ASMLEUV光刻机等设备短缺惹的祸，4nm/3nm芯片先进工艺产能进入

微网报道，成熟工艺产能不足导致的产业链大地震余波不畅，先进工艺产能供应将迎来紧张时刻。

据供应链消息，TSMC日前向客户发出通知，称先进制造设备到货延迟，未来一年的年产能提升可能不如预期虽然没有提到具体的工艺，但TSMC的说法暗示了4nm和3nm的产能将趋于紧张

作为全球最大，最先进的代工兄弟，TSMC如此表态，产业链的虎躯难免被震撼。

设备怎么了。

从TSMC的通知中可以看出，问题的关键是设备。

究其原因，可以从两个维度来解读。

一方面，装备行业需求旺盛，欣欣向荣在大国博弈，应用驱动，产能不足的影响下，再加上半导体强国提高制造回报，加强供应链安全，全球OEM迎来了一波扩张和新建这么多企业同时涌入芯片制造业，所需的设备和材料无疑是巨大的

所谓兵马未动，粮草先行代工是一个极其复杂和系统化的过程，光刻机，蚀刻机，等离子注入机，CMP，光刻胶等各种设备不可或缺但在全球产能不足的情况下，设备也难以独善其身一方面，设备制造商不得不应对迅速扩大的需求，另一方面，他们也受到设备零部件短缺的困扰双重挤压之下，有时难免只能望单兴叹

根据艾奇伟的报告，今年年初，半导体设备巨头包括ASML，应用材料，林凡等已经多次公开表示他们的生产能力不能满足需求作为芯片扩容的基础，目前设备生产的最大制约是核心的缺失这种看似无解的死循环，会给深陷过剩担忧的半导体产业链带来更多的不确定性

另一方面，先进的技术对设备提出了更高的要求北京半导体行业协会副秘书长朱静指出，进入3nm后，架构从FinFET向GAA转变，晶体管架构发生变化，对相关设备和材料提出了新的要求，意味着高水平的光刻机等关键设备面临重新研发和生产，需要一个周期

尤其是对于先进技术，最关键的设备无疑是光刻机根据以赛亚的研究，目前的设备瓶颈是ASML的EUV设备由于ASML EUV是先进工艺中最重要的设备之一，并且只有ASML的一家制造商提供，先进工艺的生产能力将受到EUV设备供应的限制因此，目前TSMC的3nm步伐确实在放缓，最主要的问题是EUV设备的短缺

尤其是最新一代高数值孔径的高NA EUV光刻机，对3nm及以上工艺更有优势，TSMC，英特尔，三星都使出浑身解数争夺下一代话语权它不仅继续在资本支出方面做出巨大牺牲，而且还频繁发表声明以取得领先地位英特尔此前宣布抢到了第一台新一代EUV光刻机，首批6台，英特尔也占了先机，TSMC表示将于2024年采用最新一代高NA EUV光刻机，三星集团副总裁，三星集团实际控制人李在镕最近几天亲自造访ASML，可见其分量

此外，还应充分考虑扩容和新建过程中的可变因素台湾省资深顾问，旗舰国际管理顾问公司总裁段定富认为，除了设备之外，还要考虑到新增产能的外资投入，还有缺工，缺料，运输延迟，审批延迟等其他因素

良品率也是影响OEM产能的重要环节纪威咨询高级分析师肖恩表示，设备和工艺技术是量产最关键的因素，缺一不可TSMC和三星在3nm节点面临的挑战一方面是设备问题，另一方面是R&D成品率问题

涡旋中的4nm/3nm。

在设备等的制约下，先进技术的生产能力也上演了不同的剧情

以赛亚研究提到，TSMC的4纳米/5纳米产能将继续供不应求比如4nm的大客户，如苹果，AMD，英伟达等芯片将在下半年发布，可能会进一步导致产能紧张

而6nm/7nm的供需短缺将在2023年由于移动AP的大检修和苹果，HPC客户逐渐转向5nm工艺而相对平衡。

相比之下，3nm起步很差段定富提到，预计上半年量产3nm的三星实际上已经推迟了进度另外，低良率的问题已经被高层检讨，在组织转型的过程中，预计需要几个季度才能赶上另一方面，TSMC在最近的技术论坛上再次确认，将如期在2022年下半年进行3nm的量产

