内容简介 · · · · · ·
如何将一项毫无希望的研究和商业活动转变为价值数十亿美元的机器和世界ling先的公司?
荷兰企业ASML(阿斯麦)成功了,知名科技作家瑞尼·雷吉梅克(René Raaijmakers)在书中揭示了ASML是如何做到的。
20世纪80年代,美国光刻机巨头Perkin-Elmer和GCA在芯片光刻市场上遭到了日本竞争对手佳能和尼康的猛烈攻击。结果,美国失去了对这项关键技术长达20年的垄断地位,而这正是摩尔定律背后的驱动力。
与此同时,一家默默无闻、无足轻重的光刻机小公司在荷兰刚刚起步。这家公司就是ASML,它在今天获得了无与伦比的成功。作为世界上很大和很赚钱的光刻机制造商,ASML取得了70%~80%的光刻市场份额,并多年来在光刻技术上一骑绝尘,将佳能和尼康远远甩在后面。
在《光刻巨人:ASML崛起之路》中,作者瑞尼·雷吉梅克带我们重返了晶圆步进光刻机的诞...
如何将一项毫无希望的研究和商业活动转变为价值数十亿美元的机器和世界ling先的公司?
荷兰企业ASML(阿斯麦)成功了,知名科技作家瑞尼·雷吉梅克(René Raaijmakers)在书中揭示了ASML是如何做到的。
20世纪80年代,美国光刻机巨头Perkin-Elmer和GCA在芯片光刻市场上遭到了日本竞争对手佳能和尼康的猛烈攻击。结果,美国失去了对这项关键技术长达20年的垄断地位,而这正是摩尔定律背后的驱动力。
与此同时,一家默默无闻、无足轻重的光刻机小公司在荷兰刚刚起步。这家公司就是ASML,它在今天获得了无与伦比的成功。作为世界上很大和很赚钱的光刻机制造商,ASML取得了70%~80%的光刻市场份额,并多年来在光刻技术上一骑绝尘,将佳能和尼康远远甩在后面。
在《光刻巨人:ASML崛起之路》中,作者瑞尼·雷吉梅克带我们重返了晶圆步进光刻机的诞生地,和我们一起探索了ASML在全球获得令人瞩目的成功之根源所在。作者通过回顾工程师们全力以赴超越对手的历史,生动地给我们打开了一扇窗户,使我们有机会看到孵化世界上很精密芯片制造技术背后那个独一无二的企业文化:“赢者通吃”和“只争金牌”,这些思想至今仍渗透在ASML的血液中。
作者简介 · · · · · ·
[荷兰]瑞尼·雷吉梅克
本书作者瑞尼·雷吉梅克是居住在荷兰的跨界创业者。他在20世纪80年代曾主修化学长达8年,毕业后在缅甸为路透社做过短暂的自由摄影师。
在20世纪90年代,瑞尼成为一位科技专栏作家并经常访问美国硅谷,他将硅谷源源不断的科技故事写成文字带给荷兰家乡的读者。这些文章发表在《新鹿特丹商业报》和荷兰其他知名媒体上。
1999年,他创立了Techwatch(科技观察)媒体公司,并出版了专注于欧洲高科技的商业杂志《比特和芯片》。
瑞尼同时是荷兰高科技学院(HTI)的董事总经理兼所有者。这所学院的前身是飞利浦技术培训中心(CTT),提供近百个关于集成电路、光学、机电、软件和系统等专业课程;这里的很多讲师都来自飞利浦享有盛誉的Natlab实验室和工业技术中心。
译者简介
金捷幡
知名科技自媒体人、自由投资人。2019年在同名微信公众号和知乎发表的...
[荷兰]瑞尼·雷吉梅克
本书作者瑞尼·雷吉梅克是居住在荷兰的跨界创业者。他在20世纪80年代曾主修化学长达8年,毕业后在缅甸为路透社做过短暂的自由摄影师。
在20世纪90年代,瑞尼成为一位科技专栏作家并经常访问美国硅谷,他将硅谷源源不断的科技故事写成文字带给荷兰家乡的读者。这些文章发表在《新鹿特丹商业报》和荷兰其他知名媒体上。
1999年,他创立了Techwatch(科技观察)媒体公司,并出版了专注于欧洲高科技的商业杂志《比特和芯片》。
瑞尼同时是荷兰高科技学院(HTI)的董事总经理兼所有者。这所学院的前身是飞利浦技术培训中心(CTT),提供近百个关于集成电路、光学、机电、软件和系统等专业课程;这里的很多讲师都来自飞利浦享有盛誉的Natlab实验室和工业技术中心。
译者简介
金捷幡
知名科技自媒体人、自由投资人。2019年在同名微信公众号和知乎发表的《光刻机之战》系列获得全网百万人次阅读。他的文章聚焦在半导体、通讯和软件等前沿科技行业的发展,深受读者喜爱。
目录 · · · · · ·
一只奇怪的昆虫 / 002
飞利浦半导体和材料部 / 007
David Mann 公司 / 010
爱德·鲍尔 / 012
小提琴制作师 / 020
· · · · · · (更多)
一只奇怪的昆虫 / 002
飞利浦半导体和材料部 / 007
David Mann 公司 / 010
爱德·鲍尔 / 012
小提琴制作师 / 020
02 合法的印钞机
天生的工程师 / 027
旅行伙伴 / 033
技术文档105/71 / 035
晶圆重复曝光光刻机 / 042
美国风格 / 051
03 垂死挣扎
维姆·特罗斯特 / 056
特罗斯特的信 / 063
GCA 打出制胜牌 / 074
敲响政府的门 / 077
电动晶圆台 / 079
拯救计划 / 085
金砖做的茅房 / 096
04 达成协议
阿瑟·德尔·普拉多 / 103
五十对五十 / 109
可怕的协议 / 114
05 杠杆剥离
贾特·斯密特 / 122
欺骗 / 131
重聚 / 136
交付期限 / 140
一亿美元 / 148
从巴黎到奥伯科亨 / 155
来自地狱的公司 / 162
日本人 / 166
最初的蓝图 / 171
卡通演示 / 176
第 一条招聘广告 / 179
06 截止期限
商业计划 / 183
地标 / 193
回到Elcoma / 198
维多利亚韦斯特旅馆 / 201
蚁冢 / 204
维多利亚酒店 / 207
美国市场 / 213
如果说它周五来,那它就不会来 / 215
快!快!快赶上了 / 222
我们可以赢的 / 224
我们听见了你的话,杰瑞 / 228
AMD 公司 / 231
斯密特的发声板 / 238
紧急会议 / 245
不再狂野的怀尔德 / 251
07 花钱大王
幸福感 / 258
美国最强硬的老板 / 263
德尔·普拉多又被诱惑了 / 270
GCA 的黄昏 / 274
日本设备的可靠性 / 281
碎梦大道 / 286
接受不接受随你 / 292
80 美元和再见 / 297
08 走上正轨
胖胖的人 / 306
一贫如洗 / 310
有希望的客户 / 315
尼康的阿喀琉斯之踵 / 320
现金流变正 / 324
开启加速模式 / 331
IBM 公司 / 339
09 你追我赶
圆桌会议新老板 / 342
德国人的垄断 / 348
给IBM 的录像片 / 356
有“金手指”的工匠 / 360
日本玻璃 / 365
蔡司O-Lab / 371
靠信誉经营 / 375
想都不用想的事 / 379
10 增长
完美的团队 / 383
主人翁的价值 / 391
扫描光刻机 / 393
韩国巨头 / 402
四十大盗 / 407
拯救公司的医生 / 411
开坦克的参会者 / 416
格拉斯曼的严峻挑战 / 419
独立自主 / 428
附录
附录1 从欧洲视角看20 世纪50 年代的计算机芯片与光刻技术 / 435
附录2 David Mann 公司 / 439
附录3 20 世纪60 年代初,飞利浦Natlab 的技术微型化 / 441
附录4 光图机 / 442
附录5 电子束掩模制作机 / 445
附录6 摩尔定律与芯片设备游戏规则 / 447
附录7 合资协议:估值 / 449
附录8 合资协议:最开始的计算 / 451
附录9 对准:全局对准、裸片对准和双对准 / 452
附录10 电动晶圆台之谜 / 454
附录11 合资协议:ASM 退出时的最后声明 / 458
附录12 长冲程、短冲程电机 / 459
人物表(按字母排序) / 461
术语表 / 470
作者采访人物(2011 年—2017 年) / 473
致谢 / 476
作者后记 / 477
· · · · · · (收起)
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光刻巨人:ASML崛起之路的书评 · · · · · · ( 全部 30 条 )

(译)《光刻巨人》是如何在中国出版,并重印3次的
> 更多书评 30篇
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得到听书版书/电子版书/喜马拉雅听书———关于作者 瑞尼·雷吉梅克,荷兰科技记者,出版人。雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。 关于本书 这是阿斯麦公司的最新传记,英文版在2019年上市。本书详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。 核心内容 一、光刻机是咋回事,...
