江苏龙网

  1. 首页 > 社会 > >

500美元起家的光刻机霸主，阿斯麦尔的前世今生

10月14日 ， 荷兰阿斯麦尔的公司发布财报 ， 2020年第三季度 ， 光刻机净销售额31亿欧元 ， 其中 ， 中国大陆市场的营收占到26% ， 超过6亿欧元 。 而这么亮眼的业绩 ， 很大一部分都是EUV光刻机贡献的 。发布财报后 ， 该公司的CFO接受了媒体采访 。 当被问及美国半导体禁令对阿斯麦尔业务有什么影响时 ， 这高管表示：我们可以直接向中国出口深紫外光刻机DUV ， 不需要任何出口许可 。与EUV光刻机不同 ， DUV是193nm波长的光刻机 ， 一次曝光可以生产45~28nm的芯片 ， 价格比EUV便宜一半 。 这种光刻机虽然不是最先进的 ， 但是在多重曝光的情况下 ， 也能做到10nm的制程 。 但是要达到10nm以下 ， 还是得使用EUV 。 2018年4月 ， 中芯国际曾向阿斯麦尔订购了一台EUV光刻机 ， 但是在美国政府的围堵下 ， 荷兰政府已经暂缓了这台设备的出口许可 ， 直到现在都没有批准 。对于阿斯麦尔公司高管的最新发言 ， 国内给出了不同的解读 。 有人说 ， 这是国产DUV光刻机突破了 。 也有人说这是变相的打压中国半导体 。 这些发声的本意固然是好的 ， 但是多少也有些误解 。 阿斯麦尔之所以在中国有这么大的销售额 ， 是因为它虽然不卖最先进的光刻机给我们 ， 但是DUV这样中端的产品 ， 一直给长江存储、上海华虹、中芯国际等厂商供货 。 企业都是以盈利为目的 ， 阿斯麦尔公司本身也想推动高端光刻机交易 ， 但在美国政府的制裁措施变本加厉的情况下 ， 科技霸主也得屈服于政治霸权 。很多人好奇 ， 一家欧洲小国诞生的公司 ， 究竟经历了什么成为行业先锋？又做了什么 ， 被美国政府把控？追溯阿斯麦尔的历史 ， 就不得不提到一位传奇人物 ， 德尔·普拉多 。 他1931年出生在荷兰殖民地 ， 印尼雅加达 ， 父母都是荷兰公民 。 日本侵略占领南亚后 ， 他们一家被关到了当地集中营 。 战争结束后 ， 普拉多回到荷兰学习化学和经济学 ， 之后前往美国哈佛商学院继续学习 。 在此期间 ， 他被美国硅谷创造的芯片深深吸引 ， 1958年 ， 从哈佛毕业 ， 带着一片晶圆和500美金回到国内 ， 创建了先进半导体材料公司 。普拉多准备在半导体领域大干一场 。 最开始 ， 从分销商做起 ， 积累原始资本 ， 后来转型设备制造商 ， 营收开始爆发式增长 。 到了1978年 ， 年收入已经达到1400万美元 。 普拉多准确的预判到芯片产业的广阔前景 ， 梦想打造欧洲的硅谷 ， 想和当时的飞利浦这样的半导体大厂合作 。 但是在这些大企业怎么会去理会一家小公司 。 普拉多曾抱怨说：他在美国可以很容易约到IBM或HP谈合作 ， 但在家乡很难约到本土巨头 。 直到1983年 ， 阿斯麦尔在纳斯达克上市两年后 ， 飞利浦一位高管读报时 ， 发现普拉多还是有些资本的 。 于是 ， 双方决定成立一家合资企业 ， 飞利浦和一家私募各占股30% ， 阿斯麦尔占股40% 。可是这项合作谈了近一年 ， 飞利浦仍不看好合资公司 ， 在出资注册的时候 ， 本来是各出210万美元 ， 结果飞利浦将没有做好的光刻机 ， 折现180万美元 ， 算作出资 。 普拉多可能不知道 ， 这些光刻机性能非常差 ， 客户都不愿意买 。 最终 ， 新公司在1984年愚人节的那天成立 ， 取名为阿斯麦尔 。新公司刚建立 ， 普拉多疯狂招人 ， 软件、电子、机械、光学、测量 ， 各个领域的工程师 ， 他都要 。 然而 ， 理想很丰满 ， 现实很骨感 。 初出茅庐的阿斯麦尔 ， 既缺顾客 ， 又缺钱 ， 甚至连写字楼都租不起 ， 员工只能在飞利浦大厦外的木板房里工作 。