阿斯麦尔推出的革命性极紫外线光刻机

极紫外线光刻技术巨额的研发资金和难以跨越的技术瓶颈让人望而生畏。这时候，只有阿斯麦尔站了出来，决定牵头进行欧洲的极紫外线光刻研发项目。如果说在EUV LLC中，阿斯麦尔只是个陪跑的小弟，这一次，阿斯麦尔则是要自己做领头雁。

阿斯麦尔集合了3所大学、10个研究所、15家公司联合开展了个名为“延续摩尔定律”（More Moore）的项目，着力攻坚。可能阿斯麦尔自己也没有预料到，从2005年开始，最终要到2016年才实现极紫外线光刻机的量产，前后竟然整整花了十一年的时间。

2006年，阿斯麦尔推出极紫外线光刻机的原型机。

2007年，阿斯麦尔建造了1万平方米的超级无尘室，准备用来迎接极紫外线光刻机的到来。

2010年，阿斯麦尔在IMEC的洁净厂房内造出了第一台概念性的极紫外样机NXE3100，并交付给台积电继续进行研发。

这时候，每年10亿欧元的研发费用投入让阿斯麦尔觉得吃不消了。阿斯麦尔从“欧盟第六框架研发计划”中拉来2325万欧元经费，然而这点钱只是杯水车薪。更糟糕的是，极紫外线光刻机的市场很小，即使造出来也很可能收不回研发成本。为了获得充足的研发费用和稳定的客户市场，阿斯麦尔推出了“利益捆绑”的合作模式。英特尔、台积电和三星电子如果想拿到最先进的极紫外线光刻机，每家都必须购买阿斯麦尔5%的股份。说好听点叫风险投资，说难听点就是勒索。

英特尔、台积电和三星电子对迟迟不见问世的极紫外线光刻机其实都有点心里打鼓。再说了，深紫外线光刻看样子还够用好些年，对极紫外线光刻的需求也并非那么急迫。只是因为不敢得罪阿斯麦尔，多少还是要表示一下。英特尔首先拍胸脯说我拿41亿美元买15%的股份。台积电老老实实交了8.38亿欧元换取了阿斯麦尔5%的股权。三星就比较鸡贼，讨价还价后最终只愿意拿出5.03亿欧元购买阿斯麦尔3%的股权。

英特尔买的股份，其实三分之二是押在对18英寸晶圆光刻机的投资上，只有三分之一是对极紫外线光刻机的投资。英特尔觉得，从6英寸到8英寸、8英寸到12英寸，两次迭代都是用了十年。12英寸晶圆光刻机从2001年问世至今已有十一年，18英寸的也该到问世的时候了。18英寸晶圆的面积是12英寸的2倍多，预计可使芯片成本降低百分之三四十，这可比极紫外线光刻机靠谱多了。前两次迭代的机会分别被三星电子和台积电把握住，这一次的机会绝对不容错过。英特尔不会预料得到，直到极紫外线光刻机问世，18英寸光刻机还连个影也没有。根据国际半导体产业协会的预测，18英寸晶圆厂的投资高达100亿美元，但单位面积的芯片成本只下降8%。面对这样的高门槛和低产出，除了英特尔这样的技术狂，业界没有其他企业会感兴趣。而且18英寸晶圆产线的研发涉及整个产业链上下游的巨大变化，总投入是千亿美元量级的，半导体业界再也没有一家企业牛到能够独家制定生产标准和承担研发风险。^[2]

于是，2012年，英特尔、三星电子和台积电除了向阿斯麦尔共同投资，持有阿斯麦尔23%的股份，还将在未来五年内给出14亿欧元支持阿斯麦尔的研发。总共算下来，阿斯麦尔从三大巨头成功筹得53亿欧元资金。要知道，2012年全年，阿斯麦尔的销售额也才47亿欧元。

