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光刻機(jī)40年資本局:尼康起高樓,ASML宴賓客,美國樓塌了
2020-04-14 16:15:39
詳細(xì)內(nèi)容

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作者:橙子不糊涂

來源:橙子不糊涂(ID:SmartOrange88)


前言


科技大國的資本局已經(jīng)到了臨界點(diǎn),是否限制中國購買設(shè)備成為越來越緊迫的壓力,需要這42位局中人做出選擇。成也政治,敗也政治,將是光刻機(jī)的宿命。


2019年,尼康總共銷售了47臺(tái)光刻機(jī),占全市場(chǎng)的13%,還不如自己的難兄難弟佳能。不過雖然佳能銷售了82臺(tái),但是集中在第一、第二代古老的光刻機(jī),別說高端市場(chǎng),連中端市場(chǎng)都沒什么存在感。



01

尼康起高樓,ASML宴賓客,

美國樓塌了



光刻機(jī),其實(shí)可以簡(jiǎn)單理解為“超超超超…超高”精度的照相機(jī),把設(shè)計(jì)好的電路投影在硅片上。


與此同時(shí),荷蘭光刻機(jī)巨頭阿斯麥ASML,占據(jù)了63%的市場(chǎng)份額,產(chǎn)品集中在中高端的極紫外光刻EUV和深紫外光刻DUV上。


然而在2004年前,尼康是當(dāng)之無愧的帶頭大哥,不僅讓阿斯麥穩(wěn)坐屌絲之位,甚至讓美國這個(gè)光刻機(jī)技術(shù)鼻祖逐步退出了半導(dǎo)體用光刻機(jī)的市場(chǎng)。


彼時(shí)傲嬌的尼康一直將光刻機(jī)作為自己的核心產(chǎn)品,也是讓日本企業(yè)引以為傲的“民族之光”,甚至當(dāng)年能到尼康從事光刻機(jī)的研發(fā)一度成為眾多日本大好青年的愿景。


再看ASML的基礎(chǔ)并不好。從1984年誕生后的20年,ASML就一直是一個(gè)謎一樣的存在,沒有什么人會(huì)覺得ASML能夠有什么未來,甚至包括他們自己。


早期ASML還叫做ASM,生存無望只能四處認(rèn)干爹,最終只有飛利浦動(dòng)了惻隱之心,在總部大廈旁邊垃圾桶旁的空地上給ASML弄了幾個(gè)簡(jiǎn)易廠房,房地產(chǎn)工地上的那種。最騷的是,飛利浦也沒打算給什么錢,ASML除了要飯沒干過,基本上上門推銷、蹲點(diǎn)、搶單反正你能想象到的銷售手段ASML全都用過,能活20年全靠日積月累出來的“銷售手藝”。


魔幻的是,這點(diǎn)“手藝”居然成為了日后ASML登頂?shù)年P(guān)鍵。


苦苦支撐20年,ASML終于等待了他們第一個(gè)貴人——臺(tái)積電鬼才林本堅(jiān),一個(gè)可以比肩張忠謀的人物。如果說張忠謀締造了臺(tái)積電的前20年,林本堅(jiān)就為臺(tái)積電的后二十年掙下了巨大的家當(dāng)。


林本堅(jiān)1942年出生于越南,中國臺(tái)灣人,祖籍廣東潮汕。林本堅(jiān)1970年獲得美國俄亥俄州立大學(xué)電機(jī)工程博士學(xué)位,2008年當(dāng)選美國國家工程學(xué)院院士。在加入臺(tái)積電之前,林本堅(jiān)在IBM從事成像技術(shù)的研發(fā)長(zhǎng)達(dá)22年,是當(dāng)時(shí)世界無二的頂級(jí)微影專家。


2000年,林本堅(jiān)在當(dāng)時(shí)臺(tái)積電研發(fā)長(zhǎng)蔣尚義的邀請(qǐng)下加入臺(tái)積電,開啟了真正“彪悍的人生”。


在IBM最后幾年,林本堅(jiān)其實(shí)已經(jīng)看到了傲慢的IBM在微影領(lǐng)域的大廈將傾。他希望IBM能夠給予他當(dāng)時(shí)微影部門所研發(fā)的X光光刻技術(shù)1/10的經(jīng)費(fèi),用來“做點(diǎn)東西”,然而IBM因?yàn)槠淙A人的身份,并不打算買賬。