2021-05-13 05:24:05 1人喜欢
得到听书版书/电子版书/喜马拉雅听书———关于作者 瑞尼·雷吉梅克,荷兰科技记者,出版人。雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。 关于本书 这是阿斯麦公司的最新传记,英文版在2019年上市。本书详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。 核心内容 一、光刻机是咋回事,造一台高端光刻机为什么这么难。 二、阿斯麦怎样从一家不断亏损的初创企业,成长为和日本尼康、佳能并列的市场三巨头,这也是本书的主要内容。 三、在1996年之后,阿斯麦怎样甩开这两个竞争对手,成为极紫外光刻机市场的唯一玩家的。
前言 你好,欢迎每天听本书,我是徐玲。这期音频为你解读的是《光刻巨人》,这是全球光刻机巨头阿斯麦(ASML)公司的企业传记。 光刻机,是近两年热议的话题,很多人都在说,光刻机是中国被“卡脖子”的关键技术之一。这种神秘的机器,被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”,它是用来制造芯片的核心设备。一台最先进的极紫外(EUV)光刻机,市场售价高达1.2亿欧元,和一架波音737客机的价格差不多。有人开玩笑说,光刻机哪里是在刻芯片,简直就是在印钞票。而且,这么贵的东西,还不是你想买就能买。 极紫外光刻机目前全球只有一家公司能生产,这就是今天要说的主角,荷兰的阿斯麦公司。2019年,阿斯麦公司的极紫外光刻机产量只有20多台,英特尔、三星、台积电等芯片生产巨头都在等着供货。中芯国际曾经在2017年下血本向阿斯麦订购了一台极紫外光刻机,但由于美国的阻挠,这台机器至今没有到货。目前,我国花在进口芯片上的钱超过了进口石油,芯片成为消耗外汇储备最多的项目。如果美国全面断供芯片,而我们又买不到最先进的光刻机,那么我们将面临没有高端芯片可用的风险。 听到这儿,我猜你心里已经打出了无数个问号:光刻机到底有啥高科技,能卖这么贵?芯片产业向来是美、日、韩三国主导的地盘,为什么垄断全球高端光刻机市场的,竟然是一家名不见经传的荷兰公司?中国的国产光刻机发展得怎么样了,有没有可能追赶上来?别着急,这期音频,我会把这些问题都给你讲清楚。 我们回过头来说说《光刻巨人》这本书。这是阿斯麦公司的最新传记,详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。作者是一名荷兰的科技记者,叫瑞尼·雷吉梅克。巧的是,雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。这本书的英文版在2019年上市,是目前关于阿斯麦公司的权威传记。 接下来,我就分三个部分来讲述。第一部分,我想为你简要说明光刻机是咋回事,造一台高端光刻机为什么这么难;第二部分,我们来看看,阿斯麦怎样从一家不断亏损的初创企业,成长为和日本尼康、佳能并列的市场三巨头,这也是本书的主要内容;第三部分,我要为你补充,在1996年之后,阿斯麦怎样甩开这两个竞争对手,成为极紫外光刻机市场的唯一玩家的。 第一部分
好,我们先来讲第一点:高端光刻机为什么那么难造? 有人这样形容光刻机:“这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。”听起来是不是特别懵? 别害怕,其实,光刻机的工作原理一点都不复杂。你可以把光刻机看作一台高精度的底片曝光洗印机,它负责把“底片”,也就是设计好的芯片电路图曝光到“相片纸”上。这个“底片”有一个专业名称,叫做“掩膜”,掩盖的掩,保鲜膜的膜。而这里的“相片纸”,就是制造芯片的基底材料硅晶圆;曝光完成后得到的最终“照片”,就是芯片。 光刻机的基本结构也并不复杂,最关键的部件只有三个:光源发射器、用来调整光路和聚焦的光学镜头,以及放置硅晶圆的曝光台。你看,是不是一说你就明白了? 正是因为光刻机的工作原理和基本结构并不复杂,所以,在芯片行业发展的早期,并没有专门的光刻机生产商。芯片公司只需要到照相器材商店购买普通的相片洗印设备,然后自己加工改造一下就可以了。 那么,光刻机是从什么时候变得复杂起来的呢?这就要说到芯片行业著名的“摩尔定律”。摩尔定律是指,每隔两年,同样大小的一块芯片上,晶体管数量会增加一倍。换句话说,芯片的性能也增加一倍。要注意的是,摩尔定律并不是客观的自然规律,而是芯片行业在激烈竞争中形成的经验规律:一旦芯片公司的研发速度落后于这个节奏,就将被无情淘汰。摩尔定律自从1965年提出后,统治了芯片行业长达半个世纪。 半个世纪以来,芯片上的晶体管数量一直在呈指数级增长。如果还把芯片比喻为“照片”的话,那么,这个照片的像素是呈指数级增长的。相应地,用来曝光洗印“照片”的光刻机的精度,也必须越来越高,否则,你设计的“照片”再精美,印不出来,也是白搭。 以目前华为的麒麟7纳米芯片为例,生产这样的芯片,要用前面说到的最先进的极紫外光刻机。它的精度要达到什么样的程度呢? 首先,如果把光想象成一把刻刀的话,那么光波越短,这把刻刀就越锋利。我们知道,1纳米等于百万分之一毫米,7纳米芯片意味着,它的每个元器件之间,只允许有几纳米的间隔距离,相当于一根头发丝粗细的万分之一。 要曝光这样的芯片,必须采用一种特殊的光源,也就是极紫外光,它的波长只有13.5纳米,是可见光波长的几十分之一。但是,极紫外光源很难制造。有大概20年的时间,光刻机所使用的光都是波长为193纳米的深紫外光,一直无法突破。直到2015年,阿斯麦才研制出了第一台极紫外光刻机。到今天,也只有阿斯麦一家公司能够生产极紫外光刻机。这就是光刻机的第一个技术难点,光源。 光刻机的第二个技术难点,是用来调整光路和聚焦的光学镜头。高度精密的光学镜头是光刻机的核心部件之一,所以你发现没有,排在阿斯麦之后的另外两家光刻机生产商,尼康和佳能,都是生产光学镜头的佼佼者。阿斯麦自己不生产镜头,它的镜头来自德国的光学大师卡尔蔡司。这种镜头有多精密呢?如果把镜头放大到一个地球那么大,它上面只允许有一根头发丝那样的凸起。所以有人说,这可能是宇宙中最光滑的人造物体。 说到这儿,你有没有想起在科幻小说《三体》里,三体人用来攻击地球的“水滴”,其实就是他们制造的一种表面绝对光滑的物体。按小说里的定义,能不能制造出这么精细的东西,就是衡量一个宇宙文明高度的标志。 然而,能制造出这样的光学镜头还不够。光刻机的第三个技术难点,是对准。芯片不是一次曝光就可以完成的,而是必须更换不同的掩膜,进行多次曝光。就好像用单色印刷机印彩色图纸,要用四种不同的颜色,在同一张纸上印刷四遍。在这个过程中,如果下一道印刷没有完全对准上一道的图案,就会出现重影,图像就废了。 光刻机也是这个道理。别忘了前面说的,芯片的每个元器件之间只允许有几纳米的间隔。这就意味着,掩膜和硅晶圆每次对准的误差,也必须控制在纳米级别。更何况,一个硅晶圆有生日蛋糕那么大,而每次曝光的区域只有一块橡皮擦那么大。曝光完一个区域之后,放置硅晶圆的曝光台必须快速移动,接着曝光下一个区域。要在快速移动中实现纳米级的对准,这个难度就相当于,你要从眨眼之间,端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩,恰好踩到预定的脚印上,菜还保持端平不能洒。 听到这儿,你是不是也觉得,天啊,实在是太难了。其实,除了光源、镜头、对准这三大核心技术难题,还有一系列外围的技术难题,比如,比室外空气干净1万倍的超洁净厂房,防止机器抖动的磁悬浮装置,以及配套的计算光刻软件,等等。现在我们明白,为什么光刻机被称为“半导体工业皇冠上的明珠”。制造一台极紫外光刻机,就是在挑战人类工业文明的极限。 第二部分
好,我们对光刻机有了一个大致的了解,接下来,我们来说说光刻机垄断巨头阿斯麦公司是如何崛起的。 在阿斯麦公司成立的1984年,光刻机市场已经是群雄并起,有十来家生产商,市场份额较大的有美国的著名仪器制造商珀金埃尔默公司和GCA公司,以及日本的尼康和佳能。阿斯麦公司在成立后的两年内,市场份额为零,因为他们还没有生产出任何一款产品推向市场。阿斯麦的首届CEO贾特·斯密特声称,四年之内,阿斯麦定会杀入光刻机市场的前三强。 你肯定觉得奇怪,一家名不见经传的小公司,在巨头林立的光刻机市场,哪来这样的底气呢?这是因为阿斯麦并不是草根出身,而是系出名门,它的技术和创业团队来自大名鼎鼎的飞利浦公司。早在1960年代,飞利浦的物理实验室就开始研发光刻机,而且,有好几项技术都比市面上的光刻机要先进。 但是,飞利浦作为一家巨无霸公司,同时研发的新产品可以说不计其数,那个年代的光刻机也不算一种特别高科技的产品,飞利浦高层完全没有意识到这个机器的重要性。有件小事很能说明这一点。 飞利浦的物理实验室每年都会举办一个研究成果展,有一年,光刻机团队获得了一个机会,在大会上展出他们的光刻机原型。这台机器成功吸引了大家的注意,一名公司董事也过来参观学习。光刻机团队正在眉飞色舞地给董事介绍机器性能,结果董事突然走开了,原来他被隔壁展台的新型洗衣机吸引过去了。在董事看来,与光刻机这种专业小众设备相比,能够批量出货上万台的新型洗衣机当然更具赚钱能力。 公司董事是这种态度,光刻机在飞利浦的命运就可想而知了,真是姥姥不疼、舅舅不爱。而偏偏光刻机又是一个需要持续投入、大量烧钱的项目,每年至少需要投入1000万美元进行研发,简直就是个无底洞。到1980年代初,飞利浦实在受不了了,决定把这个包袱甩出去,能卖掉就卖掉,卖不掉的话找人来合资也行,好歹分担点成本。 飞利浦先后洽谈了三家美国公司,都吃了闭门羹,美国人并不觉得飞利浦的技术有多牛。只有荷兰本地的一家叫ASM的小公司积极回应。眼看着实在没人接盘,飞利浦最终同意,与ASM合资成立光刻机公司,双方各占一半股份。阿斯麦的名字就来自于ASM公司。1984年4月1日愚人节这天,投资资金到账,首任CEO贾特·斯密特走马上任。 刚刚接手新公司没几天,斯密特就后悔了。他发现自己掉进了一个大坑里。首先,这家公司穷得要命。飞利浦和ASM各自注资210万美元,其中飞利浦的注资还是拿过时的样机和库存材料来折价的。阿斯麦公司现金不足300万美元,这和每年至少1000万美元的研发预算相比,简直都不够塞牙缝的。公司甚至都没有一个像样的办公地点,飞利浦在自己的豪华办公大楼前面,搭了一排简易活动板房供他们办公。 第二,比没钱更要命的是,公司员工的士气非常低落。阿斯麦最初的47名员工,都来自飞利浦的光刻机团队,他们认为自己是被飞利浦一脚踢了出来,扫地出门。