來(lái)源丨馮侖風(fēng)馬牛（微信號(hào)：fengluntalk） 

作者丨風(fēng)馬牛 

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怎么解決高端芯片制造難的問題？

網(wǎng)上曾有人提出一個(gè)大膽的想法：技術(shù)不夠錢來(lái)湊，買下臺(tái)積電，實(shí)現(xiàn)彎道超車。但很快又有人潑了一盆冷水：沒有荷蘭企業(yè)阿斯麥（ASML）的光刻機(jī)，臺(tái)積電也無(wú)法保持芯片制造業(yè)領(lǐng)先地位。

阿斯麥，高端光刻機(jī)龍頭，市場(chǎng)占有率超過 60%，目前全球最先進(jìn)的 EUV（極紫外）光刻機(jī)只有阿斯麥才能生產(chǎn)。就在 12 月初，比利時(shí)微電子研究中心（IMEC）總裁透露，阿斯麥已經(jīng)完成 1nm 光刻機(jī)的設(shè)計(jì)工作，預(yù)備在 2022 年實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

從當(dāng)下最先進(jìn)的 5nm，到阿斯麥雄心勃勃想實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的 1nm，「摩爾定律不死」的旗幟仿佛壓在了阿斯麥身上，因?yàn)楣饪虣C(jī)市場(chǎng)上尚能一戰(zhàn)的尼康、佳能早就放棄了摩爾定律、停止開發(fā) EUV 設(shè)備。隨著高端芯片產(chǎn)能向 EUV 設(shè)備轉(zhuǎn)移，阿斯麥在業(yè)內(nèi)的地位也越來(lái)越高。

那么，阿斯麥究竟是怎樣的企業(yè)？這樣一家對(duì)信息產(chǎn)業(yè)至關(guān)重要的企業(yè)，又是如何在荷蘭，這個(gè)面積還沒河南省三分之一大的國(guó)家成長(zhǎng)起來(lái)的呢？

難上加難，迎難而上

登月和造光刻機(jī)相比，誰(shuí)更難？

如果這么問阿斯麥的董事長(zhǎng)，他大概會(huì)苦笑著反問：一個(gè) 1969 年就已經(jīng)被解答的問題，和一個(gè)幾十年來(lái)越解越難的問題，你認(rèn)為誰(shuí)更難？ 給芯片制造業(yè)提出這個(gè)大難題的人，叫戈登·摩爾。1965 年，他提出最多在 10 年內(nèi)，集成電路的集成度就會(huì)每?jī)赡攴环髞?lái)大家又把這個(gè)周期縮短到 18 個(gè)月，于是一個(gè)芯片產(chǎn)業(yè)最重要的「自我實(shí)現(xiàn)」的預(yù)言產(chǎn)生了：摩爾定律。

1968 年，戈登·摩爾和羅伯特·諾伊斯合伙創(chuàng)辦的英特爾公司成立，但這家公司一直被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是二流企業(yè)。直到 1970 年代末，英特爾的 16 位 8086 處理器被 IBM 直接用到個(gè)人電腦（PC）上，英特爾這才名聲大噪。 1984 年，蘋果發(fā)布第一臺(tái) Macintosh，「車庫(kù)創(chuàng)業(yè)」的鼻祖惠普公司推出一體式電腦，大學(xué)生米高·戴爾開始創(chuàng)業(yè)，日后全球最大的電腦企業(yè)之一戴爾公司，當(dāng)時(shí)只是個(gè)「攢電腦」的小店。

這一年，計(jì)算機(jī)走進(jìn)家庭的時(shí)代來(lái)臨了，芯片制造業(yè)的金礦才剛剛挖開一角。

也是這一年，荷蘭最大的私營(yíng)企業(yè)飛利浦決定，把投資大、回報(bào)周期長(zhǎng)的光刻機(jī)制造部門剝離出來(lái)，找個(gè)搭檔分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)、共同創(chuàng)業(yè)。找了一圈，找到一家叫 ASM International 的公司，飛利浦決定和這家公司對(duì)半持股，新成立的光刻機(jī)制造公司就是阿斯麥。 

