一、前言芯片,驱动现代人类数字生活的大脑,纳米尺寸上,无数条错综复杂的集成电路就是它的神经元这个庞大而复杂的计算系统,由一个个晶体管搭建而成方寸之间,总数量一共有上百亿,现在小编就来说说关于asml光刻机和euv光刻机一样吗?下面内容希望能帮助到你,我们来一起看看吧!

asml光刻机和euv光刻机一样吗(光刻战争上)

asml光刻机和euv光刻机一样吗

一、前言

芯片,驱动现代人类数字生活的大脑,纳米尺寸上,无数条错综复杂的集成电路就是它的神经元。这个庞大而复杂的计算系统,由一个个晶体管搭建而成。方寸之间,总数量一共有上百亿。

如何在一粒沙子上雕刻百亿座电子大厦?

答案是,除了上帝之手,人类也发明一个工具——光刻机。

目前能制造7nm以下工艺的EUV光刻机,全球只有一家企业能生产,它就是荷兰的ASML。

一年前,美国对华为的技术封锁,让这家荷兰企业进入到大众视野。然而,30多年前它还是一个不配拥有姓名的小厂。

自1984年成立后,他们用了10年时间,艰难地爬进了光刻机这个行业的大门,后来又用了十年时间站起来打败了强大的对手,最后他们再用10年时间,一步步登上硅基王座。如今,在光刻领域他们终于傲视群雄,独孤求败。

这一切究竟是如何发生的?

这期视频为大家读的书是《光刻巨人ASML崛起之路》。

整本书50多万字,系统地讲述了ASML如何从一个被抛弃的小公司,成长为行业巨头的故事。

整个过程跌宕起伏,精彩纷呈,中间充满了尔虞我诈的商战、勾心斗角的巨头竞争,还有国际资本博弈、政治博弈,同时还充满了戏剧性,总之,它的成功堪称当代商业史上的奇迹。

对于不了解这个领域的人来说,我们肯定有很多疑问。

制造光刻机到底有多难,比造原子弹还难吗?

为什么荷兰的一家小公司可以成为这个领域的霸主?它到底作对了什么?

为什么美国能控制一个荷兰企业?他们在历史上到底发生了什么不可告人的PY交易?

我们中国到底能不能突破美国的技术封锁,造出属于自己的国产高端光刻机?

读完这本书,这些问题你就会有答案。以史为镜,可以知兴替,让我们开始吧。

二、被抛弃的败家子

时间回到20世纪50年代,冷战背景下,美苏展开了疯狂的军备竞赛,军事实力的背后本质上是科技实力的比拼。美国国防部不计成本的投入大量资金研发各种新技术,其中电子技术微型化就是重要的一个课题。五角大楼慷慨的预算,让各大公司一头扎进了科技研发的汪洋大海中。终于,在1958年德州仪器的工程师杰克·基尔比发明了第一块集成电路。

作为美国的穷亲戚,欧洲国家一看,这远房老表又搞出啥新玩意了,赶紧派代表去学习一波,这其中就包括飞利浦的工程师。

这里简单介绍下飞利浦这家公司,1891年成立于荷兰,主要生产照明、家庭电器、医疗系统等方面的产品,到20世纪50年代,它已经是一家拥有数万名员工的跨国科技企业,旗下分公司遍布全球。

飞利浦的工程师从美国带回一块小芯片,研究了一通后表示,就这,我们也可以造。于是飞利浦旗下的半导体与材料部决定制造芯片,一开始他们向美国公司购买光刻设备,用了一段时间后,发现美国的设备不够精准。美国人虽然从0到1发明东西很强,但是活比较糙,不善于从1做到100。这也是后来被日本企业赶超的原因。

飞利浦作为一家大公司,有个习惯,什么东西都喜欢公司内部自己生产。比如制造灯泡前,就会先制造制造灯泡的设备,而在这之前,又会先制造制造制造灯泡的设备。要是时间允许,他们能从盘古开天地的那把斧头开始造。

所以对于制造芯片的光刻机同样如此,他们决定自己研发,负责这个项目的是飞利浦科学与工业部旗下的飞利浦物理实验室。

然而研发项目推进下去后,科学与工业部的负责人意识到这次有亿点点不一样。以前研发个五彩斑斓的电灯泡或者防水的剃须刀,飞利浦的天才工程师们只需要灵光一现就能搞定,然而这次的光刻机项目极其复杂,是个超高技术含量的大工程,需要大量天才工程师夜以继日的去研发,同时要投入巨额资金,这必须得整个公司在战略层面上全力支持才行,靠他们一个部门完成不了这项艰巨的任务。

