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蔡司镜头:手工传承的制造艺术

时间:2023-06-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:蔡司镜头对阿斯麦尔如此重要,以至于蔡司成了关系阿斯麦尔能否上市的一个关键点。在数万名蔡司员工中,仅有数百名被安排为光刻机制造镜头,使用的还是传统的制造方法,几十年来几乎没有变化。蔡司的工匠们凭借肉眼判断镜头的打磨质量,以决定如何用手工继续完成抛光工序。在1990年秋,蔡司为阿斯麦尔做出第一个I线镜头时,蔡司仅有6个“金手指”。

蔡司镜头:手工传承的制造艺术

我们知道,华为是中国公认的最强大的高科技企业之一。但是在芯片食物链上,华为处在台积电的下方,没有台积电为华为代工芯片,华为的手机业务就要“饿”死。而台积电又处在阿斯麦尔的下方,没有阿斯麦尔供应的光刻机,台积电就做不出最先进的芯片。阿斯麦尔处于食物链的最顶端了吗?当然不是,处在阿斯麦尔上方的是蔡司。对阿斯麦尔光刻机至关重要的镜头仅有蔡司一家企业能够供应。

蔡司公司的创始人卡尔·弗雷德里希·蔡司原先是一位出色的技工,1846年在德国耶拿创立了蔡司公司。这家公司起初主要是生产显微镜和其他一些光学仪器。为了提高生产效率,卡尔·蔡司聘用了年仅26岁的耶拿大学讲师厄内斯特·阿贝为公司的研究员,这个决定使得蔡司公司由一间规模很小的工厂逐渐发展成为一家驰名全球的大型企业。在卡尔·蔡司去世后,阿贝接掌了蔡司公司的管理工作。

作为蔡司初始股东之一的阿贝原本可以成为一个亿万富翁,但他创立了卡尔·蔡司基金会,捐出自己所有的股份,并说服其他股东也这么做。于是,基金会成为蔡司的唯一所有人。阿贝为基金会制定章程,章程规定了公司利润应如何投入研发以保证公司长期专注科技进步,并对员工的最低工资、奖金收益和带薪年假做出保障。蔡司也是当时世界上为数不多的建立8小时工作制的公司之一。在其一百七十五年的历史中,蔡司一向以高质量的产品和推动社会进步的政策而闻名于世。

二战期间,蔡司是德军望远镜测距仪瞄准镜航空摄像机的主要供应商,在战争快结束时被美国列为接收德国技术的首要目标。巴顿将军率领第三集团军不顾破坏《雅尔塔协定》的风险,闯入划给苏联的民主德国区域,占领了蔡司所在的耶拿,准备用600辆卡车把蔡司整个搬到联邦德国去。由于苏军的迅速推进,美国人只能“拿走了大脑”,把最核心的100多人迁到联邦德国的奥伯科亨,建了个新蔡司。美国人还曾经命令蔡司为仙童相机供应3400个目镜,就是这个仙童相机后来成立了一家叫作仙童半导体的子公司。苏联则把美国没拿走的东西全部掳走。神奇的是,耶拿人自己从头来过,迅速重建了老蔡司。

在蔡司员工的眼里,蔡司是“一所拥有自己车间的光学大学”,被称为“数学家”的光学设计师实际上拥有神一般的地位。那里的每个人都专注于生产高品质的产品,但创新、成长和利润并不在其文化之中。

在与阿斯麦尔合作之初,蔡司并没有看到阿斯麦尔的订单有多重要。它的历史订单表明,阿斯麦尔的镜头需求数量在下降。阿斯麦尔自1989年卖出74台光刻机(其中最大的订单来自遭遇火灾的台积电)后,其后两年的销售数量分别是54台和36台。蔡司不能理解,阿斯麦尔凭什么认为它的镜头需求数量在今后几年将会有10倍以上的增长?而且,光刻机镜头的质量要求还指数级地增加。因此,蔡司优先关注的是显微镜、照相机、望远镜和医疗器械的镜头需求,光刻机镜头和太空望远镜一样,被蔡司列入次要的特殊细分市场。蔡司也不会给心急火燎的阿斯麦尔及时供货,德国人坚持他们历史悠久的供应模式:先下订单,看看什么时候有空再开始做。阿斯麦尔什么时候能够拿到镜头?没人能清楚地回答这个问题。

糟糕的是,蔡司还有许多自身的重大问题需要解决。1990年,两德统一,联邦德国新蔡司正被日本低价镜头和电子测光及电子快门技术的冲击搞得焦头烂额,很不情愿地兼并了问题更大的民主德国老蔡司。老蔡司是民主德国最大的国营企业,人数最多时有70000人(新蔡司只有15000人),人浮于事相当严重,正到了快发不出工资的地步。而且,老蔡司由于原先技术禁运的缘故拿不到最先进的生产设备,技术水平也比新蔡司落后。老蔡司最后被裁减到只剩20000多人,对老蔡司的整合让原本就不宽裕的新蔡司更加捉襟见肘。

蔡司镜头对阿斯麦尔如此重要,以至于蔡司成了关系阿斯麦尔能否上市的一个关键点。投资者质疑,阿斯麦尔在至关重要的镜头上竟完全依赖单一供应商,这个单一供应商自身还麻烦多多,这不是明显存在重大经营隐患吗?

