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台积电全球业务及海外营运办公室资深副总暨副共同营运长张晓强接受TechTechPotato YouTube频道接专访中谈到关于摩尔定律、CoWoS、A16制程技术的看法，以下是部份内容整理：

很多人说摩尔定律已经失效，台积电怎么看？

我不在乎。只要我们能够继续推动技术进步，我不在乎摩尔定律是否有效。

许多人只是基于平面微缩two-dimensional scaling对摩尔定律进行了狭隘的定义，事实上已不是如此。看行业内许多创新可知道，我们仍在继续寻找不同的方法，将更多功能和更多能力整合到更小的外形尺寸。我们继续实现更高性能和低耗电。因此，从这个角度而言，我认为摩尔定律或技术微缩的步伐持续。我们将持推动产业向前发展。

有收到过来自客户的令人惊奇的要求吗？

不会。我们与客户密切合作，同时保持开放，确保客户选择正确的技术。请记住，我们是晶圆代工业务，目标是帮助客户实现成功的产品。我的老板常常告诉我：“我们是晶圆代工业务，要与客户共同努力以取得成功，但有一个顺序，客户必须先成功，然后我们才能成功。”

Nvidia、AMD、英特尔对CoWoS需求量都很大，目前台积电扩产的进展如何？

对我们来说，CoWoS 是 AI 加速器的主力。你可以看到目前所有的大型 AI 加速器设计，几乎都是基于台积电 N5 或 N4 技术加上 CoWoS为主。

我们正在迅速扩大 CoWoS 产能，复合年增长率远高于60%。这个数字非常高，但仍在继续增长，我们与客户密切合作，确保满足他们最关键的需求。

上述是指CoWoS产能，同时我们也在扩大自身CoWoS的能力。

目前最先进的AI加速器，CoWoS 中介层尺寸大约是光罩尺寸的3倍，而光罩尺寸约为800 平方毫米，这提供了集成全光罩尺寸SoC，以及最多8个HBM堆叠的能力。但在两年后，我们将能够将中介层尺寸扩大到光罩尺寸的 4.5 倍，让我们的客户整合最多12个HBM堆叠。往前看，我们的研发团队已经开始将 CoWoS 中介层尺寸扩大到光罩尺寸的 7 倍或 8 倍。

12个HBM堆叠够吗？大家想要更多！

台积电也宣布了另一项创新的系统级整合技术：晶圆系统 (SoW)。你想，晶圆加工设备所能制造的最大尺寸是单一300 毫米晶圆，因此我们将晶圆作为基础层，并将所有逻辑和高频宽DRAM 整合在一起，以整合整个晶圆区域。因此，如果你使用 CoWoS 术语来衡量，中介层尺寸的「X」数是 40 倍，非常庞大。这就是我们为客户提供的服务，以继续整合更多运算功能和更多记忆体频宽，满足未来AI需求。

A16制程技术和全新Super Power Rail 技术，带来哪些创新？

A16 是一项重大的技术改进，采用奈米片电晶体，是业界领先且最先进的电晶体架构，特别适合HPC 和 AI 应用。

同时，我们也增加创新的背面供电设计，这样的设计可以让客户将电源布线从正面移到背面，进而腾出空间来提高效能，同时改善电源。

我们的方法与传统的 BSPDN 设计非常不同，在传统的背面电源轨中，你只需钻孔即可将背面金属连接到正面金属，但这样做会占用空间，并且必须扩大库单元的占用空间。在我们的设计中，采用了非常创新的方法，将触点或电晶体、电晶体的源极移到背面，而不会改变库单元的占用空间。 。

为了实现这一目标，是否会让传统的制造步骤会有些混乱？

是的。但我不想讨论特定的流程步骤，我们的研发团队不会很高兴听到这样的讨论。

这样就像三明治设计：电晶体、讯号和电源，肯定会增加很多制造成本吧？

这是肯定的，但如果你看密度、功率和效能的优势，我认为它的价值远超过成本。这对HPC和AI尤其重要，因为节能运算是关键驱动因素。

是否选择使用A16制程技术，也必须要采用超级电轨Super Power Rail)这种背面供电的设计？

A16制程本身定义就拥有超级电源轨，但我们也提供了技术选项，让我们的客户可以继续利用现有的设计资料，而不必使用背面供电。例如，在电源布线较不密集的行动应用中，您不必使用背面供电。

