可能重塑芯片格局的 EUV 军备竞赛
三星与台积电正加速采用 ASML 的高数值孔径 EUV 设备——这场静默却剧烈的转变揭示了一个残酷现实:在中企追赶先进制程之际,保持半导体霸权的时间窗口正在收窄。
时钟滴答作响
三星已将其High NA EUV的采用时间推迟至2028年。台积电则瞄准2030年。两者都在压缩本就让人紧张的时间表。而它们现在都将下一代芯片领导地位押注在单台售价约4亿美元的设备上——而地球上只有一家公司有能力制造它。
从表面看,这似乎是一次常规的升级周期。但实际上,这是一场与不断收窄的技术霸权窗口赛跑,三星和台积电现在意识到,这个窗口正在比任何人预期的都要更快地关闭。
真正的推手:是中国,而不只是AI
彭博社报道框架强调的是AI芯片需求。这没有错。但它是片面的。背后更具决定性的力量,是中国在先进半导体制造领域的 relentless 推进,以及西方日益强硬的遏制策略。
High NA EUV光刻设备不仅仅是现有EUV光刻技术的渐进式改进。它代表了一个根本性的技术跃变——更高的数值孔径意味着更精细的电路图案、更少的曝光次数,以及 conventional EUV根本无法实现的方式缩小晶体管尺寸的能力。在过去几年里,这个差距足够大,即使中国获得了当前一代的EUV设备,它们仍然会落后一代。而这种缓冲正在缩减。
顺便说一句,英特尔已经在使用High NA EUV设备。它与三星、台积电和ASML一起参与12英寸光罩开发并非偶然——这是一个信号,表明英特尔的Foundry 2.0战略依赖于这项技术,而且在美国晶圆厂的设备获取方面,美国工厂与亚洲同行受到的待遇不同。
12英寸赌局
故事在这里变得有趣起来。三星和台积电不仅是在购买ASML的设备。它们还在联合开发12英寸光罩,以取代行业使用了数十年的6英寸标准。这是一项巨大的技术工程——光罩是电路图案投影到硅片上的模板,尺寸翻倍带来了缺陷控制、对准和生产吞吐量方面巨大的复杂性。
ASML的首席技术官Marco Peters将此转变称为迈向High NA EUV量产的重要里程碑。公司预测,一旦部署12英寸光罩,生产吞吐量将提升40%。40%。这不是一个边际改善。这是在High NA EUV规模化经济可行与将其局限于最极端芯片设计的利基工具之间的差别。
据报道,台积电最初对High NA EUV的采用持犹豫态度,原因恰恰是你所预料的——当良率和吞吐量尚不确定时,单台成本难以合理化。现在情况已经翻转。AI需求让经济效益更加清晰,台积电董事长兼CEO魏哲家的言论表明,在技术壁垒演变为成本壁垒之前克服它们,这位代工巨头正将此事视为一场时不我待的投资。
谁赢谁输
ASML赢。它是世界上唯一能生产EUV光刻设备的公司,而台积电 alone 约占ASML总收入的16%。每一台售给台积电和三星的High NA EUV设备都是ASML产品组合中最高利润率层级的收入,而12英寸光罩合作将把这些客户更深地锁定在ASML的生态系统中多年。
英特尔也赢——不是因为它领跑(在节点密度上它落后于台积电),而是因为其早期获得High NA EUV设备和被纳入光罩开发联盟,为它自身的代工野心提供了一条生命线。
三星和台积电是有条件地赢。它们为自己赢得了未来数年处于前沿的地位。但它们也承担巨大的资本支出风险。如果AI需求减弱,或者芯片设计朝降低更小晶体管价值的方向演进,这些设备可能沦为每台价值4亿美元的搁浅资产。
中国输得最多。每过去一年,High NA EUV被出口管制锁在身后,中国就花一年时间追赶较旧的节点,同时被排除在最先进的节点之外。这种遏制策略正在奏效——但它也在加速中国发展替代光刻路线的动机,包括中国晶圆厂以日益精进的技术 pursued 的深紫外(DUV)多重曝光方案。
接下来会发生什么
时间表至关重要。三星的2028年目标意味着High NA EUV的生产量将在三年内开始放量。台积电的2030年日期给了它另外两年的工艺优化时间。这两年的差距可能决定了先进逻辑芯片的竞争优势——特别是目前由台积电主导的AI加速器。
12英寸光罩开发是另一个变量。如果过渡顺利进行,且ASML兑现了40%吞吐量提升的预言,High NA EUV将成为一种可规模化的生产技术,而非实验室里的奇观。如果延期累积——而光罩转换几乎总是如此——经济效益可能在技术证明自身之前就恶化。
还有一个鲜少登上头条但塑造这个方程式中每一个决策的地缘政治维度。美国对中国的EUV设备出口管制正在收紧,而非放松。这意味着ASML的High NA EUV客户群将被限制在美国联盟内——主要是台湾的台积电、韩国的三星和美国的英特尔。没有一家中国晶圆厂能看到这种设备。也没有一家中国晶圆厂能在可预见的未来生产最先进的芯片。
这种遏制有一个二阶后果:它推动中国以更积极的姿态投资替代路线——DUV多重曝光、规避单片复杂性的chiplet架构,以及可能最终侵蚀ASML垄断的新型光刻方案。
High NA EUV竞赛不仅仅关于谁打印最小的晶体管。它还关于谁控制让这些晶体管成为可能的工具,以及这种控制在多长时间内不被挑战。