荷兰半导体明珠 ASML 是如何炼成的？

来源：脑极体

在《光刻技术的 " 鬼斧 " 之变》中，我们已经粗略地回顾了光刻机产业的发展史。在上世纪残酷的光刻机淘汰赛中，1984 年最后登上光刻机舞台的荷兰光刻机公司 ASML（全称 Advanced Semiconductor Material Lithography，先进半导体材料光刻公司），成为最后的胜利者。

直到今天，ASML 仍然是光刻机企业当中的翘楚，而且是世界上唯一能够生产最先进 EUV 光刻机的制造商。这个被誉为半导体皇冠上明珠的 ASML，对于芯片制造产业来说到底有多重要呢？用 ASML 总裁彼得 · 温宁克在 2017 年接受《天下》杂志专访时说的一句话就是：

" 如果我们交不出 EUV，摩尔定律就会从此停止。"

目前，摩尔定律的极限已实现 5nm 制程，接近 3nm、2nm 制程工艺，想要实现这一制程节点，就一定要用到荷兰 ASML 的 EUV 光刻机。

2019 年，ASML 一共销售了 229 台光刻机，其中 EUV 售出 26 台。即使每一台的售价高达 1.2 亿美元，却依然是全球顶尖芯片制造商争先订购的抢手货。所以，这 26 台 EUV 光刻机的营收已经占到 ASML 全部营收的三分之一，预计随着芯片制造商的换代升级，2025 年将增长到四分之三。

ASML 如何从飞利浦的一家不起眼的合资公司，成长为可以左右全球芯片产业格局的光刻机巨擘？到底是什么原因使得身处欧洲小国荷兰的 ASML 取得如此巨大的成功，成为我们值得去回顾和学习的重要经验。

两次关键选择，后进生 ASML 的艰难上位

如果了解光刻技术的发展史，你就会知道光刻技术的原理并不复杂，还在微米制程时代的芯片产业对于光刻机的要求并不高。七十年代那个时候，就连英特尔也能买来各种零件，自己组装光刻机。

不过，光刻机的专业化很快成为主流趋势。

（尼康 1980 年推出的光刻机 NSR-1010G）

在八十年代初，占据光刻机主要市场的还是美国的 GCA、日本的尼康。1980 年，尼康推出了商用的步进式光刻机 Stepper，随后逐渐取代 GCA，成为 80 年代光刻机产业的翘楚。

1984 年，ASML 由荷兰飞利浦公司与一家荷兰芯片设备代理商 ASMI 合资成立，此后就一直专注从事光刻机设备的研发和生产。

ASML 虽然有飞利浦的背景，但并没有含着金钥匙出生。成立之初，ASML 只有 31 名员工，办公地点也仅是飞利浦总部外面空地上的一排简易厂房，这些至今被人们当做 ASML 传奇的开篇而津津乐道。当时，ASML 面临自身技术落后、市场竞争激烈、资金不足等诸多难题。

不过，ASML 一开始就本着 " 初生牛犊不怕虎 " 的劲头，成立第一年就克服种种技术困难，推出了第一代的步进式扫描光刻机 PAS2000，获得了市场初步认可，也让 ASML 得以生存下去。

（ASML 步进式光刻机 PAS 2500）

在 20 世纪 90 年代，ASML 凭借持续的产品改进和出色的销售能力，终于在光刻机市场站稳了脚跟。直到 1995 年，ASML 在美国的纳斯达克和荷兰阿姆斯特丹交易所同时成功上市，并且从飞利浦回购全部的股份，实现了完全独立，也获得了充裕的资金让公司加速发展。

十年生长，十年蓄力。冉冉升起的 ASML 终于有了挑战强劲对手尼康的机会。此时，一次有关光刻技术路线的选择，成为决定 ASML 和尼康此后成败的关键点。

90 年代末，受制于干式微影技术的限制，摩尔定律的延续被卡在光刻机的 193 纳米的光源波长上面。尼康选择走稳健路线，继续自己在干式微影技术的优势，继续开发 157 纳米的 F2 激光光源。

（台积电工程师林本坚）

而当时处于落后位置的 ASML 则决定赌一把，采用了一种被称作 " 浸润式光刻 " 的技术方案。这一方案由在台积电的工程师林本坚在 2002 年提出，他在拿着这项 " 浸润式光刻 " 技术方案，几乎游说了全球所有光刻机厂商之后，最终只打动了后进生 ASML。

2004 年，经过双方一年的通力合作之后，ASML 全力赶出了第一台浸润式光刻机样机，并先后拿下 IBM 和台积电等大客户的订单。虽然尼康很快推出了干式微影 157 纳米的产品，但和已经实现 132 纳米波长技术的 ASML 相比，已然落后一程。

2007 年，ASML 拿到 60% 的光刻机市场份额，首次超过尼康。而下一次，ASML 在 EUV 光刻技术的突破，则将尼康远远甩在后面，再无还手之力。

这次机会还得从 1997 年英特尔和美国能源部牵头成立的 EUV LLC 联盟说起。当时，同样为攻克 193 纳米光源的限制，英特尔寄希望在更为激进的 EUV 光源上。

由于这项技术的研究难度极高，英特尔联合美国能源部及其下属三大国家实验室：劳伦斯利弗莫尔国家实验室、桑迪亚国家实验室和劳伦斯伯克利实验室，还有摩托罗拉、AMD、IBM 等科技公司一同来研究 EUV 光刻技术。

（极紫外光刻机内部结构）

EUV LLC 联盟还需要从尼康和 AMSL 这两家当时发展最好的光刻机企业中，挑选一家加入联盟。经过一番博弈，美国最终选中了后进生 ASML 加入 EUV 联盟。

ASML 由此获得了美国最领先的半导体技术、材料学、光学以及精密制造等相关技术的优先使用的资格，同时 ASML 也将自己的生产、接受监管的权限交给了美国政府。

2003 年 EUV LLC 联盟解散时，其使命已经完成。6 年时间里，EUV LLC 的研发人员发表了数百篇论文，大幅推进了 EUV 技术的研究进展，证明了 EUV 光刻技术的可行。这些成果让联盟成员的 ASML 占得先机。

（编辑：应用网_阳江站长网）

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