在数万名蔡司员工中,仅有数百名被安排为光刻机制造镜头,使用的还是传统的制造方法,几十年来几乎没有变化。蔡司的镜头曾经帮助GCA取得巨大的成功,当时对镜头的质量要求不算高,蔡司每年供应数百个不成问题。但到了20世纪80年代中期,光刻机供应商不仅要求提供更大数值孔径和更大曝光场的G线镜头,还要求蔡司开始研发难度更大的I线镜头。比如阿斯麦尔的PAS5500所需要的I线镜头,其镜头直径要增加百分之三四十,需要抛光的镜头表面积增加1倍,而且I线镜头柱需要的镜头数量多达30个,几乎比G线增加了1倍。如此高标准要求的镜头,居然仍有大量的工作需要手工完成。蔡司的工匠们凭借肉眼判断镜头的打磨质量,以决定如何用手工继续完成抛光工序。拥有这样经验和能力的工匠被称作“金手指”,他们需要六到十年的时间才能磨炼出这样的技能。在1990年秋,蔡司为阿斯麦尔做出第一个I线镜头时,蔡司仅有6个“金手指”。为了满足阿斯麦尔的需求,蔡司估计至少需要40个“金手指”,而这是绝对不可能做到的。即便是“金手指”也不可能不犯错。仅仅出现一个极其微小的凹陷,也需要将整个镜头表面全部重新打磨。有时候,他们会陷入无休止的循环,连续好多天都摆弄不好一个镜头。(www.xing528.com)

意识到手工作业难以为继,蔡司开始了一项庞大的工程,自行设计或从外部引入一系列信息化和自动化的设备来替代手工作业。比如,先用激光干涉仪将纳米级的拓扑信息从镜头抛光表面发送到计算机,计算机将这些数据与数字设计蓝图进行比较并计算差异,当时最先进的286计算机用一整晚的时间可以完成一个镜头的测量数据处理。一旦发现不规则的地方,计算机就能指示机器人用手指大小的抛光笔在需要的地方打磨。

蔡司既要努力提高光刻机镜头的精度,又要不断解决在光刻机镜头上应用新技术而出现的新问题,很多新问题需要在光刻机的实际使用过程中才能发现。比如1990年和1991年,美光和台积电退回了许多透光率下降了的镜头,原因是高能紫外线让胶水中所含的碳化合物挥发和沉积;1992年年初,IBM发现了光玻璃板不均匀产生误差的问题,不得不从日本小原公司找到合格的I线玻璃来应急。

麻烦不断的光刻机镜头还没有被蔡司当作一项重要的业务来看待,而作为蔡司主业的相机镜头等业务面临着全面的危机,同时,对民主德国蔡司的整合又迅速地吞噬掉联邦德国蔡司宝贵的现金。然而,企业经营的情况如此危急,蔡司仍然没有出现有业绩压力、利润追求且认真解决问题的人。是的,蔡司正在走向破产,但似乎没人对此负责,而这是最糟糕的地方。

1991年,张忠谋被逐出了联华电子,他需要用台积电的成功来恢复声誉;阿斯麦尔的收入跌到了谷底,如果没有欧共体、荷兰政府和飞利浦的拨款,它随时都会宣告破产;业绩不佳的联邦德国蔡司很不情愿地合并了发不出工资的民主德国蔡司。台积电、阿斯麦尔和蔡司各有各的问题,无人能够预见它们在未来将整合成一条全球最强大的芯片食物链。1991年,从芯片问世到这一年已经走过三十三个年头。三十三年的时间不算长,对人类来说只是一代人的时间,对芯片来说却意味着22代(18个月一代),每代增加一倍性能的芯片已经悄悄地对这个世界做出了许多重要的改变。虽然地球上的多数人此前都还没有意识到芯片的重要性,但不要紧,芯片马上会在1991年年初有一个精彩的亮相,让所有人都感到深深的震撼。许多在芯片生产和使用上落伍的国家,则将会得到一个无比惨痛的教训。

【注释】

[1]台湾习惯把“硅”称为“矽”。

[2]台湾习惯称集成电路为“积体电路”。

[3]台湾习惯称首席执行官CEO为执行长、首席技术官CTO为技术长、首席运营官COO为运营长、首席法务官CLO为法务长、首席财务官CFO为财务长。

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