《電子技術(shù)應(yīng)用》
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聚焦丨”銀錢許可證“光刻機(jī):阿斯麥與尼康的不同命運(yùn)

2020-06-11
來源:Ai芯天下

    前言:

    光刻機(jī)不是印鈔機(jī),,但卻比印鈔機(jī)還金貴,。曾經(jīng)的光刻機(jī)霸主尼康錯(cuò)失了關(guān)鍵戰(zhàn)役,,30多人起步的阿斯麥步步緊逼成為如今霸主,不禁讓人感嘆,。

    曾經(jīng)的光刻機(jī)霸主尼康

    80年代,日本光刻機(jī)還處于碾壓美國競爭對(duì)手階段,,在硅谷成立的尼康精機(jī),,直接把戰(zhàn)斗指揮部放到美國高科技行業(yè)的心臟。

    但是美資廠商鉑金埃爾默受尼康沖擊,,份額從超過30%跌到不足5%,,今天它已經(jīng)完全放棄半導(dǎo)體設(shè)備業(yè)務(wù),專注于健康檢測(cè)設(shè)備,。

    而那時(shí)候IBM,、AMD、德州儀器和英特爾這些GCA的大客戶,,排著隊(duì)跑到尼康那拿貨,。尼康和GCA各享30%的市場份額,這種一山二虎的局面沒有維持多久,,尼康就獨(dú)自為王,,占領(lǐng)超過50%的份額,,一直到阿斯麥崛起為止。

    但是在2009年時(shí),,阿斯麥已經(jīng)占據(jù)70%市場份額,,尼康則從行業(yè)老大變成小弟。

    

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    飛利浦降低身價(jià)成就小弟阿斯麥

    在這之前幾年,,飛利浦實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出自動(dòng)化步進(jìn)式光刻機(jī)的原型,,但對(duì)它的商業(yè)價(jià)值心里直敲小鼓,找P&E,、GCA,、Cobilt、IBM這些半導(dǎo)體界的大佬談合作,,沒人愿意搭理,。

    這時(shí),荷蘭一家叫ASM International的小公司主動(dòng)要求合作,,飛利浦猶豫了一年,,勉強(qiáng)同意成立股權(quán)對(duì)半的合資公司,這就是后來的阿斯麥,。

    飛利浦之所以愿意放低身價(jià)和一家名不見經(jīng)傳的小公司合作,,原因有兩個(gè):一方面是飛利浦當(dāng)時(shí)正和索尼主推更賺錢的CD,比小眾的光刻機(jī)更有投資價(jià)值,;

    另一方面,,尼康在光刻機(jī)市場只手遮天,老牌半導(dǎo)體設(shè)備廠商節(jié)節(jié)敗退,,雪上加霜的是,,飛利浦當(dāng)時(shí)正打算開始大規(guī)模裁員,糟糕的經(jīng)濟(jì)狀況和惡劣的光刻機(jī)市場環(huán)境,,使它不敢大手筆押注光刻機(jī),,因此與ASM International合作,不過是想占個(gè)坑觀望而已,。

    在上世紀(jì)80年代,,阿斯麥還僅僅只是飛利浦旗下的一家小的合資公司,全公司上上下下也就31個(gè)人,,出門銷售都要頂著飛利浦的名頭,,當(dāng)時(shí)的ASML是多么的弱小和無助。

    當(dāng)時(shí)的光刻機(jī)行業(yè)尼康是巨頭,,英特爾,、IBM、AMD等芯片廠商,,都需要每天排隊(duì)等在尼康門口,,為的就是能夠拿下最新的光刻機(jī),,和現(xiàn)在排隊(duì)等在ASML的門口如出一轍。

   

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    尼康沒落的那場技術(shù)之爭

    作為上世紀(jì)九十年代最大的光刻機(jī)巨頭,,尼康的衰落,,始于那一回157nm光源干刻法與193nm光源濕刻法的技術(shù)之爭。

    背后起主導(dǎo)作用的,,是由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出的摩爾定律的產(chǎn)業(yè)規(guī)范:集成電路上可容納的元器件的數(shù)量每隔18至24個(gè)月就會(huì)增加一倍,。

    光刻機(jī)的關(guān)卡等級(jí)其實(shí)是指數(shù)級(jí)別增加的,上世紀(jì)90年代,,光刻機(jī)的光源波長被卡死在193nm,,成為了擺在全產(chǎn)業(yè)面前的一道難關(guān)。

    尼康等公司主張用在前代技術(shù)的基礎(chǔ)上,,采用157nm的 F2激光,,走穩(wěn)健道路,選擇了在157nm上一條道走到黑,,卻沒意識(shí)到背后有位虎視眈眈的攪局者,。

    當(dāng)時(shí)還是小角色的阿斯麥決定賭一把,相比之前在傳統(tǒng)干式微影上的投入,,押注浸潤式技術(shù)更有可能以小博大,。

    于是和林本堅(jiān)一拍即合,僅用一年時(shí)間,,就在2004年就拼全力趕出了第一臺(tái)樣機(jī),,并先后奪下IBM和臺(tái)積電等大客戶的訂單。