正是因为对极紫外线光刻机没有信心，等两年半的锁定期一到，大家都急急忙忙地把所持有的阿斯麦尔的股份差不多都卖掉了。三大巨头共同注资的时候，阿斯麦尔的市值还不到300亿美元。如果它们不减持的话，到今天会有7倍左右的投资收益——阿斯麦尔目前的市值在2151亿美元（2021年1月13日数据，下同）。

哭晕的还有飞利浦。如果飞利浦将阿斯麦尔的股票持有至今，可以升值几百倍。飞利浦自己目前的市值仅有491亿美元，还不到阿斯麦尔的三分之一。此外，飞利浦分拆出去的恩智浦，如今市值也有496亿美元。不要忘了，飞利浦还曾经是目前市值高达6183亿美元的台积电的最大股东，但其拥有的台积电股份到2008年也已全部清空。如果飞利浦未把这些半导体业务拆卖掉，现在的总市值足以让英特尔或三星电子望尘莫及。

半导体业务的拆还是不拆，是个很值得探讨的问题。

如果是不相关或关联性很小的业务，拆分掉是对的。比如三星集团将造车、造船的业务拆分掉，不断增加在半导体上的投入，才有今天的三星电子。半导体是电子业务的核心，消费电子和芯片是相辅相成的关系。比如华为的手机给了早期海思磨炼芯片的机会，海思芯片成熟后又给了华为手机有力的支撑，华为手机和海思芯片又依靠华为的通信业务输血来度过前期的亏损期。华为的规模是它的优势，有规模才有足够多的研发资源和抗风险的能力。而且，虽然华为现在的规模很大，但正如任正非所说的，华为一直坚持在通信计算的主航道上经营。

飞利浦当年拆卖半导体业务，其实是件很时髦的事情。从美国、日本到欧洲，大家都在拆得不亦乐乎：摩托罗拉拆分出安森美和飞思卡尔；西门子拆分出英飞凌，英飞凌再拆分出奇梦达；法国汤姆逊分拆出的半导体部门与意大利半导体公司合并成意法半导体；日本各电子巨头共同拆分，整合出了尔必达、日本显示公司和瑞萨电子。为什么全球各电子巨头都纷纷剥离自己的半导体业务？因为随着芯片的设计和制作越来越复杂，半导体业务投资越来越大、风险越来越高，经营业绩经常有很大的波动。上市公司都不喜欢自己的财报一会儿亏一会儿赚的，因为连续几年业绩太差就会危及管理层的饭碗，没等到业绩回升自己就要被炒鱿鱼，索性分拆了让母公司业绩稳定，管理层就能每年都拿奖金。但这些企业一旦拆分，就注定了在整体实力上萎缩成二流企业的命运，不再具备与华为、三星电子这样的一流企业竞争的实力。

一家企业绝对不是业务范围越窄才越能专注，大企业也不一定必然和官僚主义画等号。要让各业务版块都有很强的竞争力，只要提升企业内部管理能力就能做到。再以IBM为例，当年郭士纳坚决反对拆分IBM，而是着力于企业内部的组织与流程改造，这才有了“大象也能跳舞”的美谈，改造后的IBM从销售额到利润都有了很大的提高。后郭士纳时代的IBM难抵拆分诱惑，陆续将所有硬件制造业务全部拆卖掉，包括把个人电脑业务卖给联想、把服务器全部交给富士康代工、把晶圆厂卖给了格罗方德。短期来看是能提振一下股价，但长期来看，对IBM的发展是不利的。比如IBM退出半导体业务就是一件很可惜的事情。IBM作为一家半导体技术领先的公司，开发了许多专利技术，大多非自用，而是作为技术输出。它与特许半导体、三星电子、超威和联华电子等都有很长的技术合作历程，对全球半导体产业做出巨大的贡献。半导体制造业务占IBM整体营收不到2%，但该部门连续亏损不见起色，年度亏损最多曾达到15亿美元，于是IBM于2015年倒贴15亿美元将芯片制造版块转让给了格罗方德，彻底退出了芯片制造领域，但又没有像超威一样在芯片设计的方向上发力。如今，IBM转型成为一家以软件技术为主、提供信息技术解决方案的服务商，市值仅有1000多亿美元，大约是英特尔的一半、微软的十分之一。