台积电得A16制程会在什么时候推出呢？

我们的目标是在 2026 年下半年为主要客户投入 A16 生产，从台湾开始生产。

关于导入ASML新一代高数值孔径EUV设备，台积电怎么想的？

回顾一下，台积电是业界第一个将EUV引入大量生产的公司，就EUV的生产使用和生产效率而言，我们今天仍然处于领导地位。我认为我们的研发团队将继续研究新的 EUV 功能，显然包括高数值孔径high-NA EUV，有很多考虑因素，像是可扩充性和成本等。

ASML发布的2024 年第二季财报中，销售净额 62 亿欧元，净收入16 亿欧元，毛利率51.5%。第二季度订单金额为 56 亿欧元，其中 25 亿欧元为 EUV 订单。 ASML 总裁暨执行长 Christophe Fouquet 表示，第二季高标表现，来自于DUV系统的营收贡献。
 



针对第三季财测，ASML指出，预估销售净额介于67亿～73亿欧元之间，毛利率预估50%～51%。同时，ASML再度强调2024年是过渡性的一年，2025年将会恢复强劲成长。
 



从ASML的投资人会议中客看出几个重点，部分资讯是之前已经公开揭露：
 



1. 第三代EUV曝光机Twinscan NXE:3800E系统在下半年会大量交付，主要用于3奈米、2奈米制程以下的半导体晶片。

2. 高数值孔径极紫外光微影设备（High NA EUV）实现解析度缩小到8nm，创下世界纪录。第二个High NA EUV系统已经出货，业界猜测有指向台积电。相较于0.33NV（NXE:3800E）系统，High NA EUV可让电晶体增加三倍。




3. 第二季中国占比仍高达49%，与第一季的占比相同，台湾和韩国占比也同步上升至11%和28％。 ASML指出2024年会有15%的中国销售额会受到1月实施的出口管制规则影响。
 



4. 第二季逻辑和记忆体占比分别为54%和46%。 ASML看法是，2024年整体逻辑营收会低于2023年，因为库存调整因素，而记忆体则会较2023年增加，主因为大量产能转换到DDR5和HBM。
 

台积电总裁魏哲家上周进行了一趟非常重要的“欧洲行”，拜访了三家与延续摩尔定律息息相关的欧洲半导体企业，分别是荷商ASML、德商蔡司Zeiss和德商创浦TRUMPF。
 



ASML执行长Christophe Fouquet在Linkedin上表示，上周在企业总部Veldhoven接待了魏哲家，且藉由此宝贵机会强化ASML和台积电的紧密合作关系。 并且展示了ASML最新产品和创新技术，透过改善EUV曝光机平台，持续推动半导体技术往前。
 



Christophe Fouquet近一步指出，在ASML生产最新0.33 NA EUV系统的EUV工厂中，与魏哲家分享了 TWINSCAN NXE:3800E曝光机如何以更具成本效益的方式来生产最先进的制程技术。 此外，在比利时微电子imec ASML EUV High NA 实验室中，我们也展示了高数值孔径极紫外光微影设备（High NA EUV）如何支援多个未来的制程技术节点。
 



ASML特别强调要和生态系统合作伙伴德国蔡司Zeiss、雷射源供应商创浦TRUMPF、荷兰VDL集团强化联盟力量，以达成延续摩尔定律的目标。
 



Christophe Fouquet更强调，ASML与客户的关系是由对创新和技术进步的共同承诺所推动的。 ASML与台积电的合作关系体现了这一宗旨：近四十年来，它建立在信任、协作和对卓越的承诺的基础上。
 



Christophe Fouquet刚于4月接下ASML执行长一职，但这并非是与魏哲家的首次会面。 Christophe Fouquet当时以ASML商务长的身份，与ASML前执行长Peter Wennink年初曾进行亚洲巡访客户，拜访台积电总部自然是当时重要行程之一。
 



众所皆知，针对ASML最新一代、一台要价4亿欧元的High NA EUV曝光机设备，英特尔的采用意愿非常积极且下了订单，台积电维持过往的保守风格，非常谨慎评估，不会轻易在 转进新一代制程技术的第一版，就导入最先进的设备。
 



另外，从ASML日前端出的2024年第一季财报可知，中国营收贡献仍是该公司支柱，但随着美国的出口管制越来越严格和逐季落实，ASML势必要找寻更多的营 收来源。 业界认为，说服台积电早日导入High NA EUV曝光机设备，并且下订单，会是两家公司下一步的关键发展，且是双方高层会面的重点，包括这次魏哲家亲访ASML总部。
 



