因为中兴通讯被美国商务部禁售,这种只有行业人士才知道的高端设备也被大众所知晓,这就是光刻机,它是生产芯片最为关键的设备之一。最高端的光刻机一台能卖一亿美元,并且还得排队购买,即便了下单一般21个月后才能供货。
全球高端光刻机来自荷兰ASML,中文叫阿斯麦,这家全球最顶级的光刻机制造商目前占全球高端高光刻机90%以上的市场份额,也就是说ASML公司处于绝对垄断地位。
荷兰ASML是从著名电子制造商飞利浦独立出来的,专注高端技术研发,生产高端光刻机。公司的经营策略有两大特色,一是进行全球采购,确保能得到最先进的元器件,二是优先供货给投资者,所以IBM、台积电、三星、英特尔等都占有公司股份,这对ASML来说即保证了充足的研发资金又能对高端产品市场销售进行足够的控制。
ASML公司最新产品EUV,也就是极紫外线光刻机,预计2019年供货给中芯国际,该设备是全球最高端也是唯一可以生产10纳米以下芯片的光刻机,这对IC行业发展影响巨大。
荷兰有家高 科技 公司,叫做ASML,中文叫做阿斯麦公司,是一家专门生产制造电子芯片机器的公司,总部设在荷兰的Veldhoven。这里生产的机器,目前每台价值1亿欧元左右,而且订单已经排到明年。今年计划供应22台,明年至少30台。
这家荷兰的阿斯麦公司,是世界芯片制造业的领头羊,其客户包括IBM、TSMC和Intel等芯片巨头。 阿斯麦公司在这个产品市场的占有率,目前达到90%,竞争对手是日本的佳能和尼康。
随着手机、掌上电脑和各种电子设备的流行,对电子芯片的需求日增。该公司总裁Peter Wennink去年曾说,需求很多,越来越多。估计到2020年全世界有500亿台电脑和互联网连接,因此,对运算和记忆用的芯片需求数量很大。
阿斯麦原来是荷兰电子巨头飞利浦属下的一个研发半导体产品的部门,后来从飞利浦公司分离出来,1984年跟飞利浦合组新公司,是该公司ASM International和Philips的合并,用了ASM Lithography的名字,简称就是ASML。
多年来,该公司不断创新,不断推出新一代产品,保持着世界领先的地位。从最初只能生产45个纳米(Nanometer)的芯片,采用新的技术,在2024年,将推出制造只有3个纳米的芯片的新机器。
这家公司,从1995年开始,已经在阿姆斯特丹和美国的NASDAQ上市。
日前,该公司在发表最新业绩的同时,宣布全球招聘3000人。公司总裁Peter Wennink说,荷兰国内这方面的专业技术人才已经逐一梳理过了,必须引入外国的人才,否则公司难以得到更大的发展。这位总裁说,现在人人谈论比特币、区块链、人工智能、自动 汽车 等,尚没有提及手机和云计算,而这一切,都离不开芯片这个产业,而芯片产业则缺少不了制造的基础,这是基础中的基础!
去年,该公司全球一共有10万多人求职,最终聘了2500人,40%是荷兰人,其余是外国人,聘用的人员过半在荷兰工作。
根据2016年的数字,全公司一共有将近17万名员工,其中2600多是临时职位,员工分别来自100多个国家。
在荷兰华人学者与工程师协会主持举办的人才论坛上,有在ASML工作的华人学者,呼吁华人专业人士前往ASML求职。
这就是著名的阿斯猫公司了。作为全世界芯片产业链、食物链的最顶端产品,阿斯猫的光刻机是这个星球上单价最贵最高的产品之一,关键人家还是有着极高的 科技 含量,全世界也仅此一家,别无分号。
阿斯猫最早是飞利浦旗下的产业,后来慢慢独立,外界也不容许这么关键的产品被放在飞利浦的帐下,还是让它保持相对独立更好,后来包括三星还有几家芯片业巨头,也买了些阿斯猫的股份,核心还是不让一家独大。
阿斯猫的牛逼,不仅在于它垄断了芯片行业最牛逼的光刻机,而且它的产业链上也集中了德国光学巨头蔡司、日本光学巨头尼康佳能等,对于从14nm到7nm演进的芯片业,阿斯猫的作用毋庸置疑。
中国不是不想发展光刻机,但据说中国目前光刻机的技术极限是几十纳米,差不多比阿斯猫落后了几十年。
当然,最近有个好消息就是,阿斯猫并不是绝对的对华封杀,今年好像卖给了中国企业一台光刻机,当然还得考虑阿斯猫的年产量太低了,到底啥时能交货,还不知道。
从广面聊聊吧;花絮聊聊吧。
对于其发展过程、作用、名字这里就不赘述了。
这就是现代战争。
你想买、他还不卖给你,你想做、你做不了。谁出钱使他们变成百万富翁、千万富翁、亿万富翁?是你、我,任何一个使用电脑、手机、高精仪器的人。
一吨黄金大约3700万欧元。
一吨碳钢大约600欧元。
利润率、利益量多么巨大!这地方能不富裕?
这样的企业很多很多,如暴雪、AMD……,没人提您可能都不知道……
这么巨大利益的获取是q炮能达到的吗?
