01
買杯咖啡就可能破產(chǎn)的小公司,
選了最難的路
1984 年 4 月,47 名員工從飛利浦的混凝土總部大樓搬入一處緊挨垃圾堆?下雨漏水的臨時(shí)棚屋?ASML 就此成立?
同一年,蘋果發(fā)布 Mac 電腦的時(shí)候,計(jì)算機(jī) CPU 已經(jīng)復(fù)雜到無(wú)法以機(jī)械加工?英特爾的工廠要用光刻機(jī)讓精細(xì)光線透過(guò)薄膜,將肉眼不可見(jiàn)的圖案投射到硅片上,形成微小的電路結(jié)構(gòu)?

ASML 光刻機(jī)的成像原理:通過(guò)投射光束,穿過(guò)印有電路圖的掩模及光學(xué)鏡片,將電路圖曝光在帶有光刻膠的硅片上?
此時(shí)飛利浦已投入光刻機(jī)研發(fā)十多年,發(fā)明出了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和獨(dú)一無(wú)二的電動(dòng)晶圓臺(tái),但在和其他十家廠商激烈競(jìng)爭(zhēng)中不占優(yōu)勢(shì),始終沒(méi)有訂單?
趕上日本家電橫掃歐美市場(chǎng),時(shí)任飛利浦 CEO 明確要求盡快結(jié)束包括光刻機(jī)在內(nèi) “所有不賺錢的愛(ài)好”——要么出售,要么合資?
當(dāng)時(shí)擔(dān)任飛利浦科學(xué)與工業(yè)部(S&I)董事的特羅斯特是公司上下少有力挺光刻機(jī)研發(fā)的人?科學(xué)與工業(yè)部的一些項(xiàng)目為飛利浦帶來(lái)了非??捎^的利潤(rùn),在財(cái)務(wù)上相對(duì)獨(dú)立?飛利浦不愿意繼續(xù)投錢,特羅斯特一度繞過(guò)集團(tuán)高層,動(dòng)用部門小金庫(kù)支持光刻機(jī)研發(fā)?
ASML 首批員工則大多因?yàn)轱w利浦工會(huì)答應(yīng)的豐厚養(yǎng)老金和幾年后可以返回飛利浦的承諾,才不情愿地到被飛利浦拆出?很可能 “買杯咖啡就會(huì)破產(chǎn)” 的新公司上班?

ASML 成立初期的辦公棚屋,緊挨垃圾堆?下雨漏水?
光刻機(jī)當(dāng)時(shí)不是特別賺錢的生意,甚至芯片對(duì)世界的影響也才剛剛開(kāi)始?很難講特羅斯特比集團(tuán)管理層乃至整個(gè)業(yè)界看得更遠(yuǎn)?但也許就是一些直覺(jué)?幾分固執(zhí)加上足夠的話語(yǔ)權(quán),讓他幾乎以一己之力拯救了這個(gè)危在旦夕的前沿項(xiàng)目?
沒(méi)有芯片從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的特羅斯特接手光刻機(jī)項(xiàng)目后,很快開(kāi)始尋找合資對(duì)象?在跟美國(guó)同行 Cobilt?Perkin-Elmer 和 Varian 的談判接連碰壁后,他和一家當(dāng)時(shí)同樣沒(méi)什么名氣的荷蘭芯片設(shè)備公司 ASM 國(guó)際合作?按照雙方的合資協(xié)議,飛利浦和 ASM 國(guó)際按 50:50 的股權(quán)比例各自注資 210 萬(wàn)美元?
當(dāng)時(shí)年?duì)I收超過(guò) 140 億美元?研發(fā)投入超過(guò) 12 億美元的飛利浦,只愿意為這個(gè)合資項(xiàng)目拿 30 萬(wàn)美元現(xiàn)金,余下的靠 17 臺(tái)滯銷的 PAS 2000 抵賬?據(jù)特羅斯特估算,即使加上抵賬的機(jī)器,420 萬(wàn)美元還不夠新機(jī)器研發(fā)成本的 1/10?為此他讓自己的 S&I 部門依舊承擔(dān)了新公司最初的大部分采購(gòu)成本?
保住項(xiàng)目只是開(kāi)始?新公司沒(méi)有訂單,市場(chǎng)份額為零,連名字都不好聽(tīng)——它一開(kāi)始的簡(jiǎn)稱是 ALS,也是漸凍癥(Amyotrophic Lateral Sclerosis)的縮寫?后知后覺(jué)的管理層到 1996 年才將公司改名為 ASML?
ASML 在創(chuàng)業(yè)之初就遇到行業(yè)周期性疲軟,但反倒幫了它?1985 年,全球芯片市場(chǎng)低迷,芯片制造商們削減了設(shè)備采購(gòu)訂單,這讓需要提前數(shù)個(gè)季度采購(gòu)和生產(chǎn)的頭部光刻機(jī)廠商遇到庫(kù)存和現(xiàn)金流挑戰(zhàn),削減甚至擱置新產(chǎn)品研發(fā)投入?
沒(méi)有訂單和龐大團(tuán)隊(duì)的 ASML 沒(méi)有這些包袱?希金克告訴我們,經(jīng)濟(jì)危機(jī)幫助 ASML 在激烈競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)里鑿開(kāi)條縫隙,“沒(méi)什么可以失去” 的文化讓他們更勇敢地面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)?
ASML 首任 CEO 賈特·斯密特(Gjalt Smit)了解到芯片制造商們希望兩年后開(kāi)始生產(chǎn)超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integration,VLSI),這需要能夠投射約一微米精度光線的光刻機(jī),超出了當(dāng)時(shí)所有光刻機(jī)的極限?如果 ASML 能在兩年內(nèi)造出這樣革命性的新產(chǎn)品,就能抓住新的芯片周期?缺錢?缺時(shí)間?缺名氣的他們選了條最難的路?
想要快速拼完一整套有數(shù)千個(gè)零部件的樂(lè)高,最好的方法是找?guī)讉€(gè)朋友一起拼?ASML 提高光刻機(jī)研發(fā)效率的方式也差不多,工程師們從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始,就將光刻機(jī)拆分為 5 個(gè)模塊,由不同的專業(yè)團(tuán)隊(duì)并行研發(fā),最后再將獨(dú)立的模塊組裝成完整的系統(tǒng)?
但是光刻機(jī)只有在全部組裝完成后,才會(huì)暴露問(wèn)題,而且為了找出癥因,每個(gè)模塊得挨個(gè)測(cè)試,非常耗時(shí)?項(xiàng)目負(fù)責(zé)人理查德·喬治(Richard George)想出解決方案,同時(shí)開(kāi)發(fā) 5 個(gè)原型機(jī)器,每個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立測(cè)試不同的模塊,進(jìn)一步將測(cè)試和組裝的周期從兩年半縮短到半年?
最終,ASML 做出代號(hào)為 PAS 2500 的光刻機(jī),也是全球第一臺(tái)模塊化光刻機(jī)?得益于模塊化設(shè)計(jì),工程師可以在安裝和使用過(guò)程中快速關(guān)閉或者更換鏡頭?光源以及其他重要模塊,為晶圓廠節(jié)省大量資金?這樣的靈活性讓 PAS 2500 在發(fā)布 30 多年后,仍然在一些晶圓廠的產(chǎn)線上 7*24 小時(shí)不間斷工作?
ASML 面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是它缺乏先進(jìn)生產(chǎn)工藝,競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手尼康和佳能都有當(dāng)時(shí)頂尖的光學(xué)鏡頭生產(chǎn)線?僅靠自己,ASML 造不出光刻機(jī)這樣的復(fù)雜機(jī)器?它必須集結(jié)所有腦力?資金和靈巧的手?
斯密特?zé)釔?ài)航空,大學(xué)時(shí)主修航天工程?愛(ài)好之一是開(kāi)滑翔機(jī),還曾在 NASA 和歐洲航天局工作?他覺(jué)得可以借鑒飛機(jī)制造商,把零部件生產(chǎn)外包出去,將全部精力集中在復(fù)雜的機(jī)器設(shè)計(jì)上?
但當(dāng)時(shí)的 ASML 自己都沒(méi)有訂單,而且一上來(lái)就要最高規(guī)格的工藝,很多零部件甚至需要定制,供應(yīng)商們很難被說(shuō)服?比如 ASML 和德國(guó)鏡頭商蔡司的合作就很坎坷——已經(jīng)在為當(dāng)時(shí)頭部光刻機(jī)公司 GCA 供貨的蔡司看不上 ASML?
也是因?yàn)樾酒滦兄芷?其他客戶取消訂單讓 ASML 有機(jī)會(huì)分到蔡司的產(chǎn)能?合作中,ASML 幫助蔡司發(fā)現(xiàn)了鏡頭漂移問(wèn)題,進(jìn)而打開(kāi)了后續(xù)合作的窗口?2007 年,二者簽訂了一份分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和利潤(rùn)的新合同,芯片市場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生劇烈動(dòng)蕩,ASML 同意預(yù)支 1/3 的鏡頭訂金,減少蔡司提前購(gòu)買原材料的風(fēng)險(xiǎn)?
由于光刻機(jī)的出貨量很少,ASML 的每個(gè)核心零部件可以只選擇一家供應(yīng)商,并通過(guò)獨(dú)供協(xié)議綁定雙方利益?這樣的合作關(guān)系一直維系至今?
截至 2023 年,ASML 一共注冊(cè)了超過(guò) 16000 項(xiàng)專利,其中許多都是與它的 5100 家供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)的,蔡司是當(dāng)中最重要的合作伙伴?蔡司前 CEO 赫爾曼·格林格(Hermann Gerlinger)形容兩家公司是機(jī)器和光學(xué)的終極結(jié)合,“ASML 向我們透露了所有的秘密,我們也向它們分享了一切”?
