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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
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,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(shè)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(jù)了63%的市場份額,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,甚至讓美國這個光刻機技術(shù)鼻祖逐步退出了半導(dǎo)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(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(rèn)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(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、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?shù)年P(guān)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(dāng)。


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(xué)電機工程博士學(xué)位,2008年當(dāng)選美國國家工程學(xué)院院士。在加入臺積電之前,林本堅在IBM從事成像技術(shù)的研發(fā)長達22年,是當(dāng)時世界無二的頂級微影專家。


2000年,林本堅在當(dāng)時臺積電研發(fā)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(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)時微影部門所研發(fā)的X光光刻技術(shù)1/10的經(jīng)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(jīng)看不到了?!?/span>


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


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


浸潤式光刻技術(shù)讓摩爾定律繼續(xù)延伸,后來臺積電也因此領(lǐng)先競爭對手超過5年。


然而任何一項顛覆式新技術(shù)的出現(xiàn),總會受到來自于傳統(tǒng)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(dāng)年柯達最早生產(chǎn)出來了數(shù)碼照相機,但是柯達卻因為恐懼?jǐn)?shù)碼相機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)濟利益前消耗殆盡。

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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(shù),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(jié)果都不會比現(xiàn)在更糟了。


命運倒向了浸潤式光刻技術(shù)。2004年,ASML和臺積電共同研發(fā)出第一臺浸潤式微影機,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年時間,就失去了50%以上的份額,淪為一個不入流的廠商。


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


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(xù)有效,聯(lián)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(dāng)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(dāng)時的業(yè)內(nèi)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?!钡慕巧尤肓私M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(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就像一個努力的學(xué)生,在打贏了浸潤式戰(zhàn)役之后就投入到了EUV的研發(fā)中。


美國人又犯了一個腦殘式錯誤。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,這是一個重要的產(chǎn)業(yè)事實。


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(yè),我們中國無法生產(chǎn)出頂尖的光刻機是因為我們的技術(shù)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(fēng)車。


事實上,EUV的核心技術(shù)集中在三大領(lǐng)域:頂級的光源(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)。


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(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(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。同時和客戶一起進行可行性研究,同時做一些基礎(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,都意味著整個鏈條的崩塌。


因為制衡,所以穩(wěn)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(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(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(quán),并出資10億美元支持ASML的研發(fā)。


同年的8月5日,臺積電宣布加入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3%的股權(quán),并額外注入2.75億歐元支持ASML的研發(fā)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(xié)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(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、伊朗在被禁運之列。


明白人都清楚是在針對誰。


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,并不是一個團結(jié)的組織,也不可能是一個團結(jié)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(quán),只有這樣才能讓自己心里踏實。


當(dāng)面臨最終利益時,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口到設(shè)備、從荷蘭進口到設(shè)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(shè)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,必定會讓現(xiàn)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(fēng)?


瓦森納組織從1996年在荷蘭召開開始,其實已經(jīng)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(shù),是任何一個國家都無法接受的。但當(dāng)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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)不是簡單的幾個企業(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(yè)?


因為在EUV時代,設(shè)備超級昂貴的成本、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的價格?


那么結(jié)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(dāng)ASML和尼康都因為降價而虧損,兩位哥都會喪失研發(fā)和生產(chǎn)動力。整個行業(yè)直接喝西北風(fēng)。


整個產(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(shè)備需求,我們想買一臺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。


可是整個產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成了現(xiàn)在的格局,去全球化必然會讓整個半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)崩潰。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)又和一個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(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)在瓦森納協(xié)定比最先進設(shè)備晚兩代的習(xí)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(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?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,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,將是光刻機的宿命。


———— / END / ————


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)容系作者個人觀點,轉(zhuǎn)載僅為了傳達不同觀點交流與提升半導(dǎo)體行業(yè)認(rèn)知,不代表對該觀點贊同或支持,如轉(zhuǎn)載涉及版權(quán)等問題,請發(fā)送消息至公號后臺與我們聯(lián)系,我們將在第一時間處理,非常感謝!


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