荷蘭光刻機(jī)巨頭阿斯麥(ASML)1月20日發(fā)布了2020年Q4和全年財(cái)報(bào),這位世界光刻機(jī)霸主去年共出貨了31臺(tái)EUV光刻機(jī),中國(guó)大陸由于種種原因沒(méi)有買到其中任何一臺(tái)。
有人說(shuō)阿斯麥?zhǔn)俏ㄒ灰粋€(gè)能讓臺(tái)積電折腰的公司,這一點(diǎn)也不夸張。阿斯麥所生產(chǎn)的光刻機(jī),是半導(dǎo)體工廠生產(chǎn)芯片的最關(guān)鍵工具。畢竟,沒(méi)有刀,再好的師傅也雕不出來(lái)花。
如果有任何廠商的光刻機(jī)設(shè)備需要維修,阿斯麥的工程師從登上飛機(jī)那一刻,廠商就要付給他們以小時(shí)計(jì)的美金。
曾經(jīng),某上市公司的光刻機(jī)出問(wèn)題后,排了3年隊(duì)才等到阿斯麥的工程師。結(jié)果阿斯麥的工程師們來(lái)了一看說(shuō),放太久了,與其維修,還不如買一臺(tái)翻新的二手機(jī),才2000多萬(wàn)美元。就是這么牛氣。
阿斯麥脫胎于飛利浦,到成立時(shí)一臺(tái)光刻機(jī)都沒(méi)有賣出去,是行業(yè)倒數(shù)第一。員工只等著公司倒閉重回母公司飛利浦的懷抱;公司常年缺錢,銀行賬戶經(jīng)常只有5位數(shù)余額。
克服種種困境后,它的幸福也來(lái)得很快。成立11年后上市,隨后被美國(guó)最強(qiáng)大的科技聯(lián)盟之一選中入伙,和英特爾等公司深度綁定。阿斯麥拿著客戶的錢,研發(fā)出了最強(qiáng)的EUV(極紫外線)光刻機(jī),至今沒(méi)有第二家公司能和它搶高端光刻機(jī)市場(chǎng)。
了解這位世界頂級(jí)光刻機(jī)霸主的崛起過(guò)程,能更清醒地審視,我們應(yīng)如何去追趕。
01 被扔出飛利浦
阿斯麥誕生于飛利浦物理實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱Natalab)和飛利浦科學(xué)與工業(yè)部(簡(jiǎn)稱S&I),曾是一群天才科學(xué)家手上的玩具。
芯片制造的曝光-刻蝕過(guò)程與沖印照片原理類似,也有人形容像雕刻,只不過(guò)光刻機(jī)雕的是芯片,“刀”是光。光刻機(jī)的工藝決定著芯片的尺寸和性能,是生產(chǎn)半導(dǎo)體芯片最重要的設(shè)備之一。
飛利浦相信,隨著芯片行業(yè)蓬勃發(fā)展,光刻機(jī)會(huì)是最有價(jià)值的合法印鈔機(jī)。
但20世紀(jì)70年代,荷蘭經(jīng)濟(jì)衰退,出現(xiàn)經(jīng)營(yíng)危機(jī)的飛利浦喪失了孵蛋興趣,想要將這個(gè)燒了上億美元的項(xiàng)目剝離出去。
當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)光刻機(jī)項(xiàng)目的特羅斯特,找了3家公司談光刻機(jī)項(xiàng)目的合資事宜,都以失敗告終。
就在特羅斯特喪失希望的時(shí)候,荷蘭的半導(dǎo)體設(shè)備制造商ASM國(guó)際公司出現(xiàn)了。
ASM的首席執(zhí)行官德?tīng)枴て绽嘁恢焙芟M惋w利浦這家巨頭搭上關(guān)系,曾數(shù)次拜訪飛利浦而不得。
德?tīng)枴て绽嗍且粋€(gè)非常有野心的男人,善于利用機(jī)會(huì),不懼風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)敢買,一個(gè)想賣,交易很快達(dá)成。
