为模拟短缺造成的需求飙升,MEMS和射频芯片。
需求增加芯片在供应链成熟节点影响光掩模,导致对后缘面具的巨大需求和一个年长的面具设备的不足。
最大的问题是设备不足,可能会影响客户在若干领域。工具短缺可能会导致长面具周转时间和交付时间表在90纳米以上芯片开发,建在200 mm晶圆厂。它还会影响芯片在300 mm晶圆厂遗留节点。
作为回应,许多光掩模设备厂商已经开发或正在成熟的节点来满足需求的工具,但尚不清楚该行业是否能及时回应。也很难预测成熟繁荣周期将持续多长时间节点。
无论如何,对成熟的节点的需求导致今天压力在整个供应链。例如,对模拟日益增长的需求,微机电系统和射频芯片继续造成短缺200 mm晶圆厂产能和前端设备。
这是光掩模行业的涓滴效应。一个光掩模需要芯片。流,一个集成电路芯片的设计,这是翻译从一个文件格式变成一个面具。集成电路设计的面具是一个主模板。在工厂内部,面具是放置在一个光刻扫描仪。光通过面具,然后投影用于晶圆片上的图像模式。
光掩模供应商使掩模在生产设施使用各种设备。今天,面具制造商看到所有节点,强劲的需求和面具设备供应商通常是跟上高端需求。但这是一个成熟的节点不同的故事。
“扩张我们看到现在无处不在。这是300毫米。这是200毫米。说14 nm和180海里,“富兰克林石灰,执行副总裁在凸版光掩模技术,光掩模的供应商,在最近的一次事件。”的一件事,我们不考虑过去传统产品的复苏。200毫米晶圆厂建立传统产品。这是什么90海里以上。问题是,该行业是结构化的回应,追求高端。我们不是真的准备应付这种成熟的复苏。”
基于投影预测到2022年,石灰看到老面具作家和修复系统的不足。腐蚀装置,计量工具都在同一条船上,尽管面具检查情况更好。在许多情况下,很难找到备件。
并在某些情况下,原始OEM不会支持旧工具或供应商破产了。在这种情况下,面具供应商本身必须支持工具。
图1:面具制造工具2020年的预后。来源:凸版
并不是所有的光掩模制造商动力学的影响。这些问题涉及到几个面具制造商提供成熟的光掩模节点。它不涉及尖端光掩模的厂商。
客户需要密切关注市场。帮助该行业领先,半导体工程采取了看面具工业和几种工具类型的状态。
面具/芯片的趋势
IC市场分为若干段。在前缘,芯片制造商加大设备16 nm / 14 nm和低于300毫米晶圆厂。
芯片制造商也使用300 mm晶圆厂生产设备在上面几段16 nm / 14 nm。产业正在经历从成熟的12英寸高需求的过程,”杰森Wang表示的联席总裁联华电子。”与新应用程序5克,物联网、汽车和AI需要这些技术,我们预期市场环境驱动这种需求在可预见的未来保持强劲。”
例如,一个智能手机结合领先的芯片,但这代表一小部分设备在电话。“剩下的是PMICs,模拟和BCD类的技术,“说Bami Bastani,高级副总裁GlobalFoundries在最近的一次采访中。“你不想去与这些产品更小的几何图形。直到生命的终结,客户不想离开他们。”
与此同时,中国是另一个节点的芯片驱动程序不那么咄咄逼人。“这是有关人工智能的繁荣和物联网。对于这些事情,他们通常不需要非常高端的芯片。对于这些事情,在中国天气变得很热,”Banqiu Wu说,过程开发高级主管应用材料。
并不是所有的设备需要300毫米晶圆厂。事实上,老有巨大的需求能力200毫米的植物。总的来说,全球200 mm晶圆厂的数量预计将从188年的2016增长到202,到2021年,据半。
“广泛应用越来越依赖设备,如传感器、先进功率半导体、模拟/混合信号和射频集成电路。同时,物联网的出现意味着这些设备现在经常智能化和网络化,”米歇尔·伯克说,战略营销总监林的研究。”这一趋势正在推动的需求增加,但有效的制造能力建立300毫米和200毫米晶圆厂”。
