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来历:腾讯科技

近来,芯片又一次成为了全民注重的热点话题。在5G现已逐渐商用化、AI很多使用的今日,芯片关于一个科技企业来说的重要性现已显而易见。腾讯科技近来建议系列策划,聚集各个芯片大国的开展进程。第三期:《欧洲芯片简史:这家荷兰公司,遏止住了全球半导体芯片的咽喉》;作者:蒋培宇。以下是正文内容:

一提起荷兰,我们首要想到的是巨大的风车,以及颜色华美的郁金香。很少有人会留意到,在雨水充分、人口不到30万的荷兰南部城市费尔德霍芬(Veldhoven),坐落着一家叫阿斯麦(ASML)的公司,它是全球最大的光刻机制作商。

阿斯麦(A物归原主SML)在费尔德霍芬(Veldhoven)的总部 图片来历/阿斯麦官网

阿斯麦的位置有多重要?能够这么说,假如它停产,全球半导体芯片出产将会停摆。

阿斯麦的职业位置,还能够经过近期一则新闻略窥一斑。5月初,美国圣克拉拉市高等法院作出终究判定,阿斯麦申述XTAL公司盗取商业秘要胜诉,阿斯麦获赔8.45亿美元,并取得XTAL的大部分专利和客户。

这桩官司发作的背面,和阿斯麦的一位客户想借XTAL打破阿斯麦的商场独占位置有关。

这方面,或许商场数据更有压服力。

2017年全球光刻机总出货294台,阿斯麦出货198台,占有商场比例68%,在更高端的EUV(极紫外)光刻机方面,商场100%归于阿斯麦。正因为如此,才有客户忧虑自己被阿斯麦卡脖子,所以费尽心机培育阿斯麦的竞赛对手XTAL。

合抱之木,生于毫末。阿斯麦刚建立时,可谓爹不疼娘不爱,靠着苦心钻营出一套打法,终究从尼康等老牌光刻机大户嘴里抢到饭吃,从青铜走上王者之巅。

“出生于”尼康为王的年代

阿斯麦建立于1984年。

1984年正是尼康来回碾压美国对手的年代:

在硅谷建立尼康精机,等于把战役指挥部放到美国高科技职业的心脏;

PerkinElmer(铂金埃尔默)受尼康冲击,比例从超越30%跌到缺乏5%,今日它现已彻底抛弃半导体设备事务,专心于健康检测设备;

GCA的大客户IBM、AMD、TI和Intel等,排着队跑到尼康那儿;

尼康和GCA各享30%的商场比例,这种一山二虎的局势没有保持多久,尼康就独自为王,占有超越50%的比例,一向到阿斯麦兴起停止;

在大户尼康任意放飞自我的时分,阿斯麦出生了。

直到今日,半导体设备在尼康集团的收入中占比仍达38.8%,是芳芳第二大支柱。图片数据/尼康官网

早在几年前,飞利浦实验室研制出自动化步进式光刻机(Stepper)的原型,但对它的商业价值心里直敲小鼓,找P&E、GCA、Cobilt、IBM这些半导体温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法界的大佬谈协作,没人乐意理睬。这时,荷兰一家叫ASM International的小公司自动要求协作。飞利浦犹疑了一年,牵强赞同建立股权对半的合资公司,这便是阿斯麦。

飞利浦之所以乐意放低身价和一家名不见经传的小公司协作,原因有温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法两个:

一方面是飞利浦其时正女同志和索尼主推更挣钱的CD,1984年CD的销量到达1300万张,是上一年的两倍多,正逐渐散发出印钞机的气质,比小众的光刻机更有出资价值;

另一方面,尼康在光刻机商场攻城掠地,老牌半导体设备厂商节节败退,落井下石的是,飞利浦其时正计划开端大规模裁人,糟糕的经济情况和恶劣的光刻机商场环境,使它不敢大手笔押注光刻机,因而与ASM International协作,不过是想占个坑张望罢了。

