“光刻巨人”ASML的崛起故事,中国芯片能学吗?| 同读一本书

来源:吴晓波频道

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光刻机是这个时代的蒸汽机。

 文 / 巴九灵(微信公众号:吴晓波频道)

有什么比造原子弹更难吗?有,比如:光刻机。

原子弹连朝鲜和巴基斯坦都可以造,但EUV高端光刻机,现在能制造的公司全世界只有一家,这种有些不为大众所知的工业设备,和芯片制造息息相关。所以有人说光刻机是这个时代的蒸汽机。

那么,世界上唯一能制造高端光刻机的公司——荷兰ASML公司,到底有多厉害呢?

今天给大家分享的书是《光刻巨人——ASML崛起之路》。在这本书中,作者瑞尼·雷吉梅克为我们梳理了ASML的发展史,揭示了ASML是如何在强者环伺的市场,从一个业界默默无闻的小透明成为当今的行业霸主。

实上,当年的ASML和我们今天所面临的芯片困境颇为相似。明白ASML的过去,或可以帮助我们理解中国半导体装备制造业的未来。

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EUV光刻机在芯片制造领域居于无可争议的地位,是因为光刻之“刻”,仅仅靠普通刀子自然实现不了,于是要以“光”为刀进行雕刻。目前的光刻精度最高为7nm,相当于可以把新冠病毒大卸成八块;其对细节超强的解析能力,相当于把拥有48万单词量的《指环王》这本书在同一张纸上印刷2625遍。

尽管ASML在今天的光刻机市场上要风得风、要雨得雨,但它三十多年前拿到的剧本,却要惨得多。我们可以列举一下当时ASML的困境:

◎ 缺钱,动不动缺一亿美元那种;

◎ 人,缺掌握高精尖技术的人才;

◎ 缺客户,没人愿意买产品;

◎ 缺时间,缺货时间拖得太长,来不及补货;

◎ 缺时机,ASML刚进入光刻机市场的时候,不属于大众眼中的“好时机”。那个时候,美国的GCA是当仁不让的市场领导者,尼康、佳能也正在强势崛起,留给ASML的市场份额是0。

ASML的出身真有那么惨吗?其实也不对。

“拼爹”的话,ASML母公司飞利浦如果愿意亲手打造ASML,它将不输任何人。

但ASML的待遇,实在过于差劲。在飞利浦打造的商业帝国里,ASML显然不是“太子”,甚至连个“私生子”都算不上,待遇之差简直让人怀疑它只是飞利浦充话费送的。

本来飞利浦打算和同为巨头的IBM搞合作,但是IBM不感兴趣。飞利浦没法子,就转而和荷兰的ASMI(主要业务是芯片)这样的小厂搞合作。

1984年4月1日,ASML成立了。然而,飞利浦只给ASML投了210万美元,愚人节这天被征招进入团队的47名飞利浦员工感觉被上帝“戏弄”了,全然绝望,这家新公司除了17台无法出售的光刻机,其余什么都没有,连买杯咖啡都会破产。

上世纪90年代,光刻机光源波长被卡死在193nm。光刻画不出更精致的线条,自然就造不出更精细的性能更强的芯片。

面对难题,老巨头尼康、佳能等厂商依然采用传统解题方法,强行将光源缩短到157nm波长。另一边,远在大洋彼岸的一个年轻中国人,提出另一种可能。说来不可思议,这个办法的基本原理,上过9年义务教育的人都该知道,没错,就是光的折射。

当时任台积电研发副经理的林本坚想出来的方案是:在镜头和光刻胶之间加一层水,经过水的折射,光线波长可以由193nm变为132nm。但当他拿着新型创意,前往巨头大厂毛遂自荐时,得到的全是拒绝。只有ASML向林本坚伸出了橄榄枝,他们决定赌上一切,开发浸润式技术。

命运总是垂青更勇于改变的那个人。

2004年,ASML全力制造出了世界第一台浸润式光刻机样机,波长132nm,力压尼康的157nm。

2007年,ASML拿到全球60%的光刻机市场份额,首次超过尼康。

ASML发展史上有两个节点。

第一个节点,就是刚刚讲的,采纳林本坚的“浸润式方案”,第二个节点是加入EUV LLC。

EUV LLC,全称是极紫外线有限责任公司。虽然名字里带着“有限责任公司”,整个项目实际上由英特尔公司和美国能源部牵头,其他参与研究的单位也都赫赫有名:通信巨头摩托罗拉、芯片巨头AMD、擅长材料科学的劳伦斯-利弗莫尔国家实验室、擅长核物理和物理科学的“劳伦斯伯克利”实验室和擅长核物理的桑迪亚国家实验室。

除了这些美国企业外,只有两家外国公司收到了英特尔的邀请信:荷兰的ASML和德国的英飞凌。

与其说这是一个联合研发项目,不如说它是一个由美国政府主导的“科技兄弟会”。而市场上如日中天的尼康和佳能,由于自身的日资属性,压根儿就没被美国人考虑过。

正是在这个组织里,ASML获得了EUV光刻机的关键技术。

纵观ASML的发展史,在ASML的财富密码中,除了对机遇的把握,最重要的部分其实只有一个:它有这个资格,它有入场券。真正让ASML把尼康、佳能踢出场外的技术,是EUV。而ASML能获得EUV技术,是因为它拿到了当年的那个“科技兄弟会”的入场券。

中国的半导体企业和半导体设备生产企业也正面临着技术壁垒这样一个困境。那么国产芯片出路到底在何方?既然美国可以主导EUV技术的开发,那么在下一代半导体装备研究或者更前沿科技研究中,是否可以成立由中国主导的“科技兄弟会”?虽然没有任何一份成功可以复制,但ASML的故事足够鼓舞人心。

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