而此时的日本半导体产业已经全面崛起 ， 超越美国 。 全球前10大半导体公司 ， 日本占了6家 ， 而且前三名都是日本企业 。 当时 ， 日立、东芝、富士通的产品 ， 成为“高质量”的代名词 ， 良品率远高于英特尔、德州仪器 。 而佳能、尼康研制的光刻机 ， 占据近一半的市场份额 ， IBM、AMD几乎是堵在它们生产线门口 ， 等着产品下线抢购 ， 就跟我们今天急切等待EUV光刻机交货一样 。 日本的半导体产品疯狂涌入美国 ， 美国公司的市场份额直线下降 ， 英特尔甚至准备放弃抵抗 ， 宣布破产 。与尼康、佳能两大光刻机巨头相比 ， 阿斯麦尔显然处于劣势 。 前两者在国内有日立、住友、东京电子等一系列配套厂商支持 ， 而后者 ， 既没钱 ， 又缺光学器件 。 从理论上来说 ， 光刻机的原理其实很简单 ， 把光透过带电路图的掩膜 ， 投影到涂有光敏胶的晶圆上 ， 进行刻蚀 。 早期 ， 硅片上集成的晶体管少 ， 光刻不需要多高的科技 。 可后来 ， 集成的晶体管越来越多 ， 一平方毫米里面有一亿根 ， 显然需要更精密的光刻设备 。为了提升光刻技术 ， 阿斯麦尔与德国蔡司达成合作协议 ， 改进光学系统 ， 推出能与日本公司相媲美的光刻机PAS2500 ， 而且还卖到了美国 。 不过 ， 卖产品的收入 ， 还是难以支撑高额的研发费用 ， 阿斯麦尔很快又发不出工资了 。 幸好在这样的紧急时刻 ， 大股东飞利浦并没有不管不问 ， 拉了一把 。80年代末 ， 半导体市场大滑坡 ， 美国光刻机厂商江河日下 ， 日本的尼康、佳能成为双雄 ， 而阿斯麦尔也已经有大约10%的市场份额 。 在公司刚成立时 ， 创始人普拉多等人 ， 已经决定好了主攻方向 ， “定位精准”、“唯快不破”、“不踩刹车” 。 在该公司 ， 加班是常有的事 ， 大楼灯光彻夜不灭 ， 危机处理会议每天都开 。 员工们把睡袋放在汽车上 ， 随时准备“自愿”通宵 。1994年 ， 阿斯麦尔的市场份额提升到18% ， 超前设计的光刻机PAS5500 ， 被台积电、三星、海力士采用 ， 后来这些公司决定 ， 全部的光刻机都改用阿斯麦尔的产品 。 光刻机是个小市场 ， 一年卖几十台的就算大厂了 。 因为半导体厂就这么多 ， 一台机器又能用好多年 ， 这导致你的机器落后一点 ， 就没人愿意买 。 技术领先是夺取市场的关键 ， 赢家通吃 。 阿斯麦尔光刻机的设计原则是 ， 尽量不考虑成本和售价 ， 要做到最精密、最可靠 。 PAS5500如今还能在官网翻新出售 。90年代末 ， 芯片的集成度越来越高 ， 制造难度也越来越大 ， 光刻机的重要性 ， 越来越突出 。 为了摆脱对日本企业的依赖 ， 英特尔牵头组织了极紫外联盟 ， 研究最先进的光刻技术 。 但此时 ， 美国的光刻机厂商已经被尼康、佳能等公司打得七零八落 。 既然国内没有合适的企业 ， 那就国外找 ， 于是英特尔决定拉阿斯麦尔入伙 。 但是 ， 加入新组织是有条件的 ， 必须在美国建立工厂和研发中心 ， 满足美国本土需求 ， 55%的零部件要从美国厂商采购 ， 并接受定期审查 。 美国为什么能让荷兰对华禁售EUV光刻机 ， 原因就在这 。虽然条件有些苛刻 ， 但这让阿斯麦尔成为了半个美国公司 ， 带来的好处很多 。 2000年 ， 成功收购Silicon Valley Group ， 获得了投影掩罩瞄准技术、扫描技术 ， 极大地提升了公司产品的质量 ， 并在美国拥有了研发生产基地 。虽然全球半导体随着摩尔定律不断发展 ， 但是在90年代末 ， 光刻的光源卡在了193nm ， 难以突破 。 在之前的视频中 ， 我们聊到过 ， 这里的193nm ， 说的是光的波长 ， 它和芯片制程的概念不一样 。 光的波长相当于刻刀的宽度 ， 芯片的制程指的是 ， 刻刀在硅片上刻出沟槽的最小宽度 。 