但从生产扩张的速度来看，不会像预期的那么顺利根据以赛亚的研究分析，供给侧受到设备供给的限制，影响产能供给，但需求侧也看到客户的生产计划相对不活跃总的来说，客户对TSMC 4nm/5nm产能的需求还是大于3nm，所以有可能关键设备会转而支持4nm/5nm，从而减缓3nm的扩张速度

具体来说，TSMC 3nm产能的供需情况还在等待明年苹果和英特尔两大客户的投影观察至于三星的3nm，主要客户还没有明确的量产计划，三星的3nm良品率还有待提高，客户可能在观望以赛亚研究说

虽然3nm的瞄准镜会被延迟，但从另一个维度来说，它可能会让3nm在塑形后变成一个长长的节点。

朱静分析，3nm的良率还有待提升，这也说明从3nm开始，每个节点提升的难度会越来越大，R&D投入会越来越高，这符合摩尔定律，这是一个基本判断，越往下失败越近这也会让3nm成为一个长节点，因为去2nm和1nm显然会慢一些所以3nm可能会造成巨量的产品需求，导致3nm节点成为需求严重大于供给的节点最近TSMC投资400亿美元在台新建4座3nm晶圆厂，可以从侧面验证3nm节点产能的判断

对于产能不足会持续多久的问题，段定富表示，这要看三星和英特尔多快能顺利扩大先进制程产能来弥补产能不足，保守估计至少需要一到两年。

研究机构BIS声称，由于市场需求激增和半导体设备短缺，直径3nm及以上的先进工艺产能将受到挑战，2024年至2025年可能出现10%甚至20%的缺口。

也许先进工艺产能的短缺是在路上的。

产业链的影响几何。

产能不足指日可待。

成熟产能不足的危机导致电源管理，显示驱动IC，MOSFET，MCU和传感器，齐飞等相关芯片的短缺和价格上涨，至今仍影响着汽车，消费电子等多个行业。

因此，以赛亚的研究对先进工艺能力对行业的影响相对乐观先进加工能力的短缺对市场的影响有限由于终端市场需求下降，一些关键客户降低了投资例如，由于消费电子市场的疲软，今年下半年联发科对TSMC 6nm/7nm芯片的投资下调了20—30%，英伟达的5nm芯片也下调了10%左右3nm，4nm/5nm，6nm等工艺节点的设备可以根据客户需求进行部分产能配置，代工厂的灵活性更大

提到产业链对先进工艺产能短缺的反应，段定富表示，先进工艺产能短缺对半导体行业的主要影响是库存下降和价格上涨常见的反应是推迟最终产品的装运和降低最终产品的规格

对此，肖恩也指出，先进技术产能不足也会造成相应芯片价格上涨，供应短缺等问题设计师要根据代工厂的产能调整自己的战略部署，根据代工厂的产能变化及时调整自己的备货进度和比例，寻求代工厂合适的合作，保证供应

在这个过程中，高级包装也是一个可以借力的支点正如段定富所说，大陆设计师不仅可以评估使用多家代工厂，还可以考虑使用成熟的工艺设计，结合chiplet，异构集成等先进封装

虽然3nm似乎离国内设计厂商的定位还很远，但朱静认为，技术节点走得越远，大陆设计厂商面临的挑战和风险就越大，因为大陆还缺乏7nm以下先进技术的能力，这意味着先进技术走得越远，在行业中的话语权就越弱为了得到先进的技术，会付出更多的成本，或者设计厂商的R&D和胶片放映成本会增加还是拿不到先进的工艺能力继续受制于人

3nm是一个长节点对于中国大陆来说，最好的办法就是尽快找到解决和突破先进工艺产能问题的方法这是最根本的办法朱静最后建议

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