02
第一次盈利和第一次引領(lǐng)行業(yè),
都是因?yàn)檎业搅孙L(fēng)格一致的大客戶
ASML 的光刻機(jī)最快每小時(shí)可以生產(chǎn) 200 至 300 塊晶圓,每塊晶圓切成芯片后的終端產(chǎn)品價(jià)值可能高達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元,這效率比印鈔機(jī)還高?只要能幫芯片制造商節(jié)約生產(chǎn)芯片的成本,光刻機(jī)無(wú)論多貴都有客戶搶著買單?
2023 年,ASML 的毛利率超過(guò) 51%?凈利率超過(guò) 28%,均高于同期賣高端消費(fèi)品的蘋果和法拉利?工業(yè)設(shè)備公司沒(méi)什么品牌溢價(jià),如此夸張的利潤(rùn)率只能來(lái)自技術(shù)的絕對(duì)領(lǐng)先?
但這個(gè)利潤(rùn)建立在絕對(duì)的技術(shù)領(lǐng)先和絕對(duì)的市場(chǎng)占有率上,做不到,光刻機(jī)也可能是一門賠錢的生意?直到 1980 年代末,ASML 還是家虧損的公司?甚至 20 年前,它也算不上什么科技巨頭,市值只有今天的千分之一左右?


在公司還很小的時(shí)候,斯密特只能貼著客戶找需求?求訂單?1985 年的 SEMICON West 展會(huì)上,ASML 印了宣傳冊(cè),挑了最強(qiáng)對(duì)手 GCA 和尼康的標(biāo)桿產(chǎn)品,只比自己有優(yōu)勢(shì)的參數(shù)?

展會(huì)期間 ASML 的廣告冊(cè),著重宣傳自家產(chǎn)品擁有更好的效率和精度,只字不提沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的鏡頭?
在這場(chǎng)展會(huì)的晚宴上,芯片制造商 AMD 創(chuàng)始人杰里·桑德斯(Jerry Sanders)抱怨說(shuō)美國(guó)芯片設(shè)備商的質(zhì)量和服務(wù)太差,AMD 不得不向日本公司購(gòu)買設(shè)備?斯密特得知后立刻奔赴美國(guó),去和自己聘請(qǐng)的營(yíng)銷專家商量對(duì)策?
很快,一則標(biāo)題為 “我們聽(tīng)見(jiàn)你了,杰里” 的廣告出現(xiàn)在新聞媒體和行業(yè)期刊上,宣稱 ASML 的光刻機(jī)可以應(yīng)對(duì) AMD 的可靠性要求?他們會(huì)在交付后和客戶一起在工廠里發(fā)現(xiàn)問(wèn)題?改進(jìn)問(wèn)題?這則廣告沒(méi)能幫 ASML 立即獲得 AMD 的訂單?但靠著更深入的服務(wù),ASML 敲開(kāi)了 AMD 的大門,為后續(xù)的合作打下了基礎(chǔ)?
通常情況下,維護(hù)良好的光刻機(jī)可以確保在 98%-99% 的時(shí)間里正常工作,大部分故障來(lái)自人為——比如松動(dòng)的電纜和螺栓?鏡頭上的指紋和劃痕?但光刻機(jī)非常復(fù)雜?芯片產(chǎn)線片刻不能停,任何細(xì)小的問(wèn)題都會(huì)產(chǎn)生影響?
英特爾的一家芯片工廠曾經(jīng)每晚都有幾個(gè)小時(shí)良率莫名下降,四處尋因無(wú)果的工程師們最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題來(lái)自工廠附近奶牛放的屁:每天凌晨 1 點(diǎn)到 2 點(diǎn)間,風(fēng)向會(huì)改變,牛排放的甲烷通過(guò)空氣凈化器進(jìn)入潔凈室,污染了芯片生產(chǎn)?英特爾最終不得不花錢請(qǐng)牧場(chǎng)搬走?后來(lái)每家晶圓廠在選址時(shí)多了一個(gè)注意事項(xiàng)——盡量避開(kāi)養(yǎng)牛場(chǎng)?
所有客戶里,和 ASML 合作規(guī)模最大?對(duì)芯片制造工藝推進(jìn)最多的是一家比它還小三歲的公司?
1987 年,張忠謀創(chuàng)立臺(tái)積電,他希望與一家有經(jīng)驗(yàn)的芯片制造商合作,但日本廠商不感興趣,與英特爾和德州儀器的談判也破裂?最終張忠謀聯(lián)系了飛利浦,后者同意用芯片生產(chǎn)技術(shù)換取臺(tái)積電 27.5% 股份?這樣的股權(quán)關(guān)系也讓 ASML 順利地成為臺(tái)積電供應(yīng)商?
臺(tái)積電和 ASML 很像?它們都比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更加專注地投資某個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的前沿技術(shù),并同樣快速且混亂地迎接挑戰(zhàn)?在臺(tái)積電之前,沒(méi)有一家只做代工服務(wù)的芯片商,芯片巨頭都像英特爾一樣既設(shè)計(jì)芯片也建廠制造芯片?ASML 與臺(tái)積電的工程師經(jīng)常在一起研究和解決難題?往往在新機(jī)器的研發(fā)和試驗(yàn)階段,ASML 就獲得了臺(tái)積電工程師寶貴的反饋意見(jiàn)?
很快,臺(tái)積電就幫 ASML 首次盈利——雖然只是暫時(shí)的?1988 年底,一場(chǎng)大火吞噬了臺(tái)積電的芯片工廠,數(shù)十臺(tái)光刻機(jī)受損,臺(tái)積電向 ASML 緊急下單了 17 臺(tái)新機(jī)器?這筆意外訂單幫助 ASML 在財(cái)務(wù)困難的早期解了燃眉之急?
1990 年代末,晶體管架構(gòu)繼續(xù)迭代,但光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)卡在 193 納米,沒(méi)法刻出更精細(xì)的電路?當(dāng)時(shí)業(yè)界的主流方案是想辦法將光源波長(zhǎng)縮短至 157 納米?尼康和 SVG 都為此投入巨資?
2002 年,時(shí)任臺(tái)積電研發(fā)副經(jīng)理的林本堅(jiān)在一次技術(shù)研討會(huì)上提出,不用替換光源,只要在鏡頭和光刻膠之間加一層水,通過(guò)光的折射,達(dá)到更短波長(zhǎng)的效果,解析度提升效果幾乎是耗資巨大的 157 納米方案的兩倍?這種取巧的方案被稱為浸沒(méi)式光刻?
不過(guò)當(dāng)時(shí)主流光刻機(jī)廠商已經(jīng)為 157 納米投資數(shù)億美元,不愿意接受一個(gè)重新調(diào)整的新方案?甚至有大廠高管找到時(shí)任臺(tái)積電首席運(yùn)營(yíng)官蔣尚義,希望他 “管管手下,不要攪局”?
同樣投入了數(shù)億美元研發(fā) 157 納米方案的 ASML 是個(gè)例外,它果斷止損,選擇了更好的浸沒(méi)路線?2004 年,等到尼康終于研發(fā)出 157 納米干式光刻機(jī)樣機(jī)時(shí),ASML 和臺(tái)積電合作開(kāi)發(fā)的浸沒(méi)式光刻機(jī)已經(jīng)非常成熟?
同期 ASML 另一項(xiàng)重要發(fā)明——雙掃描工作臺(tái) TwinScan 也獲得巨大成功?為了確保圖層對(duì)齊,晶圓必須在曝光之前先測(cè)量,TwinScan 是第一個(gè)擁有雙晶圓工作平臺(tái)的光刻系統(tǒng)?當(dāng)一個(gè)平臺(tái)上的晶圓正在曝光時(shí),另一個(gè)平臺(tái)上的晶圓則在對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量,然后兩個(gè)平臺(tái)交換位置,原來(lái)在二號(hào)平臺(tái)的晶圓繼續(xù)曝光,一號(hào)平臺(tái)則更換下一片晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量?
這種并行方案能夠極大提升光刻機(jī)生產(chǎn)效率,而且與浸沒(méi)式光刻非常契合——如果依然使用傳統(tǒng)的單平臺(tái)方案,原先的測(cè)量系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樗母蓴_而無(wú)法正常工作,但 TwinScan 本就將測(cè)量和曝光分開(kāi),完美避開(kāi)了這個(gè)問(wèn)題?
浸沒(méi)式光刻和 TwinScan 讓 ASML 逐漸超過(guò)尼康?這兩項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)之前,ASML 的市場(chǎng)份額只有不到 10%,而到了 2007 年,ASML 已經(jīng)拿下近六成市場(chǎng)份額?
03
不計(jì)成本地追逐單一目標(biāo),
成為最難以替代的公司
2023 年一季度,奉行長(zhǎng)期主義的伯克希爾哈撒韋,罕見(jiàn)賣出只持有數(shù)月的臺(tái)積電股票?副董事長(zhǎng)查理·芒格(Charles Munger)后來(lái)解釋說(shuō),臺(tái)積電是一家好公司,但自己不喜歡芯片生意,因?yàn)?“芯片不斷迭代,每次迭代升級(jí),廠商就得把上一輪賺的所有錢砸進(jìn)去”?
ASML 如今的壟斷地位,正是建立在一項(xiàng)耗費(fèi) 20 年和上百億美元的關(guān)鍵技術(shù)——EUV(極紫外)光刻之上?
1990 年代末,芯片行業(yè)尋找下一代光刻解決方案時(shí),波長(zhǎng)只有 13.5 納米的極紫外光(EUV)也是潛在選擇之一?但想要獲得 EUV 光太難了,它無(wú)法穿過(guò)包括空氣在內(nèi)的任何物體,自然界中離我們最近的 EUV 光在太陽(yáng)里?光刻機(jī)廠商必須自己生產(chǎn) EUV 光,并將其準(zhǔn)確引導(dǎo)至光刻機(jī)中?
