EUV光刻机之争，局势骤变
2024-11-19
光刻机作为半导体制造的核心设备，一直在推动行业技术前沿的发展。
从早期的深紫外（DUV）光刻机开始，其稳定性能为半导体制造奠定了坚实基础。随后，极紫外（EUV）光刻机凭借更短的波长和先进的光源技术，大幅提升了光刻精度，将行业推向了新高度。如今，高数值孔径（High-NA）EUV光刻机登场，再次突破了技术瓶颈，使得芯片制造的精度和效率得以进一步提升，为实现2nm及以下制程工艺的大规模应用提供了可能。
其中，ASML推出的High-NA EUV光刻机作为目前最先进的设备，大幅提升了芯片晶体管的密度和性能，成为推动下一代半导体技术发展的关键。这一设备的引入被认为是实现先进制程量产的重要里程碑。
在这种技术浪潮下，英特尔、台积电、三星和SK海力士等晶圆制造巨头纷纷加速布局，争相引入或推进High-NA EUV光刻机的相关计划。这一趋势预示着半导体行业即将迎来新一轮的技术竞赛和创新高峰。
在全球半导体巨头中，英特尔是最早向ASML订购新一代High-NA EUV设备EXE:5000的企业。
早在2023年12月，英特尔便获得了全球首台High-NA EUV光刻机，并在2024年4月宣布，该设备已在位于美国俄勒冈州希尔斯伯勒的Fab D1X研发晶圆厂完成组装，进入光学系统校准阶段。据英特尔计划，这台设备将用于18A（1.8nm）和14A（1.4nm）节点制程的研发和生产。
今年8月，英特尔再度引入全球第二台价值约3.83亿美元的High-NA EUV光刻机，并成功完成了安装和调试，再次巩固了其在先进光刻技术领域的先发优势。
根据ASML此前的声明，2nm光刻机的初期产能极为有限，2024年全球仅能交付约10台，预计到2028年才能将年产量提升至20台。而在这10台设备中，公开资料显示英特尔已经锁定了6台，进一步彰显其在该领域的超前布局。
英特尔在High-NA EUV设备上的积极布局，部分源于其在此前EUV技术导入上的失误教训。早期因技术路线摇摆及错失窗口期，英特尔在先进工艺节点上曾落后于台积电和三星。如今，这家芯片巨头显然吸取了经验教训，不仅快速推动最先进设备的引入，还希望借助High-NA EUV实现技术翻盘，为未来的制程竞争占据先机。
尽管面临工艺转型的挑战和市场竞争的压力，英特尔在先进光刻技术导入上的快速反应显示了其重塑技术领导地位的决心。然而，能否将这些技术优势顺利转化为市场竞争力，仍需时间来验证。
英特尔曾凭借独特的“Tick-Tock”战略，在芯片制造领域占据绝对优势：每两年一次的制程和架构交替更新，帮助它实现了性能与能效的持续提升。然而，这一辉煌的模式最终在工艺挑战与战略决策失误中宣告瓦解，而EUV（极紫外）光刻技术窗口的错失，更使其在半导体竞争中陷入困境。
英特尔与ASML合作已有数十年，推动了光刻技术从193nm浸没式技术发展到EUV。但当ASML的EUV光刻机初步成熟时，英特尔因成本问题选择继续使用DUV（深紫外）光刻技术，借助四重图案化工艺推进其10nm制程。尽管这一方案理论可行，但复杂的图案化流程导致良率难以提高，直接拖延了10nm制程的量产进度。
2011年：英特尔发布了全球首个22nm FinFET工艺，领先于台积电和三星的28nm工艺，彰显其技术优势。
2014年：英特尔和三星同时实现14nm制程量产，但台积电的10nm和7nm工艺迅速推进。
2019年：英特尔的10nm芯片量产时间比预期晚了两年半，与台积电拉开差距；而7nm制程更是延迟至2022年才实现。
与此形成鲜明对比的是，台积电和三星果断引入EUV设备，大幅缩短制程开发周期。借助EUV技术，两家公司不仅在制程技术上超越英特尔，还进一步巩固了晶圆代工市场的领导地位。
英特尔“Tick-Tock”模式的破裂也为其衰退埋下隐患。这一模式本意是通过制程（Tick）和架构（Tock）的交替更新，每两年实现一代芯片的显著进步。然而，随着制程复杂度的增加和内部管理的变革，Tick-Tock模式的执行难度日益提升。
管理变革与裁员：为降低成本，英特尔前任CEO保罗·欧德宁发起大规模裁员计划，削减了研发部门的核心工程师，严重影响了新工艺和新架构的开发效率。