是多年的励精图治、信仰科学、回避口头上的你对我错、发展高度文明……的环境促成。
世界新的利益得失必将是在高精尖产品上,随着时间推移以后更明显。
这样的国家很多,像瑞士的手表、医疗设备……
那些一天到晚强调那几架破飞机速度、导d速度、说狠话、拍胸脯的该醒醒神了,落后战胜不了先进,愚昧最终被智慧诏安。
古往今来决定博弈输赢的是:以优质的发展环境、聚拢高精尖人才、高精尖 科技 、高精尖工业及工业总量为核心的综合国力,除此无它。
荷兰什么公司这么牛,一台机器一亿欧?它就是全球最大芯片光刻设备市场供货商阿斯麦 (ASML) 。
阿斯麦公司ASML Holding NV(NASDAQ:ASML、Euronext:ASML)创立于1984年,是从飞利浦独立出来的一个半导体设备制造商。前称ASM Lithography Holding N.V.,于2001年改为现用名,总部位于荷兰费尔德霍芬(Veldhoven),全职雇员12,168人,是一家半导体设备设计、制造及销售公司。
目前全球绝大多数半导体生产厂商,都向ASML采购TWINSCAN机型,例如英特尔,三星,海力士,台积电,联电),格芯及其它半导体厂。随着摩尔定律的发展,芯片走向了7nm以下,这就需要更高级的EUV光刻系统,全球只有ASML的NXE:3400B能够满足需求。
ASML的光刻机怎样帮芯片助力?我们可以看一下ASML官方的介绍:
简单来说,这种光刻设备是一种投影系统。这个设备由50000个零件组装而成。
实际使用过程中,则通过激光束被投穿过一片印着图案的蓝图或光掩模,光学镜片将图案聚焦在有着光感化学涂层的硅晶圆上,当未受曝光的部分被蚀刻掉时,图案随即显现…
此制程被一再重复,用以在单个芯片上制造数以十亿计的微型结构。晶圆以2纳米的精准度互相叠加,并加速移动,快如闪电,达到这种精确度可谓高 科技 ,要知道,即使头发丝也有十万纳米,2纳米的精细可想而知。
朋友们,通过我的简单介绍是不是增长了些许知识?最后祝我们大中华,在 科技 领域快步赶上!
这家公司就是荷兰的asml公司,主要生产光刻机,在2017年,该公司卖出了198台光刻机,垄断了80%的高端光刻机市场。所有芯片制造商都必须要买asml光刻机,否则根本就无法生产芯片,而且一定要买最新的光刻机。
但是,即便如此,asml的光刻机仍然供不应求,需要提前预订,否则根本来不及生产,据悉今年80%的产品都是去年预订的,如果不提前预订根本买不到asml光刻机。
你认为哪家公司能把中国芯片做好?小米还是华为?
荷兰光刻机巨头ASML,全名Advanced Semiconductor Material Lithography(先进半导体材料光刻),是一家位于荷兰艾恩德霍芬的企业,目前是世界顶级的半导体设备生产商。
拜中美贸易所赐,这家荷兰企业在中国名声大噪,但是人家确实是有个实力,因为人家占据着70%的全球光刻机的市场,目前可以说是世界顶级的半导体加工设备制造商,而尼康和佳能和ASML的差距不是一星半点。
1984年,世界电器巨头飞利浦和半导体制造商ASMI联合起来,组建了ASML,专注于开发光刻系统。创业之初,飞利浦只给ASML投了210万美元,整个ASML团队也就只有几十人。光从这个金额和团队规模就能看出当时的ASML有多艰难了。此前的ASML,只是飞利浦旗下的一个品牌。
1995年,ASML在阿姆斯特丹和纽约上市,飞利浦随后渐渐抛售了它在ASML全部的股份。
2001年前后,ASML推出了名为TWINSCAN的双工件台光刻机。
2006年,ASML试制了第一台EUV光刻机样机。
2012年,ASML开始邀请其主要客户英特尔、三星和台积电入股自己,摊平每年高达十亿欧元的研发成本,联合制造量产型EUV光刻机,并且还保证优先给以上三家企业供货。通过这种方式,世界三大芯片制造企业也完成了和ASML的利益捆绑,形成了一个用资本和技术铸造的利益联合体。
这也就是为什么英特尔、三星和台积电只有这三家公司目前的芯片加工技术为什么一直领先世界半导体制造行业。
今天,ASML占据了全球光刻机市场七成以上的份额,在高端EUV光刻机领域一家独大。作为一家制造业企业,每年的毛利率可以达到44%,几乎和轻资产的互联网大厂处在同一个水平。
荷兰阿斯麦(ASML)一家200来人的小公司,这是众所周知的生产芯片制造设备——光刻机成套设备。这种设备全世界也就仅此一家,一般都是排队预定的。阿斯麦(ASML)产量并不高,年产量也就5~6台套设备。由于阿斯麦设备含有部分美国技术,所以美国以此为由打压华为,限制对中国出售该设备。
其实,阿斯麦(ASML)发展曾经遇到技术瓶颈时台积电工程师对其有过突破瓶颈之重大贡献,这位工程师后来由于其它原因与张汝京一道离开了台积电回到大陆创办了如今已经走过了20个年头的中芯国际。如今的中芯国际已经成为了中国在芯片制造领域的国家队。光刻机毕竟是目前世界上精度最高,技术最复杂的设备。我们相信中芯国际一直在努力突破光刻机的技术瓶颈。 “长风破浪会有时,直挂云帆济沧海”。 中芯国际终究会使中国人有扬眉吐气那一天的到来!