日本公司最早開(kāi)始相關(guān)實(shí)驗(yàn),美國(guó)和荷蘭公司也緊隨其后?1997 年,意識(shí)到下一代光源有多難的英特爾和美國(guó)能源部牽頭成立了 EUV LLC 聯(lián)盟,拉來(lái)當(dāng)時(shí)的手機(jī)巨頭摩托羅拉?老對(duì)手 AMD 以及美國(guó)三大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,試圖攻克 EUV 難題?
幾家頭部光刻機(jī)廠商也在英特爾邀請(qǐng)之列,但美國(guó)政府擔(dān)心技術(shù)外泄,將日本公司尼康和佳能排除在外?ASML 則靠著對(duì)美國(guó)的投資承諾,在英特爾的幫助下擠進(jìn) EUV LLC 聯(lián)盟?這讓它有機(jī)會(huì)花 16 億美元買下了擁有 EUV 及反射鏡技術(shù)專利的美國(guó)公司 SVG?
這次合作和 SVG 的交易為 ASML 的 EUV 研發(fā)奠定了基礎(chǔ)?
由于 EUV 光無(wú)法穿過(guò)任何物體,光刻機(jī)中所有的透鏡都要換成反射鏡,而且只能在真空環(huán)境下運(yùn)行?ASML 和蔡司為此花巨資建立了全球最大的真空腔體實(shí)驗(yàn)室,模擬真空環(huán)境下可能出現(xiàn)的問(wèn)題?
反射鏡片的制造工藝也非常復(fù)雜,需要使用鍍膜工藝,將不同的材料堆疊數(shù)十個(gè)納米層,以此增強(qiáng)鏡片的反射強(qiáng)度?每一層的表面凸起不能超過(guò) 0.01 納米,其成像精度相當(dāng)于用手電照到月球,出現(xiàn)的光斑不能超過(guò)一枚硬幣大小?
即便如此,經(jīng)過(guò)多次反射之后,EUV 光的能量會(huì)損失至原來(lái)的 1%,第一臺(tái) EUV 驗(yàn)證機(jī)每小時(shí)只能曝光 30 片晶圓?想要提高產(chǎn)能,必須增強(qiáng)光源功率?
光源供應(yīng)商 Cymer(又一家擁有 EUV 專利的美國(guó)公司)對(duì)于這樣一個(gè)難度極高?且只有 ASML 一家客戶的技術(shù)有所保留,多年過(guò)去仍進(jìn)度遲緩?2012 年,失去耐心的 ASML 以 19.5 億美元收購(gòu) Cymer?
為了籌集收購(gòu)資金和額外的研發(fā)費(fèi)用,ASML 再次大冒險(xiǎn),用 23% 的公司股份向三家大客戶英特爾?臺(tái)積電和三星換來(lái) 53 億歐元——這比它當(dāng)年的銷售額還要多,如果研發(fā)失敗,將損失巨大?
接管 Cymer 之后,ASML 一邊大幅改進(jìn)其工作效率,一邊繼續(xù)投入大量人力和財(cái)力,終于將 EUV 光源的功率提升到商用標(biāo)準(zhǔn)?
這期間連一向合作緊密的臺(tái)積電,也一度宣布放棄 EUV,轉(zhuǎn)向采用電子束技術(shù)路線的另一家廠商 Mapper?ASML 不得不去拜訪正在和臺(tái)積電談合作的蘋果,通過(guò)這位潛在的大客戶說(shuō)服臺(tái)積電采購(gòu) EUV?
無(wú)限追求精密光刻設(shè)備的 ASML?堅(jiān)定推動(dòng)芯片制造工藝的臺(tái)積電,再加上堅(jiān)決每年升級(jí)一次處理器以追求競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的蘋果,三家公司成了完美的組合,每年將 iPhone 用戶支付的數(shù)百億美元費(fèi)用投資尖端芯片制造技術(shù)?
在這個(gè)合作里,ASML 憑借 EUV 徹底壟斷了全球光刻機(jī)市場(chǎng),只留下一些相對(duì)低端和小眾的領(lǐng)域給尼康和佳能?蘋果?臺(tái)積電和 ASML 也借由 EUV 技術(shù)生產(chǎn)出的先進(jìn)芯片,形成良性利潤(rùn)循環(huán)?
專注?無(wú)保留的繼續(xù)投資最先進(jìn)技術(shù)是 ASML,也是臺(tái)積電或者英偉達(dá)甩開(kāi)所有對(duì)手,在各自領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先的共同點(diǎn)?另一個(gè)不可或缺的要素是,他們都在計(jì)算機(jī)芯片行業(yè)——一個(gè)存在大約 80 年,每一年都比上一年往前躍一步的罕見(jiàn)行業(yè)?隨著計(jì)算機(jī)將人類工作?生活一點(diǎn)點(diǎn)搬入虛擬空間,巨大的利潤(rùn)也在期間產(chǎn)生,推動(dòng)芯片公司繼續(xù)投資改進(jìn)技術(shù)?
大約 15 年前,英偉達(dá) CEO 黃仁勛在參加一檔電視節(jié)目時(shí)說(shuō),只是跑得快還不夠,只有當(dāng)跑道足夠長(zhǎng),最好還足夠蜿蜒時(shí),跑得快才是一個(gè)好的戰(zhàn)略?如果在其他一些行業(yè),沒(méi)有這樣的進(jìn)步空間和商業(yè)循環(huán),一個(gè)公司持續(xù)投資技術(shù)未必就能脫離同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)?
ASML 趕上了這樣一個(gè)當(dāng)初不被看好的跑道,以沒(méi)什么來(lái)由的信心,持續(xù)投入 40 年,在一個(gè)曾經(jīng)開(kāi)放?自由?充分競(jìng)爭(zhēng)的全球化市場(chǎng),集結(jié)大量供應(yīng)商和客戶的腦力?資金和靈巧的手,以及一些運(yùn)氣,走到了今天?
這有點(diǎn)像巴里·沃思(Barry Werth)在《十億美元分子》里對(duì)藥界黑馬福泰制藥的總結(jié)那樣,大眾經(jīng)常認(rèn)為科學(xué)突破是很戲劇性的,但大多數(shù)情況下恰恰相反 —— 有所突破僅是因?yàn)橐稽c(diǎn)調(diào)整,一些小事,一個(gè)沮喪的科學(xué)家靠著略有苗頭的數(shù)據(jù)堅(jiān)持走下去?一切都源于那個(gè)選擇了一種試劑?一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?一個(gè)方法的瞬間,那個(gè)微小而關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)?
01
買杯咖啡就可能破產(chǎn)的小公司,
選了最難的路
1984 年 4 月,47 名員工從飛利浦的混凝土總部大樓搬入一處緊挨垃圾堆?下雨漏水的臨時(shí)棚屋?ASML 就此成立?
同一年,蘋果發(fā)布 Mac 電腦的時(shí)候,計(jì)算機(jī) CPU 已經(jīng)復(fù)雜到無(wú)法以機(jī)械加工?英特爾的工廠要用光刻機(jī)讓精細(xì)光線透過(guò)薄膜,將肉眼不可見(jiàn)的圖案投射到硅片上,形成微小的電路結(jié)構(gòu)?
ASML 光刻機(jī)的成像原理:通過(guò)投射光束,穿過(guò)印有電路圖的掩模及光學(xué)鏡片,將電路圖曝光在帶有光刻膠的硅片上?
此時(shí)飛利浦已投入光刻機(jī)研發(fā)十多年,發(fā)明出了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和獨(dú)一無(wú)二的電動(dòng)晶圓臺(tái),但在和其他十家廠商激烈競(jìng)爭(zhēng)中不占優(yōu)勢(shì),始終沒(méi)有訂單?
趕上日本家電橫掃歐美市場(chǎng),時(shí)任飛利浦 CEO 明確要求盡快結(jié)束包括光刻機(jī)在內(nèi) “所有不賺錢的愛(ài)好”——要么出售,要么合資?
當(dāng)時(shí)擔(dān)任飛利浦科學(xué)與工業(yè)部(S&I)董事的特羅斯特是公司上下少有力挺光刻機(jī)研發(fā)的人?科學(xué)與工業(yè)部的一些項(xiàng)目為飛利浦帶來(lái)了非常可觀的利潤(rùn),在財(cái)務(wù)上相對(duì)獨(dú)立?飛利浦不愿意繼續(xù)投錢,特羅斯特一度繞過(guò)集團(tuán)高層,動(dòng)用部門小金庫(kù)支持光刻機(jī)研發(fā)?
ASML 首批員工則大多因?yàn)轱w利浦工會(huì)答應(yīng)的豐厚養(yǎng)老金和幾年后可以返回飛利浦的承諾,才不情愿地到被飛利浦拆出?很可能 “買杯咖啡就會(huì)破產(chǎn)” 的新公司上班?
ASML 成立初期的辦公棚屋,緊挨垃圾堆?下雨漏水?
光刻機(jī)當(dāng)時(shí)不是特別賺錢的生意,甚至芯片對(duì)世界的影響也才剛剛開(kāi)始?很難講特羅斯特比集團(tuán)管理層乃至整個(gè)業(yè)界看得更遠(yuǎn)?但也許就是一些直覺(jué)?幾分固執(zhí)加上足夠的話語(yǔ)權(quán),讓他幾乎以一己之力拯救了這個(gè)危在旦夕的前沿項(xiàng)目?
沒(méi)有芯片從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的特羅斯特接手光刻機(jī)項(xiàng)目后,很快開(kāi)始尋找合資對(duì)象?在跟美國(guó)同行 Cobilt?Perkin-Elmer 和 Varian 的談判接連碰壁后,他和一家當(dāng)時(shí)同樣沒(méi)什么名氣的荷蘭芯片設(shè)備公司 ASM 國(guó)際合作?按照雙方的合資協(xié)議,飛利浦和 ASM 國(guó)際按 50:50 的股權(quán)比例各自注資 210 萬(wàn)美元?
