光刻机:从尼康时代到阿斯麦(ASML)时代

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文章重点:

  1. 上世纪80年代,尼康不断PK老牌厂商PerkinElmer(铂金埃尔默)以及GCA,市场份额一度超过50%,这期间属于尼康时代,这个情况一致持续到2000年之前;
  2. 飞利浦实验室研发出自动化步进式光刻机(Stepper)的原型,但是对其商业价值判断不准,在寻求大佬合作时,也没人搭理。这时,荷兰一家新成立不久的小公司ASM International主动找到飞利浦寻求合作,飞利浦犹豫一年以后从了,股权对半开,也就是现在的阿斯麦(ASML);
  3. 光刻机行业面临发展瓶颈:当时光刻机行业采用“干式”(以空气为介质)微影技术,遇到瓶颈,始终无法将光刻光源的193nm突破到157nm,期间各大公司投入了数以十亿计美元的资金成本。台积电的林本坚脑洞大开,在原有技术基础上,把透镜和硅片之间的介质从空气换成了水,由于水的折射率大约为1.4,那么波长可缩短为193/1.4=132nm,大大超过攻而不克的157nm;
  4. 林本坚的方案是在成熟技术上改造,资金投入小,不仅减少芯片制造商的迁移成本,也大大节省设备制造商在研发上的继续投入,但该方案遭到各方拒绝(拒绝原因不太清楚,原文大概是说因为沉没成本太大,不甘心?我觉得不符合常理,可能还是基于更长远未来的考虑?但态度估计多少有些傲慢),而阿斯麦选择相信并合作;
  5. 2004年,台积电、阿斯麦共同研发成功全球第一台“浸润式”微影机,成本低且能支持到132nm工艺。市场开始投票,尼康惨败,阿斯麦在之后的5年时间不断占据了70%的市场份额,尼康从此溃败;
  6. 真正让阿斯麦一骑绝尘的是在EUV光刻机研发中(采用波长为10-14纳米的极紫外光作为光源,能够把光刻技术扩展到32nm以下的特征尺寸):阿斯麦以较低姿态答应了若干条件进入了美国人组织的EUV LLC组织(Intel和美国能源部共同发起,研究EUV可行性),而尼康则被踢出在外。最终阿斯麦再通过收购两家美国公司,打通了极紫外光刻机的生产产业链。结果在EUV领域垄断市场;
  7. 在EUV项目推进上,ASML选择和客户共同介入,并以股权为纽带绑定大家的风险和收益,在研发极紫外光微影量产技术与设备时,阿斯麦邀请了Intel、台积电和三星等三家客户参与,三家分别投入41亿美元、14亿美元和9.75亿美元入股。客户入股可以保证最先拿到最新设备(在芯片行业,时间比钻石还贵重),同时可以卖出股票获取投资受益,对阿斯麦来说,则抢先占领了市场,降低了经营风险;
  8. 多年以后,阿斯麦的CEO彼得.韦尼克(Peter Wennink)回忆公司初创时的境况,还忍不住说“穷困”,可能正是这种穷困,让这家公司在很多关键时刻更开放,更愿意与破局者合作,更愿意分享利润,更愿意引入更多的股东…

当然,芯片制造不仅依赖上游的设备(ASML的光刻机),还依赖芯片设计能力(intel、华为海思、高通等)、制造工艺(台积电、三星等)等,每个环节都有壁垒,这也是为什么我们落后的原因。

其他观点:

来自 腾讯新闻 用户zozoxi :
asml即垄断也不垄断,它对intel,台积电,三星这种是不垄断的。因为都是股东,而且都是合作驻场研发的。但是对于其它企业比如中芯就是垄断的。尼康的直接衰败是intel一手造成的,当年22nm的时候,intel的光刻机供货是两家尼康和asml,到了14nm,intel只批准了asml一家。要知道当时台积电和三星还在32和28nm呢。这直接导致尼康为14nm的投入全部打了水漂,而且没有订单收入大跌。只能靠卖中低端机器度日,这就变成恶性循环,高端机没客户,缺乏资金继续研发,也缺少客户的反馈来改进机器,同时成本也下不来。所以几年后,当三星和台积电也迈向14nm的时候,不用想,都是asml。尼康现在也就靠维护老机器和偶尔几台老型号度日。

来自 腾讯新闻 用户杨开心果 :
阿斯麦成立时“要人没人,要钱没钱”的穷困状况,迫使其走上借助外部资源发展的开放式路径,而不是像尼康那样事事包揽。华为的各种备胎像不像尼康?
阿斯麦通过高度外包这种开放式创新,快速集成各领域最先进的技术(阿斯麦的供应商不止供应零部件,还供应知识),设计和“组装”出最先进的光刻机,帮助半导体芯片企业跟上摩尔定律的节奏,从而甩开竞争对手,赢得市场。

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