La spesa per apparecchiature a semiconduttore aumenta per logica e memoria a densità più elevata

SEMI, la principale organizzazione internazionale del commercio di semiconduttori, ha tenuto la sua conferenza Semicon a San Francisco a luglio. SEMI prevede una crescita significativa della domanda di apparecchiature per semiconduttori nel 2022 e che porterà nel 2023 a soddisfare la domanda di nuove applicazioni e la carenza di prodotti esistenti, come le automobili. Esaminiamo anche alcuni sviluppi per realizzare semiconduttori con funzionalità più piccole utilizzando EUV.

SEMI ha rilasciato un comunicato stampa dalla sua previsione di metà anno per apparecchiature per semiconduttori durante Semicon, sullo stato della spesa per apparecchiature per semiconduttori e proiezioni per il 2023. SEMI ha affermato che le vendite globali di apparecchiature per la produzione di semiconduttori totali da parte dei produttori di apparecchiature originali dovrebbero raggiungere un record di $ 117.5 miliardi nel 2022, in aumento del 14.7% dal precedente massimo del settore di $ 102.5 miliardi nel 2021 e aumento a $ 120.8 miliardi nel 2023. La figura seguente mostra la storia recente e le proiezioni fino al 2023 per le vendite di apparecchiature a semiconduttore.

Si prevede che la spesa per le apparecchiature Wafer fab aumenterà del 15.4% nel 2022 fino a un nuovo record del settore di $ 101 miliardi nel 2022 con un ulteriore aumento del 3.2% previsto nel 2023 a $ 104.3 miliardi. La figura seguente mostra le stime e le proiezioni di SEMI per la spesa per apparecchiature per applicazione di semiconduttori.

SEMI afferma che: "Spingiti dalla domanda di nodi di processo sia all'avanguardia che maturi, si prevede che i segmenti di fonderia e logica aumenteranno del 20.6% su base annua a 55.2 miliardi di dollari nel 2022 e un altro 7.9%, a 59.5 miliardi di dollari, nel 2023 I due segmenti rappresentano più della metà delle vendite totali di apparecchiature wafer fab.

Il comunicato prosegue affermando che "la forte domanda di memoria e storage continua a contribuire alla spesa per apparecchiature DRAM e NAND quest'anno. Il segmento delle apparecchiature DRAM guida l'espansione nel 2022 con una crescita prevista dell'8% a 17.1 miliardi di dollari. Si prevede che il mercato delle apparecchiature NAND crescerà del 6.8% a 21.1 miliardi di dollari quest'anno. Si prevede che le spese per apparecchiature DRAM e NAND diminuiranno rispettivamente del 7.7% e del 2.4% nel 2023".

Taiwan, Cina e Corea sono i maggiori acquirenti di apparecchiature nel 2022 con Taiwan che dovrebbe essere il principale acquirente, seguito da Cina e Corea.

Realizzare funzionalità più piccole è stato un driver continuo per dispositivi a semiconduttore a densità più elevata dall'introduzione dei circuiti integrati. Le sessioni del Semicon 2022 hanno esplorato il modo in cui il restringimento litografico e altri approcci, come l'integrazione eterogenea con strutture 3D e chiplet, consentiranno continui aumenti della densità e della funzionalità del dispositivo.

Durante Semicon Lam Research ha annunciato una collaborazione con i principali fornitori di prodotti chimici, Entegris e Gelest (una società del gruppo Mitsubishi Chemical), per creare prodotti chimici precursori per la tecnologia fotoresist a secco di Lam per litografia ultravioletta estrema (EUV). EUV, in particolare la prossima generazione di EUV ad alta apertura numerica (NA), è una tecnologia chiave per guidare il ridimensionamento dei semiconduttori, consentendo funzionalità inferiori a 1 nm nei prossimi anni.

In un discorso di David Fried, vicepresidente di Lam, ha dimostrato che le resistenze a secco (composte da piccole unità metalorganiche) rispetto a quelle a umido possono fornire una risoluzione più elevata, una finestra di processo più ampia e una purezza più elevata. Il secco resiste a parità di dose di radiazioni, mostra meno collassi della linea e quindi generazione di difetti. Inoltre, l'uso della resistenza a secco si traduce in una riduzione di 5-10 volte degli sprechi e dei costi e una riduzione di 2 volte della potenza richiesta per passaggio di wafer.

Michael Lercel, di ASML, ha affermato che l'elevata apertura numerica (0.33 NA) è ora in produzione per logica e DRAM, come mostrato di seguito. Il passaggio a EUV riduce il tempo di processo aggiuntivo e lo spreco di più modelli per ottenere caratteristiche più fini.

L'immagine mostra la roadmap del prodotto EUV di ASML e dà un'idea delle dimensioni dell'attrezzatura per litografia EUV di prossima generazione.

SEMI ha previsto una forte domanda di apparecchiature per semiconduttori nel 2022 e nel 2023 per soddisfare la domanda e ridurre la carenza di componenti critici. Gli sviluppi EUV presso LAM, ASML guideranno le dimensioni delle caratteristiche dei semiconduttori al di sotto dei 3 nm. Chiplet, die stack 3D e il passaggio all'integrazione eterogenea aiuteranno a guidare dispositivi a semiconduttore più densi e più funzionali.