最近這段時間,媒體上就有一種說法,說歐洲早已經不是全球創新的領袖了。之前有個數據,說在全球涉及到數字化的公司里,排名前15的,沒有一個是歐洲公司。
關于這背后的原因,有很多說法,有說因為歐洲缺少風險投資基金的,有說因為歐洲市場分裂、規矩太多的。總之,情況就是歐洲沒有能讓科技公司長大的沃土。但是,歐洲的科技行業,難道真的就毫無可圈可點之處么?其實也不是。就拿現在最受關注的芯片行業來說吧。你知道,芯片相當于全球科技的基礎設施,牽一發而動全身。
而對芯片行業本身來說,有一個制約它發展的重要環節,相當于“命門”就是一種叫做“***”的生產設備。
全球的***市場,幾乎都被一家歐洲公司壟斷了,叫做阿斯麥,總部在荷蘭。我在微信公眾號遠川科技評論上看到一篇文章,叫做《***大敗局》。這篇文章講的是,當初不起眼的阿斯麥,是怎么挑落***行業原本的霸主,一步步走上產業巔峰的。
在今天這里分享一下這背后的故事。
阿斯麥這家公司有多牛呢?
在去年全球的***市場中,阿斯麥占據了74%的市場份額,是不折不扣的巨無霸。他們生產的***,有“印鈔機許可證”之稱,一臺就1.2億美元。那為什么說,***是整個芯片產業的命門呢?因為在芯片生產的過程中,***相當于雕刻刀,在硅片上雕刻出設計好的電路圖。
現在世界上最先進的***,叫做EUV***,只有阿斯麥才能做得出來。也難怪阿斯麥的董事長曾經撂下過一句狠話:如果我們交不出EUV,摩爾定律就會從此停止。
不過,阿斯麥可不是從創業之初,一路贏到現在。在上個世紀80年代,阿斯麥只是飛利浦旗下的一家小合資公司,全司上下算上老板只有31位員工,所有人在飛利浦總部旁邊臨時搭起的板房內辦公,十分窘迫。
當時***市場如日中天的霸主,是日本的尼康公司。英特爾、IBM、AMD、德州儀器這些大公司,每天都等著尼康的新產品發布。這和今天的三星、臺積電為了阿斯麥的***搶破頭,是一個陣仗。
但為什么在短短30年的時間里,阿斯麥就能反超尼康,將過去的老大挑落下馬呢?
我來和你說一下這個過程。阿斯麥贏下的第一手棋,其實是有運氣的成分,那就是他們在技術迭代這件事上,押對了寶。摩爾定律你肯定很熟悉,說的是在一個集成電路上,能排列下的元器件數量,差不多每兩年就要翻一倍。
芯片的體積會越來越小,但是功能卻會越來越強大。這條定律,對于***生產商有很大影響。它就像是一條鞭子,讓他們必須時刻加快腳步,跑在摩爾定律前面,提前交付出合格的硬件設備。畢竟沒人會用舊的工具,生產新的產品。
剛好,阿斯麥進軍***的時候,這個領域的門檻還不是很高。這也是為什么這個30人的小公司,也可以干起***。但是,因為摩爾定律不斷生效,這讓***制造的難度越來越高。在上個世紀90年代,***產業迎來了自己的一個難關。
***的光源波長被卡死在了193nm。光源是什么概念呢?前面我們說,***是一把雕刻刀,光源就相當于是刀尖兒。需要雕刻的芯片越精細,刀尖兒也得磨得越細。而波長越短,就相當于,刀尖兒越鋒利。
所以,誰能把光源波長變短,誰就能在摩爾定律生效的下一個周期吃盡紅利。為了突破這個難關,各大公司都有自己的策略。比如尼康等公司決定走穩健路線,也就是在之前技術的基礎上,采用157nm的F2激光,一步步來。阿斯麥作為***領域的小玩家,并沒有選擇跟著大公司走。
他們選擇賭一把。賭什么呢?