后來林本堅(jiān)回憶說:“我判斷到65納米(干式光刻)階段時(shí),讓我再往前看三代的話,我就已經(jīng)看不到了?!?/span>


于是在眾多人陷入X光光刻技術(shù)無法自拔的時(shí)候,林本堅(jiān)義無反顧地投入了浸潤(rùn)式光刻技術(shù)的研究中。


終于在2002年,已經(jīng)加入臺(tái)積電的他研究出以水作為介質(zhì)的193納米浸潤(rùn)式光刻技術(shù)。也就是在2002年,冥冥之中宣告了過往干式光刻機(jī)的死刑。


浸潤(rùn)式光刻技術(shù)讓摩爾定律繼續(xù)延伸,后來臺(tái)積電也因此領(lǐng)先競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手超過5年。


然而任何一項(xiàng)顛覆式新技術(shù)的出現(xiàn),總會(huì)受到來自于傳統(tǒng)勢(shì)力巨大的阻力。林本堅(jiān)的浸潤(rùn)式光刻,幾乎被尼康、佳能、IBM等所有巨頭封殺,尼康甚至向臺(tái)積電施壓,要求雪藏林本堅(jiān)。


巨頭的隕落,總是如出一轍。當(dāng)年柯達(dá)最早生產(chǎn)出來了數(shù)碼照相機(jī),但是柯達(dá)卻因?yàn)榭謶謹(jǐn)?shù)碼相機(jī)威脅到自己的膠片業(yè)務(wù),做出決定——一定要藏好,不能讓別人知道。


尼康的智商,在巨大的現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)利益前消耗殆盡。

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一場(chǎng)賭局即將開始。


半死不活的ASML敏銳的看到了其中蘊(yùn)藏的巨大機(jī)會(huì),歷史注定ASML會(huì)和林本堅(jiān)合作。ASML如果選擇浸潤(rùn)式技術(shù),不僅可以獲得臺(tái)積電的巨大訂單,也能夠和臺(tái)積電建立起危難中的“革命友誼”。


對(duì)于林本堅(jiān)和ASML來說,結(jié)果都不會(huì)比現(xiàn)在更糟了。


命運(yùn)倒向了浸潤(rùn)式光刻技術(shù)。2004年,ASML和臺(tái)積電共同研發(fā)出第一臺(tái)浸潤(rùn)式微影機(jī),優(yōu)秀的性能和穩(wěn)定的技術(shù),讓阿斯麥的產(chǎn)品全面碾壓尼康。尼康只用了5年時(shí)間,就失去了50%以上的份額,淪為一個(gè)不入流的廠商。


半導(dǎo)體的興衰,沒有道理可講,而且毀滅是巨大的。時(shí)間到2009年,因?yàn)槿毡?、IBM等無視浸潤(rùn)式技術(shù),讓日本的半導(dǎo)體廠商以及IBM也都迅速衰落。尼康因?yàn)橐徊藉e(cuò),把整個(gè)日本半導(dǎo)體拖慢了3個(gè)世代。


這種情況也發(fā)生在格羅方德身上。當(dāng)年格羅方德選擇了FD-SOI工藝被徹底采用FinFET工藝的臺(tái)積電甩出十條大街,最終不得不放棄7nm工藝的研發(fā)。


ASML這場(chǎng)賭局大獲全勝,這是ASML王朝的開端,但真正封神的一役發(fā)生在6年后。


早在1997年,當(dāng)時(shí)干式光刻還大行其道的時(shí)候,Intel為了推動(dòng)摩爾定律在未來幾十年繼續(xù)有效,聯(lián)合美國能源部,拉了AMD、摩托羅拉等搞了一個(gè)前沿組織EUV LLC,成員甚至包括當(dāng)時(shí)美國勞倫斯利弗莫爾、勞倫斯伯克利和桑迪亞三大國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室。


