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聚焦丨”銀錢許可證“光刻機:阿斯麥與尼康的不同命運

2020-06-11
來源:Ai芯天下

    前言:

    光刻機不是印鈔機,,但卻比印鈔機還金貴,。曾經(jīng)的光刻機霸主尼康錯失了關鍵戰(zhàn)役,30多人起步的阿斯麥步步緊逼成為如今霸主,,不禁讓人感嘆,。

    曾經(jīng)的光刻機霸主尼康

    80年代,日本光刻機還處于碾壓美國競爭對手階段,,在硅谷成立的尼康精機,,直接把戰(zhàn)斗指揮部放到美國高科技行業(yè)的心臟。

    但是美資廠商鉑金埃爾默受尼康沖擊,,份額從超過30%跌到不足5%,,今天它已經(jīng)完全放棄半導體設備業(yè)務,專注于健康檢測設備,。

    而那時候IBM,、AMD、德州儀器和英特爾這些GCA的大客戶,,排著隊跑到尼康那拿貨,。尼康和GCA各享30%的市場份額,這種一山二虎的局面沒有維持多久,,尼康就獨自為王,,占領超過50%的份額,一直到阿斯麥崛起為止,。

    但是在2009年時,,阿斯麥已經(jīng)占據(jù)70%市場份額,尼康則從行業(yè)老大變成小弟,。

    

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    飛利浦降低身價成就小弟阿斯麥

    在這之前幾年,,飛利浦實驗室研發(fā)出自動化步進式光刻機的原型,但對它的商業(yè)價值心里直敲小鼓,,找P&E,、GCA、Cobilt、IBM這些半導體界的大佬談合作,,沒人愿意搭理,。

    這時,荷蘭一家叫ASM International的小公司主動要求合作,,飛利浦猶豫了一年,,勉強同意成立股權對半的合資公司,這就是后來的阿斯麥,。

    飛利浦之所以愿意放低身價和一家名不見經(jīng)傳的小公司合作,,原因有兩個:一方面是飛利浦當時正和索尼主推更賺錢的CD,比小眾的光刻機更有投資價值,;

    另一方面,,尼康在光刻機市場只手遮天,老牌半導體設備廠商節(jié)節(jié)敗退,,雪上加霜的是,,飛利浦當時正打算開始大規(guī)模裁員,糟糕的經(jīng)濟狀況和惡劣的光刻機市場環(huán)境,,使它不敢大手筆押注光刻機,,因此與ASM International合作,不過是想占個坑觀望而已,。

    在上世紀80年代,,阿斯麥還僅僅只是飛利浦旗下的一家小的合資公司,全公司上上下下也就31個人,,出門銷售都要頂著飛利浦的名頭,,當時的ASML是多么的弱小和無助。

    當時的光刻機行業(yè)尼康是巨頭,,英特爾,、IBM、AMD等芯片廠商,,都需要每天排隊等在尼康門口,,為的就是能夠拿下最新的光刻機,和現(xiàn)在排隊等在ASML的門口如出一轍,。

   

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    尼康沒落的那場技術之爭

    作為上世紀九十年代最大的光刻機巨頭,尼康的衰落,,始于那一回157nm光源干刻法與193nm光源濕刻法的技術之爭,。

    背后起主導作用的,是由英特爾創(chuàng)始人之一戈登·摩爾提出的摩爾定律的產(chǎn)業(yè)規(guī)范:集成電路上可容納的元器件的數(shù)量每隔18至24個月就會增加一倍,。

    光刻機的關卡等級其實是指數(shù)級別增加的,,上世紀90年代,光刻機的光源波長被卡死在193nm,成為了擺在全產(chǎn)業(yè)面前的一道難關,。

    尼康等公司主張用在前代技術的基礎上,,采用157nm的 F2激光,走穩(wěn)健道路,,選擇了在157nm上一條道走到黑,,卻沒意識到背后有位虎視眈眈的攪局者。

    當時還是小角色的阿斯麥決定賭一把,,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,。

    尼康晚了半步,,很快也就亮出了干式微影157nm技術的成品,但畢竟被阿斯麥搶了頭陣,,更何況波長還略落后于對手,。

    在2000年之前的整個16年時間里,光刻機市場差不多都是尼康的后花園,,阿斯麥占據(jù)的份額不超過10%,。

   