飞利浦如果没有卖掉恩智浦和阿斯麦尔，而是让这两个业务版块在飞利浦集团的大框架内自主经营，那么今天的飞利浦也很可能成为一个全球领先的半导体巨头。(www.xing528.com)

不仅仅飞利浦没眼光，三星电子、英特尔、台积电也都不想要阿斯麦尔的股份。华尔街却持续不断地增持阿斯麦尔的股份，阿斯麦尔已经转变成了一家美资主导的企业。阿斯麦尔最大的两个股东都是美国公司，资本国际集团旗下的资本研究与管理公司（Capital Research & Management Company）和贝莱德集团（BlackRock）分别持有阿斯麦尔15.2%和6.5%的股份（阿斯麦尔2019年财报披露）。这也是美国能够容忍阿斯麦尔坐大的重要原因。

就是因为阿斯麦尔已经转变成一家美资主导的企业，才能够于2013年以25亿美元的价格并购西盟，掌控非常重要的极紫外光源技术。西盟于1995年推出波长仅有248纳米的准分子激光光源，每套售价45万美元仍炙手可热，其营业额仅用一年时间就从1800万美元迅速成长至6500万美元。1996年9月，西盟的股票以每股9.5美元公开上市，到了12月底，股价已上涨至42美元。2009年，西盟研发出极紫外线光刻所需的大功率光源，成为全球极少数能提供极紫外线光刻机所需光源的供应商。

阿斯麦尔还于2016年用10亿欧元现金购买了蔡司负责半导体光学业务的子公司卡尔蔡司SMT公司24.5%的股份，并承诺在未来六年内向蔡司投入8.4亿美元的巨额研发资金，双方联手研发数值孔径高于0.5NA的镜头。

极紫外线光刻机最关键的技术在于光源和镜头，阿斯麦尔借助美国和德国的技术在这两个领域都完成了布局。所以，表面上看，阿斯麦尔只是一家荷兰企业，但在它崛起的背后，是欧美高科技产业与资本的大联手。

尼康成为极紫外线光刻技术的最大失意者。因为技术难度太大、投资金额太高，尼康已放弃开发极紫外线光刻机。阿斯麦尔成为人类冲刺5纳米及以下先进制程、继续保持摩尔定律的唯一希望。

“如果我们交不出极紫外线光刻机，摩尔定律就会从此停止。”阿斯麦尔如是说。

2014年，阿斯麦尔推出第三代极紫外线光刻机NXE3350B，该机型主要用于7纳米制程。这款机型不被三大芯片制造巨头看重，毕竟深紫外线光刻也能搞得定7纳米，技术还更加成熟。

终于，2016年，第四代极紫外线光刻机，也是第一批能搞定5纳米及以下制程的NXE3400B正式开始发售，并于2017年第一季度开始交付。NXE3400B的光学和机电系统在技术上均有突破，极紫外光源的波长缩短至13纳米，每小时可处理晶圆125片，连续4周的平均生产良品率可达80%，兼具高精度和高生产率。虽然售价高达1.2亿美元一台，但还是收到大量的订单，芯片厂排队等交货都要等好几年。一台极紫外线光刻机重达180吨，超过10万个零件，需要40个集装箱运输，安装调试的时间都要超过一年，一年产量不超过30台。