這是當(dāng)時(shí)的業(yè)內(nèi)最頂級(jí)組織。ASML和尼康自然看在眼里心心念念,然而詭異的是:最終ASML以一粒“塵?!钡慕巧尤肓私M織,而尼康卻因?yàn)椤斑^于強(qiáng)大”被美國忌憚而被剔除在外。


日本第一次被“犧牲”,也為之后被徹底拋棄埋下了隱患。ASML第一次靠自己強(qiáng)大的“游說能力”受益。多少年后回頭看,美國人第一次被自己的“強(qiáng)大的智慧”扯到蛋。


2003年,EUV組織的幾百位科學(xué)家在發(fā)表了大量的論文,論證了EUV可行性之后,組織光榮解散。


此后,塵埃ASML就像一個(gè)努力的學(xué)生,在打贏了浸潤(rùn)式戰(zhàn)役之后就投入到了EUV的研發(fā)中。


美國人又犯了一個(gè)腦殘式錯(cuò)誤。2012年10月17日,美國政府沒有經(jīng)受住ASML持續(xù)的忽悠,在ASML“承諾”了一大堆有的沒的條件后,最終同意了ASML收購Cymer——一家頂級(jí)光源企業(yè)。


2015年,ASML經(jīng)過10年的研發(fā),終于將EUV弄到了可量產(chǎn)的狀態(tài)。這其中,臺(tái)積電、Intel、三星都消耗了巨大的人力和物力??梢哉f,EUV并不是一家公司有足夠能力完成的,這是一個(gè)重要的產(chǎn)業(yè)事實(shí)。


到目前為止,EUV完全被ASML壟斷,美國人原本擔(dān)心的技術(shù)流向尼康和ASML以另一種更荒誕的情況結(jié)束了。


至此,光刻機(jī)資本局初局結(jié)束,尼康起高樓、ASML宴賓客、美國樓塌了。


02

阿斯麥壟斷,被掩蓋的真相

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2015年后,ASML再無對(duì)手。


然而我們對(duì)于ASML的壟斷存在著巨大的誤解。


在很多中國投資者眼里,ASML是一家科技“出神入化”的企業(yè),我們中國無法生產(chǎn)出頂尖的光刻機(jī)是因?yàn)槲覀兊募夹g(shù)無法趕上ASML。


這是事實(shí),然而卻掩蓋了真相。


ASML誕生之初,就是一個(gè)攢局高手。無論是和林本堅(jiān)的合作,還是加入EUV LLC,還是制造EUV,沒有什么是一只郁金香忽悠不了的,如果有,就用荷蘭大風(fēng)車。


事實(shí)上,EUV的核心技術(shù)集中在三大領(lǐng)域:頂級(jí)的光源(激光系統(tǒng))、高精度的鏡頭(物鏡系統(tǒng))、精密儀器制造技術(shù)(工作臺(tái))。


其中鏡頭被德國的蔡司壟斷、頂級(jí)的光源來自于2012年收購的美國企業(yè)Cymer、精密儀器制造技術(shù)也來源于德國。ASML只掌握了不到10%的核心技術(shù)。


ASML是集大成者,8000個(gè)核心零部件都需要由ASML集成。


ASML是全球化的巨大受益者, ASML背后是美國、日本、歐洲、中國臺(tái)灣、韓國技術(shù)支撐,最終才能生產(chǎn)出極度復(fù)雜的EUV。


與人們的普遍認(rèn)知不同,ASML把主要精力放在了與客戶溝通、了解客戶需求上。同時(shí)和客戶一起進(jìn)行可行性研究,同時(shí)做一些基礎(chǔ)理論研究和技術(shù)研發(fā)。


到這里,能夠看到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的精髓:全球化的分工和人類的通力合作。每個(gè)核心國家都有“一票否決權(quán)”,任何一環(huán)的斷裂,都意味著整個(gè)鏈條的崩塌。


因?yàn)橹坪?,所以穩(wěn)定。


ASML的強(qiáng)大,讓美國人坐臥不安。這是可以理解的,美國人總是有受迫害妄想癥,總覺得刁民想害他。


為了遏制ASML的一家獨(dú)大,美國的一些半導(dǎo)體公司,包括Intel、IBM、三星,都有意扶持XTAL,一家在2014年成立于硅谷的光刻機(jī)廠商。


