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

2020-06-11
來源:Ai芯天下

    前言:

    光刻機不是印鈔機,但卻比印鈔機還金貴。曾經(jīng)的光刻機霸主尼康錯失了關(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)的光刻機霸主尼康

    80年代,日本光刻機還處于碾壓美國競爭對手階段,在硅谷成立的尼康精機,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),專注于健康檢測設(shè)備。

    而那時候IBM、AMD、德州儀器和英特爾這些GCA的大客戶,排著隊跑到尼康那拿貨。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,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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    飛利浦降低身價成就小弟阿斯麥

    在這之前幾年,飛利浦實驗室研發(fā)出自動化步進式光刻機的原型,但對它的商業(yè)價值心里直敲小鼓,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,荷蘭一家叫ASM International的小公司主動要求合作,飛利浦猶豫了一年,勉強同意成立股權(quán)對半的合資公司,這就是后來的阿斯麥。

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

    另一方面,尼康在光刻機市場只手遮天,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)時正打算開始大規(guī)模裁員,糟糕的經(jīng)濟狀況和惡劣的光刻機市場環(huán)境,使它不敢大手筆押注光刻機,因此與ASM International合作,不過是想占個坑觀望而已。

    在上世紀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個人,出門銷售都要頂著飛利浦的名頭,當(dāng)時的ASML是多么的弱小和無助。

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

   

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    尼康沒落的那場技術(shù)之爭

    作為上世紀九十年代最大的光刻機巨頭,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個月就會增加一倍。

    光刻機的關(guān)卡等級其實是指數(shù)級別增加的,上世紀90年代,光刻機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,卻沒意識到背后有位虎視眈眈的攪局者。

    當(dāng)時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。

    于是和林本堅一拍即合,僅用一年時間,就在2004年就拼全力趕出了第一臺樣機,并先后奪下IBM和臺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手。

    在2000年之前的整個16年時間里,光刻機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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    直到時任臺積電研發(fā)副總經(jīng)理的林本堅提出“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,阿斯麥和臺積電共同研發(fā)成功全球第一臺浸潤式微影機。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)品樣機研制成功。

    但阿斯麥的產(chǎn)品屬于改進型成熟產(chǎn)品,相對于尼康的全新研發(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。

    

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    如今技術(shù)并非唯一競爭標準

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

    由于臺積電、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,也很難買到ASML最先進的產(chǎn)品,一般只能買到幾年前的產(chǎn)品。

    正因為技術(shù)難度大,ASML即便投入大量研發(fā)費用,也未能實現(xiàn)完全自主,它仍要從美國、德國、日本等國家進口零部件。比如,其光刻機的鏡頭,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,也要買最新光刻機,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以下光刻機市場,是的100%更嚴重的是,想買它還不一定敢賣。

    而背后有著臺積電、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公司在光刻機制造領(lǐng)域只會繼續(xù)一路高歌。

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

    這意味著阿斯麥的業(yè)績?nèi)绻仙?,那向其供貨的美國、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、臺積電能優(yōu)先獲得光刻機,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光刻機設(shè)備的市場占有率達100%。

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

    

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