“開云體育官網”芯片之難,難在那里?看ASML如何逆風翻盤
本文作者:徐競然芯片是什么?一顆小小的硅片上充滿了排列整齊的集成電路,陽光下,像一種五彩斑斕的昆蟲。但正是這種“昆蟲”實實在在地控制著科技時代的紛紜萬物:手機、電腦、家居電器、汽車機械、能救命的高科技醫療器械、飛機火箭,以致無數軍工產物,都離不開芯片。舉個例子,站在陌頭環視一圈,能載客行駛的交通工具,人們兜里揣的、包里裝的、耳朵上別著的智能小玩意,陌頭閃爍的廣告屏、紅綠燈……全仰仗芯片存儲信息、發號施令。沒有芯片,雖不至于回到原始社會,但足以打亂人類正常的生發生活。
可以這么說,“芯片”成就了現代社會登上科技之巔。但自然,高處不勝寒。
這個夏天,“芯片之困”成了必須直面的問題。芯片之難 難于光刻機不外處在“芯片之困”的陰霾下,就意味著和芯片相關的事,我們都干不了嗎?非也。若干年來,依賴無數人才的奮力追趕,中國的芯片設計和制作工藝,生長得并不慢。
芯片之難,實則難于芯片制造。巧婦難為無米之炊,造不出高級芯片,再頂尖的設計技術也無處施展。
也正是此,讓華為領先全球的麒麟系列芯片或成絕版,讓華為消費者業務CEO余承東連呼遺憾。而芯片制造,“光刻機”是繞不開的終極神器。
可以說,沒有光刻機就沒有芯片,所謂的芯片之痛,真正的痛點就是光刻機。這個恒久以來的隱于幕后的大boss最近熱度頗高,中國科協克日公布的“10個工程技術難題”,光刻機技術名列其中。
坊間更是聽說華為鼎力大舉挖掘光刻機工程師,要自建光刻機。光刻機,講原理并不難。通俗易懂地說,就是高級版“投影儀+照相機”:光刻機有光源,光源發光,然后通過一個帶圖形的光罩,給上附有光刻膠的硅片曝光,借助光刻膠感光后的性質變化,光罩上的圖形就可以被印到硅片上,于是硅片就有了電子線路圖般的作用。但聽起來簡樸,制造光刻機有多災?有人形容光刻機“是薈萃了數學、光學、流體力學、高分子物理與化學、外貌物理與化學、細密儀器、機械、自動化、軟件、圖像識別領域頂尖技術的產物”。
另有人賦予其一個極美的稱謂,“半導體行業皇冠上的明珠”?;使谏献畲笞钪行牡拿髦?,僅此一顆,也說明晰光刻機在芯片制造中無可爭議的職位。因為精度之高,光刻之“刻”靠普通刀子自然實現不了,于是要以“光”為刀舉行鐫刻,現在的精度7nm,相當于把病毒大卸八塊,把一根頭發絲劈成幾萬份。有資料顯示,1臺光刻機包羅13個分系統,3萬個機械件,200多個傳感器。
其中,光源發生極紫外光EUV的難度相當于在颶風中心,以每秒5萬次的頻率用乒乓球擊中同一只蒼蠅兩次;冷卻激光器,每秒需要能填滿6個浴缸那么多的水;光刻機的分辨率,則相當于把48萬個單詞的《指環王》在同一張紙上印刷2625遍;每一步都難度頗大,但制作一顆芯片或許需要3000道工序,要想保證光刻機完美運轉,每一步的樂成率都要高于99.99%。另有工程師說:“光刻機的一個小零件,工程師就需要調整高達十年之久,尺寸的調整就要高達百萬次以上?!狈婚g傳言,就算給出圖紙,別人也造不出來一說正源于此。隨著工藝越發高精尖,依靠著唯一無二的售后服務,光刻機設備商的話語權越發提升。
而現在,掌握全球領先光刻技術的正是荷蘭 ASML公司。在盛產風車、郁金香,風物如畫的荷蘭,悄悄臥著一頭“猛獸”——憑一己之力就吞掉了光刻機全球市場份額近80%的ASML,精度在7nm 及以下的光刻機,只有他能生產。名為“光刻機”,實則“印鈔機”,每生產一臺就可售1.2億美元。
