懸在中國(guó)半導(dǎo)體上的達(dá)摩克利斯之劍，卡脖子光刻機(jī)能解決么？

如果不是中興和華為相繼被美國(guó)禁令制裁，相信大部分人并不會(huì)關(guān)心中國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的狀況，而光刻機(jī)更成為了熱搜名詞。

提起光刻機(jī)，那必然要說(shuō)到ASML（阿斯麥），實(shí)際很多人把兩者用等號(hào)連接起來(lái)。在目前人類制造產(chǎn)業(yè)的頂級(jí)水平，光刻機(jī)屬于代表，而ASML占據(jù)了全球接近80%的光刻機(jī)市場(chǎng)份額，它更是世界上唯一能提供7nm工藝以下水平光刻機(jī)的公司。

光刻機(jī)是所有半導(dǎo)體設(shè)備中復(fù)雜度最高、精度最高、單臺(tái)價(jià)格最高的設(shè)備，也是現(xiàn)代工業(yè)的集大成者。可以說(shuō)，年產(chǎn)值幾百億美元的半導(dǎo)體設(shè)備支撐了年產(chǎn)值幾千億美元的半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)，而ASML幾乎主導(dǎo)了整個(gè)高端光刻機(jī)設(shè)備市場(chǎng)。

有人開(kāi)玩笑地說(shuō)，即使ASML公開(kāi)了圖紙，你們也不可能制造出來(lái)，可見(jiàn)光刻機(jī)的制造難度之大。目前華為被斷了制造和外購(gòu)芯片之路，其也表示將會(huì)全面扎根半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)，這時(shí)候便有人期盼華為能夠自力更生造出一架光刻機(jī)，可是業(yè)內(nèi)的人士都知道，只靠華為是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，即使舉國(guó)之力來(lái)研究，這仍然不是幾年時(shí)間便能解決的事情。

要知道，我們國(guó)家并不是沒(méi)有光刻機(jī)的制造能力，而是在光刻機(jī)的性能和制程水平上與國(guó)際主流先進(jìn)有著巨大的差異。在談?wù)撐覀儑?guó)家目前的光刻機(jī)水平之前，那必然需要先了解ASML的光刻機(jī)制造之路。

光刻巨頭的成長(zhǎng)之路

實(shí)際網(wǎng)上和文獻(xiàn)資料上，關(guān)于ASML的資料是相對(duì)較少的，這是由于其相對(duì)低調(diào)的企業(yè)文化所造成的。在《光刻巨人》的書(shū)籍中可以了解到，ASML的一部分前身叫ASM，是一家荷蘭的從事半導(dǎo)體設(shè)備制造的科技公司，距離飛利浦只有60英里。

創(chuàng)始人德?tīng)?middot;普拉多成立了一家名字叫做“先進(jìn)半導(dǎo)體公司（ASM）”的公司，準(zhǔn)備在芯片材料和設(shè)備制造方面有所作為。ASM先是從銷售商和分銷商干起，后來(lái)轉(zhuǎn)型為設(shè)備制造商。轉(zhuǎn)型之后，營(yíng)收開(kāi)啟了爆發(fā)式增長(zhǎng)，到1978年，ASM的年收入已達(dá)1400萬(wàn)美元。

其實(shí)在荷蘭，最早制造光刻機(jī)的公司便是大名鼎鼎的飛利浦公司?？墒窃?970年代經(jīng)濟(jì)膨脹的時(shí)代，飛利浦日子過(guò)得不好，于是乎它就尋求為光刻機(jī)業(yè)務(wù)尋找下家。ASM在當(dāng)時(shí)已經(jīng)迅速崛起，其也一直期盼與飛利浦在光刻機(jī)領(lǐng)域合作。

就在1983年，飛利浦和ASM雙方成立合資企業(yè)，那就是ASML，當(dāng)中飛利浦和MIP（一家私募基金）分別獲得30%的股份，而作為項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)ASM獲得40%股份。

ASML在成立的最初幾個(gè)月里，就明確了自己的定位，那就是做一家只進(jìn)行研發(fā)和組裝的公司。最令人震驚的是它的遠(yuǎn)大計(jì)劃，在成立僅僅4個(gè)月后，公司目標(biāo)就是：兩年內(nèi)扭虧為贏，四年內(nèi)成為全球前三。

當(dāng)然如很多偉大公司的成長(zhǎng)經(jīng)歷一般，路總不會(huì)那么平坦。在當(dāng)時(shí)，美國(guó)的Prekin-Elmer已經(jīng)主導(dǎo)了光刻機(jī)市場(chǎng)多年，GCA也占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額，日本的佳能、尼康勢(shì)頭也很強(qiáng)勁，ASML還是沒(méi)有找到突破的機(jī)會(huì)。