阿斯麦建立后,位置相似童养媳,飞利浦没有拨付经费,甚至不潺潺供给作业室,31个职工就在飞利浦大厦外的简易木棚房作业。多年今后,阿斯麦的CEO彼得.韦尼克(Peter Wennink)回想公司草创时的境况,还不由得说“穷邝困”。一句话:既没钱,又受对手限制。

阿斯麦刚建立时的作业地是飞利浦大厦前的简易木棚房,便是图中紧挨垃圾桶的小房子。图片来历/阿斯麦官网

在2000年之前的整个16年时刻里,光刻机商场差不多都是尼康的后花园,阿斯麦占有的比例不超越10%。

直到一个叫林本坚的华人呈现。

台积电林本坚宣判“干式”微影技能死刑

1959年,建立半年的仙童半导体公司赫尔尼发明晰制作分散型晶体管的“平面处理工艺”,使晶体控制作像印刷书本相同高效。这一工艺的流程之一,是把带有电路图的透光片正确投射到硅片上。“平面处理工艺”诞生之后成为集成电路的规范工艺,一向沿袭至今,其开端选用的“干式”(以空气为介质)微影技能也沿袭到上世纪90年代(镜头、光源等一向在改善),然后遇到瓶颈:一向无法将光刻光源的193nm波长缩短到157nm。

其时,为缩短光波长度,很多科学家和几乎整个半导体业界都被卷进来,砸进数以十亿计的美金,以及很多人力,提出了多种计划。

但这些计划,要么需求增大出资本钱,要么过分超前,以其时的技能难以实温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法现(比方极紫外(EUV)光刻,后文会讲到)。

当我们排队往157nm的“墙”上撞时,时任台积电研制副总经理的林本坚来了个脑筋急转弯:已然157nm难以打破,为什么不退回到技能老练的193nm,把透镜和硅片之间的介质从空气额前叶换成水,因为水的折射率大约为1.4,那么波长可缩短为193/1.4=132nm,大大超越攻而不克的157nm。

这个计划被称做“浸入式光刻技能”,优势十分显着:

由所以使用现有老练技能改造,资金投入小,能够给半导体设备制作商节约研制投入,并减小芯片制作商的导入本钱;

假如把介质从水换成其它高折射率液体,波长还能够缩小到132nm以下,也便是说进步光刻机的分辨率十分便利。

“浸入式光刻”计划并非林本坚灵光一现的产品,实际上早在1986年,他在IBM作业期间,就现已确定缩短波长的最佳计划是由干式微影技能转向滋润式。但其时半导体界还没在波长前撞墙,滋润式技能计划没有得到注重。

15年后,林本坚总算等来了时机。

林本坚。图片来历/网易科技

“浸入式光刻”计划一出,根本上宣判了半导体界正在开发的各种“干式”微影技能计划的死刑,意味着此前投入巨量的资金和人力几乎打了水漂。这下我们不干了,列出了一大堆对立理由,并有大公司高层带话给台积电一同运营长蒋尚义,期望他管管林本坚,“不要(出来)搅局”。

阿斯麦下注兴起

林本坚带领团队半年宣告3篇论文,消除业界对“浸入式光刻”计划的技能疑虑,一同跑遍美国、德国、日本等国,压服大厂们采师父用“浸入式光刻”计划青媚狐,根本都是被回绝。究竟之前的巨量投入打水漂,是个人想想都会疼爱(尼康现在大概是懊悔的)。

来到荷兰阿斯麦时,林本坚总算听到乐意协作的声响。

感动阿斯麦的,除了“浸入式光刻”计划的技能难点被林本坚证明能够霸占,还有它的商场远景。因为半导体芯片商场一向被摩尔定律的小鞭子驱赶着,而英特尔又是摩尔定律的坚决支持者,“浸入式光刻”计划已然能够轻松打破157nm的妨碍,那么产品出产出来,英特尔将会下单,加上台积电,阿斯麦能够拿下两家龙头客户。