作为回应,,,电话和其他国家建立新的和/或翻新200 mm设备。“在林,我们提供一整套服务恢复原始设备使用规范和保证性能,从而降低芯片制造商的风险和不确定性,”伯克说。
与此同时,IC活动导致光掩模的激增。总的来说,光掩模市场增长13%至纪录高位37.5亿美元,2017年预计将超过40亿年的2019美元,根据半。面具市场预计将在2018年和2019年增长5%和4%,分别根据半。
面具在所有部分业务增长。“我们的有很多教师(逆光刻技术)和复杂形状的面具,”说阿基》的首席执行官d2。“这是其中的一面。有很多活动在半导体市场。具体来说,有新的设计开始在前沿领域。”
而前缘抓住了人们的大部分注意力,大多数的面具出货涉及到更成熟的节点。2017年,共有2000名mask-set磁带出局在65 nm和更高,根据凸版。然后,有1400 mask-set磁带从去年的14至40 nm出局,凸版。
在10 nm / 7和5 nm,不过,有少于100 mask-set tapeouts记录在2017年,根据凸版。
一般来说,只有少数铸造客户可以开发芯片超过10纳米。有更少的面具正在开发先进的节点和他们是昂贵的。14 nm mask-set大约300万美元,而7海里mask-set逾500万美元,可能是700万至800万美元,分析师表示。
与此同时,光掩模供应商自己分为两个categories-captive和商人。垄断厂商,倾向于建立领先的面具,芯片制造商和铸造厂,有自己的光掩模生产设施。GlobalFoundries、英特尔、微米、三星、台积电等属于这一类。
商人面具制造商是独立的、第三方供应商。光电池的,它们包括DNP凸版和其他人。一些,但不是全部,商人面具制造商建立主要设备制造商——和后缘面具和专业设计公司。
俘虏面具供应商占总去年光掩模市场的65%,高于2016年的63%,根据半。2013年,被面具商店代表光掩模市场的31%。
芯片和掩盖生产已成为更复杂的高级节点。降低这种复杂性,芯片制造商往往会使生态系统的各个部分,如集成电路设计、光掩模生产和芯片制造、在同一屋檐下。铸造厂不设计芯片,但他们想对齐面具和工厂生产。这就是为什么先进铸造客户倾向于他们的面具在铸造厂生产。反过来,加快了市场份额俘虏面具商店,从而降低商业房屋的馅饼。
与光掩模市场,然而,面具设备业务疲软。多年来,光掩模供应商基础经历了巨大的整合。今天面具商店越来越少,所以设备的体积小。
面具设备收入为9.5亿美元,2017年分析师根据劳拉Chamness半。“面具的高峰年设备销售是在2012年,销售额为12.6亿美元。2011年销售额为11.1亿美元,”Chamness说。“2017是市场峰值低25%,但我怀疑工具面具的构成市场演变和延迟的EUV没有帮助。”
多年来,面具设备供应商发展的工具EUV光掩模,如检查和多波束面具的作家。供应商也在开发系统的高端光学面具。
“面具商店面临的关键挑战是高端,“应用。“技术更为复杂。他们需要更多的资源来解决这个问题。”
事实上,面具设备供应商集中更多的注意力集中在前沿,而不是后缘。利润高的高级节点和旧系统的利润很小。
因此,该行业不愿构建、升级和维护老面具装置,回到咬这个行业。现在,在需求后缘面具,有缺口的设备最主要的类别。
基于凸版的预测,没有足够的设备来满足需求至少到2022年,这意味着客户可以脸长面具在成熟的周转时间节点。
其他人有不同的观点,称供应赶上需求后缘面具。“需求将得到解决,”应用的。“市场”将自动调整。
无论如何,面具行业需要更多的成熟的节点和设备厂商开始一步迎接挑战。
面具作家缺口?