每个人都灰心丧气、不停地抱怨,这样一帮人,你怎么指挥他们打仗? 第三,从技术上看,阿斯麦确实从飞利浦那儿获得了一些领先的技术,比如高精度的对准技术,但是,从实验室技术到商业量产,还有很长的一段路要走。很有可能,产品还没推向市场,钱就烧光了。 想想看,假如你是斯密特,该怎么办? 斯密特做的第一步,就是重振员工士气,这是扭转局势的开始。什么东西可以让一支暮气沉沉的队伍变得斗志昂扬?不是钱,而是赢的希望。在公司成立后的第一次员工大会上,斯密特信心满满地宣布,四年之内,阿斯麦可以从一家市场份额为零的公司,跻身光刻机市场的前三名。当然,牛可以随便吹,关键是,你怎么让员工真的相信? 斯密特对竞争形势做了认真分析。当时市面上包括阿斯麦在内,有10家光刻机生产商,但其中有5家根本没有啥核心技术,属于陪跑的行列,真正值得认真对待的对手也就四家,就是前面提到的美国的珀金埃尔默和GCA,以及日本的尼康和佳能。 斯密特告诉员工,虽然这四家公司的产品都很成熟,但是它们都没有充分重视摩尔定律的威力。两年之后,主流芯片将升级换代,从大规模集成电路变成超大规模集成电路,硅晶圆尺寸要从4英寸变成6英寸。这意味着,现有的光刻机会被淘汰,市场将会重新洗牌。四巨头中还没有一家研制出了新一代光刻机,阿斯麦是和它们站在同一条起跑线上,谁率先研发出新一代光刻机,谁就赢了。更何况,阿斯麦拥有一张技术王牌——高精度的对准系统。这是开发下一代光刻机的关键技术,其他四巨头都还没有,这等于是阿斯麦抢跑了,赢面很大。 斯密特这一番话,听得员工一个个热血沸腾,准备撸起袖子大干一场。员工动员起来了,接下来,斯密特得完成第二项艰巨任务,就是找钱。斯密特估计,要想在光刻机市场站稳脚跟,需要筹集1亿美元的研发费用。但是,飞利浦把光刻机项目剥离出来,就是不想再往里面投钱,ASM的实力又不够,斯密特费劲口舌好说歹说,才让两家股东各增资了150万美元,简直是杯水车薪。 事实上,阿斯麦从成立到上市的十多年间,一直处于现金流极度紧张的状况,斯密特和后来几任CEO的首要任务,都是找钱。当时,欧共体和荷兰政府的经济事务部,都对本地高科技企业有补贴和贷款支持,阿斯麦的人天天去游说政府给他们拨款,有段时间简直就要在政府大楼门前安营扎寨了。阿斯麦好几次资金断流,都是靠荷兰政府紧急输血来续的命。 还有,飞利浦不想给钱,给阿斯麦做担保总可以吧,靠着飞利浦的担保,阿斯麦从银行贷到了2500万美元。阿斯麦又设法找到资产租赁公司,以在建的机器设备为抵押,贷了一笔款。总之,通过各种东挪西凑,研发费用勉强到位。当然,后来飞利浦终于发现了光刻机的重要性,也对阿斯麦下了血本,前后投资超过1亿美元。 钱的问题解决了,斯密特又开始发愁光刻机的量产问题。斯密特清醒地认识到,关键的瓶颈其实不在阿斯麦本身,而在于生产光学镜头的供应商。日本的尼康和佳能自己就是顶级的光学镜头厂商,阿斯麦想要和它们竞争,必须绑定一个高水平的供应商。斯密特认定,唯一的选择是德国的顶级镜头厂商卡尔蔡司。 斯密特派人去蔡司谈合作,看看能不能为他们独家定制镜头,谁知道,蔡司那边的负责人一口拒绝,拿出几个库存镜头告诉他们,爱买不买。原来,除了阿斯麦,美国的几家光刻机公司也在寻求和蔡司合作,蔡司的镜头是好女不愁嫁,当然不可能为阿斯麦独家定制了。 更麻烦的是,就算蔡司愿意合作,它的产量也跟不上。蔡司的精密镜头是手动抛光完成的,需要依赖具有多年经验的顶级工匠,这样的工匠被称为“金手指”。6名“金手指”一年只能磨制出10套满足新一代光刻机要求的镜头,蔡司就算跑遍全球也找不到足够的“金手指”。 在后来很长一段时间里,蔡司和阿斯麦的合作都是半心半意,镜头成了阿斯麦“卡脖子”的环节。一直到1990年代初,蔡司陷入财务危机,而阿斯麦的母公司飞利浦慷慨相助,前后借给蔡司将近4000万美元,帮助它摆脱困境,两家公司这才越走越近。后来,蔡司又在飞利浦的帮助下,开发出了闭环抛光机器人生产线,也就是用机器人来打磨抛光镜片,这就摆脱了对“金手指”的依赖,为光刻机的量产铺平了道路。 就这样,初创的阿斯麦攻克了一道道难关,终于在1991年交付了一台划时代的产品,型号为PAS 5500。这款机器一上市就迅速占领市场,阿斯麦终于扭转多年亏损的局面,实现了持续盈利。 同时,一场意外的行业萧条,直接让阿斯麦的两位美国对手出局了。 说来也巧,就在阿斯麦刚成立的三年中,全球的芯片行业经历了一次衰退,需求暴跌。日本公司通过财团之间的抱团取暖,躲过一劫。阿斯麦在那几年还在潜心搞研发,反正没有产品卖,也不受市场萧条的影响。但是美国公司就倒霉了。以GCA公司为例。在前些年的市场繁荣期,GCA大干快上,同时上马了50多个研发项目,结果萧条期一来,资金链马上断掉,公司一蹶不振。美国公司一倒,蔡司的光刻镜头就只能卖给阿斯麦,正好缓解了镜头产能不足的压力,真是如有神助。 到1996年阿斯麦上市的时候,光刻机市场只剩三个玩家:老大尼康、老二佳能,阿斯麦排第三。这本书正文的最后一句话是,阿斯麦员工穿的T恤上写着:我们将打败日本人。 第三部分
显然,到这儿,阿斯麦的故事还没有讲完。在接下来的第三部分,我通过网上查找的资料,特别是本书译者金捷幡写的文章《光刻机之战》,为你简要介绍阿斯麦是怎么打败尼康和佳能的。阿斯麦之所以能成为行业老大,离不开两个“贵人”的支持。一个是台积电,一个是英特尔。 先来说台积电。台积电之所以能和阿斯麦搭上线,是因为台积电和阿斯麦一样,一开始都是飞利浦的合资企业。因为这样的关系,台积电成为阿斯麦最早的客户之一,和阿斯麦有比较多的合作。 1990年代,光刻机的光源被卡在了193纳米的深紫外光,想要进一步制造波长更短的光,实在是太难了。这时候,尼康打算用一种叫F2的激光作为光源。但是,这种光很容易被吸收,原来的镜头、光刻胶等配套材料都不能用,必须全部重新研发。而且,F2激光的波长是157纳米,只比193纳米的深紫外光短了不到25%。也就是说,F2激光的研发投入产出比太低。 与此同时,台积电有一名叫林本坚的工程师想出了一个怪招:只要在曝光的硅晶圆上方加1毫米厚的水,通过水的折射,就可以把193纳米的深紫外光变成134纳米的光。这比F2激光的157纳米更短,而且对原来的机器不用做太大的改动,属于低投入高产出。林本坚这个想法一出来,阿斯麦积极响应,和台积电一起研制出了叫做“浸入式”的新一代光刻机,很快抢占了市场。当然,台积电也凭借率先用浸入式光刻机来量产芯片,崛起为业界巨头,这是一个双赢的格局。 而另一边,等尼康反应过来,也开始研发浸入式光刻机,技术上已经比阿斯麦落后了一两年。光刻机市场就是这么残酷,只要一次技术换代没跟上,就会被拉下马来。 这是第一个贵人台积电,帮助阿斯麦弯道超车尼康。不过,第二个贵人英特尔更厉害,它让阿斯麦一骑绝尘,把尼康和佳能甩出了十条街。1990年代,就在尼康想出F2方案、林本坚想出浸入式方案的时候,芯片界的老大英特尔也在想办法:这么小打小闹、修修补补下去不行啊,想要在未来十年保持摩尔定律有效,必须把光刻机的波长缩小一个数量级才行。这种光就是一开始我们提到的极紫外光,它的波长只有13.5纳米,是深紫外光的1/15。 当然,要制造出这种光源的光刻机,已经不是哪家公司凭一己之力就可以完成的,必须举当时全美国最先进的科技力量,共同研发。1997年,英特尔和美国能源部牵头,成立了一个研究组织叫做“极紫外联盟”(EUV LLC),成员包括当时还如日中天的摩托罗拉、AMD,以及美国三大国家实验室;总投资两亿美元,集合几百位顶级科学家,从理论上验证极紫外技术的可行性。 从1997~2003年的6年之内,极紫外联盟的科学家发表了几百篇论文,扫清了极紫外技术的理论难题,只需要光刻机厂商把技术落地了。问题是,美国举全国之力研发出来的这么宝贵的技术,交给谁呢?美国的光刻机厂商已经被团灭了,剩下的玩家只有阿斯麦、尼康、佳能三巨头。1980年代日本人在存储芯片领域把美国人打得落花流水,美国人至今恨得牙痒痒,把技术转让给日本人断断不行。这样一来,唯一的选择就只有阿斯麦了。 当然,美国人对这家荷兰公司也不是特别放心,让它做出了一堆承诺,几乎把阿斯麦变成了半个美国公司。目前阿斯麦的前三大股东都是美国公司,而飞利浦几乎没有阿斯麦的股份了。这也是为什么中芯国际想买阿斯麦的极紫外光刻机,而美国人不让卖就没法卖,因为技术是人家的。 有了美国人的技术转让,再加上阿斯麦高达每年10亿欧元的研发投入,阿斯麦终于在2015年实现了极紫外光刻机的量产。而曾经的日本双雄尼康和佳能,直接放弃了极紫外光刻机的研发,退出比赛,只在中低端市场还有一点残余的份额。 结语
从阿斯麦王者崛起的故事中我们可以看到,光刻机技术其实已经超越了企业之间的竞争,它需要从国家战略层面,在资金上、技术上集中力量、集体攻坚。那么,在这场竞争中,中国的国产光刻机处于什么位置,还没有赶超的可能? 其实,我国的光刻机技术起步并不晚,早在1977年就研制出了第一台国产光刻机,和当时世界最先进水平的差距并不大。但是后来,由于信奉“造不如买”,我国的光刻机研发陷入了停滞,直到21世纪初才又重新开始启动。 目前,中国最牛的光刻机生产商是上海微电子(SMEE),它的光刻机可以生产90纳米制程的芯片。虽然这离最先进的7纳米甚至5纳米芯片还差很远,但90纳米芯片也能够满足国防和工业的计算需求,即使真的断供,我们最多是没有最新款的手机可用,不至于国家彻底停摆。而且,5G技术的应用,也可以在一定程度上缓解芯片能力的不足。这就好比,我们没有能力造出豪华跑车,但可以把高速公路修得更好,整体车速跑起来也不会太慢。 最新消息称,上海微电子将在2021~2022年交付新一代浸入式光刻机,可以生产28纳米制程的芯片。28纳米芯片已经可以满足物联网技术需求。而且,用28纳米光刻机进行多次重复曝光,可以生产7纳米芯片,只不过速度慢一些。目前,中科院表示要带头攻坚光刻机项目,国家也对光刻机研发进行了专项拨款。中国的光刻机研发,路漫漫而修远兮,但只要坚持投入、不下牌桌,就会有赢的机会。 撰稿、讲述:徐玲
回应 2021-05-13 05:24:05
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得到听书版书/电子版书/喜马拉雅听书———关于作者 瑞尼·雷吉梅克,荷兰科技记者,出版人。雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。 关于本书 这是阿斯麦公司的最新传记,英文版在2019年上市。本书详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。 核心内容 一、光刻机是咋回事,...
