TSMC（台湾セミコンダクター・マニュファクチャリング・カンパニー）は今年初め、世界中で設置・稼働している極端紫外線（EUV）リソグラフィー装置の約50%を自社で導入したと発表しました。これは、同社が業界で最も多くのEUV装置を使用していることを意味します。Digitimesの報道によると、TSMCは今後もリードを維持する計画で、ASMLのTwinscan NXE EUVスキャナーを既に12台以上発注しており、来年の納入が予定されています。
13台のEUV装置を発注、さらに必要
現在、TSMCはASMLのTwinscan NXE EUVスキャナーを使用して、N7+ノードとN5ノードで商用チップを製造していますが、今後数四半期で同社はN6（実際には2020年第4四半期または2021年第1四半期にHVMに参入する予定）と、EUVレイヤーも備えたN5Pプロセスを追加する予定です。
TSMCの技術は複雑化し、極端紫外線リソグラフィーツールを用いて処理する必要がある層が増えるにつれて、EUVツールに対する需要は高まっています。TSMCのN7+は、非常に複雑な回路を製造する際にマルチパターニング技術の使用を減らすため、最大4層にEUVを使用しています。
N6テクノロジーでは、EUVLの使用層が5層に拡大されます（DUVのみのN7とのIP互換性は維持されます）。TSMCの主力製品であるN5ノードでは、EUVLを最大14層まで使用できます。次期N4では、EUVの最大層数がさらに増加すると予想されており、N3（2023年提供開始予定）では、その数は20層以上に増加します。
ASMLによると、2018年から2019年にかけて、EUV層1層あたり、月産約45,000枚のウェーハスタートごとに1台のTwinscan NXEスキャナが必要でした。ツールの生産性向上に伴い、WSPMの数も増加しています。そのため、TSMCがN3ノード以上のチップ製造に対応するギガファブ（月産100,000枚以上のウェーハスタート生産能力を持つ）を構築するには、少なくとも40台のEUVツールが必要になります。
今週初め、TSMCの取締役会は、2021年第1四半期に新しい生産ツール、工場建設、特殊技術能力の導入、先進パッケージング施設のアップグレード、研究開発に151億ドルの支出を承認した。承認された資金の一部は、EUVツールの購入に使用される可能性がある。
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ASML、EUV生産能力を増強
ASMLの最新ステップアンドスキャンシステム「Twinscan NXE:3400B」および「NXE:3400C」は非常に高価です。ASMLは10月に、受注残にあるEUVシステム4台の合計金額が5億9,500万ユーロ（約7億300万ドル）であると発表しました。つまり、装置1台あたりの価格は最大1億4,875万ユーロ（約1億7,575万ドル）に達する可能性があります。とはいえ、EUV装置13台分を調達する場合、TSMCのコストは22億8,400万ドルと莫大な額になる可能性があります。
しかし、EUVツールに関して懸念されるのはコストだけではありません。ASMLはEUVスキャナーの製造・設置を一手に担う企業であり、生産・設置能力は比較的限られています。同社は製造プロセスを調整することで、1台のマシンのサイクルタイムを20週間まで短縮し、年間45～50台の生産能力を実現できると考えています。
ASMLは今年3四半期を通じて23台のEUVスキャナーを出荷しており、2020年に当初計画していた35台より若干少ない台数を販売する予定です。これまでにASMLは、83台の商用EUVツール（2015年第1四半期から2020年第3四半期に販売されたNXE:3350B、NXE:3400B、およびNXE:3400Cマシンを含む）をすべての顧客に出荷しています。
業界をリード
TSMC が世界中で設置および稼働している Twinscan NXE ツールの約 50% を所有しているという主張が正しい場合、同社はすでに 30 台から 40 台の EUV スキャナーを所有している可能性があり、これは業界のどの企業よりも多い数です。
TSMCは、EUV装置を大量に調達している唯一の半導体メーカーではありません。Samsungは、7LPPおよび5LPE SoCと一部のDRAMの製造にのみEUVを使用しているため、やや遅れをとっていると考えられています。しかし、Samsung Foundryがロジック向けEUVLの使用を拡大し、Samsung SemiconductorがEUVベースのDRAMの生産を増強するにつれて、TSMCは必然的にTwinscan NXEスキャナーの導入を増やす必要に迫られるでしょう。
インテルも、7nmノードのチップ製造を開始する2022年頃にEUVLシステムの導入を開始すると予想されています。このプロセス技術やインテルの今後の計画については不確実な点が多くありますが、今後数年間で同社がEUVLの主要導入企業の1社となることは間違いありません。
ASML の Twinscan NXE マシンのもう 1 つの主要顧客は SK hynix です。同社はすでにこれらのツールをテスト駆動し、適切なノードと DRAM IC を開発しています。
中国最大の半導体受託製造メーカーであるSMICは、オランダの輸出規制により、既に購入したEUV装置を依然として入手できていない。一方、EUV生産に必要なその他の製造装置を米国企業から調達することはほぼ不可能であるため、現時点ではEUVスキャナーは1台しか必要としていない。
Micron 社は、今後のいくつかの DRAM 世代では EUVL の使用を避ける予定ですが、最終的には EUV 対応ノードに移行する必要があるため、今後数年間で開発目的で少なくとも 1 台の Twinscan NXE システムを調達する可能性があります。
今後数年間で EUV ツールの需要が増加することは避けられませんが、現在の状況からすると、TSMC は今後も当面これらのスキャナーの主な採用企業であり続け、Samsung と Intel がそれに続くことになります。
アントン・シロフはTom's Hardwareの寄稿ライターです。過去数十年にわたり、CPUやGPUからスーパーコンピュータ、最新のプロセス技術や最新の製造ツールからハイテク業界のトレンドまで、あらゆる分野をカバーしてきました。
