要知道為什么最好的光刻機來自荷蘭，而不是美國，得從半導體發(fā)展的三個歷史階段說起。

前言

在20世紀70年代初，荷蘭飛利浦研發(fā)實驗室的工程師們制造了一臺機器：一臺試圖像印鈔票一樣合法賺錢的機器。但他們當時并沒有意識到自己創(chuàng)造了一個“怪物”，這臺機器在未來的20年里除了吞噬金錢沒有做任何事情。

瑞尼雷吉梅克光刻巨人ASML崛起之路2020-10

第一階段：上世紀60-70年代 早期光刻機

在光刻機的早期階段，美國是走在世界前面的，那時候還沒有ASML。 光刻機的原理其實像幻燈機一樣簡單，就是把光通過帶電路圖的掩膜（Mask，后來也叫光罩）投影到涂有光敏膠的晶圓上。早期60年代的光刻，掩膜版是1：1尺寸緊貼在晶圓片上，而那時晶圓也只有1英寸大小。

因此，光刻那時并不是高科技，半導體公司通常自己設計工裝和工具，比如英特爾開始是買16毫米攝像機鏡頭拆了用。只有GCA、K&S和Kasper等很少幾家公司有做過一點點相關設備。 60年代末，日本的尼康和佳能開始進入這個領域，畢竟當時的光刻不比照相機復雜。

70年代初，光刻機技術更多集中在如何保證十個甚至更多個掩膜版精準地套刻在一起。Kasper儀器公司首先推出了接觸式對齊機臺并領先了幾年，Cobilt公司做出了自動生產(chǎn)線，但接觸式機臺后來被接近式機臺所淘汰，因為掩膜和光刻膠多次碰到一起太容易污染了。

1973年，拿到美國軍方投資的Perkin Elmer公司推出了投影式光刻系統(tǒng)，搭配正性光刻膠非常好用而且良率頗高，因此迅速占領了市場。

金捷幡光刻機之戰(zhàn)

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1978年，GCA推出了世界上第一臺商用步進光刻機DSW4800（direct step to wafer）。該機器使用g線汞燈和蔡司光學元件。以10:1的比例將芯片線路成像到10毫米見方區(qū)域。機器價格為45萬美元。第一臺機器以37萬美元的價格賣給了德州儀器的研發(fā)部門。由于剛開始DSW4800生產(chǎn)效率相對不高，Perkin Elmer在后面很長一段時間仍處于主導地位。

第二階段：80-90年代半導體產(chǎn)業(yè)第一次轉移

80年代左右，因為美國扶植，最開始是將一些裝配產(chǎn)業(yè)向日本轉移，而日本也抓住了機會，在半導體領域趁勢崛起。

在90年代前后，日本的半導體產(chǎn)業(yè)成為了全球第一，高峰期時占了全球60%多的份額，出口額全球第一，超過美國。

在那個芯片制程還停留在微米的時代，能做光刻機的企業(yè)，少說也有數(shù)十家，而尼康憑借著相機時代的積累，在那個日本半導體產(chǎn)業(yè)全面崛起的年代，正是當之無愧的巨頭。 短短幾年，就將昔日光刻機大國美國拉下馬，與舊王者GCA平起平坐，拿下三成市場份額。

而后來尼康作為九十年代最大的光刻機巨頭，它的衰落，說來也充滿偶然，始于那一回157nm光源干刻法與193nm光源濕刻法的技術之爭。

當時的光刻機的光源波長被卡死在193nm，是擺在全產(chǎn)業(yè)面前的一道難關。 降低光的波長，光源出發(fā)是根本方法，但高中學生都知道，光由真空入水，因為水的折射率，光的波長會改變——在透鏡和硅片之間加一層水，原有的193nm激光經(jīng)過折射，不就直接越過了157nm的天塹，降低到132nm了嗎！

拉下尼康，ASML 是如何一舉稱王的，魔鐵的世界

林本堅拿著這項“沉浸式光刻”方案，跑遍美國、德國、日本等國，游說各家半導體巨頭，但都吃了閉門羹。 當時還是小角色的阿斯麥（1984年飛利浦和一家小公司ASM Internationa以50:50組成的合資公司，最初員工只有31人）決定賭一把，相比之前在傳統(tǒng)干式微影上的投入，押注浸潤式技術更有可能以小博大。 于是和林本堅一拍即合，僅用一年時間，就在2004年就拼全力趕出了第一臺樣機，并先后奪下IBM和臺積電等大客戶的訂單。