制程延误：14nm制程本应在2013年发布，却拖延至2014年；10nm制程几经推迟，导致英特尔被讥讽为“牙膏厂”，只能通过小幅更新产品应对市场竞争。
技术落后不仅削弱了英特尔在代工领域的竞争力，还直接影响其自有芯片业务：
台积电和三星在晶圆代工市场的崛起蚕食了英特尔的市场份额。
英特尔的CPU产品（如台式机和服务器芯片）也因制程落后面临性能和能效上的劣势，失去了部分客户。
英特尔“挤牙膏”的决策虽节约了短期成本，但也导致了制程竞争的被动。台积电和三星在EUV技术上的超前布局，使其在制程精度、芯片性能和市场扩展上远远领先。
Tick-Tock模式的瓦解与EUV技术窗口的错失，反映了英特尔在战略与技术路径上的失误。然而，近年来英特尔通过积极引入High-NA EUV设备，试图在先进制程竞争中重新站稳脚跟。能否弥补过往的差距，仍需市场和时间的检验。
面对技术滞后和市场地位下滑的双重压力，英特尔启动了前所未有的“自救计划”。从引入尖端设备到实施结构性改革，英特尔希望重新夺回在芯片制造领域的领先地位。然而，在这条充满荆棘的道路上，英特尔需要克服重重挑战。
2024年4月，英特尔在美国俄勒冈州完成了全球首台High-NA EUV光刻机的安装。这标志着英特尔在先进制程的布局上迈出了关键一步，也凸显了其追赶台积电和三星的决心。
结合CEO帕特·基辛格提出的“IDM 2.0”战略，英特尔规划了四年五个工艺节点：
- 目标是在2025年实现18A（1.8nm）工艺的量产，追赶台积电的2nm制程。
- 进一步推进至14A节点，争取在2026至2027年间实现量产。
通过率先引入High-NA EUV设备，英特尔希望在3nm以下制程的研发和量产中占据优势。然而，新设备的高成本和量产进度的不确定性，使其承担了巨大的资金和时间压力。
英特尔正在通过大规模投资加强代工基础设施：
全球布局：未来五年投资1000亿美元，扩建先进芯片制造能力，包括在德国、波兰和马来西亚新建半导体工厂。
盈利目标：计划到2030年前实现代工业务的收支平衡，成为全球第二大晶圆代工厂。
但当前的市场表现却不容乐观：
持续亏损：2023年英特尔代工营收同比下降31.2%，经营亏损达70亿美元。2024年上半年亏损进一步扩大，Q2达到28.3亿美元。
市场份额低迷：根据TrendForce数据，英特尔未能进入2024年Q2全球晶圆代工厂营收前十名，市场份额不足1%。
业内专家指出，英特尔要维持先进制程研发的高昂成本，必须吸引更多外部客户。当前英特尔代工客户数量和订单规模不足，进一步拖累了代工业务的盈利能力。
为应对巨额亏损，英特尔启动了多项结构性调整：
业务拆分：计划将晶圆制造业务与芯片设计业务进一步分离，以提升各业务部门的独立性和效率。2023年预计节省30亿美元成本，到2025年节省80亿～100亿美元。
项目调整：推迟德国和波兰新工厂的建设进度，马来西亚工厂启用时间也将视市场需求而定。
资产优化：出售部分Altera股份，推动其独立IPO，同时简化x86产品组合。
这些措施有助于改善短期财务状况，但同时也可能影响长期发展计划的实施速度。
英特尔正处于历史上最严峻的挑战中。随着芯片代工竞争日趋激烈，英特尔需要在以下几方面加速突破：
技术突破：尽快将High-NA EUV光刻机的潜力转化为量产能力，缩短与台积电和三星的差距。
客户拓展：吸引更多代工客户，扩大收入来源，形成支持高昂研发费用的经济模式。
市场信任：通过持续的技术和财务表现，重建投资者信心，避免因股价和市值波动影响未来布局。
回顾1980年代，英特尔通过果断退出DRAM市场，集中资源于CPU业务，成功重塑了市场格局。如今，英特尔试图通过“IDM 2.0”和芯片代工业务的转型重回巅峰，但这次挑战更加复杂且漫长。
英特尔CEO基辛格表示：“这是我们四十多年来最重要的转型，也是最艰难的一次。但历史证明，我们可以在危机中找到新的机遇。”
英特尔的复苏之路充满不确定性，但其在高端制程和代工领域的持续投资和布局，展示了重塑行业地位的雄心。在行业竞争愈发激烈的背景下，英特尔需要时间来证明其战略的正确性和执行的有效性。