在面具,这个过程开始于衬底或面具的生产空白。一旦空白是由一个面具空白制造商,空白是运往光掩模制造商。
面具店,空白是有图案的面具使用电子束面具的作家。然后检查花纹面具的瑕疵。可以使用一个面具固定修复系统缺陷。
图2:制造的EUV掩码来源:Sematech
面具写作是这个过程的关键一步。为此,光掩模制造商为每个面具——使用两种类型的工具电子束和激光模式发电机。模式生成器模式更大的特性,而电子束工具用于模式最关键层的面具。
最常见的一种电子束是一种单梁的工具,基于可变形状波束(VSB)技术。最近,厂商已经推出了多波束面具作家最新的节点。IMS和NuFlare电子束工具的主要供应商。IMS是多波束的作家,而NuFlare VSB工具和销售发展多波束系统。
今天,大约有375个面具作家在光掩模行业,根据凸版。电子束和激光工具之间的数量是各占一半。“未来5年,对所有面具写作平台的需求,无论类型或古董,将增长,“凸版的石灰说。
有足够的电子束高端生产能力来满足需求。但预计有缺口的电子束和模式发电机在旧的节点。
如果行业继续构建电子束工具以目前的增长速度,预计有100000的差距标准和业界成熟的面具,不能到2022年,根据石灰。
以满足需求,到2022年,石灰说面具制造商总共将需要以下书写工具- 100先进电子束;45中档电子束;10或更高级的模式发电机;和20个标准/成熟模式发电机。
然后,即使面具行业并不生长在此期间,面具制造商仍需要22个中档电子束和5先进激光工具,到2022年,他说。
无论如何,电子束和激光工具应对供应商的要求。“我们收到了强烈的请求老电子束从几个客户,“弘Yamada说,NuFlare掩模光刻部门主管。“这意味着他们需要更多的电子束来制造后缘面具。”
以满足需求,NuFlare已经开发了一种新的电子束面具的作家,被称为循证医学- 8000 p。该系统有两个配置。循证医学- 8000 p / H是针对16 nm / 14 nm,而循证医学- 8000 p / M涵盖了45 nm制程20 nm节点。
“循证医学- 8000 p / M有两倍的吞吐量的循证医学遗产- 6000,同时保持相同的精度规格,”山田说。NuFlare也扩大维修/部分程序年长的电子束。
与此同时,应用材料的主要供应商是激光模式发电机,这被称为阿尔塔。“只有少数非常关键层使用高端的电子束。对于大多数层,他们使用的阿尔塔模式”,应用。
应用的阿尔塔工具已经在市场上数年。该公司最近开发了一种新的所有节点模型和需求强劲。“这是一个好的商业和客户真正需要它,”吴说。
检查和修理
一般来说,面具检查工具供应商跟上需求在成熟的节点。
“落后于节点面具检测设备继续被大量利用,”James Westphal说营销主管KLA-Tencor。“我们一直与我们的客户合作基础上的最佳方法维护旧设备老化检验工具的挑战。这包括,但不限于,维护作为一个训练有素的服务团队,寻找替代零部件供应商在可能的情况下,和合作策略转移到newer-yet cost-effective-inspection设备。”
KLA-Tencor继续开发和制造新的面具检查工具成熟的节点。“与我们的客户合作,KLA-Tencor开发了新的模式,新的像素,和新功能来满足灵敏度、扫描时间、和成本——非起始边缘所有权的目标要求,”韦斯特说。
KLA-Tencor还将翻新旧面具检测设备。“然而,考虑到高需求、高利用率的老一代的面具检测设备,它不是一个经常发生,”他说。
与此同时,面具修复是一个不同的故事。多年来,面具商店使用三个面具修复技术:激光、聚焦离子束(FIB)和nanomachining。
不再是这样。激光修复工具触及100 nm节点周围的墙。FIB比例约50纳米到80纳米。
今天,在高级节点,光掩模商店主要使用两种类型的互补面具修复技术:电子束和nanomachining。
然而,对于成熟的节点,修复是有问题的。最难找到旧的激光技术和FIB的工具。许多原始供应商的业务。一些供应商仍在,但他们不支持旧的系统。
“市场更大的设计规则涉及面具修复工具,不再支持他们的OEM供应商,”巴里·霍普金斯说,总裁兼首席执行官的狂欢,面具供应商基于nanomachining修理工具。“客户要求大开发新一代激光工具来取代旧的激光和FIB修复系统。”
作为回应,狂欢已经开发了一种新的激光修复工具。狂欢还销售翻新nanomachine修复系统,支持设计规则22纳米。
可以肯定的是,面具行业面临着几个挑战。它继续追求高端。现在,它开始在成熟的节点处理的需求。
它会让这个行业忙一段时间了。供应商只希望维持盈利。
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