當(dāng)時(shí)年?duì)I收超過(guò) 140 億美元?研發(fā)投入超過(guò) 12 億美元的飛利浦,只愿意為這個(gè)合資項(xiàng)目拿 30 萬(wàn)美元現(xiàn)金,余下的靠 17 臺(tái)滯銷的 PAS 2000 抵賬?據(jù)特羅斯特估算,即使加上抵賬的機(jī)器,420 萬(wàn)美元還不夠新機(jī)器研發(fā)成本的 1/10?為此他讓自己的 S&I 部門依舊承擔(dān)了新公司最初的大部分采購(gòu)成本?
保住項(xiàng)目只是開(kāi)始?新公司沒(méi)有訂單,市場(chǎng)份額為零,連名字都不好聽(tīng)——它一開(kāi)始的簡(jiǎn)稱是 ALS,也是漸凍癥(Amyotrophic Lateral Sclerosis)的縮寫?后知后覺(jué)的管理層到 1996 年才將公司改名為 ASML?
ASML 在創(chuàng)業(yè)之初就遇到行業(yè)周期性疲軟,但反倒幫了它?1985 年,全球芯片市場(chǎng)低迷,芯片制造商們削減了設(shè)備采購(gòu)訂單,這讓需要提前數(shù)個(gè)季度采購(gòu)和生產(chǎn)的頭部光刻機(jī)廠商遇到庫(kù)存和現(xiàn)金流挑戰(zhàn),削減甚至擱置新產(chǎn)品研發(fā)投入?
沒(méi)有訂單和龐大團(tuán)隊(duì)的 ASML 沒(méi)有這些包袱?希金克告訴我們,經(jīng)濟(jì)危機(jī)幫助 ASML 在激烈競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)里鑿開(kāi)條縫隙,“沒(méi)什么可以失去” 的文化讓他們更勇敢地面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)?
ASML 首任 CEO 賈特·斯密特(Gjalt Smit)了解到芯片制造商們希望兩年后開(kāi)始生產(chǎn)超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integration,VLSI),這需要能夠投射約一微米精度光線的光刻機(jī),超出了當(dāng)時(shí)所有光刻機(jī)的極限?如果 ASML 能在兩年內(nèi)造出這樣革命性的新產(chǎn)品,就能抓住新的芯片周期?缺錢?缺時(shí)間?缺名氣的他們選了條最難的路?
想要快速拼完一整套有數(shù)千個(gè)零部件的樂(lè)高,最好的方法是找?guī)讉€(gè)朋友一起拼?ASML 提高光刻機(jī)研發(fā)效率的方式也差不多,工程師們從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始,就將光刻機(jī)拆分為 5 個(gè)模塊,由不同的專業(yè)團(tuán)隊(duì)并行研發(fā),最后再將獨(dú)立的模塊組裝成完整的系統(tǒng)?
但是光刻機(jī)只有在全部組裝完成后,才會(huì)暴露問(wèn)題,而且為了找出癥因,每個(gè)模塊得挨個(gè)測(cè)試,非常耗時(shí)?項(xiàng)目負(fù)責(zé)人理查德·喬治(Richard George)想出解決方案,同時(shí)開(kāi)發(fā) 5 個(gè)原型機(jī)器,每個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立測(cè)試不同的模塊,進(jìn)一步將測(cè)試和組裝的周期從兩年半縮短到半年?
最終,ASML 做出代號(hào)為 PAS 2500 的光刻機(jī),也是全球第一臺(tái)模塊化光刻機(jī)?得益于模塊化設(shè)計(jì),工程師可以在安裝和使用過(guò)程中快速關(guān)閉或者更換鏡頭?光源以及其他重要模塊,為晶圓廠節(jié)省大量資金?這樣的靈活性讓 PAS 2500 在發(fā)布 30 多年后,仍然在一些晶圓廠的產(chǎn)線上 7*24 小時(shí)不間斷工作?
ASML 面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是它缺乏先進(jìn)生產(chǎn)工藝,競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手尼康和佳能都有當(dāng)時(shí)頂尖的光學(xué)鏡頭生產(chǎn)線?僅靠自己,ASML 造不出光刻機(jī)這樣的復(fù)雜機(jī)器?它必須集結(jié)所有腦力?資金和靈巧的手?
斯密特?zé)釔?ài)航空,大學(xué)時(shí)主修航天工程?愛(ài)好之一是開(kāi)滑翔機(jī),還曾在 NASA 和歐洲航天局工作?他覺(jué)得可以借鑒飛機(jī)制造商,把零部件生產(chǎn)外包出去,將全部精力集中在復(fù)雜的機(jī)器設(shè)計(jì)上?
但當(dāng)時(shí)的 ASML 自己都沒(méi)有訂單,而且一上來(lái)就要最高規(guī)格的工藝,很多零部件甚至需要定制,供應(yīng)商們很難被說(shuō)服?比如 ASML 和德國(guó)鏡頭商蔡司的合作就很坎坷——已經(jīng)在為當(dāng)時(shí)頭部光刻機(jī)公司 GCA 供貨的蔡司看不上 ASML?
也是因?yàn)樾酒滦兄芷?其他客戶取消訂單讓 ASML 有機(jī)會(huì)分到蔡司的產(chǎn)能?合作中,ASML 幫助蔡司發(fā)現(xiàn)了鏡頭漂移問(wèn)題,進(jìn)而打開(kāi)了后續(xù)合作的窗口?2007 年,二者簽訂了一份分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和利潤(rùn)的新合同,芯片市場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生劇烈動(dòng)蕩,ASML 同意預(yù)支 1/3 的鏡頭訂金,減少蔡司提前購(gòu)買原材料的風(fēng)險(xiǎn)?
由于光刻機(jī)的出貨量很少,ASML 的每個(gè)核心零部件可以只選擇一家供應(yīng)商,并通過(guò)獨(dú)供協(xié)議綁定雙方利益?這樣的合作關(guān)系一直維系至今?
截至 2023 年,ASML 一共注冊(cè)了超過(guò) 16000 項(xiàng)專利,其中許多都是與它的 5100 家供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)的,蔡司是當(dāng)中最重要的合作伙伴?蔡司前 CEO 赫爾曼·格林格(Hermann Gerlinger)形容兩家公司是機(jī)器和光學(xué)的終極結(jié)合,“ASML 向我們透露了所有的秘密,我們也向它們分享了一切”?
02
第一次盈利和第一次引領(lǐng)行業(yè),
都是因?yàn)檎业搅孙L(fēng)格一致的大客戶
ASML 的光刻機(jī)最快每小時(shí)可以生產(chǎn) 200 至 300 塊晶圓,每塊晶圓切成芯片后的終端產(chǎn)品價(jià)值可能高達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元,這效率比印鈔機(jī)還高?只要能幫芯片制造商節(jié)約生產(chǎn)芯片的成本,光刻機(jī)無(wú)論多貴都有客戶搶著買單?
2023 年,ASML 的毛利率超過(guò) 51%?凈利率超過(guò) 28%,均高于同期賣高端消費(fèi)品的蘋果和法拉利?工業(yè)設(shè)備公司沒(méi)什么品牌溢價(jià),如此夸張的利潤(rùn)率只能來(lái)自技術(shù)的絕對(duì)領(lǐng)先?
但這個(gè)利潤(rùn)建立在絕對(duì)的技術(shù)領(lǐng)先和絕對(duì)的市場(chǎng)占有率上,做不到,光刻機(jī)也可能是一門賠錢的生意?直到 1980 年代末,ASML 還是家虧損的公司?甚至 20 年前,它也算不上什么科技巨頭,市值只有今天的千分之一左右?
在公司還很小的時(shí)候,斯密特只能貼著客戶找需求?求訂單?1985 年的 SEMICON West 展會(huì)上,ASML 印了宣傳冊(cè),挑了最強(qiáng)對(duì)手 GCA 和尼康的標(biāo)桿產(chǎn)品,只比自己有優(yōu)勢(shì)的參數(shù)?
展會(huì)期間 ASML 的廣告冊(cè),著重宣傳自家產(chǎn)品擁有更好的效率和精度,只字不提沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的鏡頭?
在這場(chǎng)展會(huì)的晚宴上,芯片制造商 AMD 創(chuàng)始人杰里·桑德斯(Jerry Sanders)抱怨說(shuō)美國(guó)芯片設(shè)備商的質(zhì)量和服務(wù)太差,AMD 不得不向日本公司購(gòu)買設(shè)備?斯密特得知后立刻奔赴美國(guó),去和自己聘請(qǐng)的營(yíng)銷專家商量對(duì)策?
很快,一則標(biāo)題為 “我們聽(tīng)見(jiàn)你了,杰里” 的廣告出現(xiàn)在新聞媒體和行業(yè)期刊上,宣稱 ASML 的光刻機(jī)可以應(yīng)對(duì) AMD 的可靠性要求?他們會(huì)在交付后和客戶一起在工廠里發(fā)現(xiàn)問(wèn)題?改進(jìn)問(wèn)題?這則廣告沒(méi)能幫 ASML 立即獲得 AMD 的訂單?但靠著更深入的服務(wù),ASML 敲開(kāi)了 AMD 的大門,為后續(xù)的合作打下了基礎(chǔ)?
通常情況下,維護(hù)良好的光刻機(jī)可以確保在 98%-99% 的時(shí)間里正常工作,大部分故障來(lái)自人為——比如松動(dòng)的電纜和螺栓?鏡頭上的指紋和劃痕?但光刻機(jī)非常復(fù)雜?芯片產(chǎn)線片刻不能停,任何細(xì)小的問(wèn)題都會(huì)產(chǎn)生影響?