从60年代开始 ， 这把刻刀 ， 从436nm、365nm、248nm ， 到如今的193nm 。 再往下 ， 刻刀就要磨得更锋利 ， 但技术出现分水岭 。 尼康希望稳步前进 ， 选择157nm的激光 ， 作为下一代刻刀 。 新成立的极紫外联盟押注更加激进的方案 ， 选择几十纳米的极紫外光 。 不过 ， 当时这些尝试都失败了 。2002年 ， 台积电一个叫林本坚的工程师提出 ， 浸润式光刻工艺 。 利用了一个很简单的原理 ， 光在水中会产生折射 。 在光刻机的透镜和硅片之间加一层水 ， 原来的193nm激光 ， 经过液体发射折射 ， 波长直接降到132nm ， 刻刀突破之前的瓶颈 ， 变得更锋利 。 林本坚拿着方案去找日本公司 ， 希望他们采纳 ， 结果吃了闭门羹 。 阿斯麦尔决定赌一把 ， 采用林本坚的方案 ， 以小博大 ， 仅用一年时间 ， 就赶制出样机 。 新型光刻机经过测试 ， 性能优异 ， 获得IBM、台积电的大量订单 。 光刻机不是快消品 ， 企业花钱肯定是买最好的产品 。日本企业坚持在原有的技术上改进 ， 没有达到预想的效果 ， 没有客户愿意订购他们的产品 ， 于是被迫宣布 ， 也要去做浸润式光刻工艺 。 可前面我们说过 ， 光刻领域 ， 赢者通吃 。 而且 ， 新产品总是需要至少1到3年的时间 ， 还要跟上下游厂商不断磨合 ， 别人比你早量产 ， 就比你有更多的时间改善问题 ， 提高良品率 。 半导体厂商更愿意去买成熟的阿斯麦尔产品 ， 不想去给日本企业当实验小白鼠 。 这也导致后来尼康的大溃败 ， 2000年还是老大 ， 但到了2009年 ， 阿斯麦尔的市占率达到了70% ， 遥遥领先 。阿斯麦尔公司内部有这样一句话：想要征服世界 ， 只有用一台革命性的机器 ， 一台让竞争对手望尘莫及的机器才能做到 。 极紫外联盟曾提出用极紫外光雕刻芯片的想法 ， 因为技术原因 ， 没有取得成功 。 但是阿斯麦尔并未放弃 ， 虽然联盟已经解散 ， 但该公司还一直在持续探索 ， 为了制造出最先进的EUV光刻机 ， 2012年 ， 该公司提出了客户投资计划 ， 在没有足够资金的情况下 ， 拿出25%的股份请主要客户做联合投资 。 英特尔认购了15% ， 有5%是对EUV的投资 。 另外 ， 台积电认购5% ， 三星想了半天认购3% 。 由于技术难度实在太大 ， 三巨头其实对EUV光刻机都不看好 ， 投资很大程度上是给个面子 。 但阿斯麦尔依然马不停蹄研发 。2015 年 ， 阿斯麦尔的第一台可量产的EUV样机终于正式发布 。 这样一台机器重达180吨 ， 有超过10万个零件 ， 需要40个集装箱运输 ， 安装调试都要超过一年时间 。虽然售价高达1.2亿美元一台 ， 但还是收到雪片一样的订单 。 排队等交货 ， 都要等好几年 。光刻机被称作“工业皇冠上的明珠” ， 与航空发动机并列 ， 是人类工业难度极限 。 而要想保证光刻机良好运转 ， 每个环节的成功率都要高于99.99% 。 这是工程学上的巨大挑战 。 正是因为阿斯麦尔员工们不屈不挠地持续努力攻坚 ， 才使得人类在这个一切由芯片驱动的时代 ， 享受着各种手机、电脑、家电、通信基站和互联网带来的精彩生活 。 毫无疑问 ， 这是阿斯麦尔的重要历史功绩 。然而 ， 受到政策、技术、资本的控制 ， 阿斯麦尔已经顺理成章地成为半个美国公司 。 在现代中美科技竞争的背景下 ， 美国必然会极力掌控阿斯麦尔这个“变量” 。 因此 ， 对中国同行来说 ， 要打破阿斯麦尔等西方企业既定的技术规则和垄断优势 ， 同时让多国一起共同参与精细零部件的供应及开发 ， 才有机会让“中国芯”不再捉襟见肘 。


    推荐阅读


    上一篇：港媒：中美科学家仍在合作共事

    下一篇：英国搞BNO港人签证计划，港媒：只为吸引有才