臺積電下半年5nm接單滿載，優(yōu)化版4nm明年進(jìn)入量產(chǎn)，已獲蘋果、高通、聯(lián)發(fā)科、博通、英特爾等大廠采用，但3nm推進(jìn)面臨芯片設(shè)計復(fù)雜度及晶圓代工成本大幅拉高等問題，關(guān)鍵在于新款極紫外光（EUV）曝光機(jī)采購金額創(chuàng)新高，產(chǎn)出吞吐量（throughput）提升速度放緩，恐將導(dǎo)致3nm晶圓代工價格逼近3萬美元。
由于3nm晶圓代工價格過高恐影響客戶制程微縮速度，為了在明年之后加速客戶5nm產(chǎn)品線轉(zhuǎn)換至3nm，并維持先進(jìn)制程依循摩爾定律推進(jìn)軌道，設(shè)備業(yè)界透露，臺積電將啟動EUV持續(xù)改善計劃（Continuous Improvement Plan，CIP），希望在略為增加芯片尺寸的同時，減少先進(jìn)制程EUV光罩使用道數(shù)，以降低3nm「曲高和寡」問題。臺積電近幾年擴(kuò)大采購EUV曝光機(jī)，下半年5nm產(chǎn)能全開，包括蘋果A15應(yīng)用處理器及M1X／M2計算機(jī)處理器、聯(lián)發(fā)科及高通新款5G手機(jī)芯片、AMD Zen 4架構(gòu)計算機(jī)及服務(wù)器處理器等將陸續(xù)導(dǎo)入量產(chǎn)。臺積電為了維持技術(shù)領(lǐng)先，由5nm優(yōu)化后的4nm將在明年進(jìn)入量產(chǎn)，全新3nm也將在明年下半年導(dǎo)入量產(chǎn)，然而客戶端對于延長使用4nm或采用全新3nm態(tài)度搖擺，關(guān)鍵差別在于EUV光罩層數(shù)多寡決定了晶圓代工價格高低。業(yè)者分析，EUV曝光機(jī)價格愈來愈高，下半年即將推出的NXE：3600D價格高達(dá)1.4～1.5億美元，產(chǎn)出吞吐量每小時可達(dá)160片12吋晶圓，與上代機(jī)型相較增加幅度不大。而由制程上來看，4nm主要是以5nm進(jìn)行優(yōu)化，EUV光罩層大約在14層以內(nèi)，但3nm預(yù)計將采用25層EUV光罩層，所以3nm晶圓代工價格恐怕上看3萬美元，并不是所有客戶都愿意買單。為了降低客戶產(chǎn)品線由5nm向3nm推進(jìn)速度放緩的疑慮，臺積電啟動EUV CIP計劃改善制程，希望透過減少EUV光罩層使用道數(shù)及相關(guān)材料，例如將3nm的25層EUV光罩層減少至20層。設(shè)備業(yè)者指出，雖然芯片尺寸將因此略為增加，但若計劃成功可以有效降低生產(chǎn)成本及晶圓價格，加快客戶產(chǎn)品線轉(zhuǎn)向3nm。
臺積電今后三年的1,000億美元資本支出，有80％將用于擴(kuò)充先進(jìn)制程產(chǎn)能，而隨著臺積電先進(jìn)制程向3nm及2nm發(fā)展，又以極紫外光（EUV）產(chǎn)能建置將占千億美元預(yù)算的最大比重。因此，若能透過EUV CIP計劃，減少EUV采購量，將有助臺積提高自由現(xiàn)金流量。臺積電要在5nm及更先進(jìn)制程維持領(lǐng)先，近年來積極買進(jìn)EUV曝光機(jī)并維持產(chǎn)能優(yōu)勢。根據(jù)臺積電于日前召開的技術(shù)論壇中指出，EUV曝光機(jī)累計裝機(jī)數(shù)量到2020年已占全球總機(jī)臺數(shù)量的50％，2020年為止采用臺積電EUV技術(shù)生產(chǎn)的晶圓，占累計EUV曝光晶圓數(shù)的65％。隨著臺積電Fab 18廠第五期至第八期的3nm產(chǎn)能在未來2～3年逐步完成建置并進(jìn)入量產(chǎn)，以及美國亞利桑那州12吋廠第一期在2024年后進(jìn)入量產(chǎn)，采用臺積電EUV技術(shù)曝光的晶圓數(shù)將呈現(xiàn)等比級數(shù)成長，坐穩(wěn)全球擁有最大EUV產(chǎn)能的半導(dǎo)體廠寶座，但也得付出龐大的投資成本。然而EUV曝光機(jī)持續(xù)推陳出新，不僅耗電量大得驚人，產(chǎn)出吞吐量（throughput）仍有很大的改善空間。況且， 先進(jìn)制程投資金額愈來愈高，能夠支付如此龐大晶圓代工費(fèi)用的半導(dǎo)體廠已經(jīng)沒有幾家，雖然臺積電現(xiàn)在有蘋果、NVIDIA、AMD、高通、聯(lián)發(fā)科、英特爾、博通、邁威爾（Marvell）、賽靈思（Xilinx）等大客戶采用先進(jìn)制程，但隨著三星晶圓代工積極擴(kuò)產(chǎn)，英特爾加駕先進(jìn)制程產(chǎn)能投資，臺積電面臨的競爭壓力將愈來愈大。對臺積電而言，EUV產(chǎn)能建置完成后最怕的就是客戶訂單量能不如預(yù)期，產(chǎn)能利用率過低將造成毛利率下滑壓力。因此，此次啟動EUV CIP計劃，若能有效減少3nm晶圓EUV光罩層數(shù)，在達(dá)成同樣產(chǎn)出量情況下將有助于減少EUV曝光機(jī)采購量，若每年減少1～2臺EUV機(jī)臺采購，資本支出也可降低3億美元，對于提高臺積電自由現(xiàn)金流量、降低折舊攤提費(fèi)用增加幅度等都將有明顯幫助。