德国蔡司Zeiss半导体也在Linkedin上提到了魏哲家拜访总部Oberkochen。 拥有独特历史的蔡司，总部位于德国西南部巴登-符腾堡州（Baden-Württemberg）的Oberkochen镇，该小镇的人口仅8000人，却掌握着全球最精密、最先进的半导体晶片设备的 反射镜和透视镜。
 



蔡司是ASML非常重要的技术合作伙伴，是ASML唯一的镜头供应商。 蔡司不但拥有独特的微影和光罩系统技术，手上更有超过2,000个与EUV微影设备相关的关键技术专利。
 



ASML前执行长Peter Wennink曾说过，没有蔡司的光学器件，ASML将无法生产极紫外光EUV曝光机设备，而没有EUV曝光机，也无法生产人工智慧AI、自动驾驶这些尖端技术的晶片。
 



蔡司在ASML开发先进制程技术曝光机的重要性上，可从另一件事来看出端倪。 早在今年4月，三星电子会长李在镕就抢先魏哲家一步，先去德国总部拜访蔡司，双方共表示要加强晶片制造的合作，提高晶片良率和效能。 这次魏哲家拜访蔡司德国总部，应该也是有「固桩」的意思。

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英特尔宣布，美国俄勒冈州希尔斯伯勒的研发基地中，已完成业界首台ASML供应的商用高数值孔径极紫外光微影设备（High NA EUV）组装，型号为TWINSCAN EXE:5000。
 



该机台正在进行多项校准步骤，预计2027年启用，率先用于Intel 14A制程，协助英特尔推展未来制程蓝图。 此设备将投影印刷成像到晶圆的光学设计进行改造，明显提升下世代处理器的图像解析度和尺寸缩放。
 



英特尔计划于2025年Intel 18A的产品验证，以及未来Intel 14A的量产阶段，都会采用0.33和0.55数值孔径的EUV微影设备。
 



《高数值孔径极紫外光微影设备High NA EUV小科普》
 



高数值孔径极紫外光High NA EUV技术使用人工的13.5奈米光波长。 此一光波长是利用强大的雷射光束，照射加热至将近摄氏22万度的锡滴上而产生，此温度高出太阳表面平均温度40倍。 光束从含电路图案模板的光罩中反射，再穿过高精度镜组打造的先进光学系统。
 



NA（Numerical Aperture）数值孔径为衡量光收集和聚焦能力的重要指标，用在光学系统上，决定了光刻的实际图案解析度和缩小电晶体尺寸，以及能够做到的制程节点。 然而，要进一步制造尺寸更小的电晶体，仍需要全新的电晶体结构和相关制程步骤。
 



ASML目前的EUV曝光机NA只有0.33，对应的解析度为13nm，可以生产金属间距在38～33nm之间的晶片。 往下发展到金属间距缩小到30nm以下，也就是对应的制程节点在5nm以下，解析度就不够了。 或者是需要用多重曝光（pattern shaping）技术来辅助，会导致成本增加且影响良率。
 



ASML新一代的高数值孔径EUV设备EXE:5000可以做到0.55 NA，解析度缩小到8nm。 相较于0.33数值孔径的EUV微影设备，高数值孔径EUV微影设备（或0.55数值孔径的EUV微影设备）可为类似的晶片尺寸提供更高的成像对比度，可减少每次曝光所需 的进光量，并缩短每层列印时间，从而提高晶圆厂的产能。
 



采用第一台高数值孔径EUV的英特尔指出，当High NA EUV微影设备与英特尔晶圆代工服务的其他领先制程技术相结合时，列印尺寸预计将比现有EUV机台缩小1.7倍。 由于2D尺寸缩小，密度将提高2.9倍，英特尔将持续引领半导体产业发展更小、更密集的图案化（pattterning）技术，进一步延伸摩尔定律。
 



《台积电为什么不急着导入高数值孔径EUV？ 》
 



过去半导体进入EUV时代，全球也是三星第一个先使用EUV设备的Foundry厂，台积电第一代7nm制程仍是用多重曝光，第二代才改用EUV技术。
 



电晶体架构从FinFET（鳍式场效电晶体）转换到GAA（环绕闸极场效电晶体）架构，竞争对手三星、英特尔都在3nm制程抢着采用GAA电晶体，台积电直到2nm制程才会改采 GAA电晶体架构，预计2025年量产。



从EUV技术导入、采用GAA电晶体，一直到使用高数值孔径EUV技术等历程，可以看出台积电的作风偏向谨慎保守，不会冲第一个采用新技术。
 



台积电曾回应何时使用高数值孔径EUV设备时表示，技术本身的价值只有在为客户服务时，方能彰显出来。 每当新的工具或设备，台积电都会先研究，看看工具的成熟度和成本，再进一步评估如何去实现。