但每年生產力有限,只能生產20余臺,物以稀“更貴”。每出廠一臺,都被全球芯片制造商虎視眈眈,誰“搶”獲得最新的光刻機,就意味著誰更有可能造出更高端芯片,掌握科技時代命脈。但屹立科技之巔的ASML公司究竟是如何煉成的?建立于1984年的ASML,在一個看起來連蛋糕渣都沒有的尷尬時機入局,彼時光刻機領域老牌大佬GCA還寶刀未老,尼康佳能雙雄又強勢崛起,然而坐落于飛利浦大廈外垃圾桶旁,一排淺易廠房的ASML 攜47名員工入局,并許下壯志“只做第一”。今天的樂成讓那時的刻意顯得特別慷慨勇敢,但可以想象的是,那時,大家都認為它瘋了。
36年間,從幾近破產的小公司到行業內當之無愧的一哥,這不是一個順風順水人人都愛他的杰克蘇敘事史,也不全是一個苦心孤詣苦哈哈的逆襲之路。天才與智慧,偏執與勇敢,機緣與奮斗……ASML不缺故事。機緣巧合 巨頭煉成縱然身負絕世之功,ASML卻習慣低調。
但因為履歷太過傳奇,不必傳揚,江湖上也飄蕩著他的傳說。源遠流長的第一段是他與臺積電鬼才林本堅的惺惺相惜。上世紀90年月,整個半導體行業都陷入了一個配合的難題,光刻機光源波長被卡死在193nm。
光描畫不出更精致的線條,自然就造不出更精致的,性能更強的芯片。面臨難題,雖然實踐樂成率低、回報率也低,但老巨頭尼康等廠商依然接納傳統解題方法,強行將光源縮短到157nm波長。另一邊,一個年輕人提出了創新想法,為什么非要改變波長?時任臺積電研發副司理的林本堅想出了浸沒式光刻法:在鏡頭和光刻膠之間加一層水,經由水的折射,天塹一躍而過,光線波長可以由193nm變為132nm。
但當他拿著新型創意前往巨頭大廠自我介紹時,獲得的卻全是拒絕。甚至尼康、佳能、IBM等所有巨頭要團結起來封殺冷藏林本堅。原因可以想象,面臨一堵門,有人扛來長槍短炮重型武器轟炸不止時,另一小我私家卻建議,找找鑰匙開門,雖然樂成的路上,獨辟蹊徑往往意味著降維攻擊,但巨人轉身慢,巨人怕成本。
而同樣在光刻機難題中掙扎求存的ASML如同大海中的一葉小舟,體量較小,但卻可以靈活轉向,全力沖刺,同是滿腔壯志無處可酬,ASML向林本堅伸出了手——選擇浸潤式技術,不僅意味著臺積電的訂單和深厚的友誼,還意味著一場豪賭,一條少有人走的創新之路。運氣總是夸獎勇敢者。2004年,ASML全力趕出了第一臺浸潤式光刻機樣機,波長132nm,力壓尼康的157nm。2007年,在原有光源與鏡頭的條件下,ASML又顯著提升蝕刻精度,繼而拿到60%的光刻機市場份額,首次凌駕尼康。
如果傳奇的第一篇章彰顯了技術突破與創新魄力的重要,而接下來,ASML在EUV光刻上的赫赫戰果,更說明合縱連橫,互助共贏的戰略意義。ASML最先進的EUV光刻機,涉及上游5000多家供應商,3萬多個零部件90%需要入口,想要澆灌出這株盛放在荷蘭的技術之花,既需要德國的光學設備與超細密儀器,也需要美國的計量設備與光源……對高科技麋集的半導體行業來說,自己爬山不太現實,想要贏者通吃,就要陪同不停的并購與同盟。
