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光刻機40年資本局：尼康起高樓，ASML宴賓客，美國樓塌了

點擊：  作者：橙子不糊涂    來源：工業智能化  發布時間:2020-04-13 12:38:36

 

前言：科技大國的資本局已經到了臨界點，是否限制中國購買設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，將是光刻機的宿命。

 

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

 

01

尼康起高樓，ASML宴賓客，

美國樓塌了

 

光刻機，其實可以簡單理解為“超超超超…超高”精度的照相機，把設計好的電路投影在硅片上。

 

與此同時，荷蘭光刻機巨頭阿斯麥ASML，占據了63%的市場份額，產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，尼康是當之無愧的帶頭大哥，不僅讓阿斯麥穩坐屌絲之位，甚至讓美國這個光刻機技術鼻祖逐步退出了半導體用光刻機的市場。

 

彼時傲嬌的尼康一直將光刻機作為自己的核心產品，也是讓日本企業引以為傲的“民族之光”，甚至當年能到尼康從事光刻機的研發一度成為眾多日本大好青年的愿景。

 

再看ASML的基礎并不好。從1984年誕生后的20年，ASML就一直是一個謎一樣的存在，沒有什么人會覺得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干爹，最終只有飛利浦動了惻隱之心，在總部大廈旁邊垃圾桶旁的空地上給ASML弄了幾個簡易廠房，房地產工地上的那種。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、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“手藝”居然成為了日后ASML登頂的關鍵。

    

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

 

林本堅1942年出生于越南，中國臺灣人，祖籍廣東潮汕。林本堅1970年獲得美國俄亥俄州立大學電機工程博士學位，2008年當選美國國家工程學院院士。在加入臺積電之前，林本堅在IBM從事成像技術的研發長達22年，是當時世界無二的頂級微影專家。

 

2000年，林本堅在當時臺積電研發長蔣尚義的邀請下加入臺積電，開啟了真正“彪悍的人生”。

 

在IBM最后幾年，林本堅其實已經看到了傲慢的IBM在微影領域的大廈將傾。他希望IBM能夠給予他當時微影部門所研發的X光光刻技術1/10的經費，用來“做點東西”，然而IBM因為其華人的身份，并不打算買賬。

 

后來林本堅回憶說：“我判斷到65納米(干式光刻)階段時，讓我再往前看三代的話，我就已經看不到了。”

 

于是在眾多人陷入X光光刻技術無法自拔的時候，林本堅義無反顧地投入了浸潤式光刻技術的研究中。

 

終于在2002年，已經加入臺積電的他研究出以水作為介質的193納米浸潤式光刻技術。也就是在2002年，冥冥之中宣告了過往干式光刻機的死刑。

 

浸潤式光刻技術讓摩爾定律繼續延伸，后來臺積電也因此領先競爭對手超過5年。

 

然而任何一項顛覆式新技術的出現，總會受到來自于傳統勢力巨大的阻力。林本堅的浸潤式光刻，幾乎被尼康、佳能、IBM等所有巨頭封殺，尼康甚至向臺積電施壓，要求雪藏林本堅。

 

巨頭的隕落，總是如出一轍。當年柯達最早生產出來了數碼照相機，但是柯達卻因為恐懼數碼相機威脅到自己的膠片業務，做出決定——一定要藏好，不能讓別人知道。

 

尼康的智商，在巨大的現有經濟利益前消耗殆盡。

 

 

 

一場賭局即將開始。

 

半死不活的ASML敏銳的看到了其中蘊藏的巨大機會，歷史注定ASML會和林本堅合作。ASML如果選擇浸潤式技術，不僅可以獲得臺積電的巨大訂單，也能夠和臺積電建立起危難中的“革命友誼”。

 

對于林本堅和ASML來說，結果都不會比現在更糟了。

 

命運倒向了浸潤式光刻技術。2004年，ASML和臺積電共同研發出第一臺浸潤式微影機，優秀的性能和穩定的技術，讓阿斯麥的產品全面碾壓尼康。尼康只用了5年時間，就失去了50%以上的份額，淪為一個不入流的廠商。

 

半導體的興衰，沒有道理可講，而且毀滅是巨大的。時間到2009年，因為日本、IBM等無視浸潤式技術，讓日本的半導體廠商以及IBM也都迅速衰落。尼康因為一步錯，把整個日本半導體拖慢了3個世代。

 

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

 

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

 

早在1997年，當時干式光刻還大行其道的時候，Intel為了推動摩爾定律在未來幾十年繼續有效，聯合美國能源部，拉了AMD、摩托羅拉等搞了一個前沿組織EUV LLC，成員甚至包括當時美國勞倫斯利弗莫爾、勞倫斯伯克利和桑迪亞三大國家級實驗室。

 

這是當時的業內最頂級組織。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“塵埃”的角色加入了組織，而尼康卻因為“過于強大”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“強大的智慧”扯到蛋。

 

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

 

此后，塵埃ASML就像一個努力的學生，在打贏了浸潤式戰役之后就投入到了EUV的研發中。

 

美國人又犯了一個腦殘式錯誤。2012年10月17日，美國政府沒有經受住ASML持續的忽悠，在ASML“承諾”了一大堆有的沒的條件后，最終同意了ASML收購Cymer——一家頂級光源企業。

 

2015年，ASML經過10年的研發，終于將EUV弄到了可量產的狀態。這其中，臺積電、Intel、三星都消耗了巨大的人力和物力。可以說，EUV并不是一家公司有足夠能力完成的，這是一個重要的產業事實。

 

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

 

至此，光刻機資本局初局結束，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

 

2015年后，ASML再無對手。

 