英特爾的一家芯片工廠曾經(jīng)每晚都有幾個(gè)小時(shí)良率莫名下降,四處尋因無(wú)果的工程師們最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題來(lái)自工廠附近奶牛放的屁:每天凌晨 1 點(diǎn)到 2 點(diǎn)間,風(fēng)向會(huì)改變,牛排放的甲烷通過(guò)空氣凈化器進(jìn)入潔凈室,污染了芯片生產(chǎn)?英特爾最終不得不花錢請(qǐng)牧場(chǎng)搬走?后來(lái)每家晶圓廠在選址時(shí)多了一個(gè)注意事項(xiàng)——盡量避開(kāi)養(yǎng)牛場(chǎng)?
所有客戶里,和 ASML 合作規(guī)模最大?對(duì)芯片制造工藝推進(jìn)最多的是一家比它還小三歲的公司?
1987 年,張忠謀創(chuàng)立臺(tái)積電,他希望與一家有經(jīng)驗(yàn)的芯片制造商合作,但日本廠商不感興趣,與英特爾和德州儀器的談判也破裂?最終張忠謀聯(lián)系了飛利浦,后者同意用芯片生產(chǎn)技術(shù)換取臺(tái)積電 27.5% 股份?這樣的股權(quán)關(guān)系也讓 ASML 順利地成為臺(tái)積電供應(yīng)商?
臺(tái)積電和 ASML 很像?它們都比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更加專注地投資某個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的前沿技術(shù),并同樣快速且混亂地迎接挑戰(zhàn)?在臺(tái)積電之前,沒(méi)有一家只做代工服務(wù)的芯片商,芯片巨頭都像英特爾一樣既設(shè)計(jì)芯片也建廠制造芯片?ASML 與臺(tái)積電的工程師經(jīng)常在一起研究和解決難題?往往在新機(jī)器的研發(fā)和試驗(yàn)階段,ASML 就獲得了臺(tái)積電工程師寶貴的反饋意見(jiàn)?
很快,臺(tái)積電就幫 ASML 首次盈利——雖然只是暫時(shí)的?1988 年底,一場(chǎng)大火吞噬了臺(tái)積電的芯片工廠,數(shù)十臺(tái)光刻機(jī)受損,臺(tái)積電向 ASML 緊急下單了 17 臺(tái)新機(jī)器?這筆意外訂單幫助 ASML 在財(cái)務(wù)困難的早期解了燃眉之急?
1990 年代末,晶體管架構(gòu)繼續(xù)迭代,但光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)卡在 193 納米,沒(méi)法刻出更精細(xì)的電路?當(dāng)時(shí)業(yè)界的主流方案是想辦法將光源波長(zhǎng)縮短至 157 納米?尼康和 SVG 都為此投入巨資?
2002 年,時(shí)任臺(tái)積電研發(fā)副經(jīng)理的林本堅(jiān)在一次技術(shù)研討會(huì)上提出,不用替換光源,只要在鏡頭和光刻膠之間加一層水,通過(guò)光的折射,達(dá)到更短波長(zhǎng)的效果,解析度提升效果幾乎是耗資巨大的 157 納米方案的兩倍?這種取巧的方案被稱為浸沒(méi)式光刻?
不過(guò)當(dāng)時(shí)主流光刻機(jī)廠商已經(jīng)為 157 納米投資數(shù)億美元,不愿意接受一個(gè)重新調(diào)整的新方案?甚至有大廠高管找到時(shí)任臺(tái)積電首席運(yùn)營(yíng)官蔣尚義,希望他 “管管手下,不要攪局”?
同樣投入了數(shù)億美元研發(fā) 157 納米方案的 ASML 是個(gè)例外,它果斷止損,選擇了更好的浸沒(méi)路線?2004 年,等到尼康終于研發(fā)出 157 納米干式光刻機(jī)樣機(jī)時(shí),ASML 和臺(tái)積電合作開(kāi)發(fā)的浸沒(méi)式光刻機(jī)已經(jīng)非常成熟?
同期 ASML 另一項(xiàng)重要發(fā)明——雙掃描工作臺(tái) TwinScan 也獲得巨大成功?為了確保圖層對(duì)齊,晶圓必須在曝光之前先測(cè)量,TwinScan 是第一個(gè)擁有雙晶圓工作平臺(tái)的光刻系統(tǒng)?當(dāng)一個(gè)平臺(tái)上的晶圓正在曝光時(shí),另一個(gè)平臺(tái)上的晶圓則在對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量,然后兩個(gè)平臺(tái)交換位置,原來(lái)在二號(hào)平臺(tái)的晶圓繼續(xù)曝光,一號(hào)平臺(tái)則更換下一片晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量?
這種并行方案能夠極大提升光刻機(jī)生產(chǎn)效率,而且與浸沒(méi)式光刻非常契合——如果依然使用傳統(tǒng)的單平臺(tái)方案,原先的測(cè)量系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樗母蓴_而無(wú)法正常工作,但 TwinScan 本就將測(cè)量和曝光分開(kāi),完美避開(kāi)了這個(gè)問(wèn)題?
浸沒(méi)式光刻和 TwinScan 讓 ASML 逐漸超過(guò)尼康?這兩項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)之前,ASML 的市場(chǎng)份額只有不到 10%,而到了 2007 年,ASML 已經(jīng)拿下近六成市場(chǎng)份額?
03
不計(jì)成本地追逐單一目標(biāo),
成為最難以替代的公司
2023 年一季度,奉行長(zhǎng)期主義的伯克希爾哈撒韋,罕見(jiàn)賣出只持有數(shù)月的臺(tái)積電股票?副董事長(zhǎng)查理·芒格(Charles Munger)后來(lái)解釋說(shuō),臺(tái)積電是一家好公司,但自己不喜歡芯片生意,因?yàn)?“芯片不斷迭代,每次迭代升級(jí),廠商就得把上一輪賺的所有錢砸進(jìn)去”?
ASML 如今的壟斷地位,正是建立在一項(xiàng)耗費(fèi) 20 年和上百億美元的關(guān)鍵技術(shù)——EUV(極紫外)光刻之上?
1990 年代末,芯片行業(yè)尋找下一代光刻解決方案時(shí),波長(zhǎng)只有 13.5 納米的極紫外光(EUV)也是潛在選擇之一?但想要獲得 EUV 光太難了,它無(wú)法穿過(guò)包括空氣在內(nèi)的任何物體,自然界中離我們最近的 EUV 光在太陽(yáng)里?光刻機(jī)廠商必須自己生產(chǎn) EUV 光,并將其準(zhǔn)確引導(dǎo)至光刻機(jī)中?
日本公司最早開(kāi)始相關(guān)實(shí)驗(yàn),美國(guó)和荷蘭公司也緊隨其后?1997 年,意識(shí)到下一代光源有多難的英特爾和美國(guó)能源部牽頭成立了 EUV LLC 聯(lián)盟,拉來(lái)當(dāng)時(shí)的手機(jī)巨頭摩托羅拉?老對(duì)手 AMD 以及美國(guó)三大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,試圖攻克 EUV 難題?
幾家頭部光刻機(jī)廠商也在英特爾邀請(qǐng)之列,但美國(guó)政府擔(dān)心技術(shù)外泄,將日本公司尼康和佳能排除在外?ASML 則靠著對(duì)美國(guó)的投資承諾,在英特爾的幫助下擠進(jìn) EUV LLC 聯(lián)盟?這讓它有機(jī)會(huì)花 16 億美元買下了擁有 EUV 及反射鏡技術(shù)專利的美國(guó)公司 SVG?
這次合作和 SVG 的交易為 ASML 的 EUV 研發(fā)奠定了基礎(chǔ)?
由于 EUV 光無(wú)法穿過(guò)任何物體,光刻機(jī)中所有的透鏡都要換成反射鏡,而且只能在真空環(huán)境下運(yùn)行?ASML 和蔡司為此花巨資建立了全球最大的真空腔體實(shí)驗(yàn)室,模擬真空環(huán)境下可能出現(xiàn)的問(wèn)題?
反射鏡片的制造工藝也非常復(fù)雜,需要使用鍍膜工藝,將不同的材料堆疊數(shù)十個(gè)納米層,以此增強(qiáng)鏡片的反射強(qiáng)度?每一層的表面凸起不能超過(guò) 0.01 納米,其成像精度相當(dāng)于用手電照到月球,出現(xiàn)的光斑不能超過(guò)一枚硬幣大小?
即便如此,經(jīng)過(guò)多次反射之后,EUV 光的能量會(huì)損失至原來(lái)的 1%,第一臺(tái) EUV 驗(yàn)證機(jī)每小時(shí)只能曝光 30 片晶圓?想要提高產(chǎn)能,必須增強(qiáng)光源功率?
光源供應(yīng)商 Cymer(又一家擁有 EUV 專利的美國(guó)公司)對(duì)于這樣一個(gè)難度極高?且只有 ASML 一家客戶的技術(shù)有所保留,多年過(guò)去仍進(jìn)度遲緩?2012 年,失去耐心的 ASML 以 19.5 億美元收購(gòu) Cymer?
為了籌集收購(gòu)資金和額外的研發(fā)費(fèi)用,ASML 再次大冒險(xiǎn),用 23% 的公司股份向三家大客戶英特爾?臺(tái)積電和三星換來(lái) 53 億歐元——這比它當(dāng)年的銷售額還要多,如果研發(fā)失敗,將損失巨大?
接管 Cymer 之后,ASML 一邊大幅改進(jìn)其工作效率,一邊繼續(xù)投入大量人力和財(cái)力,終于將 EUV 光源的功率提升到商用標(biāo)準(zhǔn)?
這期間連一向合作緊密的臺(tái)積電,也一度宣布放棄 EUV,轉(zhuǎn)向采用電子束技術(shù)路線的另一家廠商 Mapper?ASML 不得不去拜訪正在和臺(tái)積電談合作的蘋果,通過(guò)這位潛在的大客戶說(shuō)服臺(tái)積電采購(gòu) EUV?