于是,科学与工业部的负责人去找当时飞利浦首席执行官威斯·德克,希望能拨一大笔款给他们做研发。当飞利浦CEO听到需要投入巨额资金后,问道,你们这个光刻机研发出来一年能卖多少?负责人不确定地说,大概十几台吧,卖的好的话几十台也有可能。

飞利浦CEO听完倒吸一口凉屁,表示我们一个电灯泡一年能卖几亿只,连起来都能给地球装一条跑马灯带。你说你们这个机器卖几十台,而且前期研发费用还这么高,跟我整情怀是吧?飞利浦CEO要求他们部门尽快砍掉所有不赚钱的爱好。

铁汁们,你们觉得飞利浦CEO做的对吗?

我们现在站在上帝视角,可能觉得当时飞利浦CEO很愚蠢,没有眼光。但其实就算从现在来看,他当时的决策从商业角度来说也是无可厚非的,光刻机真的不是一门好生意。

首先,前期的研发投入堪称天文数字,后来的事实证明,要不是飞利浦家大业大,光刻机项目都能把飞利浦拖垮。其次,他们起步已经晚了好几年,当时市场上美国的光刻机企业都已经开始大规模商业化了,后来ASML花了十年时间才踏进光刻机市场的大门,而且这个市场是赢家通吃,第二第三都没有活路。最后还有一点,因为摩尔定律的影响,光刻技术需要持续更新换代,时刻保持自己是最先进的技术才行,稍微踏错一步,就会满盘皆输,后来美国的光刻巨头GCA和日本的尼康都是血淋淋的例子。而每次更新换代又是一笔巨额投入,就算如今ASML已经成了巨头,在研发EUV光刻机的时候,也需要因特尔、台积电、三星等多家企业注资帮助。

我们今天代入的是唯一成功者ASML的视角,可能觉得一台光刻机卖12亿,太赚了,但要是代入其他失败的企业视角,就会发现这个领域太残酷了。赚钱是真赚钱,烧钱也是真烧钱。

不过话说回来,有时候某个产业又不仅仅是赚钱不赚钱这么简单,它还有别的更重要的意义。当时信息产业刚起步,飞利浦CEO还没看到那么远。

最终飞利浦CEO给了科学与工业部两个选择,要么关闭这个研发项目,要么找一家冤大头接盘。

飞利浦科学与工业部选择了后一种。

他们先是找了几家美国公司,但美国公司看不上他们,说他们的光刻机就是用金砖砌成的茅房。这里并没有羞辱他们的意思,只是表达虽然他们的技术挺先进,但成本太高了。

就在这时,另一家名为荷兰先进半导体材料的公司正想要和飞利浦合作,这家公司简称ASM,一听就是主角要登场了。ASM的CEO阿瑟·普拉多也是一个喜欢为梦想窒息的人,当初他从美国回来,一手拿着一块芯片,一手攥着500块钱,一头就扎进了创业大潮中。普拉多做了很多半导体相关的生意,但都是一些低技术含量的,他心里特别想做光刻机生意,于是盯上了飞利浦,为此写了很多封信给飞利浦高层,希望能有合作机会。但飞利浦高层因为嫌弃他的公司太小,根本就没搭理他。

普拉多气得在报纸上撰文大骂飞利浦,说人家美国的大公司都特别喜欢和小公司合作,怎么我们荷兰的大公司就这么高傲呢!也不看看都快被人家甩出几条街了,这么普通还这么自信。

这个报道被飞利浦科学与工业部负责人看到了,觉得这个人有点意思,于是调查了一下,发现他的ASM公司发展势头还挺猛,应该是个好的接盘侠,于是就找他合作了。

三、ASML成立

1983年9月8日下午3点,飞利浦科学与工业部和ASM公司共同宣布,他们将创立一家合资企业,负责制造市场领先的光刻设备,新公司的名字叫ASML,中文译名阿斯麦。

两家公司分别出资210万美元,各占50%股份。但因为飞利浦实验室那边还存有之前研发的光刻机,这些机器和零件库存被估价180万美元,所以飞利浦实际只出资了30万美元。