半导体设备商场是个小众商场,烧麦的做法两家龙头企业允许后,阿斯麦追上职业老迈尼康的概率大大添加,权衡下来,此前对干式微影技能的投入就显得不那么肉疼,阿斯麦所以决议下注投入“浸入式光刻”计划。

阿斯麦和台积电一拍即合。2004年,两边一同研制成功全球第一台滋润式微影机。当然,尼康也不是茹素的,宣告选用干式微影技能的157nm产品和电子束投射(EPL)产品样机研制成功。

但阿斯麦的产品相关于尼康的全新研制,归于改善型老练产品,半导体芯片厂使用本钱低,而且缩短光波比尼康的作用还好(多缩短25nm)。成果,没人乐意买尼康的产品,尼康溃败由此开端,商场比例被阿斯麦大口吃进。

5年后也便是2009年,阿斯麦现已占有70%商场比例,尼康则从职业老迈变成小弟。尼康的溃败,还直接拉低了日本半导体芯片厂商的竞赛力,它们根本上都选用尼康的光刻机。阿斯麦的兴起,则直接带动台积电上升,并到达今日的高度。

“一荣俱荣,一损俱损”,曹雪芹发现的这条豪门兴衰规则,相同合适高度耦合的半导体工业。

倒运的尼康都没时机当小角色

在和阿斯麦关于“滋润式”和“干式”投影的技能道路争斗中,尼康仅仅打了一场败仗,而让它真实落花流水的,仍是在EUV光刻机的研制中,被美国直接扫除在外。

这个时刻点需求推移到“滋润式光刻”计划呈现之前。

在上面讲到的“滋润式光刻”计划中事业单位考试,光源选用波长为193nm的氟化氩激光。跟着摩尔定律的推动,氟化氩激光的潜能很快被“滋润式光刻”榨干塘沽气候,半导体界需求寻觅新的光源。

高功率二氧化碳激光器看起来十分合适,它发射的极紫外光波长为13白萝卜.5纳米,仅为氟化氩激光193nm的1/14,出路几乎不可限量。

不过,极紫外光也欠好服侍,比方:

简单被许多资料吸收,需求在真空环境曝光;

真空环境带来洁净度应战;

过短波长易发生绕射,然后形成掩膜、晶圆边际过度曝光,带来良品率下降问题;

总归,新的光源带来一大堆新问题,其实这也是193nm氟化氩激光源一用便是几十年的原因。但极紫外光诱人的使用远景,促进摩尔定律的坚决拥护者Intel早在1997年就开端下注,这也是尼康悲惨剧的开端,阿斯麦走运的起点。

Intel和美国能源部一同建议建立EUV LLC安排,汇聚了美国尖端的研讨资源和芯片巨子,包含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(其时如日中天)、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:极紫外光刻机究竟可不可行?

考虑到美国光刻机公司日渐式微,为防止阿斯麦(佳能其时已排在这以后)和尼康中的一家独大,英特尔所以约请阿斯麦和尼康一同参加。

但美国政府不乐意了,忧虑最前沿的技能落入外国公司手中,因而对立阿斯麦和尼康参加EUV LLC。从这儿也能够看温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法出,美国和它的盟友并不总是掏心掏肺。

阿斯麦对美国政府许下一大堆许诺后,牵强进入了EUV LLC这个超级朋友圈当一个小角色。尼康则没有这么走运,直接被回绝,连当小角色的时机都没有。

美国的“一脚”踢出了竞赛格式

这次事情对两家公司在光刻机商场的未来开展发生了深远影响。

尼康等于被扫除在极紫外光刻机门外,被美国一脚踢出了光刻机未来竞赛的牌局,不然,在后来“浸入式光刻”技能上慢一拍后,它还有可能借极紫外光刻机扳回一局,和阿斯麦持续相爱相杀。