從誕生到發(fā)展為全球最大的高端光刻機(jī)制造商，阿斯麥的成長(zhǎng)經(jīng)歷充分詮釋了什么叫：難上加難，卻還要迎難而上。

雖然有兩家大公司做后盾，但荷蘭，乃至整個(gè)歐洲的光刻機(jī)制造都是從零開始，沒有技術(shù)，也沒有市場(chǎng)。阿斯麥整個(gè)公司只有 45 個(gè)人，他們最初只做一件事，燒錢。 那段日子，阿斯麥備受質(zhì)疑。1980 年以前，美國(guó) GCA 公司的步進(jìn)式光刻機(jī)產(chǎn)品獨(dú)樹一幟，壟斷 90% 的市場(chǎng)份額，而從 1980 年開始，在日立、NEC、SONY、東芝等半導(dǎo)體制造大廠的支持下，尼康、佳能很快就超過 GCA，成為光刻機(jī)市場(chǎng)新霸主。阿斯麥偏居荷蘭，總部位于費(fèi)爾德霍芬，一個(gè)人口只有 4 萬(wàn)的小鎮(zhèn)，怎么和擁有一條完整產(chǎn)業(yè)鏈的日本企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)？ 

阿斯麥能做的，只有讓錢燒得更值一點(diǎn)。

 第一代產(chǎn)品太粗糙，賣不出去，阿斯麥找來(lái)德國(guó)光學(xué)大企業(yè)蔡司幫忙改進(jìn)。第二代稍微好了一點(diǎn)，阿斯麥立馬派人去半導(dǎo)體大本營(yíng)美國(guó)硅谷推銷，以低價(jià)促銷量，在硅谷混個(gè)臉熟，擠進(jìn)了由英特爾、 IBM 、摩托羅拉等巨頭企業(yè)成立的 EUV 技術(shù)聯(lián)盟，兢兢業(yè)業(yè)跟在巨頭后面研究 EUV 技術(shù)。 1995 年，時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)克林頓推出「信息高速公路計(jì)劃」，半導(dǎo)體市場(chǎng)一片紅火，阿斯麥趁機(jī)在荷蘭阿姆斯特丹和美國(guó)納斯達(dá)克同時(shí)上市。這一年，通過持續(xù)的技術(shù)改革配合營(yíng)銷，阿斯麥終于能有 14% 的市占率了。 一個(gè)小透明企業(yè)怎么在山頭林立的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)活下來(lái)？除了一刻不停地改進(jìn)技術(shù)，挖深護(hù)城河，還要引進(jìn)活水，把這條河用起來(lái)。 

埋頭創(chuàng)新，靈活轉(zhuǎn)向

最關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折出現(xiàn)在 21 世紀(jì)頭幾年。 光刻機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的提升，依賴 3 個(gè)指標(biāo)：綜合因素 k1，波長(zhǎng) λ，鏡頭數(shù)值孔徑 NA，但 k1 和 NA 的改進(jìn)空間有限，各大光刻機(jī)廠商能拉開競(jìng)爭(zhēng)差距的只有波長(zhǎng) λ。

彼時(shí)，尼康、阿斯麥都選好了各自前進(jìn)的技術(shù)路徑：尼康決定搏一搏 0.004nm （EPL）的波長(zhǎng)，而阿斯麥堅(jiān)定站在 13.5nm （EUV）

陣營(yíng)這邊，順帶收獲了好盟友，崛起中的代工大咖臺(tái)積電。 臺(tái)積電是芯片制造業(yè)的下游企業(yè)，客戶都是電子產(chǎn)品制造商，深受「反摩爾定律」困擾。所謂反摩爾定律，不是說(shuō)要推翻摩爾定律，而是從企業(yè)收益的角度，反過來(lái)看摩爾定律——如果一個(gè) IT 公司今天和 18 個(gè)月前，賣掉同樣數(shù)量、同樣質(zhì)量的產(chǎn)品，它的營(yíng)業(yè)額就要降一半。