ASML公司(全称: Advanced Semiconductor Material Lithography),中文名称为阿斯麦(中国大陆)、艾司摩尔(中国台湾)。是总部设在荷兰Veldhoven的全球最大的半导体设备制造商之一,向全球复杂集成电路生产企业提供领先的综合性关键设备。ASML的股票分别在阿姆斯特丹及纽约上市。
总部位于荷兰Veldhoven,欧洲人均科研经费排名第二的高 科技 公司。2010年,其全球净销售收入超过45亿欧元。2011年,卖出222套机器
,全球净销售收入56.51亿欧元,净利润14.67亿欧元。截止2011年,全球市场占有率75%。
中国分公司地址:上海市张江高 科技 园区松涛路560号A栋17楼
ASML总部,荷兰Veldhoven
产品服务
ASML为半导体生产商提供光刻机及相关服务,TWINSCAN系列是目前世界上精度最高,生产效率最高,应用最为广泛的高端光刻机型。目前全球绝大多数半导体生产厂商,都向ASML采购TWINSCAN机型,例如英特尔(Intel),三星(Samsung),海力士(Hynix),台积电(TSMC),中芯国际(SMIC)等。
ASML的产品线分为PAS系列,AT系列,XT系列和NXT系列,其中PAS系列光源为高压汞灯光源,现已停产,AT系列属于老型号,多数已经停产。市场上主力机种是XT系列以及NXT系列,为ArF和KrF激光光源,XT系列是成熟的机型,分为干式和沉浸式两种,而NXT系列则是现在主推的高端机型,全部为沉浸式。
目前已经商用的最先进机型是Twinscan NXT 1950i,属于沉浸式光刻机,用来生产关键尺度低于38纳米的集成电路。
目前市场上提供量产商用的光刻机厂商有三家:ASML, 尼康(Nikon),佳能(Canon)。 根据2007年的统计数据,在中高端光刻机市场,ASML占据大约60%的市场份额。而最高端市场(例如沉浸式光刻机),ASML大约目前占据80%的市场份额。不过,竞争对手尼康也在奋力追赶,主要优势在于相对较低的价格。
在中国
ASML一直致力于中国市场的拓展与合作,包括香港在内目前已经在北京,上海,深圳,无锡等地开设分公司,为客户提供及时的服务和咨询。随着公司业务的扩大和中国半导体产业的发展,相信大连,成都,重庆,武汉等新兴的半导体基地也会纳入ASML的版图之内。ASML有信心和中国半导体从业者一道,为技术创新和市场拓展开辟道路。目前ASML已经与浙江大学,大连理工大学,哈尔滨工业大学,上海交通大学等著名高等学府签定奖学金及科研合作协议,为培养和吸引本地人才,做出自己的一份贡献。
这个能卡主世界半导体行业脖子的公司,叫做阿斯麦,是世界上最顶级的光刻机制造商,全世界没有任何一家公司能与其并驾齐驱。
目前我国唯一能生产光刻机的公司是上海微电子(SMEE),占据了中国80%的市场份额。但即便是中国最先进的光刻机厂商,也仅仅是能90nm的光刻机。而这个牛逼的阿斯麦ASML公司,已经可以生产7nm,甚至是5nm的EUV光刻机了,差距真不是一代两代。
1、ASML的成立在阿斯麦诞生之前,光刻机领域是索尼的天下。因为光刻机所使用的核心技术是感光和投影,索尼相机技术世界闻名,做光刻机自然水到渠成,比如我们以前经常用到的CD,就和这个比较类似。
阿斯麦成立之初,要技术没技术,要人才没人才,钱也少的可怜,直到他们开始和飞利浦实验室的合作,才开始了他的腾飞之路。
其实,早在几年前,飞利浦实验室就研发出自动化步进式光刻机(Stepper)的原型。但对此他们自己也没有信心,求着和其他大厂合作,也没人搭理他。后来,阿斯麦瞅准这个机会死命追求这个白富美,飞利浦实验室看不起这个矮穷矬,考虑了一年多,看到真的没人接盘,才考虑嫁给它,成立股权对半的合资公司。
2、超越索尼和飞利浦成立合资公司,也仅仅是让ASML在光刻机行业立足了。但光刻机行业依然是索尼的天下,阿斯麦的市场份额长期不超过10%,被索尼远远甩在身后,直到一代牛人林本坚的出现。
在此之前,制作光刻机使用的一直是以空气为介质的“干式”投影技术,但这种技术发展到一定阶段遇到了一个瓶颈,那就是始终无法将光刻光源的193nm波长缩短到157nm。
当时,全世界的半导体行业都科学家,都投身光刻机领域,提出了很多方案,但要么是不具有可行性,要么就是太过超前,没有一个可以用的。
当时时任台积电研发副总经理的林本坚也注意到这个问题,他考虑如果157nm难以突破,为什么不退回到技术成熟的193nm,把透镜和硅片之间的介质从空气换成水,这样就可以突破157nm的限制,将波长所小到132nm。这个方案被成为“浸入式光刻技术”
虽然“浸入式光刻技术”更加现金,但当时却不被市场所接受,因为当时 社会 已经投入了巨资研究,一旦放弃,相当于之前的投入都打了水漂。所以,即便林本坚导出安利他的技术,依然没有任何公司愿意买账,直到遇到了阿斯麦。
林本坚加入阿斯麦后,迅速攻克了“浸入式光刻技术”的一系列难题,并达成了与inter和台积电的合作。后来阿斯麦还与台积电合作,双方共同研发成功全球第一台浸润式微影机。这种技术比索尼的干式微影技术技术更先进,成本也更低,所以迅速抢占了属于索尼的市场。
到了2009年,阿斯麦已经占有了70%的市场份额,索尼也从多年老大,憋屈的成为老二。
3、美国的助攻虽然阿斯麦在与索尼的竞争中暂时获胜,但索尼也卯足力气要追赶上去。但美国的排挤,直接熄灭了索尼的所有幻想。
Intel和美国能源部共同发起成立EUV LLC组织,汇聚了美国顶级的研究资源和芯片巨头,包括劳伦斯利弗莫尔实验室、劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚国家实验室等三大国家实验室,联合摩托罗拉(当时如日中天)、AMD等企业,投入2.25亿美元资金,集中了数百位顶尖科学家,只为一件事:极紫外光刻机到底可不可行?
