ASML的秘訣：在安格斯特時(shí)代的半導(dǎo)體成功

摩爾定律在2nm以下甚至進(jìn)入安格斯特級(jí)別后不再像過去那樣迅速發(fā)展，而競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也在努力趕上。荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備制造商ASML能否繼續(xù)在極紫外（EUV）光刻設(shè)備市場(chǎng)中保持其壟斷地位？

世界上最先進(jìn)的高NA EUV機(jī)器是否會(huì)成為其客戶實(shí)現(xiàn)技術(shù)飛躍的終極武器？地緣政治的不確定性將如何改變ASML未來的戰(zhàn)略？

自上世紀(jì)70年代以來一直關(guān)注ASML的TechInsights副主席G. Dan Hutcheson，以及《焦點(diǎn)——ASML之路》的作者兼荷蘭報(bào)紙NRC記者M(jìn)arc Hijink，進(jìn)行了深入討論，探討這些問題。

應(yīng)對(duì)地緣政治的不確定性

盡管ASML和其他半導(dǎo)體設(shè)備供應(yīng)商受益于美國(guó)對(duì)中國(guó)實(shí)施的出口管制所帶來的需求，地緣政治可能對(duì)行業(yè)產(chǎn)生長(zhǎng)期影響，因?yàn)轭~外的產(chǎn)能和生態(tài)系統(tǒng)正在建立。

Hutcheson和Hijink認(rèn)為，ASML將追隨其客戶的腳步，將生產(chǎn)從西太平洋走廊分散到美國(guó)和歐洲。然而，其客戶晶圓廠的運(yùn)營(yíng)效率可能是一個(gè)問題。

“我們進(jìn)入了一個(gè)新世界，工具的利用率較低，”Hutcheson說，“問題是，如果你找不到操作工具或維修工具的工人，你的晶圓廠就毫無用處?！?/p>

Hijink觀察到，盡管各國(guó)努力將生產(chǎn)帶回本土并面臨人才短缺問題，亞洲在未來仍將是芯片生產(chǎn)的重要中心，因?yàn)轫n國(guó)和臺(tái)灣在ASML擴(kuò)展中仍然占有重要地位。

ASML的壟斷地位不太可能受到挑戰(zhàn)

然而，Hijink警告說：“ASML最大的擔(dān)憂是，當(dāng)前對(duì)中國(guó)技術(shù)的限制可能會(huì)在長(zhǎng)期內(nèi)刺激它并帶來更大的問題。”他指出，中國(guó)獲得這些西方光刻工具的機(jī)會(huì)越少，中國(guó)公司就越傾向于自行開發(fā)?！氨M管它們現(xiàn)在可能無法與ASML和尼康競(jìng)爭(zhēng)，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，你會(huì)看到更多的增長(zhǎng)空間和研發(fā)資金。”

然而，Hutcheson認(rèn)為，沒有任何公司能在沒有大量政府補(bǔ)貼的情況下挑戰(zhàn)ASML的光刻壟斷地位。“五十年前，我提出了一個(gè)定律，即市場(chǎng)能夠維持的非補(bǔ)貼競(jìng)爭(zhēng)者的數(shù)量等于市場(chǎng)總規(guī)模的1/5除以開發(fā)新一代技術(shù)的成本，然后減去該成本的1.5倍，”Hutcheson說。“為了吸引市場(chǎng)中的另一個(gè)競(jìng)爭(zhēng)者，風(fēng)險(xiǎn)門檻必須足夠低，以便有足夠的研發(fā)資金支持開發(fā)至少1.5個(gè)現(xiàn)有市場(chǎng)中的工具。”

在過去的五十年里，這一最大值在100個(gè)或更多半導(dǎo)體設(shè)備子市場(chǎng)中保持了穩(wěn)定，這解釋了市場(chǎng)從20世紀(jì)80年代的20多個(gè)半導(dǎo)體設(shè)備制造商合并到現(xiàn)在光刻設(shè)備市場(chǎng)上僅剩的少數(shù)幾家，Hutcheson解釋說。

作為半導(dǎo)體行業(yè)的資深人士，Hutcheson見證了ASML在過去四十年中的風(fēng)風(fēng)雨雨，通過更好的管理和技術(shù)發(fā)展存活下來。Hijink補(bǔ)充說，ASML之所以能夠生存下來，是因?yàn)樗诘统睍r(shí)期投入了更多的研發(fā)，即使多次瀕臨破產(chǎn)邊緣，并巧妙地邀請(qǐng)其客戶臺(tái)積電、英特爾和三星投資并共同開發(fā)EUV機(jī)器。