图说：ASML的TWINSCAN EXE:5000系统的总重量超过150吨，将先分装于250多个货箱中，并集中装入43个货柜，货柜由多架货机运送至西雅图，再利用20辆卡车 运输到俄勒冈州。 一台售价将近4亿美元！ ！ ！
 

 

全球设备龙头ASML在2024年第一季营收中，净系统营收贡献高达49%，逼近整体一半，且更较2023年第四季占比39%上升。 显示，在美国禁令步步逼近下，ASML快马加鞭将设备出货给中国。
 





整体来看，ASML交出的第一财财报是低于预期的。 第一季36 亿欧元的订单金额，相较上季91.9亿欧元的历史最高纪录大幅减少，且EUV 订单金额为 6.56 亿欧元也大幅减少。
 





根据ASML公布，第一季营收 53 亿欧元，其中包括 13 亿欧元的安装基础业务，平均毛利率为 51%，净利润为 12 亿欧元。 在手订单金额为 36 亿欧元，其中 EUV 订单金额为 6.56 亿欧元。
 





ASML也预计第二季营收为 57 亿～62 亿欧元。 其中包括 14 亿欧元的安装基础业务，预计毛利率在 50%～51% 之间。
 





ASML强调，公司看待2024 年的节奏并没有改变，延续之前的基调，会将2024年视为一个过渡年，预期2024 年的收入与2023 年相差无几，这意味着2024年下半会比上半场 更强劲。 而2024 年毛利率会略低于 2023 年的毛利率。
 





库存方面，ASML指出，下游库存获得很好的控制，下降到我们认知的正常水平，符合预期。 意即，ASML看好2024 年半导体行业逐渐复苏，为2025年的大成长年做好准备。
 





ASML看好2025年有三个原因：
 





第一，2025 年ASML的EUV设备的最大份额、低数值孔径 EUV工具将是 NXE:3800，带来更好的售价和毛利率。
 





第二，在安装基础业务方面，2025 年将是更加强劲的一年，原因是ASML持续提高 EUV 服务的毛利率，随着市场复苏， 2025 年的升级业务将明显成长。
 





第三，高数值孔径极NA方面，销售量将成长，成本可望降低。








EUV技术方面的最新进展：
 





相较于传统DUV浸入式曝光系统（193nm），EUV 曝光机使用的极紫外光波长（13.5nm）显著降低，晶片厂生产7奈米制程以下的技术时，多图案的DUV步骤可以用单次 曝光EUV 步骤代替。
 





当进入3奈米以下制程，则是使用EUV曝光机，如果要大量推进至2奈米制程，或是更小的尺寸，那就要使用高数值孔径NA曝光机。
 





相较于0.33 数值孔径的EUV曝光机，高数值孔径NA曝光机。
 





将数值孔径提升到 0.55，可进一步提升解析度。 NA越大、解析度越高。
 





ASML第一台第三代EUV曝光机NXE:3800已经交付。 NXE:3800系廾可以用来生产4奈米、5奈米、3奈米和2奈米制程晶片。 其吞吐量相较NXE:3600D，可以从每小时 160 片晶圆增加到每小时 220 片晶圆，生产力提高了 37.5%，NXE:3800设备美台单价1.8亿美元。
 





ASML预期，2024年下半和2025年，NXE:3800 将成为 EUV 销售中越来越重要的一部分，也会为公司带来了更好的平均售价和更好的毛利率。
 





高数值孔径极NA设备方面，提供的电晶体密度实际上是低 NA 工具（标准型EUV）电晶体密度的 3 倍。 ASML的第一个高数值孔径EUV设备位于荷兰 Veldhoven 的 实验室，第二个高数值孔径EUV系统EXE：5200是在英特尔，计划会在14A晶片的生产中使用该工具。
 





高数值孔径极NA系统一台造价3.5亿美元，ASML致力推进高数值孔径极NA设备进入半导体产业，旨在两大目的：一是维持在晶片设备制造领域龙头的地位，二是满足台积电和英特尔 两大半导体客户的需求。 业界则是预估，半导体厂要大量采购并使用高数值孔径EUV设备，预计也要到2030年之后。
 





ASML 下一代高数值孔径极NA设备是EXE：5200系统，可用来生产 2 奈米制程晶片。 EXE:5200 具有更高解析度，可将晶片缩小 1.7 分之一，同时密度增加至 2.9 倍。