這就逼著硬件公司的迭代速度，必須跟上摩爾定律的更新速度。 

2002 年，臺(tái)積電的林志堅(jiān)博士提出一個(gè)設(shè)想：在晶圓光刻膠上面加水，利用光的折射，把業(yè)界最熟悉的 193nm 光波長(zhǎng)變?yōu)?134nm。這個(gè)設(shè)想被稱為「浸入式 193nm 方案」，雖然和阿斯麥苦苦追求的 EUV 不是一個(gè)路子，卻是成本更低、技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)的操作。

憑借和臺(tái)積電的好關(guān)系，阿斯麥迅速設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出浸入式（DUV）光刻機(jī)，并送入臺(tái)積電廠區(qū)試驗(yàn)。最終，臺(tái)積電成為第一家實(shí)現(xiàn)浸入式量產(chǎn)的公司，而阿斯麥也收獲了看家產(chǎn)品。

在不斷改進(jìn)高 NA 鏡頭、光刻膠、多光照等技術(shù)的基礎(chǔ)上，阿斯麥把光刻機(jī)使用的波長(zhǎng)從英特爾時(shí)代的 193nm ，降低到 22nm ，并成功開發(fā)出 EUV 光刻機(jī)，實(shí)現(xiàn) 7nm、 5nm 芯片的量產(chǎn)。 

正是因?yàn)殚L(zhǎng)期卡在 193nm 無(wú)法前進(jìn)，英特爾才被稱為「牙膏廠」阿斯麥漸進(jìn)式改革的成功，同時(shí)也意味著尼康的失敗。 當(dāng)時(shí)， 13.5nm 波長(zhǎng)對(duì)于全球來(lái)說(shuō)都是不可逾越的障礙，更何況尼康全力以赴的 0.004nm ，光刻機(jī)的量產(chǎn)所追求的不僅僅是技術(shù)領(lǐng)先，還有量產(chǎn)的時(shí)間領(lǐng)先。

尼康追求的跨度太大，所需要的時(shí)間、財(cái)力都不是漸進(jìn)式發(fā)展的浸入式光刻機(jī)能比擬的。

當(dāng)臺(tái)積電已經(jīng)將浸入式光刻機(jī)投入使用，不斷給阿斯麥提供測(cè)試和改進(jìn)數(shù)據(jù)時(shí)，尼康仍然執(zhí)著于不成熟的產(chǎn)品，只能眼看著客戶逐漸流失。至于原本的種子選手佳能，還在堅(jiān)信一款好產(chǎn)品可以賣很久，300多、 200多 nm 的芯片仍然是主打產(chǎn)品。日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈已不復(fù) 1980、 1990 年代的榮光。 反觀阿斯麥，2001 年，為了拿到一些關(guān)鍵技術(shù)專利，阿斯麥四處籌錢，買下美國(guó) SVG 光刻機(jī)公司，借機(jī)真正躋身美國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游。為了更專注搞研發(fā)，阿斯麥推出一項(xiàng)「股東優(yōu)先購(gòu)買計(jì)劃」：

新品研發(fā)成功后，阿斯麥的股東企業(yè)們有優(yōu)先購(gòu)買權(quán)，換句話說(shuō)，阿斯麥的客戶們要想提前享受新技術(shù)的紅利，就必須拿出真金白銀作為支持。

于是到 2009 年，智能手機(jī)浪潮出現(xiàn)時(shí)，阿斯麥已經(jīng)是全球最大的光刻機(jī)設(shè)備供應(yīng)商了——高通的芯片，不論是交給三星還是臺(tái)積電代工，所使用的光刻機(jī)，都來(lái)自阿斯麥。

它們之間的關(guān)系是買家與賣家、股東和企業(yè)，更是緊密聯(lián)系的盟友。

數(shù)十年來(lái)，摩爾定律正如滾滾車輪，總有企業(yè)被無(wú)情拋下，像阿斯麥這樣能埋頭創(chuàng)新，也能靈活轉(zhuǎn)向的企業(yè)，實(shí)在不多。 