美国这一脚,无意中协助阿斯麦清除了一个微弱对手,还使其成为极紫外光刻机商场的肯定独占者。阿斯麦虽然是EUV LLC中的小副角,但却享受到其根底研讨成果,一同在2000年、2013年,别离并购美国光刻机巨子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出产工业链。美国原本也以国家安全为由百般阻挠阿斯麦收买,但因为阿斯麦有参加EUV LLC的先例,而且容许了一大堆附加条件,收买终究成功落地。

成果便是,在极紫外光刻机范畴,阿斯麦是仅有能够规划和制作的半classic导体设备厂商,等于独占了这个超高端商场。

阿斯麦极紫外(EUV)光刻机每台价格到达1.2亿美元,重达180吨,零件超越10万个,运送时能装孙俪电视剧满40个集装箱,装置调试时刻超越一年。下一年台积电的5nm工艺制程即可用上极紫外光刻机。图片来历/阿斯麦官网

这是阿斯麦的客户最不乐意看到的局势,成果导致了本文最初所说的官司:一家韩国公司企图打破阿斯麦独占,协助其竞赛对手XTAL。

当然,说阿斯麦仅靠命运赢得今日的位置并不精确。实际上,阿斯麦有自己的封神必然律。

贫穷逼出的敞开式立异

日本一桥大学立异研讨中心的教授中马宏之曾单色凌为什么不火了深化比较研讨过阿斯麦和尼康两家公司,发现阿斯麦的微影机零件,90%是外包制作,远远高于尼康。换句话说,阿温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法斯麦选用的是“无出产工厂形式”,它更多的是规划和拼装。

这恰温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法恰便是阿斯麦尽力打造的竞赛力地点。光刻机需求最前沿的根底研讨支撑,也是现在最尖端的一种精密机械,归于资金、技能和常识产权高度密集型产品。而阿斯麦建立时“要人没人,要钱没钱”的贫穷情况,迫使其走上凭借外部资源开展的敞开式途径,而不是像尼康那样事事包办。

阿斯麦经过高度外包这种敞开式立异,快速集成各范畴最早进的技能(阿斯麦的供货商不止供给零部件,还供给常识),规划和“拼装”出最早进的光刻机,协助半导体芯片企业跟上摩尔定律的节奏,然后甩开竞赛对手,赢得商场。

图片来历/阿斯麦官网

阿斯麦的敞开式立异体现在两方面:

把供货商(包含大学等学术组织)作为研制同伴,让出部分赢利(阿斯麦以很低的价格卖出设备)交换供货商的常识;

重大项目和客户一同介入,并以股权为枢纽绑定我们的危险和收益,在研制极紫外光微影量产技能与设备时,阿斯麦约请了Intel、台积电和三星等三家客户参加,三家别离投入41亿美元、14亿美元和9.75亿美元入股。客户入股能够确保最早拿到最新设备(在温州一家人,周柏豪-在线购物品牌,网络购物省钱小好方法芯片职业,时刻比钻石还宝贵),一同能够卖出股票获取出资获益,对阿斯麦来说,则抢先占有了商场,降低了经营危险。

阿斯麦的敞开式立异在IT界其实是一种较为遍及的商业形式,是商场后来者敲碎独占门槛的大锤。ARM出道时,CPU根本被Intel独占,所以ARM采纳出售IP的商业形式,将CPU的集成规划、出产和出售环节敞开,打造出一个ARM架构的超级生态圈;安卓问世前,手机操作系统是诺基亚塞班的全国,所以安卓选用免费敞开的商业形式,和大团结小说苹果联手击退诺基亚,称雄手机操作系统商场。

阿斯麦能从日美大户横行的光刻商场兴起,除了一点命运邱云光,还有“穷则思变,变则通,公例达”的必然律起作用。

来历:腾讯科技

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