第三階段：新千年 ASML的崛起

1997年，英特爾攢起了一個叫EUV LLC的聯(lián)盟。聯(lián)盟中的名字個個如雷貫耳：除了英特爾和牽頭的美國能源部以外，還有摩托羅拉、AMD、IBM，以及能源部下屬三大國家實驗室：勞倫斯利弗莫爾國家實驗室、桑迪亞國家實驗室和勞倫斯伯克利實驗室。

這些實驗室是美國科技發(fā)展的幕后英雄，之前的研究成果覆蓋物理、化學、制造業(yè)、半導體產(chǎn)業(yè)的各種前沿方向，有核武器、超級計算機、國家點火裝置，甚至還有二十多種新發(fā)現(xiàn)的化學元素。

資金到位，技術入場，人才云集，但偏偏聯(lián)盟中的美國光刻機企業(yè)SVG、Ultratech早在80年代就被尼康打得七零八落，根本爛泥扶不上墻。于是，英特爾力邀ASML和尼康加入EUV LLC。但問題在于，這兩家公司，一個來自日本，一個來自荷蘭，都不是本土企業(yè)。

當時的美國政府將EUV技術視為推動本國半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心技術，并不太希望外國企業(yè)參與其中，更何況八九十年代在半導體領域壓了美國風頭的日本。

但EUV光刻機又幾乎逼近物理學、材料學以及精密制造的極限。光源功率要求極高，透鏡和反射鏡系統(tǒng)也極致精密，還需要真空環(huán)境，配套的抗蝕劑和防護膜的良品率也不高。別說日本與荷蘭，就算是美國，想要一己之力自主突破這項技術，可以說比登天還難，畢竟美國已經(jīng)登月了。

最后，阿斯麥同意在美國建立一所工廠和一個研發(fā)中心，以此滿足所有美國本土的產(chǎn)能需求。另外，還保證55%的零部件均從美國供應商處采購，并接受定期審查。所以為什么美國能禁止荷蘭的光刻機出口中國，一切的原因都始于此時。

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錯失EUV的尼康，還未完全失去機會，讓它一蹶不振的，是盟友的離開。當時的英特爾為了防止核心設備供應商一家獨大，直到22nm還是一直采購ASML和尼康兩家的光刻機。 但備胎終究是備胎，一轉身，英特爾就為了延續(xù)摩爾定律的節(jié)奏，巨資入股阿斯麥，順帶將EUV技術托付。

另一邊，相比一步步集成了全球制造業(yè)精華的阿斯麥，早年間就習慣單打獨斗的尼康在遭遇美國封鎖后，更是一步步落后，先進設備技術跟不上且不提，就連落后設備的制造效率也遲遲提不上來。而佳能在光刻機領域一直沒有爭過老大，當年它的數(shù)碼相機稱霸世界，利潤很好，對一年銷量只有上百臺的光刻機根本不夠重視。

這邊舊人哭，那邊新人笑：2012年，英特爾連同三星和臺積電，三家企業(yè)共計投資52.29億歐元，先后入股阿斯麥，以此獲得優(yōu)先供貨權，結成緊密的利益共同體。

終于，在2015年，第一臺可量產(chǎn)的EUV樣機正式發(fā)布。正所謂機器一響，黃金萬兩，當年只要能搶先拿到機器開工，就相當于直接開動了印鈔產(chǎn)線，EUV光刻機也因此被冠上了“印錢許可證”的名號。 可以說，整個西方最先進的工業(yè)體系，托舉起了如今的阿斯麥。而一代霸主尼康，也自此徹底零落在歷史的塵埃之中。

遠川科技評論

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結語

ASML雖然是一家荷蘭公司，但是其背后卻由美國的資本掌控，同時很多關鍵的零部件也來自美國。美國在半導體產(chǎn)業(yè)的強大，不僅僅在于設計，EDA，制造等方面技術領先，更是掌控著整個產(chǎn)業(yè)鏈。而光刻機，是其中尤為重要的一環(huán)。

另外像ASML這樣的企業(yè)，不在美國還有一大好處，就是避免了美國有反壟斷法，這家企業(yè)放在美國，可能會被分為2家。容易導致人才和資金的分散，研發(fā)速度下降，甚至惡意競爭，最終被其他企業(yè)反超。

縱觀光刻機半個多世紀的發(fā)展史，ASML抓住了歷史的機遇，同時也是美日半導體博弈中的幸運兒，在三家半導體巨頭：英特爾、三星、臺積電的支持下，成為了半導體行業(yè)的巨人！

編輯：jq