    尼康晚了半步,,很快也就亮出了干式微影157nm技術(shù)的成品,,但畢竟被阿斯麥搶了頭陣,更何況波長還略落后于對(duì)手,。

    在2000年之前的整個(gè)16年時(shí)間里,,光刻機(jī)市場差不多都是尼康的后花園,阿斯麥占據(jù)的份額不超過10%,。

   

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    直到時(shí)任臺(tái)積電研發(fā)副總經(jīng)理的林本堅(jiān)提出“浸入式光刻技術(shù)”,利用現(xiàn)有成熟技術(shù)改造,,給半導(dǎo)體設(shè)備制造商節(jié)省研發(fā)投入,,并減小芯片制造商的導(dǎo)入成本。

    “浸入式光刻”方案一出,,基本上宣判了半導(dǎo)體界正在開發(fā)的各種“干式”微影技術(shù)方案的死刑,,意味著此前投入巨量的資金和人力幾乎打了水漂,美國,、德國,、日本等大廠們基本都拒絕采用,,但是作為新生力量的ASML表示愿意一試。

    2004年,,阿斯麥和臺(tái)積電共同研發(fā)成功全球第一臺(tái)浸潤式微影機(jī),。Nikon那一年也宣布采用干式微影技術(shù)的157nm產(chǎn)品和電子束投射(EPL)產(chǎn)品樣機(jī)研制成功。

    但阿斯麥的產(chǎn)品屬于改進(jìn)型成熟產(chǎn)品,,相對(duì)于尼康的全新研發(fā)應(yīng)用成本低,,而且縮短光波比尼康的效果還好,結(jié)果,,沒人愿意買Nikon的產(chǎn)品,,潰敗由此開始,市場份額被ASML大口吃進(jìn),。

    

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    如今技術(shù)并非唯一競爭標(biāo)準(zhǔn)

    雖然每臺(tái)售價(jià)1億多美元,,但它具有壟斷性,芯片制造工廠臺(tái)積電,、三星,、Intel、中芯都是排著隊(duì)在等貨,。

    由于臺(tái)積電,、三星、Intel等公司有入股,,所以有優(yōu)先購買權(quán),。加上歐盟和美國的技術(shù)出口管制條約瓦森納協(xié)議,中芯即使排著隊(duì),,也很難買到ASML最先進(jìn)的產(chǎn)品,,一般只能買到幾年前的產(chǎn)品。

    正因?yàn)榧夹g(shù)難度大,,ASML即便投入大量研發(fā)費(fèi)用,,也未能實(shí)現(xiàn)完全自主,它仍要從美國,、德國,、日本等國家進(jìn)口零部件。比如,,其光刻機(jī)的鏡頭,,是從德國購買而來,而電源則購于美國,。

    當(dāng)今電子工業(yè),,依然受摩爾定律影響,基本一年半就得迭代一次,這就導(dǎo)致芯片廠商排隊(duì),,也要買最新光刻機(jī),,不然就無法造出高端芯片。

    

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    阿斯麥好比一家掌握著獨(dú)家秘方的私房菜館,,別人不僅輕易學(xué)不到秘方,,想吃他家菜還得斥巨資。也正因此,,ASML壟斷著100%的7nm以下光刻機(jī)市場,,是的100%更嚴(yán)重的是,想買它還不一定敢賣,。

    而背后有著臺(tái)積電,、因特爾以及三星和德國蔡司等知名科技巨頭的撐腰,荷蘭ASML公司在光刻機(jī)制造領(lǐng)域只會(huì)繼續(xù)一路高歌,。

    除了技術(shù)問題外,,荷蘭ASML公司生產(chǎn)的光刻機(jī)充分體現(xiàn)了利益捆綁的戰(zhàn)略,ASML的光刻機(jī)所需要的零部件中,,大約有90%的依賴進(jìn)口,。

    這意味著阿斯麥的業(yè)績?nèi)绻仙耍窍蚱涔┴浀拿绹?、德國,、法國、英國,、日本等國的相關(guān)企業(yè)都獲利豐厚,。除此以外,三星,、臺(tái)積電不僅是荷蘭ASML公司的大客戶,,也是ASML公司的股東。

    這種利益捆綁,,使得三星,、臺(tái)積電能優(yōu)先獲得光刻機(jī),保證了他們的市場地位都很穩(wěn)固,,從這些角度來看,,荷蘭光刻機(jī)引領(lǐng)全球的原因,不僅僅只是技術(shù)問題,。

   

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    結(jié)尾:

    目前從產(chǎn)品上看,,ASML的產(chǎn)品遍及低、中,、高、超高端市場,產(chǎn)品種類豐富,。在超高端的5nm,、7nm領(lǐng)域,ASML是全球唯一能夠生產(chǎn)的廠商,,其EUV光刻機(jī)設(shè)備的市場占有率達(dá)100%,。

    尼康的光刻機(jī)涉及低、中,、高端市場,,尼康的NRS系列與ASML的ArF浸入式光刻機(jī)參數(shù)指標(biāo)大體相近,基本可以達(dá)到ASML高端產(chǎn)品的水準(zhǔn),,但是在高端的5nm,、7nm領(lǐng)域無力與之抗衡。

    

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