解密光刻机巨头ASML的崛起之路

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视觉中国

  华为、芯片、断供……一系列事件,把一家以前只有少数业内人士才熟悉的ASML(阿斯麦)推向前台。
  上世纪80年代,ASML只是飞利浦旗下的一家小公司。如今,ASML不仅将昔日的光刻机大国美国、日本拉下神壇,还垄断了全球7nm及以下工艺的EUV光刻机技术。
  ASML如何实现一路反超?为何如今只有它拥有先进的光刻机技术? ASML的成功能否被复制?荷兰Techwatch媒体公司CEO、荷兰高科技学院董事总经理瑞尼·雷吉梅克历经7年采访整理出的《光刻巨人:ASML的崛起之路》一书,揭开了ASML秘密的一角。
  在接受《中国经济周刊》记者采访时,雷吉梅克表示,中国可能需要很长时间才能制造出晶圆步进器。但中国拥有足够的资金和知识储备,一旦拥有设备,就可以启动先进晶圆工厂项目。

两位“贵人”助其反超


  1月20日,ASML公布2020年全年财报。2020全年,ASML销售额139.8亿欧元(约合人民币1098亿元),累计交付258台光刻系统——以此计算,平均一台光刻机的价格超过4亿元人民币(编者注:含安装管理费用)。
  其中,中国大陆市场超过美国市场成为第三大市场,销售额增长约72%。在258台系统中,中国大陆占比为18%。也就是说,中国大陆2020年获得了约46台ASML光刻系统。
  不过,据《中国经济周刊》记者了解,中国大陆获得的光刻系统中,并没有最先进的EUV(极紫外光)光刻机,而是DUV(深紫外光)光刻机。
  EUV光刻技术相比DUV更加精准。据环球网报道,虽然DUV光刻机是目前大量应用的光刻机,但是7nm已经是DUV光刻的极限,所以Intel、三星、台积电等企业在7nm这个节点引入了EUV光刻技术。
  诞生于2015年的EUV,是ASML 10年磨一剑的产品。而在之后的5年时间里,面对ASML的EUV优势,尼康节节败退,失去了50%以上的光刻机市场份额。如今的尼康已经放弃了对EUV的研发,在光刻机市场苦苦支撑。
  据雷吉梅克介绍,ASML之所以能成为世界上唯一可以生产EUV光刻机的公司,离不开台积电和英特尔两位“贵人”的支持。
  作为ASML遇到的第一个“贵人”。台积电在技术、人才、资金方面给了ASML很大帮助。凭借台积电的“浸入式光刻技术”方案,ASML将光源波长一举从193nm缩短到132nm。此后,ASML快速蚕食光刻机市场份额。
  第二个“贵人”英特尔,则是帮助ASML把尼康、佳能两大光刻机巨头“踢出局”的重要推手。
  1997年,英特尔和美国能源部牵头组建EUV LLC前沿技术组织,集成了通信巨头摩托罗拉、芯片巨头AMD、劳伦斯-利弗莫尔国家实验室等众多顶级单位。
  ASML被允许加入EUV LLC,此后顺风顺水一飞冲天,而尼康、佳能却被排除在外,失去了未来的门票。
  雷吉梅克介绍,享受EUV LLC的研究成果大大加快了ASML的EUV研发速度,但也因签订了一些协议,使得美国拥有光刻机出口话语权。

捆绑客户,形成利益集团


  除了“贵人”之外,ASML的崛起,也有其自身优势。“ASML会倾听客户的意见,让先进技术快速迭代,获得客户青睐。” 雷吉梅克说。
  例如,上文提到让ASML超越尼康的“浸入式光刻技术”,就是倾听了客户台积电的意见。
  当时,整个光刻机领域在193nm向157nm波长进军时遇阻,尼康等公司主张在前代技术基础上走稳健道路。
  台积电的林本坚则想出了利用水改变光折射率的“沉浸式光刻”方案,将193nm的激光经过折射后直接跨越157nm,降低到了132nm。
  但是,林本坚跑遍美国、德国、日本等国游说各家半导体巨头,均告失败。而ASML则和他一拍即合,仅用一年时间就制作出了第一台样机,不仅拿下台积电的订单,还获得了IBM等大客户。
  雷吉梅克还透露,此前,尽管尼康的光刻机比ASML的机器更可靠,但三星认为,尼康非常傲慢,不听取他们的意见。当三星联系ASML时,ASML听取了三星的意见。“一开始,由于三星的意见之一是对ASML的机器做一些改变,对于在过去只有一种批次、一种类型光刻机的ASML来说,他们并不想接受。但当三星表示他们将购买大量的光刻机时,ASML便开始改变策略。不仅仅是上世纪90年代,即使现在看来,上百台机器都是一个巨大的订购数量。”
  雷吉梅克说,蚕食掉市场份额时,ASML并没有像竞争对手那样傲慢和无视,而是希望倾听客户意见,将技术不断打磨升级。“ASML第一任CEO 贾特上任后第一件事,就是去询问客户真正需要的是什么。现任CTO马丁也非常了解客户的心理和需求。”
  ASML构建的“客户同盟”,也在其面临困境时给予了巨大帮助。为解决资金困境,2012年ASML提出“客户联合投资计划”,客户入股可以保证最先拿到最新设备。
  从ASML的股东构成看,既有资本国际集团、贝莱德集团等投资管理企业,也有IBM、三星、海力士、台积电等客户。可以说,大半个半导体行业,都是ASML的合作伙伴,从而形成了庞大的利益集团。
  这不仅可以帮助ASML稳固其行业垄断地位,也提高了行业壁垒。
  政府补助不是绝对必要因素?
  ASML的崛起,也离不开运气成分。
  在尼康“点错科技树”之前,世界光刻机的领导者是美国公司GCA。
  雷吉梅克回忆,1984—1986年的经济衰退,导致市场领导者GCA退出行业竞争。这家公司一度几乎破产,由于美国将其技术纳入国家战略,才得以继续存活。
  GCA、尼康的“不幸”遭遇,使得ASML一路成为光刻领域的领导者。
  其实,ASML在成立之时,发展得并不顺利。得益于政府部门的补贴,才坚持下来。
  “通过欧洲基金和荷兰政府早期的补贴,ASML获得了大量资金。飞利浦等在前3年向其投资了1.32亿荷兰盾。”雷吉梅克认为,尽管ASML一直处于政府支持状态,但也有中国企业不需要政府补助,也能独立生存下来,因此,这并不意味着更多企业应该效仿ASML的崛起之路。
  “在某种程度上说,政府补助是件好事。政府有能力提供资金,确保在竞争中有充分的弹药支持,这是提高竞争力的重要因素之一。但同时,我不认为这是一个绝对必要的因素。”雷吉梅克说,对于这项具有战略意义的技术,即便一个国家不惜亏损地投入,也并不意味着一定能发展出一家龙头企业,“甚至美国都没有做到这一点。”
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