但这样一个重要的组织,却因为美国政府的干预,把索尼排除在外。
这时候的索尼所有的研究和技术只能自己一个人搞,而阿斯麦则是集合了全世界最顶级的智慧,享受全世界半导体领域的成果。
后来阿斯麦还在2013年,分别并购了美国光刻机巨头SVGL(硅谷光刻集团)和美国准分子激光源企业Cymer,打通了极紫外光刻机的生产产业链。然后,阿斯麦就生产出了5nm制作工艺的极紫外光刻机,彻底奠定了领先地位。
以上就是阿斯麦公司的发展经历,可以说阿斯麦的成功固然是自身苦心经营的结果,但也是全世界的结晶,是全世界最优秀的科学家的努力,才一步步突破了光刻机的种种限制,成就了阿斯麦如今蔑视群雄的霸主地位。
所以, 很多时候我们都讲,中国这么大,这么厉害,为什么连一台光刻机都造不出来的时候,我们应该想到,中国一个国家人才,是否能抵得上全世界的智慧?即便如此,我们的科学家和企业家依然在做,这是无奈之举,也是我们大国崛起的必经之路。
有两个ASM机构都很有名。一、ASM International为荷兰的公司,总部在荷兰Flevoland省的Almere市,专门制作半导体。二、ASM International(American Society forMetals)美国金属学会,位於美国俄亥俄州,Geauga 郡,Russell 镇,材料园区(Materials Park campus)。
芯 东西(ID:aichip001)文 | 董温淑
现在,5nm制程芯片作为目前可量产的最先进芯片,将是顶级手机的标配,也是摩尔定律真正的捍卫者。年内将推出的华为Mate 40采用的麒麟1020芯片、苹果iPhone 12搭载的A14仿生芯片不出意外,都会采用5nm制程。
不少证据正在证实这一点,3月份,有爆料称台积电成功流片麒麟1020;4月份,台积电宣布为苹果代工A14芯片;在近期的中美贸易摩擦中,台积电是否能按时向华为出货Mate 40芯片也着实让人捏了一把汗。这一连串事件之中,为两大手机龙头代工芯片的台积电成为关键角色,举足之间关系着华为手机芯片供应的命运。
然而, 台积电能吃下苹果、华为的5nm订单,背后还少不了一家荷兰厂商的存在 :芯片制造要想突破10nm以下节点,必须要用到EUV(极紫外线)光刻技术,而 EUV光刻机只有荷兰公司阿斯麦(ASML)能造 。不论是5nm量产赛道第一名台积电,还是第二名三星,想造出产品,就只能先乖乖向阿斯麦订货。
作为全球5nm产线不可或缺的狠角色,阿斯麦到底是一家什么样的公司?
我们不妨先理解“光刻”这项技术的重要性。如果把芯片比作刻版画。芯片生产的过程就是在硅衬底这张“纸”上,先涂上一层名为光刻胶的“油墨”,再用光线作“笔”,在硅衬底上“拓”出需要的图案,然后用化学物质做“刻刀”,把图案雕刻出来。
其中,以光线为“笔”、拓印图案这一步被称为光刻。在芯片制造几百道工序里,光刻是芯片生产中最重要的步骤之一。图案线条的粗细程度直接影响后续的雕刻步骤。目前市场上主流的光刻技术是DUV(深紫外线)技术,最先进的则是EUV技术。
完成这一步需要用到的设备——光刻机,一台售价从数千万美元高至过亿美元。要知道,美国最先进的第五代战机F-35闪电II式的售价还不到8000万美元。
放眼全球,光刻机市场几乎被3家厂商瓜分:荷兰的阿斯麦(ASML)、日本的尼康(Nikon)和佳能(Canon)。
在这3家中,阿斯麦又是当之无愧的一哥。据中银国际报告, 阿斯麦全球市场市占率高达89% !其余两家的份额分别是8%和3%,加起来仅有11%。 在EUV光刻机市场中,阿斯麦的市占率则是100% 。
要指出的是,阿斯麦并非生来就含着金汤匙。阿斯麦成立于1984年,入局光刻机市场晚于尼康(1917年成立,1980年发售其首款半导体光刻机)和佳能(1937年成立,1970年推出日本首台半导体光刻机)。成立之初,阿斯麦只有31名员工,还曾面临资金链断裂的窘境。
36年间,这家几近破产的小公司是怎样成长为光刻机一哥的?又是如何在十多年里占据第一宝座屹立不倒的?今天,智东西就来复盘这家荷兰光刻机之星的逆袭之路。
更为重要的一点,在美国狙击华为芯片供应的组合拳里,阿斯麦间接或直接地成为一颗关键棋子,美国人凭什么限制阿斯麦的生意,背后又有怎样的渊源?