2016年，阿斯麦尔的创始人普拉多以85岁的高龄逝世。能看到极紫外线光刻机的问世，相信他可以死而无憾（除了没从阿斯麦尔赚到钱）。除了阿斯麦尔，普拉多创办的另外两家阿斯麦系的企业在业内也很有名。一家是前文提到的阿斯麦尔的母公司阿斯麦，目前是全球市占率最高的薄膜沉积（ALD）设备供应商，也是全球前10大半导体设备供应商之一。另一家是阿斯麦太平洋科技（ASMPT），是全球最大的半导体元件集成和封装设备供应商。这两家企业分别主攻芯片前道和后道的设备供应。由于阿斯麦太平洋科技公司总部设在香港，它也因此成为中国唯一一家半导体设备销售额进入全球排名前15的企业（VLSI Research数据）。如今，全球半导体设备竟有超过四分之一的产值来自荷兰。在欧洲，仅有荷兰一个国家建立了较为完整的半导体产业链。围绕着阿斯麦尔和恩智浦，荷兰有一大批中小企业在研发、设计、生产等环节开展芯片相关领域的研发和应用。作为一代业界传奇，普拉多被誉为“欧洲半导体设备行业之父”。

荷兰作为一个小国家，能够孕育出阿斯麦尔这样世界级的拥有垄断优势的企业，很大程度在于它的开放。在荷兰开放式创新的背后，是荷兰人在科技发展上的务实、信任与合作。在阿斯麦尔的一个30余人的部门内，很可能就有来自10个以上国家的人员参与其中。不同文化背景的科研人员在这里不断进行观点的碰撞，思维的火花得以不断转化成为创新的技术。荷兰因此成为全球人均专利数量最多的国家之一。

综合阿斯麦尔、尼康和佳能2019年的财报数据，三家公司的光刻机出货分别为229台、84台和46台，阿斯麦尔占比高达约64%。如果考虑到尼康和佳能的产品线偏低端，佳能甚至不做制造芯片的光刻机，阿斯麦尔在高端光刻机方面实际占有接近9成的市场，无疑已是垄断的存在。而在极紫外线光刻机市场中，阿斯麦尔的市占率则是100%，仅此一家。2019年，阿斯麦尔出货了26台极紫外线光刻机。

光刻机厂与芯片厂是一荣俱荣、一损俱损的关系。日本人曾经总结：“日本半导体业的成功，得益于半导体制造设备的优异。设备制造商因为得到主要半导体制造商的支持，得以开发出十分优异的设备，这是在美国所没有的。”反过来说，一旦设备制造商的竞争力不行了，也会影响到半导体制造商的竞争力。所以说，尼康和佳能光刻机的技术落后对日本半导体产业的衰退是要负重大责任的。

前文说过，日本尔必达失败的一个重要原因是日电和日立使用的清洗液不一样，而这个问题又与尼康有很大的关系。因为尼康的光刻机零配件以自产为主，批量小就会导致误差大，结果使得尼康生产出来的光刻机几乎每台都不一样，迫使日本的芯片厂除了要根据每台光刻机来设计配套的专用清洁液，还得让每台光刻机都做特定的产品，通用性相当差，这也大大降低了日本芯片厂的设备使用效率，使日本芯片厂相对韩国和中国台湾来说根本不具有成本竞争力。

纵观光刻机问世以来的六十年，光刻机产业从美国、日本到荷兰，已经完成了几轮的淘汰和转移。光刻机的市场竞争是非常残酷的。芯片制造本来就是一个门槛极高、玩家有限的行业，光刻机作为芯片制造的上游产业，更是小众之中的小众，销售市场非常狭窄，销量也十分有限，全球每年不过300来台。同时，光刻机又是一项需要巨额资金进行研发投入和持续更新迭代的高精尖技术，而且随着芯片制程越来越先进，技术难度和投资金额又呈现指数级的增加。因此，一旦一家原本领先的企业出现产品的技术停滞或断档，在某个新赛道上抢先一步的市场新秀就会拿走少数几家半导体厂商的绝大多数订单，而落后的企业也将因失去关键营收而无力进行下一代光刻机技术的研发和改进，也就失去重新赢得竞争的机会。这让尼康与阿斯麦尔的差距越来越大。

从2016年到2019年，阿斯麦尔一共出货了59台的极紫外线光刻机。其每年生产的极紫外线光刻机都优先提供给3家大客户：台积电拿走其中的一半，其余大部分被三星电子和英特尔买走。可是，这些极紫外线光刻机没有一台来到中国大陆。