1984年,S&I與ASM成立合資公司阿斯麥,雙方各占50%股份。
飛利浦和ASM原本約定各向合資公司注資210萬(wàn)美元,但刨除價(jià)值180萬(wàn)美元的17臺(tái)光刻機(jī)和其他庫(kù)存后,飛利浦只給阿斯麥賬戶轉(zhuǎn)了30萬(wàn)美元。
當(dāng)時(shí),光刻機(jī)市場(chǎng)有10個(gè)玩家,既有占據(jù)較大市場(chǎng)份額的美國(guó)GCA和Perkin-Elmer,也有正虎視眈眈的新秀日本尼康和佳能,阿斯麥墊底。
沒(méi)有人看好阿斯麥。
有分析師公開(kāi)表示,ASM和飛利浦的合資企業(yè)注定以失敗告終,飛利浦擁有世界上最先進(jìn)的“步進(jìn)光刻機(jī)”技術(shù),卻根本不知道該用光刻機(jī)做什么。
從飛利浦調(diào)往阿斯麥的47名員工認(rèn)為,他們只是光刻機(jī)市場(chǎng)的笑話,要做的,只是靜待阿斯麥倒閉,在4年之內(nèi),收拾行李重回飛利浦懷抱。
阿斯麥的首任首席執(zhí)行官賈特·斯密特是一位敏銳的科學(xué)家,他聽(tīng)完各類不利消息,反倒對(duì)阿斯麥有信心。
在他看來(lái),阿斯麥的光刻技術(shù)領(lǐng)先時(shí)代,其對(duì)準(zhǔn)技術(shù)非常先進(jìn),“電動(dòng)晶圓臺(tái)”會(huì)成為阿斯麥獨(dú)有的賣點(diǎn)。
只要再具備優(yōu)秀的光學(xué)元件,阿斯麥就可以創(chuàng)造出世界級(jí)的產(chǎn)品。對(duì)準(zhǔn)技術(shù)、晶圓臺(tái)、光學(xué)鏡頭三大零部件,未來(lái)也將成為阿斯麥產(chǎn)品的利器。
此外,在摩爾定律下,每隔18個(gè)月,集成電路上可以容納的晶體管數(shù)目就會(huì)增加一倍,這就需要生產(chǎn)芯片的光刻機(jī)保持迭代。
更妙的是,當(dāng)時(shí)正值半導(dǎo)體行業(yè)技術(shù)變革期,制造商正尋求從大規(guī)模集成電路(LSI)向超大規(guī)模集成電路(VLSI)轉(zhuǎn)變,光刻機(jī)也將迎來(lái)一次大的技術(shù)更迭。
斯密特相信,只要能在兩年內(nèi)制造出一臺(tái)滿足制造商需求的新設(shè)備,阿斯麥就可以實(shí)現(xiàn)彎道超車,成為行業(yè)內(nèi)第一。
畢竟,在新技術(shù)面前,所有玩家站在同一個(gè)起跑線上。
自此,阿斯麥奪命狂奔推新品的上半生,開(kāi)始了。
02 連工資都發(fā)不出來(lái)了
1984年,阿斯麥開(kāi)始研發(fā)這款承載了公司所有希望的產(chǎn)品:PAS 2500。
斯密特初步估計(jì),它需要1億美元研發(fā)資金。而兩家母公司只答應(yīng)各增加150萬(wàn)美元的投資,剩下的要自己想辦法。
而阿斯麥活下去的第一步,是拿下飛利浦半導(dǎo)體和材料部(以下簡(jiǎn)稱“Elcoma”)的訂單。拿下Elcoma的訂單,就相當(dāng)于拿到了母公司飛利浦的站臺(tái)。
肥水不流外人田,Elcoma很給面子地下了訂單,但要求阿斯麥必須在1986年4月1日前交付第一臺(tái)PAS 2500。Elcoma高管表示,“不能晚一天,否則,我就會(huì)選擇尼康。”
二十世紀(jì)八十年代,尼康迅速崛起,相較于美國(guó)光刻機(jī)龍頭GCA,尼康的光刻機(jī)性能更穩(wěn)定。1982年時(shí),GCA還在日本市場(chǎng)占有95%的市場(chǎng)份額,到1983年已經(jīng)降低到45%,絕大部份市場(chǎng)由日本尼康獲得。