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    直到時任臺積電研發(fā)副總經(jīng)理的林本堅提出“浸入式光刻技術”,利用現(xiàn)有成熟技術改造,,給半導體設備制造商節(jié)省研發(fā)投入,,并減小芯片制造商的導入成本。

    “浸入式光刻”方案一出,,基本上宣判了半導體界正在開發(fā)的各種“干式”微影技術方案的死刑,,意味著此前投入巨量的資金和人力幾乎打了水漂,美國,、德國,、日本等大廠們基本都拒絕采用,但是作為新生力量的ASML表示愿意一試,。

    2004年,,阿斯麥和臺積電共同研發(fā)成功全球第一臺浸潤式微影機。Nikon那一年也宣布采用干式微影技術的157nm產(chǎn)品和電子束投射(EPL)產(chǎn)品樣機研制成功,。

    但阿斯麥的產(chǎn)品屬于改進型成熟產(chǎn)品,,相對于尼康的全新研發(fā)應用成本低,而且縮短光波比尼康的效果還好,,結果,,沒人愿意買Nikon的產(chǎn)品,,潰敗由此開始,市場份額被ASML大口吃進,。

    

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    如今技術并非唯一競爭標準

    雖然每臺售價1億多美元,,但它具有壟斷性,芯片制造工廠臺積電,、三星,、Intel、中芯都是排著隊在等貨,。

    由于臺積電,、三星、Intel等公司有入股,,所以有優(yōu)先購買權,。加上歐盟和美國的技術出口管制條約瓦森納協(xié)議,中芯即使排著隊,,也很難買到ASML最先進的產(chǎn)品,,一般只能買到幾年前的產(chǎn)品。

    正因為技術難度大,,ASML即便投入大量研發(fā)費用,,也未能實現(xiàn)完全自主,它仍要從美國,、德國,、日本等國家進口零部件。比如,,其光刻機的鏡頭,,是從德國購買而來,而電源則購于美國,。

    當今電子工業(yè),,依然受摩爾定律影響,基本一年半就得迭代一次,,這就導致芯片廠商排隊,,也要買最新光刻機,不然就無法造出高端芯片,。

    

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    阿斯麥好比一家掌握著獨家秘方的私房菜館,,別人不僅輕易學不到秘方,想吃他家菜還得斥巨資,。也正因此,,ASML壟斷著100%的7nm以下光刻機市場,是的100%更嚴重的是,,想買它還不一定敢賣,。

    而背后有著臺積電、因特爾以及三星和德國蔡司等知名科技巨頭的撐腰,,荷蘭ASML公司在光刻機制造領域只會繼續(xù)一路高歌,。

    除了技術問題外,荷蘭ASML公司生產(chǎn)的光刻機充分體現(xiàn)了利益捆綁的戰(zhàn)略,,ASML的光刻機所需要的零部件中,,大約有90%的依賴進口。

    這意味著阿斯麥的業(yè)績如果上升了,,那向其供貨的美國,、德國、法國,、英國,、日本等國的相關企業(yè)都獲利豐厚。除此以外,,三星,、臺積電不僅是荷蘭ASML公司的大客戶,也是ASML公司的股東,。

    這種利益捆綁,,使得三星、臺積電能優(yōu)先獲得光刻機,,保證了他們的市場地位都很穩(wěn)固,,從這些角度來看,荷蘭光刻機引領全球的原因,,不僅僅只是技術問題,。

   

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    結尾:

    目前從產(chǎn)品上看,ASML的產(chǎn)品遍及低,、中,、高、超高端市場,,產(chǎn)品種類豐富,。在超高端的5nm、7nm領域,,ASML是全球唯一能夠生產(chǎn)的廠商,,其EUV光刻機設備的市場占有率達100%。

    尼康的光刻機涉及低,、中,、高端市場,尼康的NRS系列與ASML的ArF浸入式光刻機參數(shù)指標大體相近,,基本可以達到ASML高端產(chǎn)品的水準,,但是在高端的5nm,、7nm領域無力與之抗衡。

    

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