光刻机霸主阿斯麦封神之路

大厂普遍不买账。

    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——TWINSCANXT：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。

    三、集合美国、欧洲科研力量，点亮EUV科技树

    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“EUVLLC（TheExtremeUltravioletLimitedLiabilityCompany，极紫外线有限责任公司）”的组织。EUVLLC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。

    EUVLLC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EUVLLC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-IntelCRADA的事宜》，写明了尼康被排除在EUVLLC外的终极原因：“……有人担心尼康会成功将技术转移到RB，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EUVLLC，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，EUVLLC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、RB、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EUVLLC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EUVLLC的重要性：“如果不是EUVLLC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，EUVLLC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EUVLLC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“MoreMoore”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。

    四、没钱？邀台积电、英特尔、三星入股，拉回53亿欧元

    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CEOGjaltSmit联系了飞利浦董事会成员HenkBodt，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。

    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，CustomerCo-InvestmentProgram），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。

    五、长盛不衰的秘诀：大力搞研发的传统

    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。

    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。

    结语：36年成就光刻机传奇

    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EUVLLC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弹，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。