在郁金香国度荷兰的南部,坐落着一个居民人数20余万的市镇,艾恩德霍芬,阿斯麦(Advanced Semiconductor Material Lithography,直译:先进半导体材料光刻技术)总部就位于此。
阿斯麦是一家采用“无工厂模式”的光刻设备生产商,主要产品就是光刻机,还提供服务于光刻系统的计量和检测设备、管理系统等。
翻开全球芯片厂商的光刻机订货单,其中绝大多数都发给了阿斯麦。以2019年为例,阿斯麦共出货229台光刻机,净销售额为118.2亿欧元,净利润为25.2亿欧元。相比之下,尼康出货46台,佳能出货84台。
▲阿斯麦、尼康、佳能出货量对比
除了出货量占优,阿斯麦(ASML)也代表着全球最顶尖的光刻技术。在阿斯麦2019年卖出的229台光刻机中,有26台是当今最高端的EUV(极紫外线)光刻机。而在EUV光刻市场,阿斯麦是唯一的玩家。
EUV光刻机采用13.5nm波长的光源,是突破10nm芯片制程节点必不可少的工具。也就是说,就算DUV(深紫外线)光刻机能从尼康、佳能那里找到替代,但如果没有阿斯麦的EUV光刻机,芯片巨头台积电、三星、英特尔的5nm产线就无法投产。
时间迈进2020,光刻机市场三分的格局中,阿斯麦已稳居第一10多年。在“光刻机一哥”光环的背后,阿斯麦又有怎样的故事?
智东西从技术路线选择、先进技术攻关、资金支持、研发投入等方面入手,还原出这个故事真实、立体的脉络。
罗马不是一天建成的,阿斯麦的成功也绝非一蹴而就。今日风头无两的光刻机市场一哥背后,是一个卑微的开始和一段曲折的往事。
故事要从20世纪80年代讲起,那时候距离摩尔定律被正式提出(1975年)不到10年,增加芯片晶体管数目还不是让全球半导体学者挤破头的课题。相应地,对光刻机光源波长的要求较低。当时的光刻机采用干式微影技术,简言之,光源发光,光线在涂有光刻胶的硅基底上“画”就完了。
比如,1980年尼康推出的可商用步进式重复式光刻机(Stepper),光源波长为1微米。连芯片厂家英特尔也自己设了个光刻机部门,用买来的零件组装光刻机。
通俗来说,步进式重复光刻机的工作原理是使涂有光刻胶的硅片与掩膜板对准并聚焦,通过一次性投影,在晶圆片上刻画电路。
▲尼康1980年推出的光刻机NSR-1010G
在这种背景下,荷兰电子产品公司飞利浦在实验室鼓捣出了步进式扫描光刻技术的雏型,但拿不准这项技术的商业价值。思前想后,它决定拉人入伙,让合作者继续研发,这样既有人分摊成本,也给了自己观望的机会。
步进式扫描光刻技术的原理是,光线透过掩膜板上的狭缝照射,晶圆与掩膜板相对移动。完成当前扫描后,晶圆由工作台承载,步进至下一步扫描位置,进行重复曝光。整个过程经过重复步进、多次扫描曝光。
▲步进式扫描光刻技术示意图
在飞利浦的设想里,理想的合伙人当然是技术先进、实力雄厚的美国大厂,如IBM、GCA之流。但在美国走了一圈后,飞利浦意识到了现实的骨感:各大厂商纷纷表示拒绝。
但是,并非所有人都不看好飞利浦的光刻项目,就在飞利浦碰壁之际,荷兰小公司ASMI(ASM International,直译为ASM国际)的老板Arthur Del Prado跑来,自荐要接下飞利浦的光刻项目。
▲Arthur Del Prado
ASM International创立于1964年,是一家半导体设备代理商,对制造光刻机并无经验。因此,飞利浦犹豫了1年的时间。最终,1984年,飞利浦选择“屈就”,同意与ASMI公司各自出资210万美元,合资成立阿斯麦,由这才开启了阿斯麦的故事。
阿斯麦首任CEO为Gjalt Smit,任职时间为1984~1988年。据称,由于阿斯麦成立初期知名度较低,Gjalt Smit曾在未经授权的情况下在阿斯麦招聘广告中使用飞利浦的标志。
▲阿斯麦创始初期CEO Gjalt Smit
2013年至今,阿斯麦总裁兼CEO由Peter Wennink担任。Peter Wennink早在1999年就加入了阿斯麦,曾担任过执行副总裁、首席财务官等职。在加入阿斯麦之前,Peter就职于全球四大会计师事务所之一的德勤会计师事务所。
▲现任阿斯麦总裁兼CEO Peter Wennink
其实,在与飞利浦合资成立阿斯麦之前约10年的1975年,ASMI就曾在香港开设办公室。最初,ASMI香港办公室只负责销售,随着时间推移,该办公室发展出了生产能力。1988年,ASMI在香港办公室的基础上成立了新公司ASMPT(ASM PACIFIC Technology,直译为ASM太平洋技术)。到今天,ASMPT已成长为全球最大的半导体组装和封装技术供应商之一。