2021-05-13 05:24:05 1人喜欢
得到听书版书/电子版书/喜马拉雅听书———关于作者 瑞尼·雷吉梅克,荷兰科技记者,出版人。雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。 关于本书 这是阿斯麦公司的最新传记,英文版在2019年上市。本书详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。 核心内容 一、光刻机是咋回事,造一台高端光刻机为什么这么难。 二、阿斯麦怎样从一家不断亏损的初创企业,成长为和日本尼康、佳能并列的市场三巨头,这也是本书的主要内容。 三、在1996年之后,阿斯麦怎样甩开这两个竞争对手,成为极紫外光刻机市场的唯一玩家的。
前言 你好,欢迎每天听本书,我是徐玲。这期音频为你解读的是《光刻巨人》,这是全球光刻机巨头阿斯麦(ASML)公司的企业传记。 光刻机,是近两年热议的话题,很多人都在说,光刻机是中国被“卡脖子”的关键技术之一。这种神秘的机器,被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”,它是用来制造芯片的核心设备。一台最先进的极紫外(EUV)光刻机,市场售价高达1.2亿欧元,和一架波音737客机的价格差不多。有人开玩笑说,光刻机哪里是在刻芯片,简直就是在印钞票。而且,这么贵的东西,还不是你想买就能买。 极紫外光刻机目前全球只有一家公司能生产,这就是今天要说的主角,荷兰的阿斯麦公司。2019年,阿斯麦公司的极紫外光刻机产量只有20多台,英特尔、三星、台积电等芯片生产巨头都在等着供货。中芯国际曾经在2017年下血本向阿斯麦订购了一台极紫外光刻机,但由于美国的阻挠,这台机器至今没有到货。目前,我国花在进口芯片上的钱超过了进口石油,芯片成为消耗外汇储备最多的项目。如果美国全面断供芯片,而我们又买不到最先进的光刻机,那么我们将面临没有高端芯片可用的风险。 听到这儿,我猜你心里已经打出了无数个问号:光刻机到底有啥高科技,能卖这么贵?芯片产业向来是美、日、韩三国主导的地盘,为什么垄断全球高端光刻机市场的,竟然是一家名不见经传的荷兰公司?中国的国产光刻机发展得怎么样了,有没有可能追赶上来?别着急,这期音频,我会把这些问题都给你讲清楚。 我们回过头来说说《光刻巨人》这本书。这是阿斯麦公司的最新传记,详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。作者是一名荷兰的科技记者,叫瑞尼·雷吉梅克。巧的是,雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。这本书的英文版在2019年上市,是目前关于阿斯麦公司的权威传记。 接下来,我就分三个部分来讲述。第一部分,我想为你简要说明光刻机是咋回事,造一台高端光刻机为什么这么难;第二部分,我们来看看,阿斯麦怎样从一家不断亏损的初创企业,成长为和日本尼康、佳能并列的市场三巨头,这也是本书的主要内容;第三部分,我要为你补充,在1996年之后,阿斯麦怎样甩开这两个竞争对手,成为极紫外光刻机市场的唯一玩家的。 第一部分
好,我们先来讲第一点:高端光刻机为什么那么难造? 有人这样形容光刻机:“这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。”听起来是不是特别懵? 别害怕,其实,光刻机的工作原理一点都不复杂。你可以把光刻机看作一台高精度的底片曝光洗印机,它负责把“底片”,也就是设计好的芯片电路图曝光到“相片纸”上。这个“底片”有一个专业名称,叫做“掩膜”,掩盖的掩,保鲜膜的膜。而这里的“相片纸”,就是制造芯片的基底材料硅晶圆;曝光完成后得到的最终“照片”,就是芯片。 光刻机的基本结构也并不复杂,最关键的部件只有三个:光源发射器、用来调整光路和聚焦的光学镜头,以及放置硅晶圆的曝光台。你看,是不是一说你就明白了? 正是因为光刻机的工作原理和基本结构并不复杂,所以,在芯片行业发展的早期,并没有专门的光刻机生产商。芯片公司只需要到照相器材商店购买普通的相片洗印设备,然后自己加工改造一下就可以了。 那么,光刻机是从什么时候变得复杂起来的呢?这就要说到芯片行业著名的“摩尔定律”。摩尔定律是指,每隔两年,同样大小的一块芯片上,晶体管数量会增加一倍。换句话说,芯片的性能也增加一倍。要注意的是,摩尔定律并不是客观的自然规律,而是芯片行业在激烈竞争中形成的经验规律:一旦芯片公司的研发速度落后于这个节奏,就将被无情淘汰。摩尔定律自从1965年提出后,统治了芯片行业长达半个世纪。 半个世纪以来,芯片上的晶体管数量一直在呈指数级增长。如果还把芯片比喻为“照片”的话,那么,这个照片的像素是呈指数级增长的。相应地,用来曝光洗印“照片”的光刻机的精度,也必须越来越高,否则,你设计的“照片”再精美,印不出来,也是白搭。 以目前华为的麒麟7纳米芯片为例,生产这样的芯片,要用前面说到的最先进的极紫外光刻机。它的精度要达到什么样的程度呢? 首先,如果把光想象成一把刻刀的话,那么光波越短,这把刻刀就越锋利。我们知道,1纳米等于百万分之一毫米,7纳米芯片意味着,它的每个元器件之间,只允许有几纳米的间隔距离,相当于一根头发丝粗细的万分之一。 要曝光这样的芯片,必须采用一种特殊的光源,也就是极紫外光,它的波长只有13.5纳米,是可见光波长的几十分之一。但是,极紫外光源很难制造。有大概20年的时间,光刻机所使用的光都是波长为193纳米的深紫外光,一直无法突破。直到2015年,阿斯麦才研制出了第一台极紫外光刻机。到今天,也只有阿斯麦一家公司能够生产极紫外光刻机。这就是光刻机的第一个技术难点,光源。 光刻机的第二个技术难点,是用来调整光路和聚焦的光学镜头。高度精密的光学镜头是光刻机的核心部件之一,所以你发现没有,排在阿斯麦之后的另外两家光刻机生产商,尼康和佳能,都是生产光学镜头的佼佼者。阿斯麦自己不生产镜头,它的镜头来自德国的光学大师卡尔蔡司。这种镜头有多精密呢?如果把镜头放大到一个地球那么大,它上面只允许有一根头发丝那样的凸起。所以有人说,这可能是宇宙中最光滑的人造物体。 说到这儿,你有没有想起在科幻小说《三体》里,三体人用来攻击地球的“水滴”,其实就是他们制造的一种表面绝对光滑的物体。按小说里的定义,能不能制造出这么精细的东西,就是衡量一个宇宙文明高度的标志。 然而,能制造出这样的光学镜头还不够。光刻机的第三个技术难点,是对准。芯片不是一次曝光就可以完成的,而是必须更换不同的掩膜,进行多次曝光。就好像用单色印刷机印彩色图纸,要用四种不同的颜色,在同一张纸上印刷四遍。在这个过程中,如果下一道印刷没有完全对准上一道的图案,就会出现重影,图像就废了。 光刻机也是这个道理。别忘了前面说的,芯片的每个元器件之间只允许有几纳米的间隔。这就意味着,掩膜和硅晶圆每次对准的误差,也必须控制在纳米级别。更何况,一个硅晶圆有生日蛋糕那么大,而每次曝光的区域只有一块橡皮擦那么大。曝光完一个区域之后,放置硅晶圆的曝光台必须快速移动,接着曝光下一个区域。要在快速移动中实现纳米级的对准,这个难度就相当于,你要从眨眼之间,端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩,恰好踩到预定的脚印上,菜还保持端平不能洒。 听到这儿,你是不是也觉得,天啊,实在是太难了。其实,除了光源、镜头、对准这三大核心技术难题,还有一系列外围的技术难题,比如,比室外空气干净1万倍的超洁净厂房,防止机器抖动的磁悬浮装置,以及配套的计算光刻软件,等等。现在我们明白,为什么光刻机被称为“半导体工业皇冠上的明珠”。制造一台极紫外光刻机,就是在挑战人类工业文明的极限。 第二部分