此外,將新光刻機(jī)產(chǎn)品送去美國(guó)SEMICON West展會(huì)參展,打出阿斯麥的名聲,也是必須要做的一步。
但這意味著,阿斯麥需要在1986年4月和5月,分別交付一臺(tái)PAS 2500。研發(fā)時(shí)間,要從2年縮短至18個(gè)月。
斯密特要求PAS 2500必須在1986年1月1日拿出原型產(chǎn)品,否則,訂單將無(wú)法交付,公司也會(huì)完蛋。
崇尚享受生活、到點(diǎn)下班的荷蘭人,顯然沒(méi)有中國(guó)人民的那種勤勞,1986年1月新年后,PAS 2500依舊沒(méi)有組裝完成,并預(yù)計(jì)要到5月才能完成研發(fā)。但這將完美錯(cuò)過(guò)上述兩個(gè)重要日期。
斯密特暴跳如雷,直接裁掉了PAS 2500項(xiàng)目研發(fā)團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人,換成了兩個(gè)年輕人,其中一個(gè)僅18月工齡。
這兩個(gè)給力的年輕人,最終使阿斯麥在規(guī)定期限內(nèi)交付了兩臺(tái)PAS 2500。
PAS 2500還在5月的美國(guó)SEMICON West展會(huì)上打出名聲,不但拿下了4臺(tái)PAS 2500的訂單,還獲得了同行的認(rèn)可。
展會(huì)上,阿斯麥一位工程師跑了一圈競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的展位,結(jié)果得到參會(huì)同行們的一致回答:“最好的光刻機(jī)產(chǎn)品是我們,而第二好的是阿斯麥。”
雖說(shuō)在光刻機(jī)市場(chǎng)上有了一點(diǎn)名聲,可阿斯麥的日子并沒(méi)有因此變得好過(guò)。
原因是太窮。
1984年至1987年3年間,整個(gè)光刻機(jī)行業(yè)正遭遇洗牌。1986年,10家光刻機(jī)公司中有3家退出市場(chǎng),剩下的7家供應(yīng)商,也將在接下來(lái)幾年陸續(xù)出局。
昔日光刻機(jī)龍頭GCA瀕臨破產(chǎn),已經(jīng)到了要用其所持有的蔡司股份來(lái)支付蔡司鏡頭費(fèi)的地步了。
蔡司是德國(guó)最好的光學(xué)儀器廠商,GCA的光刻機(jī)采用的就是蔡司的鏡頭。未來(lái),蔡司將成為阿斯麥的專屬供應(yīng)商。
行業(yè)動(dòng)蕩影響了阿斯麥。
1986年,本預(yù)定了阿斯麥一半訂單的美國(guó)半導(dǎo)體公司AMD,在最后關(guān)頭撕毀合同,讓阿斯麥創(chuàng)紀(jì)錄地虧損超過(guò)1400萬(wàn)美元。
次年,光刻機(jī)行業(yè)低價(jià)傾銷、產(chǎn)能過(guò)剩,阿斯麥還不得不降價(jià)銷售產(chǎn)品,利潤(rùn)又受到影響。
同期,母公司ASM也遭遇危機(jī),1986、1987兩年分別虧損了2500萬(wàn)美元和2300萬(wàn)美元。
ASM首席執(zhí)行官德?tīng)枴て绽嗾秊樨?cái)務(wù)狀況焦頭爛額,阿斯麥的斯密特卻對(duì)支出超出預(yù)期不以為然,覺(jué)得這是阿斯麥成為行業(yè)第一所要承受的。
付錢的人和花錢的人沖突越來(lái)越大,普拉多反復(fù)說(shuō)“我是寫支票付錢的人”,斯密特則回敬“這是我的策略,接不接受隨你”。