作为站在阿斯麦、ASMI、ASMPT背后的 *** 盘手,Arthur Del Prado成为一代业界传奇,被誉为“欧洲半导体设备行业之父”。2016年,这位传奇人物以85岁高龄逝世,但与他渊源颇深的三家半导体公司仍在创造新故事。Arthur的长子Chuck Del Prado,于2008年接替Arthur继任为ASMI CEO,并于2019年退休。ASMI现任CEO是Benjamin Loh。ASMPT现任CEO是Robin Ng。
回到阿斯麦的故事,飞利浦同意出资210万美元成立阿斯麦,但拒绝提供更多资金和办公场地。成立之初的阿斯麦只有31名员工,由于没有办公室,这31名员工就窝在飞利浦大厦外的简易木板房里办公。当时, 飞利浦绝不会想到,这个几乎被当作“弃子”的项目和退而求其次选择的小公司,孕育出的是能把尼康拉下马的光刻机新星。
▲垃圾车后面就是阿斯麦成立之初的简易木板屋,其后的大厦是飞利浦大厦
如前所说,20世纪80年代还是光刻机的技术红利期。在干式微影技术的技术路线下,阿斯麦成立的第一年就造出了步进式扫描光刻机PAS 2000。 但是,技术的红利期很快就会过去,之后发生的一切会造就光刻机市场的新格局。
▲阿斯麦于1984年推出的PAS 2000
进入21世纪,为了延续摩尔定律,人们改进了晶体管架构方式,但光刻机光源波长卡在了193nm上。这造成的后果是光刻“画”出的线条不够细致,阻碍晶体管架构的实现。要解决这个问题,最直接的方式就是把光源波长缩短,比如尼康、SVG等厂商试图采用157nm波长的光线。
实践中,实现157nm波长的光刻机并不容易。首先,157nm波长的光线极易被193nm光刻机使用的镜片吸收;其次,光刻胶也要重新研发;另外,相比于193nm波长,157nm波长进步不到25%,回报率较低。但在当时,这似乎是唯一的办法。
到了2002年,时任台积电研发副经理林本坚提出:为什么非要改变波长?在镜头和光刻胶之间加一层光线折射率更好的介质不就行了?那么什么介质能增加光的折射率呢?林本坚说,水就可以。与干式光刻技术相对,林本坚的技术方案被称为浸没式光刻技术。经过水的折射,光线波长可以由193nm变为132nm。
时间再往回推15年(1987年),林本坚就职于IBM,那时他就有了浸没式光刻技术的想法。2002年芯片制程卡在65nm之际,林本坚看到了浸没式光刻技术的机会。为了解决技术难题、消除厂商疑虑,林本坚花费半年时间带领团队发表3篇论文。
当时,业界质疑水作为一种清洁剂,会把镜头上的脏东西洗出来,还有人担忧水中的气泡、光线明暗等因素会影响折射效果。根据林本坚团队的研究,他们提出了一种曝光机,可以保持水的洁净度和温度,使水不起气泡。虽然这种曝光机并未在实际中被采用,但林本坚的研究证明了技术上的难题是可以被解决的。
他还亲自奔赴美国、日本、德国、荷兰等地,向光刻机厂商介绍浸没式光刻的想法。但是,有能力进行研发的大厂普遍不买账。
▲林本坚
个中原因也不难理解,自20世纪60年代起,玩家入局光刻机市场,在干式光刻技术上投入了大量财力、人力、物力,好不容易踏出一条可行的技术路线。如果按照林本坚“加水”的想法,各位前辈就得“一夜回到解放前”,从技术到设备重新 探索 。很少有人舍得这么高的沉没成本。但是,“很少有人”不代表“没有人”。
奔波到荷兰后,林本坚终于听到了一个好消息: 阿斯麦愿做这第一个吃螃蟹的勇士 。2003年10月份,ASML和台积电研发出首台浸没式光刻设备——TWINSCAN XT:1150i。2004年,阿斯麦的浸没式光刻机改进成熟。同年,尼康宣布了157nm的干式光刻机和电子束投射产品样机。
但是,一面是改进成熟的132nm波长新技术,一面是157nm波长的样机,胜负不言而喻。
数据显示,在2000年之前的16年里,ASML占据的市场份额不足10%。2000年后,阿斯麦市场份额不断攀升。 到2007年,阿斯麦市场份额已经超过尼康,达到约60%。
当命运之神把浸没式光刻微影的机遇摆放到阿斯麦、尼康等玩家面前,只有阿斯麦勇敢地伸出手,而尼康则是成也干式微影、败也干式微影。 在全球光刻机市场这一回合的较量中,阿斯麦选择了正确的技术路线,从而赢得了后来居上的机会。
▲首台浸没式光刻设备——TWINSCAN XT:1150i
如果说推出浸没式光刻机让阿斯麦领先尼康一步,那么突破EUV光刻技术则让它成为了名副其实的光刻机一哥。2010年至今,EUV光刻市场中只有阿斯麦一位玩家。
突破10nm节点能够带来的经济效益不必赘述,在众多玩家中,为什么只有阿斯麦掌握了EUV光刻机的核心技术?实际上,这与它集合了美国、欧洲的顶级科研力量有关。 这段故事还要从1997年讲起。
