EUV 晶圆产量:2019-2022

2023-06-28 10:20:29 来源:EETOP

在 2023 年 SPIE 高级光刻和图案化会议上,ASML 展示了其该领域 EUV 光刻系统的最新动态。EUV 晶圆曝光输出如下表所示:

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根据这些信息,我们可以尝试提取和评估每季度的 EUV 晶圆产量。首先,由于有些季度没有报告产出,我们将使用四次多项式拟合进行插值。使用四次多项式作为最佳拟合,因为已有五个数据点可用。

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2019 年至 2022 年累计 EUV 晶圆曝光量。第 0 季度对应 2019 年第一季度之前。

对于每个季度,我们可以计算出每个 EUV 设备每天的平均晶圆数量,方法是取连续两个季度暴露的晶圆之间的差异,除以两个季度可用系统数量的平均值,然后除以 90 天。结果趋势如下图所示:

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2019 年至 2022 年每个季度每个 EUV 系统每天的平均晶圆数量。

每个设备的平均 EUV 曝光量在几个季度内突破了每天 1000 片晶圆,但最近已降至每天 904 片晶圆,即每小时不到 40 片晶圆。与每小时 120-180 片晶圆的报告值相比,这看起来是一个令人惊讶的低吞吐量,这意味着什么?

第一种可能性是 EUV 工具根本不经常使用,并且大部分时间都处于闲置状态。第二种可能性是工具大部分时间都处于维护状态。然而,据报道,正常运行时间 >90% 。第三种可能性是更高的剂量,可能超过 100 mJ/cm2,以解决随机效应。然而,这似乎与为实现已发布的吞吐量目标所做的所有工作背道而驰。另一种可能性是该图表没有单独计算晶圆上的多层曝光。因此,例如,每小时 120 片晶圆的 15 个 EUV 层看起来就像每小时 8 片晶圆。然而,与平均每小时约 40 片晶圆相比,这个数字甚至更低的产出率!差异在哪里?尚未考虑研发 (R&D) 晶圆。如果所有运行的 EUV 晶圆中只有 20% 用于生产,那么这个数字可能会更合理。可能的细分如下:

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2022 年第四季度 EUV 使用细分的示例。在这种情况下,正常运行时间分配为 20% 用于生产,20% 用于研发,60% 空闲。由此产生的月产量为 933,333 片晶圆/月。假设晶圆生产速度为 120 WPH,研发速度为 128 WPH。

作为参考,据报道台积电月产量高达 150,000 片晶圆/月。如果月产量不超过 90 万片/月,但实际约为 25 万片/月(台积电的份额占全球总量的 60%),则产量比例需要约为 5.3%。在晶圆运行速率相同的情况下,研发和空闲时间比例不会发生明显变化。

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在此示例中,正常运行时间分配为 5.3% 用于生产,28% 用于研发,67% 用于闲置。由此产生的月产量为 247,333 片晶圆/月。假设晶圆生产速度为 120 WPH,研发速度为 128 WPH。

显著的差异是每个生产晶圆的层数。平均而言,它已增加到 57。这必须包括许多情况下给定图层的多次曝光。例如,14 层进行四次曝光,1 层进行单次曝光,总共提供 15 个 EUV 层和 57 次 EUV 曝光。

在上述两个例子中,均未考虑良率损失。如果我们假设每月的产量实际上是 42 万片,但良率损失使其降至 25 万片,则生产利用率为 9%。33 次 EUV 曝光可能来自 6 层四次曝光和 9 层单次曝光,总共 15 层 EUV

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在此示例中,正常运行时间分配为 9% 用于生产,26% 用于研发,65% 空闲。由此产生的月产量为 420,000 片晶圆/月。假设晶圆生产速度为 120 WPH,研发速度为 128 WPH。

考虑上述场景后得出的结果是,如果我们假设 EUV 系统运行在每小时至少 120 片晶圆。否则,如果工具没有闲置或维护或修理那么长的时间,则实际运行吞吐量通常(平均)<40 片/小时。解决随机效应的非常高的剂量自然会导致如此低的吞吐量。

原文:https://semiwiki.com/lithography/330986-assessing-euv-wafer-output-2019-2022



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