ASML ,有竞争对手吗?

2021-07-12 14:00:41 来源: 半导体行业观察

来源:内容由半导体行业观察(ID:icbank)编译自「 medium 」,谢谢。


你熟悉世界上最大的科技巨头——苹果、谷歌、特斯拉、亚马逊。但是是什么让这些大品牌能够生产出这种改变生活的技术呢 ?答案是半导体。

台积电、英特尔和三星等半导体制造商生产的计算机芯片为我们最先进的电子设备提供动力。当中智能手机、智能汽车、智能家居、智能城市——应有尽有。

可以想象,这些制造商需要极其复杂的设备来制造计算机芯片,而一家公司暂时垄断了世界上最先进的半导体生产设备。

那家公司是 ASML。

ASML的业务


ASML Holding NV (ASML) 是世界领先的半导体设备制造商之一。它为芯片制造商提供必要的硬件、软件和服务,以在硅片上大规模生产纳米级图案,最终将其转变为用于电子设备的计算机芯片。该公司总部位于荷兰,但在 16 个国家/地区的 60 多个城市设有办事处,员工超过 28,000 人。

ASML 的客户是全球最大的微芯片制造商,如英特尔、台积电和三星。ASML 将其客户分为两组:

1.内存芯片厂商
2.逻辑芯片厂商

内存芯片可用于在小区域内存储大量数据。逻辑芯片处理电子设备中的信息。它们在数据中心、智能手机、车辆、个人电脑等中很普遍。

半导体概览


半导体对于您能想到的几乎所有行业的技术进步都是不可或缺的。预先警告,以下您将要阅读的技术概述是从财务人员的角度出发的,而不是工程师或科学家的角度。

半导体技术过于简单化的目标是将更多的晶体管——它们是允许设备运行计算的微小电子开关——挤压到微芯片的层(称为“晶圆”)上。晶体管越多,计算能力越强。晶圆越多,芯片越复杂,功能越强大。

1965 年,英特尔的联合创始人戈登·摩尔提出了现在被称为摩尔定律的假设:集成电路上的晶体管数量每两年翻一番。换句话说,生产更小、更强大的微芯片是一场持续的创新竞赛。最初的硅晶体管可以用肉眼看到。如今,缩略图大小的芯片可以包含数十亿个晶体管。

当您将更多的计算能力放入设备时,它可以为最终用户做更多的事情。例如,iPhone 12 比 iPhone 4 先进得多。2021 款车型的仪表板显示屏比 2008 款车型的功能多得多。

更广泛地了解半导体行业以评估 ASML 在该过程中的作用是有帮助的:


无晶圆厂公司设计和销售半导体芯片和硬件设备,而不实际制造这些芯片/设备。他们将制造(因此称为“无晶圆厂”)外包给专业制造商,也称为半导体代工厂或集成设计制造商 (IDM)。重申一下,ASML 将其高科技机器出售给这些公司,以便它们能够大规模生产全球供应的计算机芯片,为电子设备提供动力。例如,TSM 使用 ASML 的设备制造 Apple 的 iPhone 芯片。

ASML 如何实现“微缩”


在我们深入了解 ASML 的产品和服务之前,回顾一下 ASML 如何创新其机器并帮助缩小微芯片上的晶体管会很有帮助。我们将避免过于科学——让我们面对现实吧,我们也不是光刻专家——但这里是该公司对“微缩”及其贡献的概述:

半导体行业的长期增长基于这样一个原则,即通过缩小微芯片上的晶体管可以减少电子计算所需的能源、成本和时间。缩小的主要驱动因素之一是系统可以达到的分辨率,这主要取决于所用光的波长和光学元件的数值孔径。较短的波长——比如用于绘画的更细的画笔——可以打印更小的特征。更大的数值孔径可以更紧密地聚焦光线,这也导致更好的分辨率。为了实现收缩,我们所做的——光刻——是关键。

ASML 的创新基于以下等式:


  • CD 代表临界尺寸。这是光刻系统可以打印的最小结构。

  • Lambda (ƛ) 是光源的波长——波长越小,可打印的结构就越小

  • NA 代表数值孔径,用于测量光的入射角——NA 透镜和反射镜越大,可以打印的结构越小

  • K1 与光学和工艺优化有关——ASML 的解决方案可帮助客户优化这一因素。

  • 总之,ASML 试图影响这个方程中的变量以减少 CD。


产品和服务


ASML 提供的设备——巨大的光刻机——使代工厂能够大规模生产微芯片。他们的产品组合包括多种类型的机器,但可以分为三类:

1.极紫外(EUV)光刻系统
2.深紫外(DUV)光刻系统
3.计量和检测系统,帮助芯片制造商在批量生产中实现最高良率和最佳性能

我们将专注于前两个。

ASML 是世界上唯一一家 EUV 光刻系统制造商,这是迄今为止最先进的设备。有多先进?正如一位研究人员所解释的那样,ASML 的 EUV 系统将晶体管蓝图刻录到硅晶片上,“其精度相当于从地球射出一支箭来击中放在月球上的苹果。”

EUV 光刻使用波长仅为 13.5 nm 的光,而 DUV 光刻使用 193 nm 的光。提醒一下,波长越小,可打印的结构就越小。

在你得出结论之前,是的——DUV 光刻仍然是相关的。时至今日,DUV 光刻仍然在器件中生产大部分层。在 EUV 制造普遍增加之前,DUV 对未来设备仍然很重要。

下表按机器类型概述了 ASML 的单位销售额。截至公司上一财年,DUV 系统仍占净销售额的最大份额。此外,您很快就会看到,拥有世界上最先进的设备是值得的;EUV 光刻系统的平均价格为 1.44 亿欧元。


