大昌證券樹林分行-曾心慧

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個股介紹:艾司摩爾ASML (ASML)|ASML曝光機憑什麼一廠獨大?

基本資料
英文名稱:ASML Holding N.V. 
交易代號:ASML 
中文名稱:艾司摩爾控股公司 
公司網址:http://www.asml.com/ 
市值:174,443,252,897 (2022/09/27) 
員工人數:16,647
產業定位
所屬產業:ic檢測設備,半導體設備,封測用設備 
產業地位:全球晶片微影設備供應商大廠


經營概述

ASML Holding N.V.成立於1984年,總部位於荷蘭Veldhoven,全球前二大半導體設備大廠,主要從事半導體設備的設計、製造及銷售。

公司主要專精於晶片製造微縮影設備之設計製造與整合,積體電路生產流程中,其關鍵的製程技術則是微縮影(lithography)技術將電路圖影像投射在晶片上之曝光。

業務範圍遍及全球,生產與研發單位則分別位於美國康乃狄克州、加州,台灣以及荷蘭。


曝光機是做什麼的?在製造晶片的哪個過程發揮作用?

曝光機(英文「Mask Aligner」) ,是製造微機電、光電、二極體大規模積體電路的關鍵裝置。可以分為兩種,分別是模板與圖樣大小一致的contact aligner,曝光時模板緊貼晶圓;以及利用短波長雷射和類似投影機原理的步進式曝光機(英語:stepper)掃描式曝光機(英語:scanner),獲得比模板更小的曝光圖樣。

晶片的製造流程極其複雜,我們可以概括為幾大步驟:

  • 利用模版去除晶圓表面的保護膜。
  • 將晶圓浸泡在腐化劑中,失去保護膜的部分被腐蝕掉後形成電路。
  • 用純水洗淨殘留在晶圓表面的雜質。

其中曝光機就是利用紫外線波長的準分子雷射通過模版去除晶圓表面的保護膜的裝置。曝光是製造流程中最關鍵的一步,曝光確定了晶片的關鍵尺寸,在整個晶片的製造過程中約佔據了整體製造成本的35%。

曝光的作用是將曝光版上的幾何圖形轉移到晶圓表面的曝光膠上。首先曝光膠處理設備把曝光膠旋塗到晶圓表面,再經過分步重複曝光和顯影處理之後,在晶圓上形成需要的圖形。原理示意圖如下:

根據曝光方式不同,可分為接觸式、接近式和投影式;根據曝光面數的不同,有單面對準曝光和雙面對準曝光;根據曝光膠類型不同,有薄膠曝光和厚膠曝光。一般的曝光流程包括底膜處理、塗膠、前烘、對準曝光、顯影、刻蝕,去膠曝光檢驗等,可以根據實際情況調整流程中的操作。

曝光機是對哪類晶片有影響?如果完全沒有曝光機,晶片是否還能正常生產?是否有替代品?

目前,無論是汽車晶片,手機晶片還是其他領域,包括軍用,航空太空等應用的晶片都離不開曝光機。而曝光機本身按照應用可以分為幾類,用於晶片前道製造的曝光機,用於後道晶片封裝的曝光機和應用於LED製造領域的投影曝光機。

1955年,貝爾實驗室的朱爾斯‧安德魯斯和沃爾特‧邦德開始把製造印刷電路板的曝光技術應用到矽片上。1958年,仙童半導體公司的傑‧拉斯特和諾伊斯製造出了第一台曝光照相機,用於矽基晶體三極管的製造。1961年,美國GCA公司製造出了第一台曝光機,從此曝光成為晶片製造中最重要的環節。

因為目前的晶片都還是矽基晶片,歷經大半個世紀的發展,從最初的電子管到電晶體,再到內建電路的發明,電晶體的關鍵尺寸一步一步縮小,而在奈米等級的尺度進行電路雕刻,目前我們所掌握的技術只有曝光。

光刻技術在發展中不斷的優化,是一步一步從歷史的實踐中得出來的工藝,如果想另闢蹊徑,我們將面對的是未知的黑暗與技術深淵,其難度不低於研發出高階曝光機。所以如果沒有曝光機,晶片是無法正常製造的,目前也沒有替代品。

有沒有能對 ASML 產生威脅的廠商?他們的技術水準如何?

除了 ASML,目前世界上其他比較先進的光刻機廠商分別是日本的 Nikon 和佳能。從目前 Nikon 的官網上可以看到 Nikon 最先進的曝光機型號為 NSR-S635E。

從其關鍵參數和介紹來看,其光源波長為193nm,水準大致相當於 ASML DUV 曝光機的水準。不過,依照 ASML、Nikon、佳能三家公司的官方數據整理得知,去年全球曝光機總銷售量為413台。其中 ASML 銷售258台佔比62%,佳能銷售122台佔比30%,Nikon 銷售33台佔比8%。按照銷售額來計算的話,因為最昂貴的 EUV 只有 ASML 製造銷售,所以總的市佔率依次是91%、3%、6%。所以目前無論是 Nikon 還是佳能都無法對 ASML 構成威脅。


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