好,我们对光刻机有了一个大致的了解,接下来,我们来说说光刻机垄断巨头阿斯麦公司是如何崛起的。 在阿斯麦公司成立的1984年,光刻机市场已经是群雄并起,有十来家生产商,市场份额较大的有美国的著名仪器制造商珀金埃尔默公司和GCA公司,以及日本的尼康和佳能。阿斯麦公司在成立后的两年内,市场份额为零,因为他们还没有生产出任何一款产品推向市场。阿斯麦的首届CEO贾特·斯密特声称,四年之内,阿斯麦定会杀入光刻机市场的前三强。 你肯定觉得奇怪,一家名不见经传的小公司,在巨头林立的光刻机市场,哪来这样的底气呢?这是因为阿斯麦并不是草根出身,而是系出名门,它的技术和创业团队来自大名鼎鼎的飞利浦公司。早在1960年代,飞利浦的物理实验室就开始研发光刻机,而且,有好几项技术都比市面上的光刻机要先进。 但是,飞利浦作为一家巨无霸公司,同时研发的新产品可以说不计其数,那个年代的光刻机也不算一种特别高科技的产品,飞利浦高层完全没有意识到这个机器的重要性。有件小事很能说明这一点。 飞利浦的物理实验室每年都会举办一个研究成果展,有一年,光刻机团队获得了一个机会,在大会上展出他们的光刻机原型。这台机器成功吸引了大家的注意,一名公司董事也过来参观学习。光刻机团队正在眉飞色舞地给董事介绍机器性能,结果董事突然走开了,原来他被隔壁展台的新型洗衣机吸引过去了。在董事看来,与光刻机这种专业小众设备相比,能够批量出货上万台的新型洗衣机当然更具赚钱能力。 公司董事是这种态度,光刻机在飞利浦的命运就可想而知了,真是姥姥不疼、舅舅不爱。而偏偏光刻机又是一个需要持续投入、大量烧钱的项目,每年至少需要投入1000万美元进行研发,简直就是个无底洞。到1980年代初,飞利浦实在受不了了,决定把这个包袱甩出去,能卖掉就卖掉,卖不掉的话找人来合资也行,好歹分担点成本。 飞利浦先后洽谈了三家美国公司,都吃了闭门羹,美国人并不觉得飞利浦的技术有多牛。只有荷兰本地的一家叫ASM的小公司积极回应。眼看着实在没人接盘,飞利浦最终同意,与ASM合资成立光刻机公司,双方各占一半股份。阿斯麦的名字就来自于ASM公司。1984年4月1日愚人节这天,投资资金到账,首任CEO贾特·斯密特走马上任。 刚刚接手新公司没几天,斯密特就后悔了。他发现自己掉进了一个大坑里。首先,这家公司穷得要命。飞利浦和ASM各自注资210万美元,其中飞利浦的注资还是拿过时的样机和库存材料来折价的。阿斯麦公司现金不足300万美元,这和每年至少1000万美元的研发预算相比,简直都不够塞牙缝的。公司甚至都没有一个像样的办公地点,飞利浦在自己的豪华办公大楼前面,搭了一排简易活动板房供他们办公。 第二,比没钱更要命的是,公司员工的士气非常低落。阿斯麦最初的47名员工,都来自飞利浦的光刻机团队,他们认为自己是被飞利浦一脚踢了出来,扫地出门。每个人都灰心丧气、不停地抱怨,这样一帮人,你怎么指挥他们打仗? 第三,从技术上看,阿斯麦确实从飞利浦那儿获得了一些领先的技术,比如高精度的对准技术,但是,从实验室技术到商业量产,还有很长的一段路要走。很有可能,产品还没推向市场,钱就烧光了。 想想看,假如你是斯密特,该怎么办? 斯密特做的第一步,就是重振员工士气,这是扭转局势的开始。什么东西可以让一支暮气沉沉的队伍变得斗志昂扬?不是钱,而是赢的希望。在公司成立后的第一次员工大会上,斯密特信心满满地宣布,四年之内,阿斯麦可以从一家市场份额为零的公司,跻身光刻机市场的前三名。当然,牛可以随便吹,关键是,你怎么让员工真的相信? 斯密特对竞争形势做了认真分析。当时市面上包括阿斯麦在内,有10家光刻机生产商,但其中有5家根本没有啥核心技术,属于陪跑的行列,真正值得认真对待的对手也就四家,就是前面提到的美国的珀金埃尔默和GCA,以及日本的尼康和佳能。 斯密特告诉员工,虽然这四家公司的产品都很成熟,但是它们都没有充分重视摩尔定律的威力。两年之后,主流芯片将升级换代,从大规模集成电路变成超大规模集成电路,硅晶圆尺寸要从4英寸变成6英寸。这意味着,现有的光刻机会被淘汰,市场将会重新洗牌。四巨头中还没有一家研制出了新一代光刻机,阿斯麦是和它们站在同一条起跑线上,谁率先研发出新一代光刻机,谁就赢了。更何况,阿斯麦拥有一张技术王牌——高精度的对准系统。这是开发下一代光刻机的关键技术,其他四巨头都还没有,这等于是阿斯麦抢跑了,赢面很大。 斯密特这一番话,听得员工一个个热血沸腾,准备撸起袖子大干一场。员工动员起来了,接下来,斯密特得完成第二项艰巨任务,就是找钱。斯密特估计,要想在光刻机市场站稳脚跟,需要筹集1亿美元的研发费用。但是,飞利浦把光刻机项目剥离出来,就是不想再往里面投钱,ASM的实力又不够,斯密特费劲口舌好说歹说,才让两家股东各增资了150万美元,简直是杯水车薪。 事实上,阿斯麦从成立到上市的十多年间,一直处于现金流极度紧张的状况,斯密特和后来几任CEO的首要任务,都是找钱。当时,欧共体和荷兰政府的经济事务部,都对本地高科技企业有补贴和贷款支持,阿斯麦的人天天去游说政府给他们拨款,有段时间简直就要在政府大楼门前安营扎寨了。阿斯麦好几次资金断流,都是靠荷兰政府紧急输血来续的命。 还有,飞利浦不想给钱,给阿斯麦做担保总可以吧,靠着飞利浦的担保,阿斯麦从银行贷到了2500万美元。阿斯麦又设法找到资产租赁公司,以在建的机器设备为抵押,贷了一笔款。总之,通过各种东挪西凑,研发费用勉强到位。当然,后来飞利浦终于发现了光刻机的重要性,也对阿斯麦下了血本,前后投资超过1亿美元。 钱的问题解决了,斯密特又开始发愁光刻机的量产问题。斯密特清醒地认识到,关键的瓶颈其实不在阿斯麦本身,而在于生产光学镜头的供应商。日本的尼康和佳能自己就是顶级的光学镜头厂商,阿斯麦想要和它们竞争,必须绑定一个高水平的供应商。斯密特认定,唯一的选择是德国的顶级镜头厂商卡尔蔡司。 斯密特派人去蔡司谈合作,看看能不能为他们独家定制镜头,谁知道,蔡司那边的负责人一口拒绝,拿出几个库存镜头告诉他们,爱买不买。原来,除了阿斯麦,美国的几家光刻机公司也在寻求和蔡司合作,蔡司的镜头是好女不愁嫁,当然不可能为阿斯麦独家定制了。 更麻烦的是,就算蔡司愿意合作,它的产量也跟不上。蔡司的精密镜头是手动抛光完成的,需要依赖具有多年经验的顶级工匠,这样的工匠被称为“金手指”。6名“金手指”一年只能磨制出10套满足新一代光刻机要求的镜头,蔡司就算跑遍全球也找不到足够的“金手指”。 在后来很长一段时间里,蔡司和阿斯麦的合作都是半心半意,镜头成了阿斯麦“卡脖子”的环节。一直到1990年代初,蔡司陷入财务危机,而阿斯麦的母公司飞利浦慷慨相助,前后借给蔡司将近4000万美元,帮助它摆脱困境,两家公司这才越走越近。后来,蔡司又在飞利浦的帮助下,开发出了闭环抛光机器人生产线,也就是用机器人来打磨抛光镜片,这就摆脱了对“金手指”的依赖,为光刻机的量产铺平了道路。 就这样,初创的阿斯麦攻克了一道道难关,终于在1991年交付了一台划时代的产品,型号为PAS 5500。这款机器一上市就迅速占领市场,阿斯麦终于扭转多年亏损的局面,实现了持续盈利。 同时,一场意外的行业萧条,直接让阿斯麦的两位美国对手出局了。 说来也巧,就在阿斯麦刚成立的三年中,全球的芯片行业经历了一次衰退,需求暴跌。日本公司通过财团之间的抱团取暖,躲过一劫。阿斯麦在那几年还在潜心搞研发,反正没有产品卖,也不受市场萧条的影响。但是美国公司就倒霉了。以GCA公司为例。在前些年的市场繁荣期,GCA大干快上,同时上马了50多个研发项目,结果萧条期一来,资金链马上断掉,公司一蹶不振。美国公司一倒,蔡司的光刻镜头就只能卖给阿斯麦,正好缓解了镜头产能不足的压力,真是如有神助。 到1996年阿斯麦上市的时候,光刻机市场只剩三个玩家:老大尼康、老二佳能,阿斯麦排第三。这本书正文的最后一句话是,阿斯麦员工穿的T恤上写着:我们将打败日本人。 第三部分
显然,到这儿,阿斯麦的故事还没有讲完。在接下来的第三部分,我通过网上查找的资料,特别是本书译者金捷幡写的文章《光刻机之战》,为你简要介绍阿斯麦是怎么打败尼康和佳能的。阿斯麦之所以能成为行业老大,离不开两个“贵人”的支持。一个是台积电,一个是英特尔。 先来说台积电。台积电之所以能和阿斯麦搭上线,是因为台积电和阿斯麦一样,一开始都是飞利浦的合资企业。因为这样的关系,台积电成为阿斯麦最早的客户之一,和阿斯麦有比较多的合作。 1990年代,光刻机的光源被卡在了193纳米的深紫外光,想要进一步制造波长更短的光,实在是太难了。这时候,尼康打算用一种叫F2的激光作为光源。但是,这种光很容易被吸收,原来的镜头、光刻胶等配套材料都不能用,必须全部重新研发。而且,F2激光的波长是157纳米,只比193纳米的深紫外光短了不到25%。也就是说,F2激光的研发投入产出比太低。 与此同时,台积电有一名叫林本坚的工程师想出了一个怪招:只要在曝光的硅晶圆上方加1毫米厚的水,通过水的折射,就可以把193纳米的深紫外光变成134纳米的光。这比F2激光的157纳米更短,而且对原来的机器不用做太大的改动,属于低投入高产出。林本坚这个想法一出来,阿斯麦积极响应,和台积电一起研制出了叫做“浸入式”的新一代光刻机,很快抢占了市场。当然,台积电也凭借率先用浸入式光刻机来量产芯片,崛起为业界巨头,这是一个双赢的格局。 而另一边,等尼康反应过来,也开始研发浸入式光刻机,技术上已经比阿斯麦落后了一两年。光刻机市场就是这么残酷,只要一次技术换代没跟上,就会被拉下马来。 这是第一个贵人台积电,帮助阿斯麦弯道超车尼康。不过,第二个贵人英特尔更厉害,它让阿斯麦一骑绝尘,把尼康和佳能甩出了十条街。