在1988年，ASML財(cái)務(wù)陷入危機(jī)，因不堪重負(fù)，ASM退出了ASML，后續(xù)飛利浦承擔(dān)了ASM在合資企業(yè)中的股份和債務(wù)，ASML才幸運(yùn)地沒(méi)有死于當(dāng)年。

有意思的是，1989年，臺(tái)積電因?yàn)樵庥龃蠡?，這給予了ASML的一個(gè)機(jī)會(huì)。臺(tái)積電向ASML增購(gòu)了17臺(tái)的光刻機(jī)，這也是ASML首次實(shí)現(xiàn)了盈利。隨后ASML通過(guò)技術(shù)深耕，保持成長(zhǎng)。有意思的是，2004年，飛利浦賣掉了最后2.8%的ASML股份，所以現(xiàn)在這家半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的明星公司ASML，其與飛利浦已經(jīng)沒(méi)有關(guān)系。

今天的ASML，是一家美資企業(yè)。截止目前的數(shù)據(jù)顯示，ASML的最大股東為資本國(guó)際集團(tuán)（MSCI），該企業(yè)總部位于紐約。第二大股東為貝萊德集團(tuán)（BlackRock, Inc.），也是一家美國(guó)企業(yè)。IBM、三星、海力士，也都在這家公司里有數(shù)量可觀的股份。當(dāng)今大部分半導(dǎo)體企業(yè)，其與ASML均有合作關(guān)系，產(chǎn)業(yè)合作緊密，利益也相互關(guān)聯(lián)。

ASML的中國(guó)布局與成功因素

第23屆中國(guó)集成電路制造年會(huì)暨廣東集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，ASML全球副總裁、中國(guó)區(qū)總裁沈波出席并以《ASML支持集成電路行業(yè)發(fā)展的技術(shù)路線圖》為題發(fā)表報(bào)告。沈波表示ASML在中國(guó)其實(shí)已經(jīng)布局已久。

據(jù)沈波介紹：“ASML在中國(guó)大陸成立第一個(gè)辦公室迄今已有20年，我們?cè)谥袊?guó)大陸12個(gè)城市有辦事處或分支機(jī)構(gòu)，2020年中國(guó)區(qū)有超過(guò)1100人的團(tuán)隊(duì)，為行業(yè)新增和培育了大量光刻技術(shù)人才。目前ASML在中國(guó)已有700多臺(tái)光刻機(jī)的裝機(jī)，幾乎所有主要芯片生產(chǎn)廠商都有我們的服務(wù)。”

數(shù)據(jù)顯示，2019年ASML總營(yíng)業(yè)收入為118.20億歐元，同比增長(zhǎng)8%；扣非后歸母凈利潤(rùn)為25.92億歐元。公司毛利常年維持在40%以上，凈利率在20%以上。

在荷蘭國(guó)土面積狹小沒(méi)有完整制造體系的地方，ASML是憑什么獲得成功的？沈波認(rèn)為：“我們是一家開(kāi)放的公司，而開(kāi)放和合作的環(huán)境是有利于復(fù)雜半導(dǎo)體制造企業(yè)的發(fā)展。”

“ASML最新型號(hào)的一臺(tái)光刻機(jī)，其中10萬(wàn)個(gè)精密零件來(lái)自全球5千多家供應(yīng)商。”沈波表示，這意味著單單依靠ASML也不足以解決半導(dǎo)體制造的問(wèn)題，其早已是全球化精細(xì)合作的結(jié)果。

圖源：金十?dāng)?shù)據(jù)

沈波指出，集成電路的發(fā)展追求積極的微縮路線圖、尺寸的微縮便需要邊緣定位精度（EPA）的不斷提高。ASML把研發(fā)的技術(shù)配套成為光刻解決方案推出，其包括了先進(jìn)控制能力的光刻機(jī)臺(tái)、計(jì)算光刻和測(cè)量，通過(guò)建模、仿真、分析等技術(shù)讓邊緣定位精度不斷提高，令成像達(dá)到最優(yōu)。ASML的整體光刻解決方案能夠提高產(chǎn)品良率和生產(chǎn)效率，不但能夠幫助行業(yè)客戶提升芯片價(jià)值，同時(shí)也可以降低生產(chǎn)成本。

合作開(kāi)放的策略加上多年的技術(shù)研發(fā)令A(yù)SML走上了成功之路，此外人才招攬和培訓(xùn)也是不可或缺的因素。ASML的2.5萬(wàn)名員工來(lái)自全球100多個(gè)國(guó)家，而在中國(guó)，ASML員工來(lái)自全球各地，有著多元化的文化背景。據(jù)沈波介紹，ASML中國(guó)員工和全球員工一樣，可以無(wú)差別接觸到和工作相關(guān)的技術(shù)知識(shí)和培訓(xùn)。每一位剛剛加入ASML中國(guó)的工程師在第一年都能夠接受1200小時(shí)左右的技術(shù)培訓(xùn)。

