在 2023 年 SPIE 高級(jí)光刻和圖案化會(huì)議上，ASML 展示了其該領(lǐng)域 EUV 光刻系統(tǒng)的最新動(dòng)態(tài) 。EUV 晶圓曝光輸出如下表所示：

根據(jù)這些信息，我們可以嘗試提取和評(píng)估每季度的 EUV 晶圓產(chǎn)量。首先，由于有些季度沒有報(bào)告產(chǎn)出，我們將使用四次多項(xiàng)式擬合進(jìn)行插值。使用四次多項(xiàng)式作為最佳擬合，因?yàn)橐延形鍌€(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)可用。

2019 年至 2022 年累計(jì) EUV 晶圓曝光量。第 0 季度對(duì)應(yīng) 2019 年第一季度之前。

對(duì)于每個(gè)季度，我們可以計(jì)算出每個(gè) EUV 工具每天的平均晶圓數(shù)量，方法是取連續(xù)兩個(gè)季度暴露的晶圓之間的差異，除以兩個(gè)季度可用系統(tǒng)數(shù)量的平均值，然后除以 90 天。結(jié)果趨勢(shì)如下圖所示：

2019 年至 2022 年每個(gè)季度每個(gè) EUV 系統(tǒng)每天的平均晶圓數(shù)量。

每個(gè)工具的平均 EUV 曝光量在幾個(gè)季度內(nèi)突破了每天 1000 片晶圓，但最近已降至每天 904 片晶圓，即每小時(shí)不到 40 片晶圓。與每小時(shí) 120-180 片晶圓的報(bào)告值相比，這看起來是一個(gè)令人驚訝的低吞吐量，這意味著什么？

第一種可能性是 EUV 工具根本不經(jīng)常使用，并且大部分時(shí)間都處于閑置狀態(tài)。第二種可能性是工具大部分時(shí)間都處于維護(hù)狀態(tài)。然而，據(jù)報(bào)道，正常運(yùn)行時(shí)間 >90% 。第三種可能性是更高的劑量（dozes），可能超過 100 mJ/cm2，以解決隨機(jī)效應(yīng)。然而，這似乎與為實(shí)現(xiàn)已發(fā)布的吞吐量目標(biāo)所做的所有工作背道而馳。另一種可能性是該圖表沒有單獨(dú)計(jì)算晶圓上的多層曝光。因此，例如，每小時(shí) 120 片晶圓的 15 個(gè) EUV 層看起來就像每小時(shí) 8 片晶圓。然而，與平均每小時(shí)約 40 片晶圓相比，這個(gè)數(shù)字甚至更低的產(chǎn)出率！差異在哪里？尚未考慮研發(fā) (R&D) 晶圓。如果所有運(yùn)行的 EUV 晶圓中只有 20% 用于生產(chǎn)，那么這個(gè)數(shù)字可能會(huì)更合理。可能的細(xì)分如下：

2022 年第四季度 EUV 使用細(xì)分的示例。在這種情況下，正常運(yùn)行時(shí)間分配為 20% 用于生產(chǎn)，20% 用于研發(fā)，60% 空閑。由此產(chǎn)生的月產(chǎn)量為 933,333 片晶圓/月。假設(shè)晶圓生產(chǎn)速度為 120 WPH，研發(fā)速度為 128 WPH。

作為參考，據(jù)報(bào)道臺(tái)積電月產(chǎn)量高達(dá) 150,000 片晶圓/月 。如果月產(chǎn)量不超過 90 萬片/月，但實(shí)際約為 25 萬片/月（臺(tái)積電的份額占全球總量的 60%），則產(chǎn)量比例需要約為 5.3%。在晶圓運(yùn)行速率相同的情況下，研發(fā)和空閑時(shí)間比例不會(huì)發(fā)生明顯變化。

在此示例中，正常運(yùn)行時(shí)間分配為 5.3% 用于生產(chǎn)，28% 用于研發(fā)，67% 用于閑置。由此產(chǎn)生的月產(chǎn)量為 247,333 片晶圓/月。假設(shè)晶圓生產(chǎn)速度為 120 WPH，研發(fā)速度為 128 WPH。

顯著的差異是每個(gè)生產(chǎn)晶圓的層數(shù)。平均而言，它已增加到 57。這必須包括許多情況下給定圖層的多次曝光。例如，14 層進(jìn)行四次曝光，1 層進(jìn)行單次曝光，總共提供 15 個(gè) EUV 層和 57 次 EUV 曝光。

在上述兩個(gè)例子中，均未考慮良率損失。如果我們假設(shè)每月的產(chǎn)量實(shí)際上是 42 萬片，但良率損失使其降至 25 萬片，則生產(chǎn)利用率為 9%。33 次 EUV 曝光可能來自 6 層四次曝光和 9 層單次曝光，總共 15 層 EUV。

在此示例中，正常運(yùn)行時(shí)間分配為 9% 用于生產(chǎn)，26% 用于研發(fā)，65% 空閑。由此產(chǎn)生的月產(chǎn)量為 420,000 片晶圓/月。假設(shè)晶圓生產(chǎn)速度為 120 WPH，研發(fā)速度為 128 WPH。

考慮上述場(chǎng)景后得出的結(jié)果是，如果我們假設(shè) EUV 系統(tǒng)運(yùn)行在每小時(shí)至少 120 片晶圓。否則，如果工具沒有閑置或維護(hù)或修理那么長(zhǎng)的時(shí)間，則實(shí)際運(yùn)行吞吐量通常（平均）<40 片/小時(shí)。解決隨機(jī)效應(yīng)的非常高的劑量自然會(huì)導(dǎo)致如此低的吞吐量。

編輯：黃飛

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