收購全球領先的準分子激光器廠商Cymer,為光源技術提供保障;收購電子束檢測設備廠商漢微科,為先進工藝提供了晶圓缺陷檢測技術支持;收購德國卡爾蔡司子公司24.9%股份,結構微影鏡頭關鍵技術;收購競爭對手Mapper的知識產權資產順便接受優質人才……不僅如此,ASML還逾越尼康,加入了EUV LLC同盟。EUV LLC同盟的降生也與光刻機光源波長193nm難題息息相關。這是一家由英特爾攢局,美國能源部牽頭,搜集了摩托羅拉、AMD、IBM,以及能源部下屬勞倫斯利弗莫爾、桑迪亞和勞倫斯伯克利三大國家實驗室的真正的高級玩家聚會。
有多高級?其中三大國家實驗室就堪稱美國科技生長的幕后英雄,研究結果包羅核武器、超級盤算機、國家焚燒裝置……籠罩物理、化學、制造業、半導體工業等種種前沿偏向。押注更激進的極紫外技術是EUV LLC同盟的目的,用僅有十幾納米的極紫外光,刻十納米以下的芯片制程。但EUV光刻機險些集成了人類細密制造的技術極限,同盟必須從尼康和AMSL這兩家其時生長最好的光刻機企業中,挑選一家舉行吸納,擔憂吸取了良好技術的日本企業未來將壓過美國,同盟最終選中了ASML。
由此,ASML獲得了世界領先的半導體技術、質料學、光學以及細密制造等相關技術的優先使用資格?!皢未颡毝贰毙胁煌?,屬于尼康的時代悄然已往,而搜集了資金、技術與人才,集制造業全體智慧英華于一身的,則被世界級先進的工業體系托舉而出。光刻巨人:ASML崛起之路京東¥ 82.60去購置除了科技 另有故事既是荷蘭半導體工業創新突圍的效果,也是全球科技高度分工的效果,為公共所熟知的ASML企業史往往從以上兩段開始,但羅馬并非一日建成。
講樂成史只從后半段風景史講起的難免讓人“干著急”,只能仰視崇敬,但卻沒法借鑒學習。在ASML建立三個十年中,第三個十年,他登上山頂,藐視群雄;第二個十年,他狂甩對手,壟斷市場;而第一個十年,因何決議去開啟傳奇,以及如何艱難爬坡,九死一生中,才真正隱藏著奠基勝利的絕密基因。為什么要做光刻機?沒人能想到偉大或許降生于一次賭錢。
ASML脫胎于臺甫鼎鼎的飛利浦公司,一次,有人前往美國考察,回來時帶來一顆“芯片”,面臨這顆來自美國的芯片,飛利浦人感應遺憾——錯失了與世界先進技術同步生長的時機,他們下定刻意“要放下一切事情,集中精神投入集成電路的技術研發”。但一開始,飛利浦只投入到電路技術研發,并沒計劃自造光刻機,究竟購置其他公司的制品光刻機足夠可行利便。
不外陪同著芯片的更新,其他公司的制品設備既不夠精準,也過于泯滅人力。因此,飛利浦的半導體和質料部 Elcoma 的技術司理定期與前沿技術研發實驗室Natlab 的向導時常聚在一起談天,討論這些難題。再一次,當Natlab的研究人員“吹噓”他們的靜壓軸承和氣動技術時,Elcoma掩模中心的主任“刻薄”接茬,技術這么強,也并不能用來制造那些生產芯片的機械???Natlab聽到后,自然是一頓爭吵,但爭吵之后,兩個部門更告竣約定——互助制造一臺光刻機。1967 年,研究人員就在公司內部的展覽中展示了6 鏡頭重復曝光光刻機的原型,這臺光刻機吸引了若干圍觀群眾,連飛利浦的時任董事會成員都被吸引而來。
但還沒來得及聽完主講人的先容,下一個展臺又吸引了董事的注意——一臺帶有自動平衡系統的新型洗衣機。和用來制造電腦芯片的龐大尖端設備相比,一款流水線上可以批量生產上萬臺的普通洗衣機,對飛利浦高管來說更有吸引力。
在很長一段時間內,光刻機項目都被飛利浦內部認定——沒生長沒前途?!胺艞壈?,別再燒錢了”是項目組同事最常聽到的話。
