半導體晶圓代工成為全球科技競爭的焦點，先進制程的角逐競爭日趨激烈，ASML的EUV***供應成為產業界關心的話題。2021年臺積電和三星將需要ASML供應多少臺EUV***？臺灣和日本產業界分析人士分別給出了不同的答案。

——臺灣專家：2021年底臺積電55臺，三星30臺 2020年12月下旬，媒體報道臺積電2021年先進制程的產能已經被 “預訂一空”。其中，蘋果iPhone 應用處理器及 Arm 架構電腦處理器擴大量產規模，獨占 5nm 超過80%的產能；而蘋果空出的 7nm 產能，也被超微半導體(AMD)接手。 臺積電Fab 18廠第三期將在2021年第一季開始進入量產，5nm生產線全數到位，每月可提供超過9萬片的投片產能。據分析，臺積電會進行上、下半年產能調配，部分產品線會在2021年上半年預先投片，避免下半年旺季訂單涌現后的產能短缺。除了蘋果，高通、聯發科、超微、博通、美滿電子都有5nm投產計劃。

臺積電以7nm制程優化而來的6nm制程也同樣產能吃緊。高通和聯發科除了7nm制程增加投片，其5G處理器將采用6nm制造。英特爾也會采用臺積電6nm制程制造GPU產品。

根據ASML的官方數據，2018年至2019年，每月產能約4.5萬片晶圓（WSPM），一個EUV層需要一臺Twinscan NXE***。隨著工具生產效率的提高，WSPM的數量也在增長。。 ASML最新推出的Twinscan NXE:3400B和NXE:3400C光刻系統價格相當昂貴。早在10月份，ASML就透露，其訂單中的4套EUV系統價值5.95億歐元(約合7.03億美元)，因此單臺設備的成本可能高達1.4875億歐元(1.7575億美元)。

臺灣產業分析人士吳金榮先生認為，截至2021年底，臺積電可以拿到55臺ASML的EUV***，三星為30臺。 ——日本專家給出了詳盡的推理和分析 近日，日本精密加工研究所所長湯之上隆先生也對***的市場做了深入分析。 臺積電在2019年將EUV應用于7nm+工藝量產，2020年5nm的量產同樣采用了EUV技術。目前ASML是唯一可以提供EUV***的供應商，其出貨量穩步增長，2016年出貨5臺、2017年出貨10臺、2018年出貨18臺、2019年出貨26臺，湯之上隆預計，2020年ASML將出貨36臺EUV***。

▲ASML的EUV出貨量和積壓需求（來源：WikiChip、ASML財務報告和湯之上隆預測） 然而，ASML似乎無法滿足先進半導體制造商的訂單數量，訂單持續積壓，到2020年第二季度，其積壓需求數量似乎達到了56臺。 2020年第三季度，其5nm占比為8％、7nm占比為35％，5nm和7nm共占43％。由于其5nm的比例預計在未來會迅速增加，因此估計2021年5nm和7nm的總和將占臺積電總出貨量的大多數。

▲臺積電制程發展（2020-Q3） 在7nm處，未采用EUV的N7工藝和采用EUV的N7+工藝混合在一起，比例未知。采用EUV的5nm和N7+的出貨價值正以比預期更快的速度迅速增長。

▲臺積電先進制程的產能爭奪戰 圍繞臺積電最先進制程的無晶圓廠（Fabless）產能爭奪戰如圖所示。

頭部是蘋果，高通、NVIDIA、AMD、賽靈思、博通、聯發科、谷歌、亞馬遜等擠在一起，英特爾很可能會加入其中。 自2020年9月15日起，由于美國商務部加強出口限制，臺積電不能向中國華為公司供貨半導體產品，而華為約占臺積電總產值的15％。不過這對臺積電幾乎沒有影響，反而其最先進制程的能力將來可能會不足。

特別是臺積電的最新制程嚴重依賴EUV設備，如果無法確保足夠的數量，則將難以承擔更多的無晶圓廠生產委托。那么2021年后，臺積電需要多少臺EUV***？ 關于臺積電的微縮化和大規模生產，據了解，臺積電采用EUV技術的N7+工藝從2019年開始量產，5nm工藝在2020年量產，3nm設備和材料選擇完成后將在2021年風險生產、在2022年量產，2nm設備和材料計劃在2024年開始量產。

目前尚不清楚N7+的當前月產能，5nm、3nm和2nm的最終月產能以及這些技術節點的EUV層數。另外，尚不確切知道批量生產現場的EUV吞吐量（每小時處理的晶圓數量）和開工率。在此，為了計算臺積電所需的EUV數量，請參閱2020 VLSI研討會上的ASML和imec公告，作者將試圖假設如下。

1、在大規模批量生產期間，每個制程節點的月生產能力設置為170-190K（K = 1000）；

2、為啟動制程節點，決定在三個階段引入所需數量的EUV設備：試產、風險生產和大規模量產；

3、大規模量產將分為第一階段和第二階段兩個階段進行；

4、關于EUV層數，N7+對應5層，5nm達15層，3nm達32層，2nm達45層。

5、EUV的平均產量為80-90個/小時，包括停機時間在內的平均開工率為70-90％，每一項的點點滴滴都會逐步改善。

基于上述假設，從2020年-2023年，臺積電一年內（想要）引入的EUV***數量如下圖所示。

▲臺積電所需的EUV數量估算

首先，到2020年，當5nm大規模生產及3nm試產啟動時，據計算將需要35臺新EUV***，計算結果與圖3中的實際值幾乎相同。 到2021年，5nm生產規模將擴大，3nm風險生產將啟動，經計算所需的新EUV***數量達54臺；到2022年，當3nm大規模生產、2nm試產啟動，需要的新EUV***數量被計算為57臺。

此外，到2023年，當3nm生產規模擴大、2nm開始風險生產時，所需新EUV***數達到58臺。到2024年2nm大規模生產啟動及2025年生產規模擴大時，所需新EUV***數被計算為62臺。 三星晶圓廠EUV需求如何？ 三星副董事長李在镕于2020年10月13日訪問ASML，并要求ASML在2020年交付9臺EUV***、在2021年后每年交付20臺EUV***。

此外，根據專家提供的信息，三星副董事長李在镕在10月13日訪問ASML期間要求的“2020年9臺EUV***”中，至少有4臺將在2020年抵達三星，其余5臺預計將在2021年初被引入。此外。2021年后，尚不清楚是否會落實“每年20臺EUV設備”，但似乎將會引入類似數量的EUV***。

根據該假設得出的結論（有不確定性），臺積電在2021年-2015年的五年內總共需要292臺EUV***，每年平均需新增58臺。如果自2021年以后，臺積電每年平臺需要近60臺EUV***，加上三星每年需要20臺，一共年需求為近80臺，ASML的產能是否能夠滿足這一需求？也是一個值得研究的問題。

責任編輯：xj

原文標題：2021年臺積電和三星需多少臺EUV***？

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