通過獲得投資，ASML成功獲得資金收購(gòu)了位于圣地亞哥的光源公司Cymer，并與德國(guó)鏡片制造商蔡司建立了戰(zhàn)略聯(lián)盟。這些關(guān)鍵組件和電子束技術(shù)構(gòu)成了ASML成功的秘密配方，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無法復(fù)制。

然而，重復(fù)這樣的成功變得越來越困難。“沒有一家公司能夠單獨(dú)負(fù)擔(dān)得起，因?yàn)檠邪l(fā)變得越來越昂貴，”Hutcheson引用Nvidia的John Chen的話說，他是臺(tái)積電的首任研發(fā)總裁，“未來，IC不再意味著集成電路，而是意味著行業(yè)合作?！?/p>

Hutcheson估計(jì)，從頭開發(fā)一臺(tái)新的EUV工具的成本將需要數(shù)萬億美元，相當(dāng)于一些國(guó)家的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值，這還假設(shè)可以繞過所有現(xiàn)有的知識(shí)產(chǎn)權(quán)障礙。“在某種程度上，它平衡了地緣政治的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境。所以也許EUV應(yīng)該獲得諾貝爾和平獎(jiǎng)，因?yàn)闆]有任何國(guó)家能夠在沒有EUV的情況下攻擊其他國(guó)家，”Hutcheson打趣道。

高NA機(jī)器能否幫助技術(shù)飛躍？

隨著英特爾、三星和臺(tái)積電在未來幾年內(nèi)計(jì)劃大規(guī)模生產(chǎn)2nm芯片并向1.4-1.6nm推進(jìn)，ASML的高NA EUV機(jī)器成為半導(dǎo)體行業(yè)報(bào)紙的頭條新聞。

如往常一樣，ASML按照與客戶約定的時(shí)間表向客戶運(yùn)送價(jià)值3億美元的高NA機(jī)器，并與客戶一起進(jìn)行繁瑣的調(diào)整和錯(cuò)誤修正。媒體一直將高NA EUV描述為技術(shù)追趕者實(shí)現(xiàn)技術(shù)飛躍的關(guān)鍵。然而，Hutcheson深入探討了光刻之外的半導(dǎo)體制造過程中涉及的復(fù)雜問題。

“在2nm和1.4nm時(shí)代，有很多技術(shù)問題。我們將不得不看看他們能否解決這些問題并將其轉(zhuǎn)化為優(yōu)勢(shì)，”Hutcheson解釋說，光刻不是唯一的因素，還有全柵（GAA）結(jié)構(gòu)的問題，因?yàn)榇嬖诼╇妴栴}?！斑€有可靠性問題，外延層相當(dāng)差。所以實(shí)際上有更多的材料和系統(tǒng)工程問題，而不是光刻問題?！?/p>

盡管英特爾似乎買下了今年所有可用的高NA機(jī)器，臺(tái)積電并不急于將其應(yīng)用于1.4-1.6nm工藝。然而，ASML表示，所有購(gòu)買了EUV的客戶都將升級(jí)到高NA EUV。

“我認(rèn)為英特爾必須做更多的努力，試圖超越臺(tái)積電，這是一個(gè)大膽的舉動(dòng)，但這只是英特爾面臨的挑戰(zhàn)的一部分，”Hijink說。“他們最大的挑戰(zhàn)不是技術(shù)，而是他們想做代工業(yè)務(wù)，因?yàn)樗麄儽仨殑?chuàng)造足夠的晶圓產(chǎn)能，或者說足夠的規(guī)模，才能在與三星和臺(tái)積電這樣的巨頭競(jìng)爭(zhēng)中具有經(jīng)濟(jì)可行性。這增加了采用他們不那么熟練的新技術(shù)的難度?！?/p>

Hutcheson警告說，現(xiàn)在判斷技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果還為時(shí)過早。然而，從半導(dǎo)體行業(yè)的歷史來看，幾十年的研究、汗水和淚水，修正大量錯(cuò)誤，再加上在正確的時(shí)間做出正確的決定以及與客戶建立深厚的信任，使得ASML和臺(tái)積電成為今天的樣子。

ASML，作為收購(gòu)的結(jié)果，融合了歐洲、亞洲和美國(guó)的文化，可以成為臺(tái)積電的一個(gè)偉大老師，而臺(tái)積電才剛剛開始將其足跡擴(kuò)展到美國(guó)和歐洲。隨著兩者之間如此緊密的聯(lián)系，以及人工智能成為半導(dǎo)體未來增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力，可以肯定的是，未來不會(huì)缺少令人著迷的故事。