厂商手中 ， 台积电与日本合作伙伴保持着紧密的联系 。
对于中国大陆的半导体材料厂商来说 ， 机会也越来越多 ， 如安集微电子、江丰电子等都是台积电的供应商 。 2016-2018年 ， 安集微电子来自台积电的收入占比依次是10.7%、9.7%、8.1% ， 但安集微主要为台积电成熟制程提供抛光液等产品 。 江丰电子的重要客户中也包括台积电 ， 其钽靶材及环件已在应用于台积电7nm芯片中 。 但要想打入其5nm制程供应链 ， 大陆半导体材料厂商还需要再努力 。
掩模方面 ， 家登是台积电掩模传送盒的独家供货商 ， 随着台积电在7nm导入EUV ， 加上5nm量产 ， EUV掩模传送盒出货可望倍增 ， 且导入EUV后 ， 掩模可曝光次数为原先四分之一 ， 带动掩模传送盒需求进一步提升 。
除了家登之外 ， 台积电相关设备与周边材料供货商 ， 还包括承包无尘室工程厂汉唐、帆宣 ， 以及晶圆可靠性等分析的闳康、应材备品代工厂京鼎、后段湿式制程设备弘塑、辛耘 ， 和相关自动化及接口设备的迅得、信纮科等 。
在设备维护中 ， 可运用AI进行预测性维护 。 与此同时 ， 台积电也利用深度学习方法进行自动化影像识别 ， 对缺陷进行及时准确查询 ， 这方面 ， 迅得获得了7nm及5nm生产线自动化系统订单 。
对于测试来说 ， 任何晶圆有错误就会直接报废 ， 同时也会按照小批量处理原则给客户提供风险评估报告 。 而针对可靠性测试 ， 如果有任何die fail ， 旁边4个临近die也会fail ， 边缘的die良率低的话也会fail 。 台积电改善了抽测方式 ， 以确保不会发生故障 。


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