同时,几十位飞利浦的工程师被划归到新的合资公司,一开始那些员工都很不情愿,感觉被母公司抛弃了,还要求签一份协议,让飞利浦保证一旦新公司倒闭,他们还能回飞利浦上班。

一开始因为经费紧张,合资公司都没有钱租办公室,飞利浦也很大方,把总部大厦旁边的几间小木屋让了出来,免费给他们办公。初期ASML的工程师们就在这个小木屋里研发最先进的光刻机。当然,这个小木屋也不是一无是处,它有一个好处,就是扔垃圾非常方便,因为就在垃圾场旁边。

合资公司成立后,他们找了一位新CEO,贾特斯密特。他学的是航空工程,后来接受NASA提供的奖学金去美国深造,毕业回国后在飞利浦的意大利分公司干过一段时间。

斯密特虽然是物理学方面的博士,但相比较科研,他更喜欢商业管理,这对于工程师文化浓厚的ASML是一件好事,之前在飞利浦物理实验室,这些工程师们只顾埋头做研发,根本不关心市场,斯密特的到来,让ASML真正以一家独立的商业公司运转起来。只有将科研和商业紧密结合起来,才能坐上竞争激烈的光刻机市场的牌桌。

合资公司成立后,第一件事就是招人。作为业界老大哥,飞利浦在每所大学都有耳目,荷兰几乎每个理工科教授都与飞利浦有联系,一旦发现学生中有万中无一的奇才,飞利浦就会用各种手段将他们招入麾下。可以说,荷兰天下英雄尽入飞利浦彀中。

但如今ASML是独立出来的合资公司,原则上不允许打着飞利浦的旗号招聘,但新CEO不管那么多原则,在报纸上登的招聘广告还是以飞利浦名义,因为只有这样才能招到最牛逼的工程师。不然你一个小公司,大牛怎么会去呢?先把大牛招来再说,等他们来了后一看,也不能说公司骗了他,因为他们确实在飞利浦工业园里办公,只不过办公室有点破罢了。

团队搭建起来后,CEO斯密特给新公司定了一条企业文化:我们跟飞利浦不一样!

因为他曾经在飞利浦工作过几年,知道这家大公司里面有多僵化,官僚主义盛行,效率极其低下,跟所有巨头一样,都有着同样的大企业病。他们如果还像飞利浦那样行事,注定会失败。他们的目标就是:干倒飞利浦。

四、烧钞机

干倒巨人前,自己得先活下来。对于刚成立的ASML来说,这点都很难做到。因为当时美国的几家光刻机公司已经占领市场,他们要想突围,必须出奇制胜。具体要用什么方法呢?这就考验企业CEO的战略意识了。

在1984年的美国西部半导体展览会上,CEO斯密特注意到,一部分人已经在讨论如何制造下一代芯片,不少人预测,未来两年内,芯片制程就会缩小到1微米以下,也就是从大规模集成电路迈向超大规模集成电路。不过目前还没有哪家公司研发出制造下一代芯片所需要的光刻机设备。

芯片行业的这个规律,我们现在都已经很熟悉了,也就是摩尔定律,它是由英特尔的联合创始人戈登摩尔提出来的。说的是芯片上所集成的晶体管数量,每隔18个月就会翻一番。摩尔定律被认为是芯片领域最大的自我实现的预言。什么叫自我实现,就是正因为大家朝这个目标努力,这个预言才实现了。不过芯片工艺到了22纳米以后,摩尔定律就越来越难维持了,这也是为什么近年来英特尔从芯片厂变成了牙膏厂。

扯远了,说回ASML。

CEO斯密特观察到这个市场现状后,敏锐地意识到,这是ASML唯一的机会。他们现在必须停下手头这一代光刻设备的研发,直接跳到下一代。因为他们已经落后一代了,如果再落后一代,那就是一步落后步步落后,就再也没有机会追上了。

光刻机行业商战打法就三个字:快准狠!