然而我們對于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，我們中國無法生產出頂尖的光刻機是因為我們的技術無法趕上ASML。

 

這是事實，然而卻掩蓋了真相。

 

ASML誕生之初，就是一個攢局高手。無論是和林本堅的合作，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，就用荷蘭大風車。

 

事實上，EUV的核心技術集中在三大領域：頂級的光源(激光系統)、高精度的鏡頭(物鏡系統)、精密儀器制造技術(工作臺)。

 

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

 

ASML是集大成者，8000個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、中國臺灣、韓國技術支撐，最終才能生產出極度復雜的EUV。

 

與人們的普遍認知不同，ASML把主要精力放在了與客戶溝通、了解客戶需求上。同時和客戶一起進行可行性研究，同時做一些基礎理論研究和技術研發。

 

到這里，能夠看到半導體產業的精髓：全球化的分工和人類的通力合作。每個核心國家都有“一票否決權”，任何一環的斷裂，都意味著整個鏈條的崩塌。

 

因為制衡，所以穩定。

 

ASML的強大，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的一家獨大，美國的一些半導體公司，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廠商。

 

一切都符合邏輯，然而結果卻再次被美國的政客蠢哭了。

 

2018年，ASML以侵占知識產權為由，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公司此前已經破產，但最終ASML還是輕松獲得了XTAL的大部分資產。

 

這一次，干掉競爭對手ASML只花了一些律師費。

 

 

 

03

光刻機的宿命

 

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

 

半導體產業從沒有公平可言，講究公平的商業環境屬于神話。

 

技術、設備、工藝、資金、需求都是制衡的條件，建立了一個兇險的叢林，而不是一個你好我好大家好的烏托邦。

 

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

 

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

 

緊接著在8月27日，三星以5.03億歐元獲得了ASML共計3%的股權，并額外注入2.75億歐元支持ASML的研發計劃。

 

而唯獨這里沒有中國公司，沒有中芯國際，也不能有，因為瓦森納協議。

 

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

 

明白人都清楚是在針對誰。

 

最新的2019版瓦森納協定，比2018年多了兩條：

 

一是將“技術光刻軟件”取代“物理模擬軟件”;

二是增加對大硅片技術的管控，特別指出平整度問題。

 

直接指向大硅片的出口，而這針對的是中國大硅片產業的空白。而尷尬的是大硅片壟斷者日本。

 

美國正在強迫自己的盟友和自己綁在一條船上。

 

但前面提過，瓦森納協定本質上是一個以利益為核心的、以核心技術為制衡的協定，并不是一個團結的組織，也不可能是一個團結的組織。

 

因為誰會把自己的生死交給別人?

 

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

 

當面臨最終利益時，魚死網破才是瓦森納協定的核心尿性。

 

所以我們看到我們依然可以從美國進口到設備、從荷蘭進口到設備、從日本進口到硅片、從韓國進口到存儲器、把芯片交給臺積電代工。

 

只不過我們的設備比最先進的落后兩代，我們不會是日本首要客戶，僅此而已。全面的禁止中國在半導體產業的發展，必定會讓現有42個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?

 

瓦森納組織從1996年在荷蘭召開開始，其實已經做出了決定——放棄日本。讓日本同時掌握材料和光刻機兩大核心技術，是任何一個國家都無法接受的。但當時確實沒有想過真的會在荷蘭，美國明顯是想自己控制光刻機。

 

美國也正是因為這種思路，干掉了尼康，反而被ASML狠狠的陰了一把。

 

半導體產業已經不是簡單的幾個企業就能玩的轉的。甚至發展到今天，不知道有沒有人想過為什么臺積電、Intel、三星、AMD、格羅方德等巨頭再培育一個新的光刻機企業?

 

因為在EUV時代，設備超級昂貴的成本、人類最前沿的技術成本，已經不是“商業邏輯”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，培養出來尼康壓低ASML EUV的價格?

 

那么結果很可能是ASML和尼康同時降價，共同虧損。2019年，ASML大量出貨EUV，自己的凈利潤也只有22%不到。

 

如果因為競爭，整體降價20%，那么ASML將會面臨虧損。當ASML和尼康都因為降價而虧損，兩位哥都會喪失研發和生產動力。整個行業直接喝西北風。

 

整個產業，只能供得起一位爺。要么ASML很聰明的搞“客戶聯合方案”呢，其實他很清楚自己傲嬌的存在。犧牲日本，不僅僅是政治決定，也是經濟決定。

 

但是整個事件有一個命門，而這個命門才真正決定了光刻機的宿命。

 

成也政治，敗也政治，將是光刻機的宿命。

 

這個命門就是中國。

 

中國有強大的設備需求，我們想買一臺EUV而不得，已經是限制了。

 

而美國現在才終于明白，他在半導體領域的潛在挑戰，既不是歐洲，也不是日韓，而是中國。

 

可是整個產業鏈已經成了現在的格局，去全球化必然會讓整個半導體產業崩潰。半導體產業又和一個國家的軍工息息相關。

 

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的方式進行遏制，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”的國家，都會緊張的考慮要不要“魚死網破”。大哥已經沒節操了，誰能保證自己不是下一個中國?

 

EUV太先進了，先進到如果我們未來5年可以買到，就能夠保證至少10年的半導體產業發展。根據現在瓦森納協定比最先進設備晚兩代的習俗，中國將會是非常難以控制的對手。

 

ASML顯然是想賣的，荷蘭人并不想當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?可你美國Intel要么10nm難產，要么格羅方德放棄7nm研發…

 

科技大國的資本局已經到了臨界點，是否限制中國購買設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，將是光刻機的宿命。

 

來源于橙子不糊涂 ，作者橙子不糊涂