但又是什么樣的人在為彼時看起來“一片昏暗”的光刻機支付青春、汗水與智慧?聽起來也頗有傳奇色彩:工程師克洛斯特曼小時候是位失讀癥患者,閱讀和數學對他來說都是難題,但長大后,失讀癥奇跡般地痊愈;光學工程師梅耶,這是位足夠幸運的男青年,履歷過第二次世界大戰,兩次從斯維辛集中營逃脫。第一次被送入集中營時,因為運氣好躲過一劫,第二次被送入時,因為擅長機械而被派去修理火車車廂,這還不算完。第一次即將被送進毒氣室時,被德國納粹遺漏,第二次又被實時趕到的蘇聯紅軍援救。
差一點成為膠、化肥或鞋油,病重、像鉛筆那么瘦的梅耶返回荷蘭,開始了一生的光刻機事業……除此之外,光刻機的系統架構師范??耸俏粺嶂杂诹襞^士發型,以為向向導做季度總結寫兩個句子以上都浪費時間的富二代;研發了一種準確度最高的瞄準技術的工程師布休斯一度沒上過大學,在賣酒的商店洗過瓶子算過賬,從被聘為飛利浦的一名助理,實事求是做到了頂尖工程師……正是這些人在暗夜中前行,撐著如燭火一般微弱的光刻機項目,直到在一個恰當的時機,飛利浦遇到業內的另一位傳奇人物,荷蘭半導體設備開創者德爾·普拉多,1984年,ASML建立。那么,究竟經由哪些博弈,飛利浦才與傳奇大佬德爾·普拉多奠基互助?這位號稱不“做”生意,本人就是生意,靠魅力、野心和無畏謀劃公司的人為了獲得飛利浦的關注,除了登報求關注,還如何奇招頻出?這樣注定非凡的企業,首任首席執行官又是何等人物?這個永遠不按常理出牌的人是如何向導著“奇奇怪怪”的員工們,在企業還是一堆爛攤子時就許下“我們一定要做第一名,否則就別做了”的flag?但如此有向導力的治理者,為何去職時只收到所有員工“80塊錢”的去職紅包?除此之外,ASML創業的前十年,是徹徹底底燒錢的十年,動不動需要一個億美金,到哪去找投資?在極端缺錢時,如何堅定信心,繼續燒錢技術創新?如何鼓舞士氣,給員工“畫餅”,招兵買馬選擇合適的人才,尋找客戶、盟友以及政府的支持?有一些聲東擊西的“創意”:分拆式研發,因地制宜式事情,以及智慧營銷為產物賦能……甚至,另有一些可以稱為機緣的時刻,芯片市場的衰退以致瓦解,為何造就了ASML的黃金喘息時間?甚至,客戶的工廠被燒了,導致對方需要重新下單,新銷量成了ASML的實時雨。這些獨家歷史,如今首次披露。
95%未見于世的全新內容,人民郵電出書社新書《光刻巨人:ASML的崛起之路》將為你展現尚不為人所知的ASML故事。荷蘭作者René Raaijmakers醞釀15年,采訪寫作7年,采訪了ASML上到CEO下到工程師的100余位員工,寫出世界上唯一一本詳細記載ASML從飛利浦前身到成為行業之王的書。是歷史,更是未來。
沒有硝煙,但競爭無處不在??床坏窖蹨I,也聽不到嘶吼,但較量無時無刻。芯片之困,如何在強者環伺中逆風翻盤?究竟,誰掌握了芯片,擁有了進入下一個科技紀元的入場券。
他山之石可以攻玉。無論你是芯片相關從業者、科技創業者、投資人還是體貼科技行業及創業公司發展的讀者,也許你想知道如何治理團隊,凝聚協力;也許你想知道如何尋找投資,反敗為勝;也許你想知道高科技企業如何保持創新,鑄造領先技術;甚至你想知道,如何在一個看起來希望渺茫的競賽中,獲得第一名……閱讀本書,都可以從ASML的企業履歷找到心中謎底。但至少這樣的履歷足夠給人信心,縱然強者環伺,看起來毫無勝算,只要足夠堅持,也可以乘風破浪,逆風翻盤。
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