無(wú)限追求精密光刻設(shè)備的 ASML?堅(jiān)定推動(dòng)芯片制造工藝的臺(tái)積電,再加上堅(jiān)決每年升級(jí)一次處理器以追求競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的蘋果,三家公司成了完美的組合,每年將 iPhone 用戶支付的數(shù)百億美元費(fèi)用投資尖端芯片制造技術(shù)?
在這個(gè)合作里,ASML 憑借 EUV 徹底壟斷了全球光刻機(jī)市場(chǎng),只留下一些相對(duì)低端和小眾的領(lǐng)域給尼康和佳能?蘋果?臺(tái)積電和 ASML 也借由 EUV 技術(shù)生產(chǎn)出的先進(jìn)芯片,形成良性利潤(rùn)循環(huán)?
專注?無(wú)保留的繼續(xù)投資最先進(jìn)技術(shù)是 ASML,也是臺(tái)積電或者英偉達(dá)甩開(kāi)所有對(duì)手,在各自領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先的共同點(diǎn)?另一個(gè)不可或缺的要素是,他們都在計(jì)算機(jī)芯片行業(yè)——一個(gè)存在大約 80 年,每一年都比上一年往前躍一步的罕見(jiàn)行業(yè)?隨著計(jì)算機(jī)將人類工作?生活一點(diǎn)點(diǎn)搬入虛擬空間,巨大的利潤(rùn)也在期間產(chǎn)生,推動(dòng)芯片公司繼續(xù)投資改進(jìn)技術(shù)?
大約 15 年前,英偉達(dá) CEO 黃仁勛在參加一檔電視節(jié)目時(shí)說(shuō),只是跑得快還不夠,只有當(dāng)跑道足夠長(zhǎng),最好還足夠蜿蜒時(shí),跑得快才是一個(gè)好的戰(zhàn)略?如果在其他一些行業(yè),沒(méi)有這樣的進(jìn)步空間和商業(yè)循環(huán),一個(gè)公司持續(xù)投資技術(shù)未必就能脫離同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)?
ASML 趕上了這樣一個(gè)當(dāng)初不被看好的跑道,以沒(méi)什么來(lái)由的信心,持續(xù)投入 40 年,在一個(gè)曾經(jīng)開(kāi)放?自由?充分競(jìng)爭(zhēng)的全球化市場(chǎng),集結(jié)大量供應(yīng)商和客戶的腦力?資金和靈巧的手,以及一些運(yùn)氣,走到了今天?
這有點(diǎn)像巴里·沃思(Barry Werth)在《十億美元分子》里對(duì)藥界黑馬福泰制藥的總結(jié)那樣,大眾經(jīng)常認(rèn)為科學(xué)突破是很戲劇性的,但大多數(shù)情況下恰恰相反 —— 有所突破僅是因?yàn)橐稽c(diǎn)調(diào)整,一些小事,一個(gè)沮喪的科學(xué)家靠著略有苗頭的數(shù)據(jù)堅(jiān)持走下去?一切都源于那個(gè)選擇了一種試劑?一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?一個(gè)方法的瞬間,那個(gè)微小而關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)?
01
買杯咖啡就可能破產(chǎn)的小公司,
選了最難的路
1984 年 4 月,47 名員工從飛利浦的混凝土總部大樓搬入一處緊挨垃圾堆?下雨漏水的臨時(shí)棚屋?ASML 就此成立?
同一年,蘋果發(fā)布 Mac 電腦的時(shí)候,計(jì)算機(jī) CPU 已經(jīng)復(fù)雜到無(wú)法以機(jī)械加工?英特爾的工廠要用光刻機(jī)讓精細(xì)光線透過(guò)薄膜,將肉眼不可見(jiàn)的圖案投射到硅片上,形成微小的電路結(jié)構(gòu)?
ASML 光刻機(jī)的成像原理:通過(guò)投射光束,穿過(guò)印有電路圖的掩模及光學(xué)鏡片,將電路圖曝光在帶有光刻膠的硅片上?
此時(shí)飛利浦已投入光刻機(jī)研發(fā)十多年,發(fā)明出了業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和獨(dú)一無(wú)二的電動(dòng)晶圓臺(tái),但在和其他十家廠商激烈競(jìng)爭(zhēng)中不占優(yōu)勢(shì),始終沒(méi)有訂單?
趕上日本家電橫掃歐美市場(chǎng),時(shí)任飛利浦 CEO 明確要求盡快結(jié)束包括光刻機(jī)在內(nèi) “所有不賺錢的愛(ài)好”——要么出售,要么合資?
當(dāng)時(shí)擔(dān)任飛利浦科學(xué)與工業(yè)部(S&I)董事的特羅斯特是公司上下少有力挺光刻機(jī)研發(fā)的人?科學(xué)與工業(yè)部的一些項(xiàng)目為飛利浦帶來(lái)了非??捎^的利潤(rùn),在財(cái)務(wù)上相對(duì)獨(dú)立?飛利浦不愿意繼續(xù)投錢,特羅斯特一度繞過(guò)集團(tuán)高層,動(dòng)用部門小金庫(kù)支持光刻機(jī)研發(fā)?
ASML 首批員工則大多因?yàn)轱w利浦工會(huì)答應(yīng)的豐厚養(yǎng)老金和幾年后可以返回飛利浦的承諾,才不情愿地到被飛利浦拆出?很可能 “買杯咖啡就會(huì)破產(chǎn)” 的新公司上班?
ASML 成立初期的辦公棚屋,緊挨垃圾堆?下雨漏水?
光刻機(jī)當(dāng)時(shí)不是特別賺錢的生意,甚至芯片對(duì)世界的影響也才剛剛開(kāi)始?很難講特羅斯特比集團(tuán)管理層乃至整個(gè)業(yè)界看得更遠(yuǎn)?但也許就是一些直覺(jué)?幾分固執(zhí)加上足夠的話語(yǔ)權(quán),讓他幾乎以一己之力拯救了這個(gè)危在旦夕的前沿項(xiàng)目?
沒(méi)有芯片從業(yè)經(jīng)驗(yàn)的特羅斯特接手光刻機(jī)項(xiàng)目后,很快開(kāi)始尋找合資對(duì)象?在跟美國(guó)同行 Cobilt?Perkin-Elmer 和 Varian 的談判接連碰壁后,他和一家當(dāng)時(shí)同樣沒(méi)什么名氣的荷蘭芯片設(shè)備公司 ASM 國(guó)際合作?按照雙方的合資協(xié)議,飛利浦和 ASM 國(guó)際按 50:50 的股權(quán)比例各自注資 210 萬(wàn)美元?
當(dāng)時(shí)年?duì)I收超過(guò) 140 億美元?研發(fā)投入超過(guò) 12 億美元的飛利浦,只愿意為這個(gè)合資項(xiàng)目拿 30 萬(wàn)美元現(xiàn)金,余下的靠 17 臺(tái)滯銷的 PAS 2000 抵賬?據(jù)特羅斯特估算,即使加上抵賬的機(jī)器,420 萬(wàn)美元還不夠新機(jī)器研發(fā)成本的 1/10?為此他讓自己的 S&I 部門依舊承擔(dān)了新公司最初的大部分采購(gòu)成本?
保住項(xiàng)目只是開(kāi)始?新公司沒(méi)有訂單,市場(chǎng)份額為零,連名字都不好聽(tīng)——它一開(kāi)始的簡(jiǎn)稱是 ALS,也是漸凍癥(Amyotrophic Lateral Sclerosis)的縮寫?后知后覺(jué)的管理層到 1996 年才將公司改名為 ASML?
ASML 在創(chuàng)業(yè)之初就遇到行業(yè)周期性疲軟,但反倒幫了它?1985 年,全球芯片市場(chǎng)低迷,芯片制造商們削減了設(shè)備采購(gòu)訂單,這讓需要提前數(shù)個(gè)季度采購(gòu)和生產(chǎn)的頭部光刻機(jī)廠商遇到庫(kù)存和現(xiàn)金流挑戰(zhàn),削減甚至擱置新產(chǎn)品研發(fā)投入?
沒(méi)有訂單和龐大團(tuán)隊(duì)的 ASML 沒(méi)有這些包袱?希金克告訴我們,經(jīng)濟(jì)危機(jī)幫助 ASML 在激烈競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)里鑿開(kāi)條縫隙,“沒(méi)什么可以失去” 的文化讓他們更勇敢地面對(duì)風(fēng)險(xiǎn)?
ASML 首任 CEO 賈特·斯密特(Gjalt Smit)了解到芯片制造商們希望兩年后開(kāi)始生產(chǎn)超大規(guī)模集成電路(Very Large Scale Integration,VLSI),這需要能夠投射約一微米精度光線的光刻機(jī),超出了當(dāng)時(shí)所有光刻機(jī)的極限?如果 ASML 能在兩年內(nèi)造出這樣革命性的新產(chǎn)品,就能抓住新的芯片周期?缺錢?缺時(shí)間?缺名氣的他們選了條最難的路?
想要快速拼完一整套有數(shù)千個(gè)零部件的樂(lè)高,最好的方法是找?guī)讉€(gè)朋友一起拼?ASML 提高光刻機(jī)研發(fā)效率的方式也差不多,工程師們從設(shè)計(jì)階段開(kāi)始,就將光刻機(jī)拆分為 5 個(gè)模塊,由不同的專業(yè)團(tuán)隊(duì)并行研發(fā),最后再將獨(dú)立的模塊組裝成完整的系統(tǒng)?
但是光刻機(jī)只有在全部組裝完成后,才會(huì)暴露問(wèn)題,而且為了找出癥因,每個(gè)模塊得挨個(gè)測(cè)試,非常耗時(shí)?項(xiàng)目負(fù)責(zé)人理查德·喬治(Richard George)想出解決方案,同時(shí)開(kāi)發(fā) 5 個(gè)原型機(jī)器,每個(gè)團(tuán)隊(duì)獨(dú)立測(cè)試不同的模塊,進(jìn)一步將測(cè)試和組裝的周期從兩年半縮短到半年?