1990年代,就在尼康想出F2方案、林本坚想出浸入式方案的时候,芯片界的老大英特尔也在想办法:这么小打小闹、修修补补下去不行啊,想要在未来十年保持摩尔定律有效,必须把光刻机的波长缩小一个数量级才行。这种光就是一开始我们提到的极紫外光,它的波长只有13.5纳米,是深紫外光的1/15。 当然,要制造出这种光源的光刻机,已经不是哪家公司凭一己之力就可以完成的,必须举当时全美国最先进的科技力量,共同研发。1997年,英特尔和美国能源部牵头,成立了一个研究组织叫做“极紫外联盟”(EUV LLC),成员包括当时还如日中天的摩托罗拉、AMD,以及美国三大国家实验室;总投资两亿美元,集合几百位顶级科学家,从理论上验证极紫外技术的可行性。 从1997~2003年的6年之内,极紫外联盟的科学家发表了几百篇论文,扫清了极紫外技术的理论难题,只需要光刻机厂商把技术落地了。问题是,美国举全国之力研发出来的这么宝贵的技术,交给谁呢?美国的光刻机厂商已经被团灭了,剩下的玩家只有阿斯麦、尼康、佳能三巨头。1980年代日本人在存储芯片领域把美国人打得落花流水,美国人至今恨得牙痒痒,把技术转让给日本人断断不行。这样一来,唯一的选择就只有阿斯麦了。 当然,美国人对这家荷兰公司也不是特别放心,让它做出了一堆承诺,几乎把阿斯麦变成了半个美国公司。目前阿斯麦的前三大股东都是美国公司,而飞利浦几乎没有阿斯麦的股份了。这也是为什么中芯国际想买阿斯麦的极紫外光刻机,而美国人不让卖就没法卖,因为技术是人家的。 有了美国人的技术转让,再加上阿斯麦高达每年10亿欧元的研发投入,阿斯麦终于在2015年实现了极紫外光刻机的量产。而曾经的日本双雄尼康和佳能,直接放弃了极紫外光刻机的研发,退出比赛,只在中低端市场还有一点残余的份额。 结语
从阿斯麦王者崛起的故事中我们可以看到,光刻机技术其实已经超越了企业之间的竞争,它需要从国家战略层面,在资金上、技术上集中力量、集体攻坚。那么,在这场竞争中,中国的国产光刻机处于什么位置,还没有赶超的可能? 其实,我国的光刻机技术起步并不晚,早在1977年就研制出了第一台国产光刻机,和当时世界最先进水平的差距并不大。但是后来,由于信奉“造不如买”,我国的光刻机研发陷入了停滞,直到21世纪初才又重新开始启动。 目前,中国最牛的光刻机生产商是上海微电子(SMEE),它的光刻机可以生产90纳米制程的芯片。虽然这离最先进的7纳米甚至5纳米芯片还差很远,但90纳米芯片也能够满足国防和工业的计算需求,即使真的断供,我们最多是没有最新款的手机可用,不至于国家彻底停摆。而且,5G技术的应用,也可以在一定程度上缓解芯片能力的不足。这就好比,我们没有能力造出豪华跑车,但可以把高速公路修得更好,整体车速跑起来也不会太慢。 最新消息称,上海微电子将在2021~2022年交付新一代浸入式光刻机,可以生产28纳米制程的芯片。28纳米芯片已经可以满足物联网技术需求。而且,用28纳米光刻机进行多次重复曝光,可以生产7纳米芯片,只不过速度慢一些。目前,中科院表示要带头攻坚光刻机项目,国家也对光刻机研发进行了专项拨款。中国的光刻机研发,路漫漫而修远兮,但只要坚持投入、不下牌桌,就会有赢的机会。 撰稿、讲述:徐玲
回应 2021-05-13 05:24:05
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得到听书版书/电子版书/喜马拉雅听书———关于作者 瑞尼·雷吉梅克,荷兰科技记者,出版人。雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。 关于本书 这是阿斯麦公司的最新传记,英文版在2019年上市。本书详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。 核心内容 一、光刻机是咋回事,...
2021-05-13 05:24:05 1人喜欢
得到听书版书/电子版书/喜马拉雅听书———关于作者 瑞尼·雷吉梅克,荷兰科技记者,出版人。雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。 关于本书 这是阿斯麦公司的最新传记,英文版在2019年上市。本书详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。 核心内容 一、光刻机是咋回事,造一台高端光刻机为什么这么难。 二、阿斯麦怎样从一家不断亏损的初创企业,成长为和日本尼康、佳能并列的市场三巨头,这也是本书的主要内容。 三、在1996年之后,阿斯麦怎样甩开这两个竞争对手,成为极紫外光刻机市场的唯一玩家的。
前言 你好,欢迎每天听本书,我是徐玲。这期音频为你解读的是《光刻巨人》,这是全球光刻机巨头阿斯麦(ASML)公司的企业传记。 光刻机,是近两年热议的话题,很多人都在说,光刻机是中国被“卡脖子”的关键技术之一。这种神秘的机器,被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”,它是用来制造芯片的核心设备。一台最先进的极紫外(EUV)光刻机,市场售价高达1.2亿欧元,和一架波音737客机的价格差不多。有人开玩笑说,光刻机哪里是在刻芯片,简直就是在印钞票。而且,这么贵的东西,还不是你想买就能买。 极紫外光刻机目前全球只有一家公司能生产,这就是今天要说的主角,荷兰的阿斯麦公司。2019年,阿斯麦公司的极紫外光刻机产量只有20多台,英特尔、三星、台积电等芯片生产巨头都在等着供货。中芯国际曾经在2017年下血本向阿斯麦订购了一台极紫外光刻机,但由于美国的阻挠,这台机器至今没有到货。目前,我国花在进口芯片上的钱超过了进口石油,芯片成为消耗外汇储备最多的项目。如果美国全面断供芯片,而我们又买不到最先进的光刻机,那么我们将面临没有高端芯片可用的风险。 听到这儿,我猜你心里已经打出了无数个问号:光刻机到底有啥高科技,能卖这么贵?芯片产业向来是美、日、韩三国主导的地盘,为什么垄断全球高端光刻机市场的,竟然是一家名不见经传的荷兰公司?中国的国产光刻机发展得怎么样了,有没有可能追赶上来?别着急,这期音频,我会把这些问题都给你讲清楚。 我们回过头来说说《光刻巨人》这本书。这是阿斯麦公司的最新传记,详细讲述了阿斯麦公司在早期,也就是从1984年创立到1996年上市这段时间的创业故事。作者是一名荷兰的科技记者,叫瑞尼·雷吉梅克。巧的是,雷吉梅克就出生在阿斯麦公司所在的小镇上。雷吉梅克花7年时间,采访了阿斯麦的创始人和后来的多位CEO,还访谈了几十位核心员工,获得了大量第一手素材。这本书的英文版在2019年上市,是目前关于阿斯麦公司的权威传记。 接下来,我就分三个部分来讲述。第一部分,我想为你简要说明光刻机是咋回事,造一台高端光刻机为什么这么难;第二部分,我们来看看,阿斯麦怎样从一家不断亏损的初创企业,成长为和日本尼康、佳能并列的市场三巨头,这也是本书的主要内容;第三部分,我要为你补充,在1996年之后,阿斯麦怎样甩开这两个竞争对手,成为极紫外光刻机市场的唯一玩家的。 第一部分
好,我们先来讲第一点:高端光刻机为什么那么难造? 有人这样形容光刻机:“这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。”听起来是不是特别懵? 别害怕,其实,光刻机的工作原理一点都不复杂。你可以把光刻机看作一台高精度的底片曝光洗印机,它负责把“底片”,也就是设计好的芯片电路图曝光到“相片纸”上。这个“底片”有一个专业名称,叫做“掩膜”,掩盖的掩,保鲜膜的膜。而这里的“相片纸”,就是制造芯片的基底材料硅晶圆;曝光完成后得到的最终“照片”,就是芯片。 光刻机的基本结构也并不复杂,最关键的部件只有三个:光源发射器、用来调整光路和聚焦的光学镜头,以及放置硅晶圆的曝光台。你看,是不是一说你就明白了? 正是因为光刻机的工作原理和基本结构并不复杂,所以,在芯片行业发展的早期,并没有专门的光刻机生产商。芯片公司只需要到照相器材商店购买普通的相片洗印设备,然后自己加工改造一下就可以了。 那么,光刻机是从什么时候变得复杂起来的呢?这就要说到芯片行业著名的“摩尔定律”。摩尔定律是指,每隔两年,同样大小的一块芯片上,晶体管数量会增加一倍。换句话说,芯片的性能也增加一倍。要注意的是,摩尔定律并不是客观的自然规律,而是芯片行业在激烈竞争中形成的经验规律:一旦芯片公司的研发速度落后于这个节奏,就将被无情淘汰。摩尔定律自从1965年提出后,统治了芯片行业长达半个世纪。 半个世纪以来,芯片上的晶体管数量一直在呈指数级增长。如果还把芯片比喻为“照片”的话,那么,这个照片的像素是呈指数级增长的。相应地,用来曝光洗印“照片”的光刻机的精度,也必须越来越高,否则,你设计的“照片”再精美,印不出来,也是白搭。 