以最快的速度造出最精准的设备,然后狠狠地赚钱。

只要做到这些,光刻机就是一台合法的印钞机,不,它比印钞机印钱的速度都要快。

然而在它印出钱之前,首先得往里面砸钱。具体要砸多少呢?CEO斯密特粗略算了一下,大概需要1亿美金。当他看到这个数字时,自己也吓了一跳,因为他知道自己不可能从那两个母公鸡身上拔下这么多毛。

但他还是硬着头皮去要钱了。因为怕飞利浦和ASM高层听到金额后直接原地爆炸,所以他在说完1亿美金这个数字后,赶紧又补充道,这只是一个粗略的估计,我还没有算出具体数字,可能更少,也许5千万,省一省可能3千万也行。

董事会的人一边听一边直摇头,都觉得太离谱。

斯密特开始摆事实讲道理,表示光刻机行业是一个赢家通吃的市场,要做就做第一名,第二第三挣不到钱,第四第五只会被拖死。这种情况下,只有最激进、最大胆、最创新的战略才能有一丝获胜的机会。后来的事实证明,他的判断极其准确,甚至预见到了今天,如今光刻机领域,其他竞争者纷纷退出,只剩下ASML一家独大。

斯密特一顿分析后表示,要么给钱,要么现在就让ASML关门吧。那个小破屋腾出来还能装点垃圾。

最终董事会的人妥协了,表示可以增加投资,但不是1亿美元,而是300万,多一分都不行。

本来想要1亿,结果只给了300万,你觉得斯密特会是什么反应?摔门而去?

不!他欣然同意了。

因为他根本就不在意具体数字是多少!他的策略就是不管给多少都要,先干起来再说,等后面缺钱了再慢慢要,到时候你越投越多,再想中途退出,那沉没成本可就高了。俗称,套牢了。

五、跳岛战术

拿到钱后,他们正式开启了下一代光刻机项目的研发。

在合资公司成立前,飞利浦物理实验室的工程师们研发了一款名为PAS2000的光刻机,可惜一台都没有卖出去,不过在名称上他们依然决定延续传统,将新一代光刻机命名为PAS2500。

研发时间只有两年,为了赶上进度,他们开始了没日没夜的加班。每天晚上一到6点,飞利浦大楼就一片漆黑,但ASML办公室依然灯火通明,有时候甚至亮一整夜。这让荷兰官方人力保障部门打了好几次电话过来询问,生怕他们变成了黑心工厂。

同时CEO斯密特还制定了一套严格的项目管理流程,做到哪一步需要什么零件都得写进流程里。这让工程师们很难受,他们之前在飞利浦习惯了独自埋头研发,现在每天报告进度感觉是在浪费时间。但其实像光刻机这种大项目,必须通力合作,严格按流程来,哪一环节出问题了都会拖整体进度。

但就这样加班加点,时间还是不够,研发到一半的时候,他们发现就算24小时不睡觉,也搞不出来,而且初期投入的资金也快耗光了。

ASML想游说荷兰政府资助他们的光刻项目,三天两头往荷兰经济事务部跑,但政府觉得他们这个项目不靠谱,风险太大,没敢投资。怎么说呢,还是没赶上好时候啊。

走投无路的斯密特想到一个办法,他把目光瞄准了第二年的美国西部半导体展览会,如果他们能在那时候展示一台PAS2500的测试机,也许可以提前获得一些订单。

但时间只剩7个月了,就算是测试机也不可能造的出来。于是斯密特把所有的工程师聚集起来开始头脑风暴。

终于他们想到一个办法,之前他们研发的PAS2000机型之所以卖不出去,主要是因为光刻机上的晶圆台移动装置用了油压驱动,这对于芯片生产商来说太笨重了,但是当时的飞利浦工程师们在实验室里埋头研发,没太关注市场需求。后来合资公司成立后,CEO斯密特经过和客户的沟通才发现了这个问题。除此之外,PAS2000的各项技术还是非常先进的,尤其是对准系统这一块。于是工程师们提出一个解决办法,直接在PAS2000的机型上把油压台改成电动台,然后再把一些新技术加上去,这款过渡产品被命名为PAS2400。

经过7个月的奋战,他们终于赶在1985年的美国西部半导体展览会上展出了PAS2400。为了造声势,ASML在当年的展会上做了巨幅广告,上面写着:ASML的光刻机让GCA和尼康都不敢看!这对于低调的荷兰人来说,简直要直接社死现场了。

