• 产品名称:中国“芯”时代之光刻机:“光刻巨人”阿斯麦
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  • 发布时间: 2021-08-21
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  目前,“EUV光刻机寡头”阿斯麦(ASML)股价在纳斯达克走势近期创下历史新高,股价十年间翻了约23倍。

  阿斯麦风光无限的背后,其也有一段不为人所知的历程。在三十年前,全球光刻机绝大数份额是日本的佳能跟尼康和美国的GCA所占用,而来自荷兰的阿斯麦仅仅是个小公司,甚至一度濒临破产,连工资都发不起。

  三十年河东,三十年河西。借助技术升级、产业协作、人才积累及收并购,以及英特尔、台积电等下游国际大厂加持之下,阿斯麦实现了凤凰涅槃,一骑绝尘成为现如今的全球光刻机寡头。阿斯麦逆袭背后的技术、经验及历程,也值得我国国产光刻机企业学习及借鉴。

  1914年,在欧洲工业革命的影响下,荷兰皇家飞利浦公司(下称“飞利浦”)成立了第一研究实验室,并在X射线和收音机技术方面首次实现了创新之后,该实验室研究出来一系列足以改变世界人民日常生活方式的技术。例如,通过这些技术走进千家万户的电视机、日光灯、录影机等日常用品都是从飞利浦实验室走出去的。其中,微光刻技术的出现改变了全球近十年半导体市场的技术革命,以及成就了如今的“光刻巨人”阿斯麦。

  在20世纪60年代和70年代,彼时飞利浦实验室分部主任哈伊曼从美国考察之旅中带回一个焊接和集合了各种电子元件的芯片。这在当时的飞利浦实验室带来不小轰动,甚至在实验室大楼中安装了一个专门用来观察芯片的显微镜,供实验室各位技术大牛观察学习。同时,由飞利浦实验室“扛把子”研发主管图莫斯、主任哈伊曼及总经理韦尔韦组成了半导体研究团队。

  半导体研发团队成立之后,研发主管图莫斯给手下工程师克洛斯特曼下来个死命令,“给我制作一个芯片”。当时飞利浦实验室并没有可以做芯片所需的微光刻技术。而以美国GCA为首的半导体公司已经拥有接触式掩模光刻机技术(即应用实体:重复曝光光刻机)。

  既然没有,从零开始做,不仅面临诸多不确定,而且还特别耗时,没个数年办不下,不仅如此竞争对手也不会固步自封,势必会随着技术工艺的更上一层楼,现如今摸着石头过河,实在划不来。

  左右权衡之后,1963年克洛斯特曼团队从美国GCA买了最新的一台接触式掩模的光刻机回来研究及“借鉴”,并在镜头、摄影材料、闪光灯及工作原理上深入研究,发现了GCA光刻机的优点与缺点,开始打造飞利浦实验室首款6镜头重复式光刻机,于1967年推出,实现了从0到1的突破。第一台机器被飞利浦的半导体及材料部门买下,可以理解为内部先自我消化。

  随后几年飞利浦实验室其他工程师加入半导体研发团队,并光刻技术从化学路径向光学路径发展,开始与GCA正面硬干,但无奈飞利浦实验室始终无法打造一款可以撼动GCA的产品,反而GCA率先打造出世界第一台商业步进光刻机,进一步甩开飞利浦实验室芯片团队。

  既然打不过,联手强者与之抗衡或许可以有1+1〉2的效果。此外联手强者还可以减轻自身在光刻机领域巨大投入带来的负担。就此,在多方接触之后,飞利浦与荷兰本土的半导体新星ASM(先进半导体材料公司)来一场本土联姻。

  然而,阿斯麦的成立初期,并不为市场所看好。著名的市场分析师里克鲁德尔曾公开宣称ASM与飞利浦的合资公司成功无望。

  阿斯麦后面的发展也一语成谶。市场全球老大哥GCA一路高歌猛进,订单量都是按百台计,日本企业尼康也紧随其后,连新进入者光刻公司Censor都能卖个几十台进步光刻机。反观,阿斯麦光刻机并不被芯片产所接受,stepper光刻机市场销售非常低迷,市场份额竟然为0。