作為半導(dǎo)體制造領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè)，ASML進(jìn)入中國(guó)并布局已經(jīng)有20年的時(shí)間，2000年，ASML在中國(guó)天津正式成立大陸地區(qū)的第一個(gè)辦公室，ASML迄今為止在中國(guó)大陸12個(gè)城市有辦事處或分支機(jī)構(gòu)，分別為天津、上海、北京、無(wú)錫、武漢、西安、大連、南京、廈門（晉江）、合肥、深圳、廣州。

跟隨中國(guó)產(chǎn)業(yè)政策和集成電路發(fā)展的趨勢(shì)，ASML在地理位置上也實(shí)現(xiàn)了在中國(guó)大陸的擴(kuò)展：從東到西，從南到北，從一線城市到二三線城市。技術(shù)合作和發(fā)展方面，除了定制化配置相應(yīng)的光刻設(shè)備，ASML為中國(guó)客戶提供其所需的光刻技術(shù)、服務(wù)和解決方案。

在布局中國(guó)的同時(shí)，ASML也加快為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)持續(xù)輸送知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)、培養(yǎng)技術(shù)研發(fā)人才。2018年，ASML在上海成立了全球培訓(xùn)中心，現(xiàn)已是全球五大培訓(xùn)中心之一。目前ASML在中國(guó)多所STEM領(lǐng)域的理工科高校中招聘，為中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)延攬和培養(yǎng)人才。

中國(guó)光刻機(jī)水平差距與突破

不難看出，ASML的發(fā)展依然離不開(kāi)市場(chǎng)、人才、技術(shù)的布局和投入，這也是中國(guó)半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)需要學(xué)習(xí)的。目前高精度光刻機(jī)由ASML、尼康和佳能三家公司保持，而頂級(jí)光刻機(jī)（7nm以下水平）的則由ASML壟斷。

圖源：金十?dāng)?shù)據(jù)

ASML的光刻機(jī)制造更像是一個(gè)半導(dǎo)體巧手工匠，其實(shí)際只掌握了10%的核心技術(shù)，而來(lái)自美國(guó)、日本、歐洲、中國(guó)臺(tái)灣、韓國(guó)的技術(shù)支持和零部件是由ASML集成起來(lái)，這樣才能把極其復(fù)雜的EUV光刻機(jī)制造出來(lái)。

目前中國(guó)在光刻機(jī)上的水平與世界領(lǐng)先水平相距甚遠(yuǎn)，上海微電子裝備公司（SMEE）生產(chǎn)的光刻機(jī)加工精度是90nm，而目前最新的商用芯片精度已經(jīng)達(dá)到5nm，當(dāng)中差距起碼4個(gè)世代以上。

目前中國(guó)半導(dǎo)體行業(yè)遭遇了外部的強(qiáng)大壓力，可是無(wú)疑在重壓后整個(gè)行業(yè)的發(fā)展依然快速增長(zhǎng)。不過(guò)要解決芯片甚至半導(dǎo)體發(fā)展的卡脖子領(lǐng)域，芯片制造也就是光刻機(jī)的制造無(wú)疑是重中之重。

現(xiàn)在的中國(guó)已經(jīng)擁有足夠多的資金及人才來(lái)攻克半導(dǎo)體領(lǐng)域的難關(guān)。中科院日前宣布將舉全院之力攻克光刻機(jī)，而國(guó)內(nèi)四大部門發(fā)改委、工信部、科技部、財(cái)政部也聯(lián)合發(fā)布了對(duì)半導(dǎo)體等高新材料產(chǎn)業(yè)的指導(dǎo)意見(jiàn)，釋放出未來(lái)我國(guó)將重點(diǎn)攻克半導(dǎo)體領(lǐng)域核心技術(shù)的信號(hào)。

相信在國(guó)家政策指導(dǎo)和傾斜的前提下，以中國(guó)科學(xué)家的智慧，攻克難關(guān)會(huì)是早晚的事情。不過(guò)我們也要深刻了解到，光刻機(jī)甚至是半導(dǎo)體領(lǐng)域制造、材料的困難并不是一朝一夕能解決的，在這過(guò)程中必然還需要懷著開(kāi)放的態(tài)度與國(guó)內(nèi)外的企業(yè)合作，切忌閉門造車。

了解到我們國(guó)家與世界先進(jìn)水平光刻機(jī)的差距后，未來(lái)的研究和突破依然任重而道遠(yuǎn)。

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