最終,ASML 做出代號(hào)為 PAS 2500 的光刻機(jī),也是全球第一臺(tái)模塊化光刻機(jī)?得益于模塊化設(shè)計(jì),工程師可以在安裝和使用過(guò)程中快速關(guān)閉或者更換鏡頭?光源以及其他重要模塊,為晶圓廠節(jié)省大量資金?這樣的靈活性讓 PAS 2500 在發(fā)布 30 多年后,仍然在一些晶圓廠的產(chǎn)線上 7*24 小時(shí)不間斷工作?
ASML 面臨的另一個(gè)挑戰(zhàn)是它缺乏先進(jìn)生產(chǎn)工藝,競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手尼康和佳能都有當(dāng)時(shí)頂尖的光學(xué)鏡頭生產(chǎn)線?僅靠自己,ASML 造不出光刻機(jī)這樣的復(fù)雜機(jī)器?它必須集結(jié)所有腦力?資金和靈巧的手?
斯密特?zé)釔?ài)航空,大學(xué)時(shí)主修航天工程?愛(ài)好之一是開(kāi)滑翔機(jī),還曾在 NASA 和歐洲航天局工作?他覺(jué)得可以借鑒飛機(jī)制造商,把零部件生產(chǎn)外包出去,將全部精力集中在復(fù)雜的機(jī)器設(shè)計(jì)上?
但當(dāng)時(shí)的 ASML 自己都沒(méi)有訂單,而且一上來(lái)就要最高規(guī)格的工藝,很多零部件甚至需要定制,供應(yīng)商們很難被說(shuō)服?比如 ASML 和德國(guó)鏡頭商蔡司的合作就很坎坷——已經(jīng)在為當(dāng)時(shí)頭部光刻機(jī)公司 GCA 供貨的蔡司看不上 ASML?
也是因?yàn)樾酒滦兄芷?其他客戶取消訂單讓 ASML 有機(jī)會(huì)分到蔡司的產(chǎn)能?合作中,ASML 幫助蔡司發(fā)現(xiàn)了鏡頭漂移問(wèn)題,進(jìn)而打開(kāi)了后續(xù)合作的窗口?2007 年,二者簽訂了一份分擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)和利潤(rùn)的新合同,芯片市場(chǎng)經(jīng)常發(fā)生劇烈動(dòng)蕩,ASML 同意預(yù)支 1/3 的鏡頭訂金,減少蔡司提前購(gòu)買原材料的風(fēng)險(xiǎn)?
由于光刻機(jī)的出貨量很少,ASML 的每個(gè)核心零部件可以只選擇一家供應(yīng)商,并通過(guò)獨(dú)供協(xié)議綁定雙方利益?這樣的合作關(guān)系一直維系至今?
截至 2023 年,ASML 一共注冊(cè)了超過(guò) 16000 項(xiàng)專利,其中許多都是與它的 5100 家供應(yīng)商合作開(kāi)發(fā)的,蔡司是當(dāng)中最重要的合作伙伴?蔡司前 CEO 赫爾曼·格林格(Hermann Gerlinger)形容兩家公司是機(jī)器和光學(xué)的終極結(jié)合,“ASML 向我們透露了所有的秘密,我們也向它們分享了一切”?
02
第一次盈利和第一次引領(lǐng)行業(yè),
都是因?yàn)檎业搅孙L(fēng)格一致的大客戶
ASML 的光刻機(jī)最快每小時(shí)可以生產(chǎn) 200 至 300 塊晶圓,每塊晶圓切成芯片后的終端產(chǎn)品價(jià)值可能高達(dá)數(shù)十萬(wàn)美元,這效率比印鈔機(jī)還高?只要能幫芯片制造商節(jié)約生產(chǎn)芯片的成本,光刻機(jī)無(wú)論多貴都有客戶搶著買單?
2023 年,ASML 的毛利率超過(guò) 51%?凈利率超過(guò) 28%,均高于同期賣高端消費(fèi)品的蘋果和法拉利?工業(yè)設(shè)備公司沒(méi)什么品牌溢價(jià),如此夸張的利潤(rùn)率只能來(lái)自技術(shù)的絕對(duì)領(lǐng)先?
但這個(gè)利潤(rùn)建立在絕對(duì)的技術(shù)領(lǐng)先和絕對(duì)的市場(chǎng)占有率上,做不到,光刻機(jī)也可能是一門賠錢的生意?直到 1980 年代末,ASML 還是家虧損的公司?甚至 20 年前,它也算不上什么科技巨頭,市值只有今天的千分之一左右?
在公司還很小的時(shí)候,斯密特只能貼著客戶找需求?求訂單?1985 年的 SEMICON West 展會(huì)上,ASML 印了宣傳冊(cè),挑了最強(qiáng)對(duì)手 GCA 和尼康的標(biāo)桿產(chǎn)品,只比自己有優(yōu)勢(shì)的參數(shù)?
展會(huì)期間 ASML 的廣告冊(cè),著重宣傳自家產(chǎn)品擁有更好的效率和精度,只字不提沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力的鏡頭?
在這場(chǎng)展會(huì)的晚宴上,芯片制造商 AMD 創(chuàng)始人杰里·桑德斯(Jerry Sanders)抱怨說(shuō)美國(guó)芯片設(shè)備商的質(zhì)量和服務(wù)太差,AMD 不得不向日本公司購(gòu)買設(shè)備?斯密特得知后立刻奔赴美國(guó),去和自己聘請(qǐng)的營(yíng)銷專家商量對(duì)策?
很快,一則標(biāo)題為 “我們聽(tīng)見(jiàn)你了,杰里” 的廣告出現(xiàn)在新聞媒體和行業(yè)期刊上,宣稱 ASML 的光刻機(jī)可以應(yīng)對(duì) AMD 的可靠性要求?他們會(huì)在交付后和客戶一起在工廠里發(fā)現(xiàn)問(wèn)題?改進(jìn)問(wèn)題?這則廣告沒(méi)能幫 ASML 立即獲得 AMD 的訂單?但靠著更深入的服務(wù),ASML 敲開(kāi)了 AMD 的大門,為后續(xù)的合作打下了基礎(chǔ)?
通常情況下,維護(hù)良好的光刻機(jī)可以確保在 98%-99% 的時(shí)間里正常工作,大部分故障來(lái)自人為——比如松動(dòng)的電纜和螺栓?鏡頭上的指紋和劃痕?但光刻機(jī)非常復(fù)雜?芯片產(chǎn)線片刻不能停,任何細(xì)小的問(wèn)題都會(huì)產(chǎn)生影響?
英特爾的一家芯片工廠曾經(jīng)每晚都有幾個(gè)小時(shí)良率莫名下降,四處尋因無(wú)果的工程師們最后發(fā)現(xiàn)問(wèn)題來(lái)自工廠附近奶牛放的屁:每天凌晨 1 點(diǎn)到 2 點(diǎn)間,風(fēng)向會(huì)改變,牛排放的甲烷通過(guò)空氣凈化器進(jìn)入潔凈室,污染了芯片生產(chǎn)?英特爾最終不得不花錢請(qǐng)牧場(chǎng)搬走?后來(lái)每家晶圓廠在選址時(shí)多了一個(gè)注意事項(xiàng)——盡量避開(kāi)養(yǎng)牛場(chǎng)?
所有客戶里,和 ASML 合作規(guī)模最大?對(duì)芯片制造工藝推進(jìn)最多的是一家比它還小三歲的公司?
1987 年,張忠謀創(chuàng)立臺(tái)積電,他希望與一家有經(jīng)驗(yàn)的芯片制造商合作,但日本廠商不感興趣,與英特爾和德州儀器的談判也破裂?最終張忠謀聯(lián)系了飛利浦,后者同意用芯片生產(chǎn)技術(shù)換取臺(tái)積電 27.5% 股份?這樣的股權(quán)關(guān)系也讓 ASML 順利地成為臺(tái)積電供應(yīng)商?
臺(tái)積電和 ASML 很像?它們都比競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手更加專注地投資某個(gè)細(xì)分領(lǐng)域的前沿技術(shù),并同樣快速且混亂地迎接挑戰(zhàn)?在臺(tái)積電之前,沒(méi)有一家只做代工服務(wù)的芯片商,芯片巨頭都像英特爾一樣既設(shè)計(jì)芯片也建廠制造芯片?ASML 與臺(tái)積電的工程師經(jīng)常在一起研究和解決難題?往往在新機(jī)器的研發(fā)和試驗(yàn)階段,ASML 就獲得了臺(tái)積電工程師寶貴的反饋意見(jiàn)?
很快,臺(tái)積電就幫 ASML 首次盈利——雖然只是暫時(shí)的?1988 年底,一場(chǎng)大火吞噬了臺(tái)積電的芯片工廠,數(shù)十臺(tái)光刻機(jī)受損,臺(tái)積電向 ASML 緊急下單了 17 臺(tái)新機(jī)器?這筆意外訂單幫助 ASML 在財(cái)務(wù)困難的早期解了燃眉之急?
1990 年代末,晶體管架構(gòu)繼續(xù)迭代,但光刻機(jī)的光源波長(zhǎng)卡在 193 納米,沒(méi)法刻出更精細(xì)的電路?當(dāng)時(shí)業(yè)界的主流方案是想辦法將光源波長(zhǎng)縮短至 157 納米?尼康和 SVG 都為此投入巨資?
2002 年,時(shí)任臺(tái)積電研發(fā)副經(jīng)理的林本堅(jiān)在一次技術(shù)研討會(huì)上提出,不用替換光源,只要在鏡頭和光刻膠之間加一層水,通過(guò)光的折射,達(dá)到更短波長(zhǎng)的效果,解析度提升效果幾乎是耗資巨大的 157 納米方案的兩倍?這種取巧的方案被稱為浸沒(méi)式光刻?