一切都符合邏輯,然而結(jié)果卻再次被美國的政客蠢哭了。


2018年,ASML以侵占知識(shí)產(chǎn)權(quán)為由,起訴XTAL,最終勝訴并在2019年5月獲得了8.45億美金的賠償。雖然XTAL公司此前已經(jīng)破產(chǎn),但最終ASML還是輕松獲得了XTAL的大部分資產(chǎn)。


這一次,干掉競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手ASML只花了一些律師費(fèi)。

03

光刻機(jī)的宿命

ASML的成功,得益于自己的遠(yuǎn)見,更要得益于美國政客的“愚蠢”和尼康的傲慢。


半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)從沒有公平可言,講究公平的商業(yè)環(huán)境屬于神話。


技術(shù)、設(shè)備、工藝、資金、需求都是制衡的條件,建立了一個(gè)兇險(xiǎn)的叢林,而不是一個(gè)你好我好大家好的烏托邦。


2012年7月10日,Intel購入ASML合計(jì)15%股權(quán),并出資10億美元支持ASML的研發(fā)。


同年的8月5日,臺(tái)積電宣布加入ASML提出的“客戶聯(lián)合投資專案”,以8.38億歐元獲得了ASML合計(jì)5%的股權(quán),并承諾未來5年投入2.76億歐元支持ASML的研發(fā)。


緊接著在8月27日,三星以5.03億歐元獲得了ASML共計(jì)3%的股權(quán),并額外注入2.75億歐元支持ASML的研發(fā)計(jì)劃。


而唯獨(dú)這里沒有中國公司,沒有中芯國際,也不能有,因?yàn)橥呱{協(xié)議。


1996年7月,以西方為主的33個(gè)國家在維也納簽署了《瓦森納協(xié)定》,來控制軍品和軍民兩用商品和技術(shù)的出口,中國、朝鮮、伊朗在被禁運(yùn)之列。


明白人都清楚是在針對(duì)誰。


最新的2019版瓦森納協(xié)定,比2018年多了兩條:


  • 一是將“技術(shù)光刻軟件”取代“物理模擬軟件”;

  • 二是增加對(duì)大硅片技術(shù)的管控,特別指出平整度問題。


直接指向大硅片的出口,而這針對(duì)的是中國大硅片產(chǎn)業(yè)的空白。而尷尬的是大硅片壟斷者日本。


美國正在強(qiáng)迫自己的盟友和自己綁在一條船上。


但前面提過,瓦森納協(xié)定本質(zhì)上是一個(gè)以利益為核心的、以核心技術(shù)為制衡的協(xié)定,并不是一個(gè)團(tuán)結(jié)的組織,也不可能是一個(gè)團(tuán)結(jié)的組織。


因?yàn)檎l會(huì)把自己的生死交給別人?


荷蘭、日本、韓國、德國、中國臺(tái)灣都有自己的一票否決權(quán),只有這樣才能讓自己心里踏實(shí)。


當(dāng)面臨最終利益時(shí),魚死網(wǎng)破才是瓦森納協(xié)定的核心尿性。


所以我們看到我們依然可以從美國進(jìn)口到設(shè)備、從荷蘭進(jìn)口到設(shè)備、從日本進(jìn)口到硅片、從韓國進(jìn)口到存儲(chǔ)器、把芯片交給臺(tái)積電代工。


只不過我們的設(shè)備比最先進(jìn)的落后兩代,我們不會(huì)是日本首要客戶,僅此而已。全面的禁止中國在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,必定會(huì)讓現(xiàn)有42個(gè)成員國的瓦森納阻止崩潰。美國想弄死中國,你讓歐日韓一起喝西北風(fēng)?


瓦森納組織從1996年在荷蘭召開開始,其實(shí)已經(jīng)做出了決定——放棄日本。讓日本同時(shí)掌握材料和光刻機(jī)兩大核心技術(shù),是任何一個(gè)國家都無法接受的。但當(dāng)時(shí)確實(shí)沒有想過真的會(huì)在荷蘭,美國明顯是想自己控制光刻機(jī)。


美國也正是因?yàn)檫@種思路,干掉了尼康,反而被ASML狠狠的陰了一把。


半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的幾個(gè)企業(yè)就能玩的轉(zhuǎn)的。甚至發(fā)展到今天,不知道有沒有人想過為什么臺(tái)積電、Intel、三星、AMD、格羅方德等巨頭再培育一個(gè)新的光刻機(jī)企業(yè)?