1997年,英特尔认识到跨越193nm波长的困难,渴望通过EUV来另辟蹊径。为了能从其他玩家处借力,英特尔说服了美国政府,二者一起组建了一个名为“EUV LLC(The Extreme Ultraviolet Limited Liability Company,极紫外线有限责任公司)”的组织。EUV LLC里可谓是群英荟萃,商业力量有摩托罗拉、AMD、英特尔等,还汇集了美国三大国家实验室。
EUV LLC里,美国成员构成了主体。在对外国成员的选择上,英特尔和白宫产生了分歧。英特尔看中阿斯麦和尼康在光刻机领域的经验,想拉他们入伙。但白宫认为如此重要的先进技术研发不该邀“外人”入局。
此时,阿斯麦显示出了惊人的前瞻能力,它向美国表示:我愿意出资在美国建工厂和研发中心,并保证55%的原材料都从美国采购,只求你们研究EUV一定要带我玩。
如此诚意让美国难以拒绝,就这样,阿斯麦成为EUV LLC里唯二的两家非美国公司之一,另一家是德国公司英飞凌。
反观尼康,这一次则完全是吃了国籍的亏。1998年发表的文件《合作研发协议和半导体技术:涉及DOE-Intel CRADA的事宜》,写明了尼康被排除在EUV LLC外的终极原因:“……有人担心尼康会成功将技术转移到日本,从而消灭美国的光刻工业。”
1997年到~2003年,阿斯麦和世界顶级的半导体领域玩家聚集在EUV LLC,用了6年时间回答一个问题:EUV有可能实现吗?他们发现答案是肯定的。至此,EUV LLC使命完成,在2003年就地解散,其中各个成员踏上独自研发之路。
其实,其他欧洲、日本、韩国的玩家也曾 探索 过EUV光刻技术。但是,他们的实力始终无法与汇集了美国顶级科研实力的EUV LLC相比,这意味着阿斯麦在EUV研发之路上占得先机。国际光电工程学会(SPIE)官网写出了EUV LLC的重要性:“如果不是EUV LLC对技术的形成和追求,EUV光刻技术就不会成为IC制造领域的未来竞争者。”
6年时间里,EUV LLC证明了用极紫外线作为光源造光刻机是可行的,但却没指出一条明路。到了2005年,EUV光刻机还是连个影子都没有,但巨额的研发资金、难以跨越的技术瓶颈已经足以让大多数玩家望而却步。但是,阿斯麦还是不肯死心,并且决定要牵头欧洲的EUV研发项目。 如果说在EUV LLC中,阿斯麦是蜷缩在角落里等待被其他大玩家“带飞”,那这一次,阿斯麦则是要自己做领头雁。
研发过程面临的困难无非集中在资金和技术两方面,阿斯麦把它们逐个击破。缺钱?那就去找,阿斯麦从欧盟第六框架研发计划中拉来2325万欧元经费。缺技术?阿斯麦集合3所大学、10个研究所、15个公司联合开展了“More Moore”项目,着力攻坚。
终于,2010年,阿斯麦出货了首台EUV光刻机。这台光刻机型号为NXE:3100,被交付给台积电,用于进行研发。
至此,在EUV市场,阿斯麦已经做到了人无我有,接下来的问题就是产品的迭代和进化。2013年,阿斯麦收购了光源提供商Cymer,为公司量产EUV设备打基础。经过几次升级,阿斯麦在2016年推出首台可量产的EUV光刻机NXE:3400B并获得订单。NXE:3400B售价约为1.2亿美元,从2017年第二季度起开始出货。直到今天,产品的迭代还在继续。根据阿斯麦的信息,EXE:5000系列光刻机样机最快在2021年问世。
从1997年到2010年,13年的艰难求索,终于让阿斯麦攻克了EUV的技术高地。辛勤付出终有回报, 目前,阿斯麦仍是唯一掌握EUV光刻技术的厂商。
▲阿斯麦的最新EUV光刻机TWINSCAN NXE:3400C
根据公开信息,一台EUV光刻机售价约为1.2亿美元,一台DUV光刻机的售价也要数千万美元。在高额售价的背后,是前期研发阶段巨量的资金投入。要支撑对光刻技术的研发,阿斯麦必须找到一条可持续的“财路”,否则就可能陷入困境。
事实上,阿斯麦也的确经历过“财政危机”。1988年,阿斯麦进军台湾市场,还未来得及在新的市场竞争中喘口气,老东家ASMI就因无法获得预期内的回报比作出撤资决定。同时,由于当时全球电子行业市场不乐观,飞利浦也宣布了一项成本削减计划。内外夹击之下,阿斯麦几近破产。好在危机时刻,时任阿斯麦CEO Gjalt Smit联系了飞利浦董事会成员Henk Bodt,后者说服了飞利浦董事会,为阿斯麦拉来一笔约1亿美元的“救命钱”。
这笔资金帮助阿斯麦在进军台湾市场的初期站稳了脚。随后几年,阿斯麦凭借步进式扫描光刻机扭亏为盈,并于1995年3月15日在阿姆斯特丹和纽约证券交易所成功上市,上市首日市值为约1.25亿美元。