不過(guò)當(dāng)時(shí)主流光刻機(jī)廠商已經(jīng)為 157 納米投資數(shù)億美元,不愿意接受一個(gè)重新調(diào)整的新方案?甚至有大廠高管找到時(shí)任臺(tái)積電首席運(yùn)營(yíng)官蔣尚義,希望他 “管管手下,不要攪局”?
同樣投入了數(shù)億美元研發(fā) 157 納米方案的 ASML 是個(gè)例外,它果斷止損,選擇了更好的浸沒(méi)路線?2004 年,等到尼康終于研發(fā)出 157 納米干式光刻機(jī)樣機(jī)時(shí),ASML 和臺(tái)積電合作開(kāi)發(fā)的浸沒(méi)式光刻機(jī)已經(jīng)非常成熟?
同期 ASML 另一項(xiàng)重要發(fā)明——雙掃描工作臺(tái) TwinScan 也獲得巨大成功?為了確保圖層對(duì)齊,晶圓必須在曝光之前先測(cè)量,TwinScan 是第一個(gè)擁有雙晶圓工作平臺(tái)的光刻系統(tǒng)?當(dāng)一個(gè)平臺(tái)上的晶圓正在曝光時(shí),另一個(gè)平臺(tái)上的晶圓則在對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量,然后兩個(gè)平臺(tái)交換位置,原來(lái)在二號(hào)平臺(tái)的晶圓繼續(xù)曝光,一號(hào)平臺(tái)則更換下一片晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量?
這種并行方案能夠極大提升光刻機(jī)生產(chǎn)效率,而且與浸沒(méi)式光刻非常契合——如果依然使用傳統(tǒng)的單平臺(tái)方案,原先的測(cè)量系統(tǒng)會(huì)因?yàn)樗母蓴_而無(wú)法正常工作,但 TwinScan 本就將測(cè)量和曝光分開(kāi),完美避開(kāi)了這個(gè)問(wèn)題?
浸沒(méi)式光刻和 TwinScan 讓 ASML 逐漸超過(guò)尼康?這兩項(xiàng)技術(shù)出現(xiàn)之前,ASML 的市場(chǎng)份額只有不到 10%,而到了 2007 年,ASML 已經(jīng)拿下近六成市場(chǎng)份額?
03
不計(jì)成本地追逐單一目標(biāo),
成為最難以替代的公司
2023 年一季度,奉行長(zhǎng)期主義的伯克希爾哈撒韋,罕見(jiàn)賣出只持有數(shù)月的臺(tái)積電股票?副董事長(zhǎng)查理·芒格(Charles Munger)后來(lái)解釋說(shuō),臺(tái)積電是一家好公司,但自己不喜歡芯片生意,因?yàn)?“芯片不斷迭代,每次迭代升級(jí),廠商就得把上一輪賺的所有錢砸進(jìn)去”?
ASML 如今的壟斷地位,正是建立在一項(xiàng)耗費(fèi) 20 年和上百億美元的關(guān)鍵技術(shù)——EUV(極紫外)光刻之上?
1990 年代末,芯片行業(yè)尋找下一代光刻解決方案時(shí),波長(zhǎng)只有 13.5 納米的極紫外光(EUV)也是潛在選擇之一?但想要獲得 EUV 光太難了,它無(wú)法穿過(guò)包括空氣在內(nèi)的任何物體,自然界中離我們最近的 EUV 光在太陽(yáng)里?光刻機(jī)廠商必須自己生產(chǎn) EUV 光,并將其準(zhǔn)確引導(dǎo)至光刻機(jī)中?
日本公司最早開(kāi)始相關(guān)實(shí)驗(yàn),美國(guó)和荷蘭公司也緊隨其后?1997 年,意識(shí)到下一代光源有多難的英特爾和美國(guó)能源部牽頭成立了 EUV LLC 聯(lián)盟,拉來(lái)當(dāng)時(shí)的手機(jī)巨頭摩托羅拉?老對(duì)手 AMD 以及美國(guó)三大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,試圖攻克 EUV 難題?
幾家頭部光刻機(jī)廠商也在英特爾邀請(qǐng)之列,但美國(guó)政府擔(dān)心技術(shù)外泄,將日本公司尼康和佳能排除在外?ASML 則靠著對(duì)美國(guó)的投資承諾,在英特爾的幫助下擠進(jìn) EUV LLC 聯(lián)盟?這讓它有機(jī)會(huì)花 16 億美元買下了擁有 EUV 及反射鏡技術(shù)專利的美國(guó)公司 SVG?
這次合作和 SVG 的交易為 ASML 的 EUV 研發(fā)奠定了基礎(chǔ)?
由于 EUV 光無(wú)法穿過(guò)任何物體,光刻機(jī)中所有的透鏡都要換成反射鏡,而且只能在真空環(huán)境下運(yùn)行?ASML 和蔡司為此花巨資建立了全球最大的真空腔體實(shí)驗(yàn)室,模擬真空環(huán)境下可能出現(xiàn)的問(wèn)題?
反射鏡片的制造工藝也非常復(fù)雜,需要使用鍍膜工藝,將不同的材料堆疊數(shù)十個(gè)納米層,以此增強(qiáng)鏡片的反射強(qiáng)度?每一層的表面凸起不能超過(guò) 0.01 納米,其成像精度相當(dāng)于用手電照到月球,出現(xiàn)的光斑不能超過(guò)一枚硬幣大小?
即便如此,經(jīng)過(guò)多次反射之后,EUV 光的能量會(huì)損失至原來(lái)的 1%,第一臺(tái) EUV 驗(yàn)證機(jī)每小時(shí)只能曝光 30 片晶圓?想要提高產(chǎn)能,必須增強(qiáng)光源功率?
光源供應(yīng)商 Cymer(又一家擁有 EUV 專利的美國(guó)公司)對(duì)于這樣一個(gè)難度極高?且只有 ASML 一家客戶的技術(shù)有所保留,多年過(guò)去仍進(jìn)度遲緩?2012 年,失去耐心的 ASML 以 19.5 億美元收購(gòu) Cymer?
為了籌集收購(gòu)資金和額外的研發(fā)費(fèi)用,ASML 再次大冒險(xiǎn),用 23% 的公司股份向三家大客戶英特爾?臺(tái)積電和三星換來(lái) 53 億歐元——這比它當(dāng)年的銷售額還要多,如果研發(fā)失敗,將損失巨大?
接管 Cymer 之后,ASML 一邊大幅改進(jìn)其工作效率,一邊繼續(xù)投入大量人力和財(cái)力,終于將 EUV 光源的功率提升到商用標(biāo)準(zhǔn)?
這期間連一向合作緊密的臺(tái)積電,也一度宣布放棄 EUV,轉(zhuǎn)向采用電子束技術(shù)路線的另一家廠商 Mapper?ASML 不得不去拜訪正在和臺(tái)積電談合作的蘋果,通過(guò)這位潛在的大客戶說(shuō)服臺(tái)積電采購(gòu) EUV?
無(wú)限追求精密光刻設(shè)備的 ASML?堅(jiān)定推動(dòng)芯片制造工藝的臺(tái)積電,再加上堅(jiān)決每年升級(jí)一次處理器以追求競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的蘋果,三家公司成了完美的組合,每年將 iPhone 用戶支付的數(shù)百億美元費(fèi)用投資尖端芯片制造技術(shù)?
在這個(gè)合作里,ASML 憑借 EUV 徹底壟斷了全球光刻機(jī)市場(chǎng),只留下一些相對(duì)低端和小眾的領(lǐng)域給尼康和佳能?蘋果?臺(tái)積電和 ASML 也借由 EUV 技術(shù)生產(chǎn)出的先進(jìn)芯片,形成良性利潤(rùn)循環(huán)?
專注?無(wú)保留的繼續(xù)投資最先進(jìn)技術(shù)是 ASML,也是臺(tái)積電或者英偉達(dá)甩開(kāi)所有對(duì)手,在各自領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先的共同點(diǎn)?另一個(gè)不可或缺的要素是,他們都在計(jì)算機(jī)芯片行業(yè)——一個(gè)存在大約 80 年,每一年都比上一年往前躍一步的罕見(jiàn)行業(yè)?隨著計(jì)算機(jī)將人類工作?生活一點(diǎn)點(diǎn)搬入虛擬空間,巨大的利潤(rùn)也在期間產(chǎn)生,推動(dòng)芯片公司繼續(xù)投資改進(jìn)技術(shù)?
大約 15 年前,英偉達(dá) CEO 黃仁勛在參加一檔電視節(jié)目時(shí)說(shuō),只是跑得快還不夠,只有當(dāng)跑道足夠長(zhǎng),最好還足夠蜿蜒時(shí),跑得快才是一個(gè)好的戰(zhàn)略?如果在其他一些行業(yè),沒(méi)有這樣的進(jìn)步空間和商業(yè)循環(huán),一個(gè)公司持續(xù)投資技術(shù)未必就能脫離同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)?
ASML 趕上了這樣一個(gè)當(dāng)初不被看好的跑道,以沒(méi)什么來(lái)由的信心,持續(xù)投入 40 年,在一個(gè)曾經(jīng)開(kāi)放?自由?充分競(jìng)爭(zhēng)的全球化市場(chǎng),集結(jié)大量供應(yīng)商和客戶的腦力?資金和靈巧的手,以及一些運(yùn)氣,走到了今天?
這有點(diǎn)像巴里·沃思(Barry Werth)在《十億美元分子》里對(duì)藥界黑馬福泰制藥的總結(jié)那樣,大眾經(jīng)常認(rèn)為科學(xué)突破是很戲劇性的,但大多數(shù)情況下恰恰相反 —— 有所突破僅是因?yàn)橐稽c(diǎn)調(diào)整,一些小事,一個(gè)沮喪的科學(xué)家靠著略有苗頭的數(shù)據(jù)堅(jiān)持走下去?一切都源于那個(gè)選擇了一種試劑?一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?一個(gè)方法的瞬間,那個(gè)微小而關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)?