因?yàn)樵贓UV時(shí)代,設(shè)備超級(jí)昂貴的成本、人類最前沿的技術(shù)成本,已經(jīng)不是“商業(yè)邏輯”可以覆蓋的。


如果巨頭們大力扶持尼康,圖什么?花一筆巨款,消耗巨大的人力,培養(yǎng)出來尼康壓低ASML EUV的價(jià)格?


那么結(jié)果很可能是ASML和尼康同時(shí)降價(jià),共同虧損。2019年,ASML大量出貨EUV,自己的凈利潤(rùn)也只有22%不到。


如果因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng),整體降價(jià)20%,那么ASML將會(huì)面臨虧損。當(dāng)ASML和尼康都因?yàn)榻祪r(jià)而虧損,兩位哥都會(huì)喪失研發(fā)和生產(chǎn)動(dòng)力。整個(gè)行業(yè)直接喝西北風(fēng)。


整個(gè)產(chǎn)業(yè),只能供得起一位爺。要么ASML很聰明的搞“客戶聯(lián)合方案”呢,其實(shí)他很清楚自己傲嬌的存在。犧牲日本,不僅僅是政治決定,也是經(jīng)濟(jì)決定。


但是整個(gè)事件有一個(gè)命門,而這個(gè)命門才真正決定了光刻機(jī)的宿命。


成也政治,敗也政治,將是光刻機(jī)的宿命。


這個(gè)命門就是中國。


中國有強(qiáng)大的設(shè)備需求,我們想買一臺(tái)EUV而不得,已經(jīng)是限制了。


而美國現(xiàn)在才終于明白,他在半導(dǎo)體領(lǐng)域的潛在挑戰(zhàn),既不是歐洲,也不是日韓,而是中國。


可是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成了現(xiàn)在的格局,去全球化必然會(huì)讓整個(gè)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崩潰。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又和一個(gè)國家的軍工息息相關(guān)。


美國陷入兩難。一方面需要遏制中國,另一方面又不能通過商業(yè)的方式進(jìn)行遏制,最終只能通過采取政治手段。


而一旦采取政治手段,那么所有擁有“一票否決權(quán)”的國家,都會(huì)緊張的考慮要不要“魚死網(wǎng)破”。大哥已經(jīng)沒節(jié)操了,誰能保證自己不是下一個(gè)中國?


EUV太先進(jìn)了,先進(jìn)到如果我們未來5年可以買到,就能夠保證至少10年的半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)在瓦森納協(xié)定比最先進(jìn)設(shè)備晚兩代的習(xí)俗,中國將會(huì)是非常難以控制的對(duì)手。


ASML顯然是想賣的,荷蘭人并不想當(dāng)美國制衡中國的炮灰。


無論如何,N-2代買不到,N-3代總能夠買到。ASML也要吃飯,要不你美國多買點(diǎn)?可你美國Intel要么10nm難產(chǎn),要么格羅方德放棄7nm研發(fā)…


科技大國的資本局已經(jīng)到了臨界點(diǎn),是否限制中國購買設(shè)備成為越來越緊迫的壓力,需要這42位局中人做出選擇。


成也政治,敗也政治,將是光刻機(jī)的宿命。


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引用自:橙子不糊涂 作者:橙子不糊涂

*免責(zé)聲明:本文引子不糊涂 作者:橙子不糊涂。文章內(nèi)容系作者個(gè)人觀點(diǎn),轉(zhuǎn)載僅為了傳達(dá)不同觀點(diǎn)交流與提升半導(dǎo)體行業(yè)認(rèn)知,不代表對(duì)該觀點(diǎn)贊同或支持,如轉(zhuǎn)載涉及版權(quán)等問題,請(qǐng)發(fā)送消息至公號(hào)后臺(tái)與我們聯(lián)系,我們將在第一時(shí)間處理,非常感謝!


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