最終,斯密特在1987年任期結(jié)束后離開(kāi)了阿斯麥;母公司ASM則因財(cái)務(wù)狀況,退出阿斯麥股東行列,它投入的3500多萬(wàn)美元也打了水漂。
飛利浦接手了ASM在合資公司中的股份和債務(wù)。
而阿斯麥,在1988年春天用完了2500萬(wàn)美元的全部信用額度,連發(fā)工資的錢都沒(méi)有了。一度連續(xù)三個(gè)月臨發(fā)工資時(shí),阿斯麥的財(cái)務(wù)總監(jiān)都要跑到飛利浦乞討,求來(lái)130萬(wàn)美元員工工資。
此時(shí)的阿斯麥,離死亡只有一線。
03 轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)
斯密特雖然為這家公司注入了成為行業(yè)第一的夢(mèng)想和不計(jì)成本追求產(chǎn)品迭代的基因,但是他太能燒錢了,阿斯麥急需一個(gè)能讓公司轉(zhuǎn)虧為盈、推動(dòng)公司步入正軌的人。
特羅斯特就是因此被騙過(guò)來(lái)當(dāng)CEO的。1987年,他本打算與妻子開(kāi)始一場(chǎng)長(zhǎng)途旅行,卻被飛利浦的老上司哄過(guò)來(lái)當(dāng)代理CEO,老上司一直在說(shuō)“新CEO馬上就來(lái)”,可繼任者遙遙無(wú)期。發(fā)現(xiàn)自己被騙的特羅斯特,在憤怒中提出了人生中第一次升職要求:成為阿斯麥的CEO。
特羅斯特的任期只有一年半,對(duì)阿斯麥而言,他是一個(gè)重要的過(guò)渡人。
他改變了斯密特時(shí)期阿斯麥花錢如流水的習(xí)慣,節(jié)省一切可節(jié)省的成本;調(diào)低公司生產(chǎn)計(jì)劃,將1988年預(yù)計(jì)生產(chǎn)80臺(tái)機(jī)器調(diào)整到60臺(tái);在他任期內(nèi),阿斯麥實(shí)現(xiàn)首次盈利,雖然這只是一個(gè)意外。
1988年年底,成立不到2年的臺(tái)積電的工廠被燒,臺(tái)積電不得不向阿斯麥增訂了17臺(tái)光刻機(jī),這為阿斯麥帶來(lái)大筆營(yíng)收。
特羅斯特對(duì)阿斯麥的另一個(gè)重大貢獻(xiàn)是,他主導(dǎo)阿斯麥研發(fā)了一款新產(chǎn)品:PAS 5500。這臺(tái)機(jī)器能同時(shí)滿足美國(guó)市場(chǎng)、日本市場(chǎng)不同客戶的需求;還能像積木一樣,進(jìn)行模塊化的組裝,并且適應(yīng)、加載未來(lái)5年內(nèi)的新技術(shù)。
PAS 5500項(xiàng)目后來(lái)成為阿斯麥第一款有行業(yè)影響力的產(chǎn)品,但PAS 5500仍差一點(diǎn)將阿斯麥拖垮。
這個(gè)項(xiàng)目需要50名工程師共同進(jìn)行研發(fā)。此外,還要對(duì)生產(chǎn)、物流、服務(wù)部門進(jìn)行改造。而從1984年成立開(kāi)始,阿斯麥銀行賬戶上常常只有5位數(shù)現(xiàn)金,需要支出的錢是卻賬戶余額的十倍。
阿斯麥需要客戶,需要錢。接任特羅斯特崗位的馬里斯,就是在這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)的。
1990年年初,馬里斯剛剛接任時(shí),來(lái)自飛利浦的阿斯麥員工們非常擔(dān)憂,這位新領(lǐng)導(dǎo)喜歡冥想、以避免沖突聞名。
他是否具備帶領(lǐng)阿斯麥打贏與廠商的能力?
