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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。曾經的光刻機霸主尼康錯失了關鍵戰役,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,直接把戰斗指揮部放到美國高科技行業的心臟。

    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%,今天它已經完全放棄半導體設備業務,專注于健康檢測設備。

    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,阿斯麥已經占據70%市場份額,尼康則從行業老大變成小弟。

    

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    飛利浦降低身價成就小弟阿斯麥

    在這之前幾年,飛利浦實驗室研發出自動化步進式光刻機的原型,但對它的商業價值心里直敲小鼓,找P&E、GCA、Cobilt、IBM這些半導體界的大佬談合作,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傳的小公司合作,原因有兩個:一方面是飛利浦當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,老牌半導體設備廠商節節敗退,雪上加霜的是,飛利浦當時正打算開始大規模裁員,糟糕的經濟狀況和惡劣的光刻機市場環境,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,當時的ASML是多么的弱小和無助。

    當時的光刻機行業尼康是巨頭,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光源濕刻法的技術之爭。

    背后起主導作用的,是由英特爾創始人之一戈登·摩爾提出的摩爾定律的產業規范:集成電路上可容納的元器件的數量每隔18至24個月就會增加一倍。

    光刻機的關卡等級其實是指數級別增加的,上世紀90年代,光刻機的光源波長被卡死在193nm,成為了擺在全產業面前的一道難關。

    尼康等公司主張用在前代技術的基礎上,采用157nm的 F2激光,走穩健道路,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。

    當時還是小角色的阿斯麥決定賭一把,相比之前在傳統干式微影上的投入,押注浸潤式技術更有可能以小博大。

    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,阿斯麥占據的份額不超過10%。

   

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    直到時任臺積電研發副總經理的林本堅提出“浸入式光刻技術”,利用現有成熟技術改造,給半導體設備制造商節省研發投入,并減小芯片制造商的導入成本。

    “浸入式光刻”方案一出,基本上宣判了半導體界正在開發的各種“干式”微影技術方案的死刑,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的157nm產品和電子束投射(EPL)產品樣機研制成功。

    但阿斯麥的產品屬于改進型成熟產品,相對于尼康的全新研發應用成本低,而且縮短光波比尼康的效果還好,結果,沒人愿意買Nikon的產品,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,所以有優先購買權。加上歐盟和美國的技術出口管制條約瓦森納協議,中芯即使排著隊,也很難買到ASML最先進的產品,一般只能買到幾年前的產品。

    正因為技術難度大,ASML即便投入大量研發費用,也未能實現完全自主,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。

    當今電子工業,依然受摩爾定律影響,基本一年半就得迭代一次,這就導致芯片廠商排隊,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域只會繼續一路高歌。

    除了技術問題外,荷蘭ASML公司生產的光刻機充分體現了利益捆綁的戰略,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績如果上升了,那向其供貨的美國、德國、法國、英國、日本等國的相關企業都獲利豐厚。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、臺積電能優先獲得光刻機,保證了他們的市場地位都很穩固,從這些角度來看,荷蘭光刻機引領全球的原因,不僅僅只是技術問題。

   

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    結尾:

    目前從產品上看,ASML的產品遍及低、中、高、超高端市場,產品種類豐富。在超高端的5nm、7nm領域,ASML是全球唯一能夠生產的廠商,其EUV光刻機設備的市場占有率達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浸入式光刻機參數指標大體相近,基本可以達到ASML高端產品的水準,但是在高端的5nm、7nm領域無力與之抗衡。

    

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