▲Henk Bodt
为了能够获得充足的资金支持,2012年,阿斯麦提出一项 “客户联合投资计划”(CCIP,Customer Co-Investment Program) ,简单来说,就是接受客户的注资,客户成为股东的同时拥有优先订货权。这无疑是一个双赢的举措:把阿斯麦的研发资金压力转移出去,让客户为先进光刻技术的研发买单,这样不仅使阿斯麦无后顾之忧地进行研发,也保证了客户对先进光刻技术的优先使用权。
2012年,芯片制造行业3大龙头英特尔、台积电、三星都推出了22nm芯片产品。CCIP计划一经推出,这3家公司纷纷响应。根据协议,英特尔斥资41亿美元收购荷兰芯片设备制造商阿斯麦公司的15%股权,另出资10亿美元,支持阿斯麦加快开发成本高昂的芯片制造 科技 。台积电投资8.38亿欧元,获取阿斯麦公司约5%股权。三星斥资5.03亿欧元购得3%股权,并额外注资2.75亿欧元合作研发新技术。
最终,阿斯麦以23%的股权共筹得53亿欧元资金。要知道,2012年全年,阿斯麦的净销售额才约为47.3亿欧元。
在 科技 圈,研发、创新能力就是生命力。华为5G、芯片技术为什么强?任正非曾在接受采访时表示,2020年华为将把约200亿美元(约合人民币1420亿元)花在研发上。而在研发方面,阿斯麦与华为一样“疯狂”。
早在2002年,阿斯麦就敢向浸没式光刻技术押注。到了今天,大力投资搞技术研发已经成为阿斯麦的传统。
根据2019年度财报, 阿斯麦全年投入了20亿欧元用于技术研发,占到净销售额(118.2亿欧元)的16.9% 。相比之下,2019年尼康在光刻系统上的投资为3.98亿日元,占到光刻系统营收(2397.28亿日元)的约0.17%。
2007年开始,“时年”13岁的阿斯麦开始以领先的姿态傲然于光刻机市场,至今仍然如此。列出阿斯麦近些年的研发投入,或能解释它这么多年来屹立不倒的原因。
▲近5年阿斯麦研发投入及营收情况
另外,在专利网站Patentscope上的搜索结果显示, 阿斯麦申请的专利数目已经达到14444项 。阿斯麦虽然是一家商业公司,但支撑它走得更远的,不是对金钱的追求,而是对技术的长远投资。
回顾过去36年,阿斯麦从一个蜷缩在木板房中的小公司成长为一代光刻机巨擘,其中原因少不了 历史 的机遇,如林本坚适时提出了浸没式光刻技术的想法。但是,更具决定性意义的是阿斯麦准确的前瞻和果断的选择,比如,在21世纪初,阿斯麦放弃干式微影,转投浸没式光刻技术;再比如,早在1997年,阿斯麦以自身妥协换来EUV LLC的入场券。对于商业与技术相互促进的关系,阿斯麦还有着深刻的理解,多年来对技术研发的大力投入,成为它屹立不倒的重要原因。手握顶尖的技术,阿斯麦还获得了客户的支持,从而在全球光刻机市场中走得更远。
以阿斯麦这36年的历程为鉴,对比我国。1977年,我国第一台光刻机诞生,加工晶片直径为75毫米。今天,国产光刻机制造商有上海微电子、中科院光电所等,最先进的设备推进至22nm节点,而国际最先进工艺已突破5nm节点。国产光刻机无疑还有很长的路要走。
芯片是“中国制造”的痛点。不论是近期华为被美国断供芯片的新闻,还是两会政府工作报告中“国产化”“功率半导体”“传感器芯片”等话题被一再提及,背后的事实都让人黯然:我们曾在一穷二白的条件下造出原子d,但在GDP总量近100万亿人民币的今天,中国还是难以独立造“芯”。在种种困难中,光刻技术直接卡住了芯片制造的“脖子”。
要解决这一问题,技术攻关当然是必不可少的。另外,借力国外成熟产品或可帮助芯片制造商实现突破。2018年,我国芯片公司中芯国际花费约1.2亿美元,向阿斯麦订购了一台EUV光刻机。由于种种原因,目前,这台光刻机还未成功交付。我们期待它能够尽快落地中国,助力我国的芯片事业再上一个台阶。中国有市场、有人才,也不缺恒心与毅力,相信我国光刻机事业会有光明的未来。
参考文献:
1、《曾经的光刻机霸主:尼康营收暴减九成,裁员 700 人》EE Times China
2、《全球半导体设备龙头专题(一)》安信证券
3、《阿斯麦封神记:这家荷兰公司,扼住了全球半导体芯片的咽喉》魔铁的世界
4、《光刻机的发展与荷兰ASML公司的故事》光纤在线
5、《做成那不可能之梦:低调华人科学家颠覆技术 影响人类》知识分子
6、《More Moore” Shows European EUV Innovation at EUV 2006 in Barcelona》CORDIS
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