事實(shí)證明,馬里斯身上的親和性正是阿斯麥所需要的。
比如拿下IBM訂單的那場(chǎng)漂亮仗。
IBM很好看PAS 5500,并且它即將花 10億美元購(gòu)入新的機(jī)器。兩家公司交流許久,阿斯麥本打算向IBM展示PAS 5500的10個(gè)子系統(tǒng),再史無(wú)前例地將所有模塊組裝起來(lái),形成一臺(tái)光刻機(jī),好一舉震住IBM,拿下訂單。
1991年,受國(guó)際形勢(shì)影響,IBM的美國(guó)員工無(wú)法乘坐飛機(jī)抵達(dá)荷蘭。這個(gè)訂單眼看要泡湯。
項(xiàng)目經(jīng)理范登克林怒罵:“我們完蛋了,那些官僚不允許他們出差。”
阿斯麥用攝像機(jī)拍下預(yù)備向IBM展示的內(nèi)容,然后通宵將視頻內(nèi)容剪出來(lái),第二天一早乘飛機(jī)前往位于紐約州阿蒙克市公司的IBM,試圖盡最后的努力拿下訂單。
IBM的人被紀(jì)錄片里這臺(tái)可拆解的機(jī)器震撼了,“可拆解光刻機(jī)”能幫IBM省一大筆錢,當(dāng)光刻機(jī)的一個(gè)零部件壞了以后,他們不需要將整臺(tái)機(jī)器停產(chǎn)維修。
阿斯麥如愿簽下了這個(gè)10億美元的訂單。
馬里斯還擅長(zhǎng)建立關(guān)系和溝通,為阿斯麥免于很多談判摩擦。他會(huì)去三星那里,聽(tīng)客戶公司剛滿25歲的員工抱怨機(jī)器問(wèn)題,并竭力解決這些問(wèn)題。
此外,馬里斯讓阿斯麥和其“物鏡系統(tǒng)”供應(yīng)商蔡司的關(guān)系在1993-1998年得到長(zhǎng)足發(fā)展。
“物鏡系統(tǒng)”是阿斯麥光刻機(jī)的核心零部件之一,蔡司的鏡頭直接影響光刻機(jī)產(chǎn)品的效果。
蔡司成立于1846年,是德國(guó)的光學(xué)儀器廠商。當(dāng)蔡司原大客戶GCA因經(jīng)營(yíng)問(wèn)題垮了以后,阿斯麥抓住機(jī)會(huì)成為蔡司該領(lǐng)域的大客戶。
但蔡司一直采用傳統(tǒng)手工生產(chǎn),隨著阿斯麥對(duì)鏡頭精度的要求提高,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、產(chǎn)能不足的蔡司鏡頭,逐漸成為阿斯麥光刻機(jī)產(chǎn)品的瓶頸。
1994年,岌岌可危的蔡司,終于決定對(duì)產(chǎn)線進(jìn)行自動(dòng)化改造時(shí)。為了不讓蔡司拖阿斯麥后腿,阿斯麥母公司飛利浦前后借給了蔡司3900萬(wàn)美元改造產(chǎn)線。自此,阿斯麥與蔡司形成深度合作關(guān)系。
此后,當(dāng)蔡司出現(xiàn)服務(wù)其他公司跡象時(shí),馬里斯就會(huì)展現(xiàn)“外交才能”,要求蔡司只能向阿斯麥供貨。
阿斯麥還拿下蔡司半導(dǎo)體光學(xué)部門24.9%的股權(quán)。
與供應(yīng)商和客戶建立了緊密聯(lián)系的阿斯麥,在產(chǎn)品銷售上也取得長(zhǎng)足進(jìn)步。1993年,阿斯麥盈利1100萬(wàn)美元;到1994年,其凈利潤(rùn)超過(guò)2000萬(wàn)美元。
1995年,阿斯麥終于在美國(guó)納斯達(dá)克和荷蘭的阿姆斯特丹交易所上市,從成立算起,歷時(shí)11年。
04 封神之戰(zhàn)
美國(guó)是半導(dǎo)體的發(fā)源地,從晶體管到微處理器,再到DRAM(一種半導(dǎo)體存儲(chǔ)器)和非易失性儲(chǔ)存器,都是美國(guó)公司的產(chǎn)物。