以目前华为的麒麟7纳米芯片为例,生产这样的芯片,要用前面说到的最先进的极紫外光刻机。它的精度要达到什么样的程度呢? 首先,如果把光想象成一把刻刀的话,那么光波越短,这把刻刀就越锋利。我们知道,1纳米等于百万分之一毫米,7纳米芯片意味着,它的每个元器件之间,只允许有几纳米的间隔距离,相当于一根头发丝粗细的万分之一。 要曝光这样的芯片,必须采用一种特殊的光源,也就是极紫外光,它的波长只有13.5纳米,是可见光波长的几十分之一。但是,极紫外光源很难制造。有大概20年的时间,光刻机所使用的光都是波长为193纳米的深紫外光,一直无法突破。直到2015年,阿斯麦才研制出了第一台极紫外光刻机。到今天,也只有阿斯麦一家公司能够生产极紫外光刻机。这就是光刻机的第一个技术难点,光源。 光刻机的第二个技术难点,是用来调整光路和聚焦的光学镜头。高度精密的光学镜头是光刻机的核心部件之一,所以你发现没有,排在阿斯麦之后的另外两家光刻机生产商,尼康和佳能,都是生产光学镜头的佼佼者。阿斯麦自己不生产镜头,它的镜头来自德国的光学大师卡尔蔡司。这种镜头有多精密呢?如果把镜头放大到一个地球那么大,它上面只允许有一根头发丝那样的凸起。所以有人说,这可能是宇宙中最光滑的人造物体。 说到这儿,你有没有想起在科幻小说《三体》里,三体人用来攻击地球的“水滴”,其实就是他们制造的一种表面绝对光滑的物体。按小说里的定义,能不能制造出这么精细的东西,就是衡量一个宇宙文明高度的标志。 然而,能制造出这样的光学镜头还不够。光刻机的第三个技术难点,是对准。芯片不是一次曝光就可以完成的,而是必须更换不同的掩膜,进行多次曝光。就好像用单色印刷机印彩色图纸,要用四种不同的颜色,在同一张纸上印刷四遍。在这个过程中,如果下一道印刷没有完全对准上一道的图案,就会出现重影,图像就废了。 光刻机也是这个道理。别忘了前面说的,芯片的每个元器件之间只允许有几纳米的间隔。这就意味着,掩膜和硅晶圆每次对准的误差,也必须控制在纳米级别。更何况,一个硅晶圆有生日蛋糕那么大,而每次曝光的区域只有一块橡皮擦那么大。曝光完一个区域之后,放置硅晶圆的曝光台必须快速移动,接着曝光下一个区域。要在快速移动中实现纳米级的对准,这个难度就相当于,你要从眨眼之间,端着一盘菜从北京天安门冲到上海外滩,恰好踩到预定的脚印上,菜还保持端平不能洒。 听到这儿,你是不是也觉得,天啊,实在是太难了。其实,除了光源、镜头、对准这三大核心技术难题,还有一系列外围的技术难题,比如,比室外空气干净1万倍的超洁净厂房,防止机器抖动的磁悬浮装置,以及配套的计算光刻软件,等等。现在我们明白,为什么光刻机被称为“半导体工业皇冠上的明珠”。制造一台极紫外光刻机,就是在挑战人类工业文明的极限。 第二部分
好,我们对光刻机有了一个大致的了解,接下来,我们来说说光刻机垄断巨头阿斯麦公司是如何崛起的。 在阿斯麦公司成立的1984年,光刻机市场已经是群雄并起,有十来家生产商,市场份额较大的有美国的著名仪器制造商珀金埃尔默公司和GCA公司,以及日本的尼康和佳能。阿斯麦公司在成立后的两年内,市场份额为零,因为他们还没有生产出任何一款产品推向市场。阿斯麦的首届CEO贾特·斯密特声称,四年之内,阿斯麦定会杀入光刻机市场的前三强。 你肯定觉得奇怪,一家名不见经传的小公司,在巨头林立的光刻机市场,哪来这样的底气呢?这是因为阿斯麦并不是草根出身,而是系出名门,它的技术和创业团队来自大名鼎鼎的飞利浦公司。早在1960年代,飞利浦的物理实验室就开始研发光刻机,而且,有好几项技术都比市面上的光刻机要先进。 但是,飞利浦作为一家巨无霸公司,同时研发的新产品可以说不计其数,那个年代的光刻机也不算一种特别高科技的产品,飞利浦高层完全没有意识到这个机器的重要性。有件小事很能说明这一点。 飞利浦的物理实验室每年都会举办一个研究成果展,有一年,光刻机团队获得了一个机会,在大会上展出他们的光刻机原型。这台机器成功吸引了大家的注意,一名公司董事也过来参观学习。光刻机团队正在眉飞色舞地给董事介绍机器性能,结果董事突然走开了,原来他被隔壁展台的新型洗衣机吸引过去了。在董事看来,与光刻机这种专业小众设备相比,能够批量出货上万台的新型洗衣机当然更具赚钱能力。 公司董事是这种态度,光刻机在飞利浦的命运就可想而知了,真是姥姥不疼、舅舅不爱。而偏偏光刻机又是一个需要持续投入、大量烧钱的项目,每年至少需要投入1000万美元进行研发,简直就是个无底洞。到1980年代初,飞利浦实在受不了了,决定把这个包袱甩出去,能卖掉就卖掉,卖不掉的话找人来合资也行,好歹分担点成本。 飞利浦先后洽谈了三家美国公司,都吃了闭门羹,美国人并不觉得飞利浦的技术有多牛。只有荷兰本地的一家叫ASM的小公司积极回应。眼看着实在没人接盘,飞利浦最终同意,与ASM合资成立光刻机公司,双方各占一半股份。阿斯麦的名字就来自于ASM公司。1984年4月1日愚人节这天,投资资金到账,首任CEO贾特·斯密特走马上任。 刚刚接手新公司没几天,斯密特就后悔了。他发现自己掉进了一个大坑里。首先,这家公司穷得要命。飞利浦和ASM各自注资210万美元,其中飞利浦的注资还是拿过时的样机和库存材料来折价的。阿斯麦公司现金不足300万美元,这和每年至少1000万美元的研发预算相比,简直都不够塞牙缝的。公司甚至都没有一个像样的办公地点,飞利浦在自己的豪华办公大楼前面,搭了一排简易活动板房供他们办公。 第二,比没钱更要命的是,公司员工的士气非常低落。阿斯麦最初的47名员工,都来自飞利浦的光刻机团队,他们认为自己是被飞利浦一脚踢了出来,扫地出门。每个人都灰心丧气、不停地抱怨,这样一帮人,你怎么指挥他们打仗? 第三,从技术上看,阿斯麦确实从飞利浦那儿获得了一些领先的技术,比如高精度的对准技术,但是,从实验室技术到商业量产,还有很长的一段路要走。很有可能,产品还没推向市场,钱就烧光了。 想想看,假如你是斯密特,该怎么办? 斯密特做的第一步,就是重振员工士气,这是扭转局势的开始。什么东西可以让一支暮气沉沉的队伍变得斗志昂扬?不是钱,而是赢的希望。在公司成立后的第一次员工大会上,斯密特信心满满地宣布,四年之内,阿斯麦可以从一家市场份额为零的公司,跻身光刻机市场的前三名。当然,牛可以随便吹,关键是,你怎么让员工真的相信? 斯密特对竞争形势做了认真分析。当时市面上包括阿斯麦在内,有10家光刻机生产商,但其中有5家根本没有啥核心技术,属于陪跑的行列,真正值得认真对待的对手也就四家,就是前面提到的美国的珀金埃尔默和GCA,以及日本的尼康和佳能。 斯密特告诉员工,虽然这四家公司的产品都很成熟,但是它们都没有充分重视摩尔定律的威力。两年之后,主流芯片将升级换代,从大规模集成电路变成超大规模集成电路,硅晶圆尺寸要从4英寸变成6英寸。这意味着,现有的光刻机会被淘汰,市场将会重新洗牌。四巨头中还没有一家研制出了新一代光刻机,阿斯麦是和它们站在同一条起跑线上,谁率先研发出新一代光刻机,谁就赢了。更何况,阿斯麦拥有一张技术王牌——高精度的对准系统。这是开发下一代光刻机的关键技术,其他四巨头都还没有,这等于是阿斯麦抢跑了,赢面很大。 斯密特这一番话,听得员工一个个热血沸腾,准备撸起袖子大干一场。员工动员起来了,接下来,斯密特得完成第二项艰巨任务,就是找钱。斯密特估计,要想在光刻机市场站稳脚跟,需要筹集1亿美元的研发费用。但是,飞利浦把光刻机项目剥离出来,就是不想再往里面投钱,ASM的实力又不够,斯密特费劲口舌好说歹说,才让两家股东各增资了150万美元,简直是杯水车薪。 事实上,阿斯麦从成立到上市的十多年间,一直处于现金流极度紧张的状况,斯密特和后来几任CEO的首要任务,都是找钱。当时,欧共体和荷兰政府的经济事务部,都对本地高科技企业有补贴和贷款支持,阿斯麦的人天天去游说政府给他们拨款,有段时间简直就要在政府大楼门前安营扎寨了。阿斯麦好几次资金断流,都是靠荷兰政府紧急输血来续的命。 还有,飞利浦不想给钱,给阿斯麦做担保总可以吧,靠着飞利浦的担保,阿斯麦从银行贷到了2500万美元。阿斯麦又设法找到资产租赁公司,以在建的机器设备为抵押,贷了一笔款。总之,通过各种东挪西凑,研发费用勉强到位。当然,后来飞利浦终于发现了光刻机的重要性,也对阿斯麦下了血本,前后投资超过1亿美元。 钱的问题解决了,斯密特又开始发愁光刻机的量产问题。斯密特清醒地认识到,关键的瓶颈其实不在阿斯麦本身,而在于生产光学镜头的供应商。日本的尼康和佳能自己就是顶级的光学镜头厂商,阿斯麦想要和它们竞争,必须绑定一个高水平的供应商。斯密特认定,唯一的选择是德国的顶级镜头厂商卡尔蔡司。 斯密特派人去蔡司谈合作,看看能不能为他们独家定制镜头,谁知道,蔡司那边的负责人一口拒绝,拿出几个库存镜头告诉他们,爱买不买。