當時的臺積電,有一位叫做林本堅的工程師。這位工程師提出了一個特別開腦洞的想法,說在***的透鏡和硅片之間,加上一層水,就可以通過光的折射原理,讓原有的激光波長,從193nm,縮短到132nm。這個方法被稱為“沉浸式光刻”。
這個點子聽起來挺好,但當時的大公司可并不買賬。主要原因有兩個,一個是大家覺得芯片生產是個精細活,加入水這個變量,容易污染設備,太冒險。另一個是在這些廠商眼中, “沉浸式光刻”只是一個權宜之計,不是正道,就算他們靠著“沉浸式光刻”領先一時,在未來也會被別的對手反超。
不過年輕的阿斯麥沒有這方面的顧慮,它選擇押注“沉浸式光刻”。
在和林本堅的合作中,只用了一年的時間,阿斯麥在2004年就造出了第一臺樣機,然后拿下了IBM、臺積電這樣大客戶的訂單。
尼康在這場比賽中落伍了,在半年之后,他們按照自己的研發思路,研發出了157nm的***,但是被阿斯麥打了個先手,再加上它的***在精度上,還落后于阿斯麥,這也讓尼康的市場份額,第一次被反超。
但是問題來了,你想,尼康畢竟在***領域耕耘多年,無論是財力還是技術底蘊,肯定都領先于阿斯麥。為什么它在被反超之后,就一直落后,沒有把領導權奪回來呢?這就要說到阿斯麥贏下的第二手棋,也就是它成功成為美國的“政治盟友”。
和你介紹一下,上世紀90年代,為了突破193nm這個天塹,英特爾等一系列公司,主張采用EUV,也就是極紫外光刻方案。EUV到現在都是世界上頂尖的技術,那在20多年前,肯定英特爾也沒法一人搞定,于是在1997年,它攢起了一個叫EUV LLC的聯盟。
這個聯盟的成員,那真是芯片行業的全明星陣容。這個聯盟不僅有摩托羅拉、AMD、IBM等等公司,還有美國能源部下屬的三大國家實驗室。這些實驗室就很厲害了,遠川科技研究的文章寫道,它們之前的研究成果,覆蓋物理、化學、半導體、超級計算機等等各種前沿的領域。
但別看這個聯盟陣容強大,有一件事很尷尬,那就是他們的理論成果,沒法落地。
因為此前,在和尼康的競爭中,美國的***企業被打得落花流水,不堪大用。對于組建聯盟的英特爾來說,要想讓理論產出實際成果,只能選擇國外的幫手,可選擇的幫手只有兩家,一個是尼康,一個是阿斯麥。在這兩家企業之中,美國選擇了阿斯麥。原因是,尼康是日本公司,美國擔心,如果日本獲得新技術,會反過來扼住美國的咽喉。
相比之下,阿斯麥是個更容易被“調教”好的合作對象。加入EUV聯盟,給阿斯麥帶來了很多好處,比如在2009年的時候,美國一家叫做Cymer的公司,研發出了EUV技術所需要的光源,這家公司就順勢成為了阿斯麥的供應商。
在四年之后,Cymer公司更是被阿斯麥用25億美元的價格并購。
你要知道,Cymer公司所擁有的頂尖技術,在全球范圍內也不超過三家。所以有人評價,在這起并購案中,美國其實是幫助阿斯麥公司走了個后門。
反過來,我們再看被EUV聯盟拋棄的尼康呢?可以說,阿斯麥和尼康之間迅速拉開了差距。咱們就看一個細節。有一個工業名詞,我想和你分享,叫做稼動率。你可以把它簡單理解為,一家公司制造出來的設備,有多大概率能發揮出它的最高產能。
本來,尼康和阿斯麥的***,理論上來說,每小時能加工的芯片數量其實差不多,彼此拉不開差距。但是在稼動率,也就是實際表現上,這兩家公司差別可大了。
阿斯麥的***,稼動率可以維持在95%左右,十分靠譜。而尼康的***雖然價格便宜,但是稼動率只有50%,這對于芯片制造商來說,自然是個不可接受的數字。也正是因為在質量上被遠遠地超越,尼康***慢慢地退出了高端***市場。
而在2015年,阿斯麥發布了第一臺可以量產的EUV樣機,這讓阿斯麥在***領域,徹底奠定了自己的壟斷地位,宣告了對尼康的勝利。
那設計一臺***,究竟有多難?
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原文標題:ASML如何成為光刻機霸主,設計一臺光刻機到底有多難?
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