20世紀(jì)60年代和70年代初,美國(guó)一直是芯片市場(chǎng)的霸主。但到80年代,日本憑借DRAM成功崛起。美國(guó)的光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)隨著半導(dǎo)體主要市場(chǎng)的變化遭受重?fù)簟狦CA落寞,尼康壯大。
但美國(guó)并不愿意拱手將光刻機(jī)市場(chǎng)讓出。
五角大樓的工作人員表示:“這是我們不能失去的東西,否則我們會(huì)發(fā)現(xiàn)自己要完全依賴海外制造者來(lái)指導(dǎo)對(duì)我們來(lái)說(shuō)最敏感的東西。”
這種意識(shí)確實(shí)超前。
為了把最先進(jìn)的技術(shù)留在美國(guó),1997年,英特爾和美國(guó)能源部牽頭成立了的EUV LLC聯(lián)盟,希望能研發(fā)出EUV(極紫外線)光刻機(jī),重拾半導(dǎo)體制霸權(quán)。
這個(gè)聯(lián)盟有美國(guó)能源部及其下屬三大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,還有英特爾和摩托羅拉、AMD、IBM等科技公司。
美國(guó)人還需要挑選一個(gè)光刻機(jī)公司加入聯(lián)盟,尼康和AMSL都是不錯(cuò)的備選。美國(guó)人顯然不可能選用崛起中的日本企業(yè),給自己制造麻煩。
于是,較為弱勢(shì)的阿斯麥成功入伙。
作為回報(bào),阿斯麥將替美國(guó)把光刻機(jī)龍頭的桂冠從尼康頭上摘下。
阿斯麥用了兩場(chǎng)戰(zhàn)役,徹底將尼康踩在腳下。
第一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)節(jié)點(diǎn)是:阿斯麥與臺(tái)積電工程師林本堅(jiān)合作,用后者推崇的“浸潤(rùn)式光刻技術(shù)”突破固有的制程限制。
林本堅(jiān)曾前往日本宣傳該技術(shù),但尼康等廠商并沒(méi)有接受他的方案。當(dāng)時(shí)市面上的光刻機(jī)都是干式的,沒(méi)有誰(shuí)用液體做光刻機(jī)。
2004年,阿斯麥和臺(tái)積電合作一年后,推出了第一臺(tái)浸潤(rùn)式光刻機(jī)樣機(jī),波長(zhǎng)能達(dá)到132nm,率先攻克芯片制程卡頓,并一舉拿下IBM和臺(tái)積電等大客戶的訂單。
尼康雖然很快也推出了干式微影光刻機(jī)產(chǎn)品,但其光源只能做到157納米,顯然阿斯麥更勝一籌。
到2007年,阿斯麥的光刻機(jī)市場(chǎng)份額已達(dá)到60%,首次超過(guò)尼康。
而真正讓阿斯麥封神的,還是獨(dú)門的EUV(極紫外線)光刻機(jī)。
這項(xiàng)技術(shù)的突破,離不開(kāi)強(qiáng)大的盟友們。
EUV聯(lián)盟的幾百位科學(xué)家,發(fā)表了大量論文研究EUV技術(shù)。身處其中的阿斯麥,能最先了解EUV最新研發(fā)成果,也擁有美國(guó)最領(lǐng)先的半導(dǎo)體技術(shù)、材料學(xué)、光學(xué)以及精密制造等技術(shù)的優(yōu)先使用權(quán)。
作為交換,美國(guó)政府擁有對(duì)阿斯麥生產(chǎn)的監(jiān)管權(quán)限。這也是為何今天美國(guó)會(huì)對(duì)阿斯麥有巨大話語(yǔ)權(quán)的原因之一。
EUV聯(lián)盟在2003年認(rèn)為理論工作已經(jīng)完成,便在當(dāng)年解散。所有的技術(shù)成果都由阿斯麥掌握,但直到2015年,阿斯麥才將EUV光刻機(jī)做到量產(chǎn)。