原来,除了阿斯麦,美国的几家光刻机公司也在寻求和蔡司合作,蔡司的镜头是好女不愁嫁,当然不可能为阿斯麦独家定制了。 更麻烦的是,就算蔡司愿意合作,它的产量也跟不上。蔡司的精密镜头是手动抛光完成的,需要依赖具有多年经验的顶级工匠,这样的工匠被称为“金手指”。6名“金手指”一年只能磨制出10套满足新一代光刻机要求的镜头,蔡司就算跑遍全球也找不到足够的“金手指”。 在后来很长一段时间里,蔡司和阿斯麦的合作都是半心半意,镜头成了阿斯麦“卡脖子”的环节。一直到1990年代初,蔡司陷入财务危机,而阿斯麦的母公司飞利浦慷慨相助,前后借给蔡司将近4000万美元,帮助它摆脱困境,两家公司这才越走越近。后来,蔡司又在飞利浦的帮助下,开发出了闭环抛光机器人生产线,也就是用机器人来打磨抛光镜片,这就摆脱了对“金手指”的依赖,为光刻机的量产铺平了道路。 就这样,初创的阿斯麦攻克了一道道难关,终于在1991年交付了一台划时代的产品,型号为PAS 5500。这款机器一上市就迅速占领市场,阿斯麦终于扭转多年亏损的局面,实现了持续盈利。 同时,一场意外的行业萧条,直接让阿斯麦的两位美国对手出局了。 说来也巧,就在阿斯麦刚成立的三年中,全球的芯片行业经历了一次衰退,需求暴跌。日本公司通过财团之间的抱团取暖,躲过一劫。阿斯麦在那几年还在潜心搞研发,反正没有产品卖,也不受市场萧条的影响。但是美国公司就倒霉了。以GCA公司为例。在前些年的市场繁荣期,GCA大干快上,同时上马了50多个研发项目,结果萧条期一来,资金链马上断掉,公司一蹶不振。美国公司一倒,蔡司的光刻镜头就只能卖给阿斯麦,正好缓解了镜头产能不足的压力,真是如有神助。 到1996年阿斯麦上市的时候,光刻机市场只剩三个玩家:老大尼康、老二佳能,阿斯麦排第三。这本书正文的最后一句话是,阿斯麦员工穿的T恤上写着:我们将打败日本人。 第三部分
显然,到这儿,阿斯麦的故事还没有讲完。在接下来的第三部分,我通过网上查找的资料,特别是本书译者金捷幡写的文章《光刻机之战》,为你简要介绍阿斯麦是怎么打败尼康和佳能的。阿斯麦之所以能成为行业老大,离不开两个“贵人”的支持。一个是台积电,一个是英特尔。 先来说台积电。台积电之所以能和阿斯麦搭上线,是因为台积电和阿斯麦一样,一开始都是飞利浦的合资企业。因为这样的关系,台积电成为阿斯麦最早的客户之一,和阿斯麦有比较多的合作。 1990年代,光刻机的光源被卡在了193纳米的深紫外光,想要进一步制造波长更短的光,实在是太难了。这时候,尼康打算用一种叫F2的激光作为光源。但是,这种光很容易被吸收,原来的镜头、光刻胶等配套材料都不能用,必须全部重新研发。而且,F2激光的波长是157纳米,只比193纳米的深紫外光短了不到25%。也就是说,F2激光的研发投入产出比太低。 与此同时,台积电有一名叫林本坚的工程师想出了一个怪招:只要在曝光的硅晶圆上方加1毫米厚的水,通过水的折射,就可以把193纳米的深紫外光变成134纳米的光。这比F2激光的157纳米更短,而且对原来的机器不用做太大的改动,属于低投入高产出。林本坚这个想法一出来,阿斯麦积极响应,和台积电一起研制出了叫做“浸入式”的新一代光刻机,很快抢占了市场。当然,台积电也凭借率先用浸入式光刻机来量产芯片,崛起为业界巨头,这是一个双赢的格局。 而另一边,等尼康反应过来,也开始研发浸入式光刻机,技术上已经比阿斯麦落后了一两年。光刻机市场就是这么残酷,只要一次技术换代没跟上,就会被拉下马来。 这是第一个贵人台积电,帮助阿斯麦弯道超车尼康。不过,第二个贵人英特尔更厉害,它让阿斯麦一骑绝尘,把尼康和佳能甩出了十条街。1990年代,就在尼康想出F2方案、林本坚想出浸入式方案的时候,芯片界的老大英特尔也在想办法:这么小打小闹、修修补补下去不行啊,想要在未来十年保持摩尔定律有效,必须把光刻机的波长缩小一个数量级才行。这种光就是一开始我们提到的极紫外光,它的波长只有13.5纳米,是深紫外光的1/15。 当然,要制造出这种光源的光刻机,已经不是哪家公司凭一己之力就可以完成的,必须举当时全美国最先进的科技力量,共同研发。1997年,英特尔和美国能源部牵头,成立了一个研究组织叫做“极紫外联盟”(EUV LLC),成员包括当时还如日中天的摩托罗拉、AMD,以及美国三大国家实验室;总投资两亿美元,集合几百位顶级科学家,从理论上验证极紫外技术的可行性。 从1997~2003年的6年之内,极紫外联盟的科学家发表了几百篇论文,扫清了极紫外技术的理论难题,只需要光刻机厂商把技术落地了。问题是,美国举全国之力研发出来的这么宝贵的技术,交给谁呢?美国的光刻机厂商已经被团灭了,剩下的玩家只有阿斯麦、尼康、佳能三巨头。1980年代日本人在存储芯片领域把美国人打得落花流水,美国人至今恨得牙痒痒,把技术转让给日本人断断不行。这样一来,唯一的选择就只有阿斯麦了。 当然,美国人对这家荷兰公司也不是特别放心,让它做出了一堆承诺,几乎把阿斯麦变成了半个美国公司。目前阿斯麦的前三大股东都是美国公司,而飞利浦几乎没有阿斯麦的股份了。这也是为什么中芯国际想买阿斯麦的极紫外光刻机,而美国人不让卖就没法卖,因为技术是人家的。 有了美国人的技术转让,再加上阿斯麦高达每年10亿欧元的研发投入,阿斯麦终于在2015年实现了极紫外光刻机的量产。而曾经的日本双雄尼康和佳能,直接放弃了极紫外光刻机的研发,退出比赛,只在中低端市场还有一点残余的份额。 结语
从阿斯麦王者崛起的故事中我们可以看到,光刻机技术其实已经超越了企业之间的竞争,它需要从国家战略层面,在资金上、技术上集中力量、集体攻坚。那么,在这场竞争中,中国的国产光刻机处于什么位置,还没有赶超的可能? 其实,我国的光刻机技术起步并不晚,早在1977年就研制出了第一台国产光刻机,和当时世界最先进水平的差距并不大。但是后来,由于信奉“造不如买”,我国的光刻机研发陷入了停滞,直到21世纪初才又重新开始启动。 目前,中国最牛的光刻机生产商是上海微电子(SMEE),它的光刻机可以生产90纳米制程的芯片。虽然这离最先进的7纳米甚至5纳米芯片还差很远,但90纳米芯片也能够满足国防和工业的计算需求,即使真的断供,我们最多是没有最新款的手机可用,不至于国家彻底停摆。而且,5G技术的应用,也可以在一定程度上缓解芯片能力的不足。这就好比,我们没有能力造出豪华跑车,但可以把高速公路修得更好,整体车速跑起来也不会太慢。 最新消息称,上海微电子将在2021~2022年交付新一代浸入式光刻机,可以生产28纳米制程的芯片。28纳米芯片已经可以满足物联网技术需求。而且,用28纳米光刻机进行多次重复曝光,可以生产7纳米芯片,只不过速度慢一些。目前,中科院表示要带头攻坚光刻机项目,国家也对光刻机研发进行了专项拨款。中国的光刻机研发,路漫漫而修远兮,但只要坚持投入、不下牌桌,就会有赢的机会。 撰稿、讲述:徐玲
回应 2021-05-13 05:24:05
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3 有用 不摘苹果 2020-12-11 13:39:54
每一位推动者都是很有个性。。。。
6 有用 刘旸 2020-11-24 08:50:55
对于了解光刻机、芯片行业的发展过程有比较大的帮助。 日本光刻企业的崛起及衰落,可以给人比较深的影响。欧美企业与其他企业间的对抗将是长期的。
2 有用 鐘榮 2020-10-28 10:33:53
书还没写到成为巨人...
2 有用 聆湖听风 2021-02-09 12:00:57
ASML每一步发展都是至关生死的,每次都在破产边缘。本书主要记录了ASML成立早期一系列的困难,屡次差点破产清算,油压技术落伍,蔡司的镜头污染,以及生产力问题。也是靠着财务官,技术人员卓越的能力,奇迹般地度过难关,最后战胜了日本公司。这种公司类传记很有意思,保守很安全,但可能导致永远落后。不是谁都有重头再来的勇气。
2 有用 Chou 2020-11-11 20:03:59
读完对自己的工作也有了更多了解,趣味十足
0 有用 Watterry 2022-08-13 15:35:06
主题很好,但是写得太烂,完全不知所云,看了三分之一就放弃了
0 有用 翠亭 2022-08-11 16:43:18
一家企业发展壮大离不开各种因素,记录企业的发展就是一个行业的发展,乃至国家、历史的推进。
0 有用 苏觋觋 2022-07-30 15:09:37
精彩
0 有用 斩月 2022-07-29 15:37:32
伟大的公司都是相似的。
0 有用 GDWZ 2022-07-28 10:28:57
语言晦涩,前后不连贯。花了一个多月才读完,也没讲清楚为啥asml成了光刻巨人