  但是,或许是应了中国一句老线年,全球光刻机市场巨变,因半导体市场需求萎靡不振出现大萧条,亏损企业比比皆是,例如三星半导体直接巨亏3亿美元(在当时可不是小数目)。全球老大哥GCA也出现了财务危机,新品进度一拖再拖,最终在1988年被GeneralSignal收购,最后几年找不到卖家就关闭了。紧随其后,另一大光刻巨头P&E在1990年被SVG收购。

  因市场份额小的缘故,阿斯麦并未在此波光刻机倒闭潮受到致命地打击,反而靠PAS 2000光刻机在市场中分羹到不小市场份额。

  不仅如此,依靠不断推陈出新策略日本尼康及佳能掀杆而起,逐步取代GCA及P&A市场地位成为全球龙头,而死里逃生的阿斯麦依靠PAS 2000光刻机分羹到10%的市场份额。

  值得注意的是,死里逃生的阿斯麦反遭遇ASM的抛弃。具体而言,在半导体市场大萧条之下,“老母亲”ASM也出现严重财务危机,最终只能逐步退出一直处于烧钱阶段的阿斯麦,而飞利浦默默地扛下了阿斯麦的债务及股份。

  拥有业界领先的生产力和分辨率的阿斯麦PAS5500光刻机终于度过了阵痛期,开始获半导体大厂商青睐,并取得巨大商业成功,至今仍然有被使用。

  1995年初,阿斯麦逐步走向成熟同时,估值水涨船高,估值约为5-6亿美元。此时,熬出头的飞利浦也选择离开,陆续将股份悉数售出,套现离场。同年飞利浦在纳斯达克和阿姆斯特丹交易所上市。

  在资本的加持之下,阿斯麦加大产能的释放,并通过股权转让方式于1997年引入蔡司,与蔡司进行深度捆绑,强化供应链关系。此外,还通过收购Cymer激光技术公司强化与激光供应商的关系。与此同时,阿斯麦还加入英特尔牵头创办的EUV联盟,成为该联盟唯一一家光刻机设备制造商,有了英特尔这条大腿及自身技术也开始突破猛进,经营业绩实现迎来突飞猛进。

  截至1995年至2000年,阿斯麦营收从1995年的4.46亿欧元增至2000年的21.61亿欧元,复合年增长率为36.5%;净利润从1995年的1.01亿元欧元增至2000年的3.49亿欧元,复合年增长率为28.1%。

  业绩实现高增长的同时,阿斯麦开始外延是收并购,于2001年吃下美国光刻机巨头硅谷集团(SVGL)就此实现逆天改命。在收购不久后推出了TWINSCAN系统及其革命性的双阶段技术。

  缔造“光刻巨人”神线年后,在资本、供应链合作伙伴及半导体大厂的加持,阿斯麦开启了一场无硝烟的追“日”之战。

  在2000年前,阿斯曼市场份额还不足20%,而尼康跟佳能两家市场份额占据半壁江山。全面追赶日本的尼康及佳能,谈何容易。

  然而,在其他制造业或许可以说阿斯曼在痴人说梦,但是在先进技术工艺推动产品革新的半导体产业,什么都有可能发生。

  2003年之后,阿斯麦相继推出浸入式193纳米波动的系列光刻机,而尼康也陆续推出了157nm产品及EPL产品样机。然而,当时正如日中天的晶圆大厂台积电是飞利浦参股企业,以及193浸入式光刻机刚好又是台积电的林本坚提出的光刻技术方案而制造而成,诸多复杂且微妙的关系缘故,以台积电为首的半导体厂商们出于对产品质量及效益等成本因素考虑,选择产品成熟度更高的浸入式光刻机。

  2003年,阿斯麦成功研制出世界上第一台浸入式光刻机TWINSCANAT:1150i;2006 年,阿斯麦推出第一台沉浸式批量生产光刻机TWINSCANXT:1700i;2007年,阿斯麦推出第一台 193nm浸入式系统TWINSCANXT:1900i;具有双工作台、浸没式光刻技术的TWINSCANXT、TWINSCANNXT系列研制成功,尼康、佳能市场份额急速下滑。不久之后,阿斯麦开发出全球首款EUV光刻机,全球光刻机寡头地位就此形成。

  目前,全球光刻机市场竞争格局中,阿斯麦以75.3%的市场份额占据绝对的优势,而佳能、尼康两家企业分别以11.3%及6.2%位列第二、第三名。

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