中間,因?yàn)槊绹?guó)頂級(jí)光源企業(yè)Cymer一直搞不定EUV所需光源的研發(fā),阿斯麥就在2012年將該公司收購(gòu)了,投入重金全力研發(fā)EUV所需的光源。
資金不足時(shí),阿斯麥就從客戶手里掏錢。
2012年,阿斯麥提出“客戶聯(lián)合投資計(jì)劃”,拿出25%的股份邀請(qǐng)主要客戶做聯(lián)合投資,股東將擁有優(yōu)先訂貨權(quán)。
英特爾、三星、臺(tái)積電三家公司湊了52.29億歐元,支持EUV光刻機(jī)的研發(fā),分別拿下了15%、5%、3%的股份。
經(jīng)過(guò)10年的研發(fā),阿斯麥將EUV做到可量產(chǎn),成為全球唯一一家具備推出光刻機(jī)產(chǎn)品的公司。
尼康其實(shí)也懂EUV技術(shù),但直到現(xiàn)在,它的EUV光刻機(jī)只能在實(shí)驗(yàn)室跑起來(lái)。
自此,阿斯麥穩(wěn)穩(wěn)成為半導(dǎo)體光刻機(jī)領(lǐng)域的霸主,無(wú)可撼動(dòng)。
05 中國(guó)的光刻機(jī)之路還很長(zhǎng)
2021年1月20日,阿斯麥公布了2020年Q4和全年財(cái)報(bào)。
阿斯麥全年凈銷售總額為140億歐元,約合1100億元人民幣;凈利潤(rùn)35.54億歐元,約合279.2 億元人民幣;毛利率48.6%。
要知道,2019年中芯國(guó)際的營(yíng)收才201.79億元人民幣,凈利潤(rùn)15.20億元人民幣,毛利率僅為20.6%。
2020年,阿斯麥全年共交付31臺(tái)EUV光刻機(jī),總價(jià)值354.29億元人民幣。
據(jù)接近阿斯麥的人士透露,阿斯麥的EUV光刻機(jī)(NXE3300)、(NXE3400)、(NXE3600)的價(jià)格分別在12.6億、13.41億、15.78億元人民幣左右。
比價(jià)高更讓人頭疼的,是沒(méi)有貨。
阿斯麥的EUV光刻機(jī)每年產(chǎn)能有限,到2021年,累計(jì)出貨量才剛突破百臺(tái)。這些光刻機(jī)有一半在臺(tái)積電手里,另一半集中在英特爾、三星等大廠手中。三家公司2012年沒(méi)有白給阿斯麥投錢。
而中國(guó)大陸,沒(méi)有一臺(tái)EUV。
光刻機(jī)有不同的制程,DUV(深紫外線)光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)為193nm,它可以幫助生產(chǎn)7nm及以上工藝的半導(dǎo)體芯片;但EUV(極深紫外線)光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)僅13.5nm,能生產(chǎn)7nm及以下工藝的半導(dǎo)體芯片。
蘋果的A14芯片和華為的麒麟9000芯片,采用5nm工藝制造。
中芯國(guó)際剛完成7nm技術(shù)的開(kāi)發(fā),要到2021年4月才可以進(jìn)入風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn);而擁有EUV光刻機(jī)的臺(tái)積電,已經(jīng)實(shí)現(xiàn)5nm芯片的量產(chǎn),且2021年第一季度將進(jìn)入3nm風(fēng)險(xiǎn)量產(chǎn)。
現(xiàn)在,中國(guó)大陸目前只有上海微電子(簡(jiǎn)稱“上微”)能生產(chǎn)光刻機(jī),其最先進(jìn)的光刻機(jī)能生產(chǎn)90nm芯片,這種制程無(wú)法滿足當(dāng)前手機(jī)、電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求。