最后,该公司还从其安装的系统基础中获得服务收入。随着 ASML 系统在全球范围内激增,该公司从系统升级和客户支持服务(例如技术支持和次日零件交付)中获得更多收益。


ASML 和半导体行业有两个关键的故事情节:

  • 需要更多的半导体

  • 下一代光刻:High-NA技术


1、需要更多半导体。

正如我们所提到的,计算机芯片存在于各个行业的无数电子设备中。自然,对这些芯片的需求激增。进入 2020 年,这并不令人意外,尤其是随着备受期待的 5G 设备的推出。然而,COVID-19 是一个惊喜——这个惊喜扰乱了各地的供应链和制造业产出。

随着数百万人宅在家里,对电脑、游戏设备和互联网基础设施的需求激增。这种需求不会随处可见。虽然短缺预计会在短期内持续(工厂不能在一天内建成),但芯片制造商正在向更多的代工厂投入资金以提高他们的生产能力。例如,台积电在 1 月份宣布了大规模 25-280 亿美元的产能扩张。

谁是唯一一家可以为新代工厂配备最新设备的公司?ASML。

根据 ASML 的研究,截至今天,有超过 400 亿台联网设备在使用。预计到 2030 年,这一数字将激增至 3500 亿。

这是很多微芯片。

根据不同的市场情景,该公司预计到 2025 年其年收入将增长至 150 亿至 240 亿欧元。

2、High-NA机器

对 EUV 系统的需求正在稳步上升,但半导体行业一直在展望未来。从设备方面来看,极紫外光刻之后的下一代是High NA技术。



提醒一下,更高的数值孔径 (NA) 会转化为更小的结构。该公司预计,与现有的 EUV 平台相比,该技术在提高分辨率和覆盖能力方面的效率要高 70%。因此,继续遵循摩尔定律,芯片制造商可以在相同尺寸的芯片中装入更多的电阻器,或者在更小的芯片中装入相同数量的晶体管——理论上,这将以相同的成本实现。

据首席执行官 Peter Wennink 在公司第四季度财报电话会议上表示,第一个 High-NA 系统的初始安装预计在 2023 年;预计量产时间为 2025-2026 年。然而,有人担心这个路线图可能会延迟——这是需要密切关注的。EUV 系统花了数年时间才发展到具有商业可行性的程度;吞吐量(即晶圆的生产率)需要足够高,以实现成本效益并满足供应需求。该公司将在 9 月的投资者日期间提供有关其 High-NA 计划的更详细的更新。

竞争对手


我们必须承认,ASML 拥有令人难以置信的竞争优势:它是世界上唯一一家提供 EUV 光刻系统的公司。最重要的是,光刻研究是累积性的,需要逐步改进——换句话说,实际上不可能超越行业领导者,因为你不能跳过一代制造技术。

行业机会。世界正处于芯片短缺之中,这促使芯片制造商投资于额外的代工厂以提高其生产能力。作为 EUV 光刻系统的唯一供应商,ASML 是唯一可以供应这些代工厂的半导体设备制造商。

财务状况。在财务上,公司非常健康。利润率很高(2020 财年的营业利润率为 29%)。运营现金流不仅是积极的,而且是强劲的(20 财年为 46 亿欧元。长期债务中等偏低(截至 4 月 4 日为 46 亿欧元),尤其是相对于现金和短期投资(也为 46 亿欧元)。

在过去五年中,ASML 在研发方面的投资超过 80 亿欧元。尽管 ASML 的利润率可观,但不能生产下一代半导体设备将对公司的底线产生不利影响。创新也没有保证。生产尖端设备是一回事,生产商业上可行的设备是另一回事。

事实上,世界上也没有其他公司可以生产当前备受欢迎的EUV 光刻系统。尼康和佳能尝试过,但他们放弃了开发工作。然而,这并不意味着 ASML 是半导体设备领域的孤狼。尼康和佳能都销售 DUV 设备。例如,尼康的“精密设备”业务线(包括其与半导体相关的销售额)在上一财年的收入相当于 14 亿欧元。

由于垄断,ASML 的硬件业务实际上是无与伦比的,但从应用软件的角度来看,该公司面临着更激烈的竞争,特别是来自应用材料和 KLA-Tencor。

此外,美国和中国之间的贸易摩擦。贸易限制和出口壁垒可能会损害 ASML 与某些客户进行交易的能力。2019 年,市场就有传言特朗普政府向荷兰政府施压,要求阻止 ASML 将其 EUV 装置出售给中国。

而据公司管理层称,预计贸易战不会减缓中国 DUV 装置的销售。尽管有这些限制,但由于 ASML 继续销售 DUV 系统,中国仍占公司 20 财年销售额的 16.6%,高于 19 财年的 11.7%。

不过,ASML 容易受到其生态系统合作伙伴的需求、进展和设计能力的影响。如果不经济或不符合他们的产品周期,ASML 的客户可以推迟对新技术系统的投资。同样,ASML 的客户(即英特尔)过去曾面临产品路线图的延迟,这减缓了引入新芯片以及新系统的整体过渡。

Data as of 7/8/21

The High-Level Finances


Data as of 7/8/2021


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