此举吸引了大批芯片厂商围观,都想看看这个初生牛犊不怕虎的愣头青到底是谁。

在展会上,CEO斯密特还得知一个消息,AMD的首席执行官杰瑞·桑德斯抱怨美国光刻机设备系统太差,导致AMD不得不向日本购买设备,但他们并不喜欢这样做。80年代日本在半导体领域迅猛爆发,把美国打得满地找牙,堪称又一次偷袭珍珠港。美国人憋了一肚子火。但这能怪谁呢?只能怪自己技不如人。这是商业上的战争,你总不能跑日本本土再扔两颗原子弹,把东芝和日立的厂给炸了吧。

斯密特得知这个消息后,立马意识到这是一个挖墙脚的好机会。美国不喜欢日本这个小弟超过自己,但对于欧洲这个穷亲戚还是没那么大戒心的。

斯密特立即采取行动,他在《电子新闻》和《半导体国际》杂志上打出整版广告,标题是大号粗体黑字:“我们听见了你的话,杰瑞。”正文写着:“ASML光刻机接受杰瑞·桑德斯的可靠性挑战,保证提供90%的运行时间,这几乎是该行业现在的2倍。杰瑞,你甚至不用担心圣安德里亚斯断层的地震,我们这些机器是牢不可摧的。”

这个广告成功引起了AMD的注意,约他们去谈谈。斯密特去了后,当场表示ASML可以免费提供一台PAS2400给他们试用。AMD欣然接受,测试后对他们的机器大加赞赏,但并没有立即下单,说董事会要研究研究,毕竟更换供应商这种事不可能一拍大腿就可以决定的。

ASML在国际上打响名声后,荷兰政府经济事务部一看,吆,看来这家公司有点东西啊,于是决定向ASML提供780万美元贷款。这笔钱可谓是雪中送炭,又可以让他们续上一段时间。

六、拿下AMD

ASML公司刚有点起色,危机随之而来。1985年夏天,半导体行业进入周期性衰退,整个市场停滞不前,大家都在观望。AMD也发来了消息,他们暂时不需要PAS2400型号的机器,但是对他们研发的下一代PAS2500非常感兴趣,如果造出来,他们肯定会买。AMD的意思就是,下次一定。

这可要了ASML老命,他们能不能撑到下次可就不一定了。

ASML再次陷入僵局,这时CEO斯密特又想到一个办法。他们母公司飞利浦虽然对造芯片的光刻机不感兴趣,但是对芯片本身还是很感兴趣的。为了不在半导体领域落后于美国和日本,飞利浦和西门子正在合作开发内存芯片,如果ASML能把光刻机卖给他们,也算是有了第一个客户。

于是斯密特找到那个项目的负责人,然而负责人并没有因为都是飞利浦旗下的公司,而给他们开后门。他们也不愿意购买PAS2400这种过渡产品,只愿意买PAS2500,并表示必须在1986年4月1日前收到第一台PAS2500,不能晚一天,否则,他们就会选择尼康。因为当时内存芯片项目是飞利浦和西门子的核心项目,这才是大事业,他不能因为内部一个小小的光刻机项目耽误了核心项目的进展。

其实像这种大公司不同的项目组之间不合作的现象还是很普遍的,因为大家都是对自己的项目负责,没有义务帮助其他项目组,除非是大老板亲自挂帅,才能整合不同部门。

ASML CEO没办法,咬咬牙答应了,这是他们唯一的机会,于是回去再次加班几点赶工PAS2500。

其实当时的经济衰退以及芯片产业萧条给了ASML喘息时间,如果当时产业蓬勃发展,需求旺盛的话,ASML根本没能力生产下一代产品。那样他们就更追不上其他光刻机厂商了。

经过大半年的疯狂研发,1986年5月7日,第一台PAS 2500终于诞生了。在当年的美国西部半导体展览会上,这台机器大放异彩,吸引了许多芯片厂商的目光。这次AMD终于说了YES!

至此,ASML才算刚刚踏入光刻机领域的大门,让玩家们注意到还有这么一个荷兰小公司的存在。但这并不意味着ASML现在就可以躺着赚钱了,当他踏进门后,发现里面是一个残酷的战场,各个巨头都已经鲨疯了。而ASML刚拿起武器,他准备好了吗?

下一期我们将会看到:

为什么台积电的一场大火反而救了ASML?

在三星的几番羞辱下,ASML是如何拿下这个国际巨头的?

美国半导体行业为何会被日本打得丢盔弃甲?后来者ASML又是如何将日本巨头挑下马背?

ASML到底靠什么,一步步走上了硅基王座?

这些精彩故事,下期我们一一道来。

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