號(hào)準(zhǔn)時(shí)代的脈搏

從一個(gè)年年虧錢的分拆部門發(fā)展為光刻機(jī)巨頭，阿斯麥的成功，既包含了公司整體的不懈努力，更包含了半導(dǎo)體整個(gè)行業(yè)巨大的推動(dòng)力。 除了技術(shù)追求，阿斯麥最值得稱贊的是其產(chǎn)品開發(fā)模式。 光刻機(jī)是一種非常復(fù)雜的機(jī)械，拿業(yè)內(nèi)交口稱贊的 EUV 光刻機(jī)來(lái)說(shuō)，每臺(tái)設(shè)備含有超過 10 萬(wàn)個(gè)零部件、 4 萬(wàn)多個(gè)螺栓，總重量超過 180 噸，體積相當(dāng)于一輛雙層大巴。

光刻機(jī)這么復(fù)雜，阿斯麥卻選取了一種相對(duì)簡(jiǎn)便的辦法來(lái)應(yīng)對(duì)拆分、運(yùn)輸、安裝和修理：模塊化。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就像小孩子拼積木一樣，按照各種標(biāo)準(zhǔn)，把零部件分為幾類，分別拆解，專人負(fù)責(zé)。如此一來(lái)，從接受客戶訂單，到設(shè)備交付、調(diào)試，所需時(shí)間大幅度縮減。 阿斯麥還利用模塊化，把制造業(yè)「升級(jí)」成了服務(wù)業(yè)——通過不同模塊的組合，阿斯麥能根據(jù)客戶要求，量身定做合適的產(chǎn)品。每次產(chǎn)品更新，阿斯麥設(shè)計(jì)人員都盡量在既有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，盡量改動(dòng)較少模塊，實(shí)現(xiàn)更大的功能升級(jí)，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，降低客戶成本。

這一點(diǎn)從創(chuàng)業(yè)開始就開始實(shí)施了，第二代光刻機(jī)至今還有廠商在用，阿斯麥仍在提供服務(wù)。

此外，阿斯麥的成功也離不開對(duì)行業(yè)趨勢(shì)和市場(chǎng)動(dòng)態(tài)的覺察。 與臺(tái)積電的成功合作，只是阿斯麥重視行業(yè)趨勢(shì)的一個(gè)例子。

在半導(dǎo)體市場(chǎng)上，阿斯麥比日本、美國(guó)公司都更早進(jìn)入「代工」半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，臺(tái)積電、三星、海力士等芯片企業(yè)都在阿斯麥的交好范圍內(nèi)，這種「交好」不是高層互相走訪、發(fā)發(fā)新聞，也不僅限于金錢支持，還包括阿斯麥長(zhǎng)期派專人駐廠，學(xué)習(xí)、配合代工企業(yè)的特性。

至于該用什么樣的速度推陳出新，也是阿斯麥長(zhǎng)期「潛伏」在各大協(xié)會(huì)，聽取大量下游企業(yè)的意見和需求得出的結(jié)果。 因?yàn)檎Q生在荷蘭這個(gè)面積不大、市場(chǎng)很小的國(guó)家，阿斯麥從一開始，就只能走出去，正視巨頭的壓力，謀求更多支持。

這是「先天不足」，阿斯麥卻把它變成了「后天特色」。

這兩年「卡脖子」成為一個(gè)熱詞，尤其是芯片行業(yè)，大家總是驚呼怎么這也不行，那也不行。然而，一個(gè)產(chǎn)業(yè)的好與壞，從來(lái)不僅僅維系在一兩個(gè)企業(yè)身上，正如阿斯麥，它的成功背后是全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)幾十年的輝煌在奔涌。當(dāng)這浪潮拍打過來(lái)，任何企業(yè)想站上潮頭，必得有莫大的決心，和一艘千萬(wàn)人為之奮斗的、堅(jiān)實(shí)的船。

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