據(jù)行業(yè)人士陳穰對(duì)市界透露:“目前上微的第一臺(tái)193nm光源的浸沒(méi)式光刻機(jī)已經(jīng)在安裝調(diào)試過(guò)程中,結(jié)合多重曝光工藝,有望實(shí)現(xiàn)最小28nm工藝芯片的生產(chǎn)。”
消息傳出后不久,2020年11月,阿斯麥就帶著7nm DUV光刻機(jī)亮相進(jìn)博會(huì),稱可以向中國(guó)出口7nm DUV光刻機(jī),無(wú)需向美國(guó)申請(qǐng)。
但最先進(jìn)的EUV光刻機(jī),仍然不會(huì)向中國(guó)出口。
目前,中國(guó)正通過(guò)國(guó)家02“極紫外線光刻關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目,聯(lián)合多單位研發(fā)EUV光刻機(jī)。
與DUV光刻機(jī)相比,EUV光刻機(jī)制造的難度翻了數(shù)倍,內(nèi)部零件多達(dá)8萬(wàn)余件,要兩架波音737的貨機(jī)才能運(yùn)出來(lái)。光刻機(jī)有雙工作臺(tái)、光源系統(tǒng)、曝光系統(tǒng)、浸沒(méi)系統(tǒng)、物鏡系統(tǒng)、光柵系統(tǒng)等核心組件,每個(gè)零部件研發(fā)起來(lái)都極為復(fù)雜。
光刻機(jī)最難的是光源、晶圓曝光臺(tái)、對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和鏡頭。國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)涉及幾十個(gè)學(xué)科的頂尖難題,需要將這些難題都鉆研一遍。同時(shí)還得找到頂級(jí)的供應(yīng)商。
阿斯麥90%的零部件來(lái)自外部采購(gòu),但這些零部件都是阿斯麥和供應(yīng)商共同研發(fā)的,專利在阿斯麥?zhǔn)稚稀?/p>
物鏡系統(tǒng)(鏡頭)是蔡司的,溫控、光路修正系統(tǒng)等軟件相關(guān)專利卻是阿斯麥的。沒(méi)有這些專利,即使國(guó)內(nèi)廠商拿到蔡司的鏡頭,也沒(méi)法發(fā)揮蔡司鏡頭的功效。
陳穰告訴市界,“如果從飛利浦子公司開(kāi)始算起,阿斯麥近40年時(shí)間,形成了1萬(wàn)3000多項(xiàng)專利,并且不斷的收購(gòu),投資和合作開(kāi)發(fā),打造了整個(gè)光刻機(jī)的核心部件供應(yīng)商體系。現(xiàn)在阿斯麥又與蔡司合作開(kāi)發(fā)了全球最大真空腔實(shí)驗(yàn)室,為未來(lái)1nm光刻機(jī)的量產(chǎn)做準(zhǔn)備。”
頂級(jí)的光源,高精度的鏡頭和精密儀器制作技術(shù)是EUV光刻機(jī)三大核心技術(shù),阿斯麥的光源來(lái)自收購(gòu)的子公司Cymer;鏡頭來(lái)自深度綁定的蔡司;精密儀器則自身?yè)碛卸嗄甑慕?jīng)驗(yàn)和專利積累。
20世紀(jì)60年代,中國(guó)也曾研究過(guò)光刻機(jī),但在“造不如買”思想下,放棄了光刻機(jī)領(lǐng)域的研發(fā)。
回顧阿斯麥成為霸主的過(guò)程:高遠(yuǎn)的頂層規(guī)劃,困境中的自身堅(jiān)持,以及市場(chǎng)和技術(shù)的平衡,萬(wàn)中無(wú)一的運(yùn)氣,這些因素缺一不可。
追趕成了中國(guó)的必選項(xiàng),技術(shù)差距雖大,但星光猶在。
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