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光刻機是半導體制造公司最核心、最昂貴的裝置,目前主要的光刻機制造公司有荷蘭的阿斯麥和日本的尼康,高階光刻機市場基本上被阿斯麥壟斷。荷蘭的光刻機可以製造7nm以下製程的晶片, 是可以保證品質的精確儀器,但是產量有限,需要光刻機的企業需要提前向荷蘭預定,而且預約已經排到幾十年之後了,一臺頂級光刻機的售價能超過一億美元。
光刻機制造為什麼這麼難?是因為它有四大核心技術一家公司很難完全掌握,
第一關是光學曝光系統。光刻機,顧名思義,是要應用到精密的光學技術,它由於數十塊非常小的鏡片串聯而成,精度在10奈米以下,ASML所使用的7nm晶片光刻機就是採用德國蔡司獨家生存的鏡頭。
第二關是光刻機鐳射光源。為什麼我們中國產光刻機長期以來不能達到高階水平的原因之一就在於光源技術,它的研製技術難度極大,全世界只有日本一家公司可以獨立生產光源,其餘的都被ASML收購了。
第三關是光刻機工作臺。光刻機是一個很笨重的特種裝置,裡面的複雜程度難以想象。
第四關是光刻機浸液系統。這是晶片製成的關鍵,中國的浙江大學已經制作出這個樣機,中國已經超越了尼康和佳能,中國成為全球第二大光刻機制造大國。
1984年ASML從飛利浦獨立出來,專門致力於研發光刻技術,得益於近乎完美的德國機械工藝以及世界頂級光學廠商德國蔡司鏡頭,再加上美國提供的光源,ASML迅速發展,到現在佔到了全球光刻機總銷售收入的80%;
世界著名光刻機生產商是荷蘭的的ASML公司,1995年ASML上市,成為完全獨立公司成為ASML的轉折點,高調進入資本市場後進行強有力的技術技術併購。光刻機是技術含量極高的行業,ASML通過自研與併購,掌握了一系列的技術,尤其是掌握了光刻機的核心技術光刻曝光技術,這為它佔領全球光刻機市場的至高點奠定了基礎。
光可機是積體電路的核心裝置,是製造晶片電子工業的基礎。光刻機技術目前是世界上最尖端的技術之一,只有少量國家掌握,所以光刻機的價格是非常昂貴的,一臺高階最新型的EUV(極紫外線)光刻機,單價是1.264美元,即便賣這麼貴還供不應求,很多光刻機訂單都需排隊購買,甚至有部分國家給再多的錢也買不到。
這樣我們就奇怪了,按理來說這麼尖端的技術應該由世界晶片製造強國擁有才對,但讓大家感到意外的是,世界上最著名最好的光刻機不是來自美國,南韓,英國、日本等這些晶片強國,而是來自荷蘭。
那麼荷蘭是怎做到的呢?
1、荷蘭採用了科技外包,全球採購、協同發展的策略,除了最核心光刻曝光技術由ASML自己牢牢把控著,其餘的採取模組化外包的策略,如光學鏡頭部件是德國廠家,光源及調量裝置是美國廠家,在光刻機思維擴充套件版圖裡,都是和全球最優秀的公司合作,如此多的技術創新投入,ASML產品自然全球領先。
2、光刻機屬於晶片製造的尖端技術,其技術壁壘和難度全球公認,如果沒有持續強大的研發投入根本不可能做到現在全球唯一。而且ASML公司研發投入非常大,2019年ASML研發費用就達到了4.8億歐元,研發費用佔比達到22.8%,正因為有大量研發資金的投入,所以ASML在光刻機關鍵技術領域一直處於領先地位。
3、美國、歐盟的支援是ASML公司成功的關鍵。
ASML公司背後是歐盟以及美國的力量,很多關鍵技術都由美國以及歐盟國家提供,這裡面有德國先進的機械工藝以及世界級的蔡司鏡頭,美國公司提供的光源,一系列的關鍵技術使得ASML公司如虎添翼,在光科技術方面飛速發展。
4、世界最頂尖的光刻機有三個廠家,分別是ASML,尼康和佳能。三大廠家其實並沒有太大的差距,競爭的轉折點是出現在2007年,ASML配合臺積電的技術方向,推出了193奈米的光源浸沒式系統,在光學鏡頭和矽晶圓片匯入液體作為介質,在原有光源與鏡頭的條件下,能顯著提升蝕刻精度,併成為高階科技的主流技術方案。而當時日本的尼康與佳能卻主推157奈米光源的乾式光刻,這個路線後來被市場所放棄,也成為尼康跟佳能邁入衰退的一個轉折點,後來才有了ASML的壟斷。
5、雖然研發人員佔ASML的員工總數的比例達到40%左右,但是由於ASML很多技術都是外包,這樣可以讓ASML專注於核心技術與客戶需求,大大提高研發的效率。
6、光刻機的製造對技術的要求非常高,涉及到相當多的技術領域,為了獲得全球最先進的技術,ASML先後投資了很多企業。2007年收購了美國的Bion,2013年收購了紫外光源龍頭 Cymene,2016年收購了光學鏡片龍頭德國蔡司24.9%的股份,這兩項投資進一步加強了ASML在極紫外光領域的領先優勢。
7、2012年起,ASML還允許ASML大客戶進行股權投資,當然這有兩個前提:一是隻能進行少數股權投資;二是必須對研發支出作出承諾。於是英特爾、臺積電、三星等10多家公司進入了ASML的股東會。
8、這裡面還包括中的功勞,ASML的銷售中,中國佔到了20%,因為96年歐洲和美國簽署的瓦森那協議,所以ASML一直以來都禁止向中國出口高階光刻機,知道中國在光刻機領域取得突破,對中國的禁運才算解除。
總之任何一個企業的發展,靠的都是先進的科技技術的發展和進步才取得的,荷蘭ASML的發展歷程,也是值得中國企業學習和借鑑的。
光刻機就是製造晶片的關鍵裝置,對一個頂尖的晶片製造商來說,光刻機絕對是必不可少的裝置,但是光刻機的主要玩家荷蘭的AS
因為背後有美國的力量,所以ASML一直以來都禁止向中國出口高階光刻機,直到2018年這一情況才有所轉機,2018年ASML同意向中國出口兩臺7奈米的高階光刻機,預計2019年交貨。而ASML之所以一反常態同意向中國出口高階光刻機,一方面是因為中國在光刻機的一些關鍵技術上已經取得了突破,另一方面是中國訪問團訪問荷蘭的時候,給荷蘭帶去了巨大的訂單。