星速优配APP下载 4330亿，垄断全球，恐怖的阿斯麦

作者：刘溪

1971年，首枚英特尔微处理器：2300个晶体管。

今天，指甲盖大小的芯片：500亿个晶体管。

这2170万倍的跨越，靠的是EUV光刻机——人类已知最精密的仪器，售价5亿美元一台，全球能造的只有荷兰的阿斯麦（ASML）。

正是它牢牢卡着全球芯片制造的脖子，每一台机器交付，都牵动着全球半导体产业的神经。

2024年，当“阿斯麦考虑迁出荷兰”的消息传出，荷兰首相直接急疯了。

虽然1984年才成立，但阿斯麦可不是普通公司。如果它停产，全球芯片业几个月内就会停摆。从智能手机到超级计算机，从医疗设备到军事系统，现代文明的数字基石都将崩塌。

EUV光刻机的制造难度超越原子弹。纳米级精度——相当于从地球发射激光，需要精准击中月球上的高尔夫球。

2024年，阿斯麦营收282.63亿欧元，毛利率51.3%，市值4330亿美元，成为欧洲之最。

从飞利浦垃圾桶旁漏雨的临建房，到垄断高端光刻机市场。

一个晚入局的“小玩家”，为什么能成为行业霸主？

一个“组装”公司，为何让全球无法复制？

“穷”如何成就阿斯麦？它又如何玩转“向上管理”？

垃圾桶旁创业者的逆袭

20世纪80年代，硅谷笼罩在寒流之中。

当英特尔宣布退出内存市场、裁撤2000余名工程师时，曾风光无两的美国半导体行业，蔓延着深深的无力感。

大西洋彼岸，日本却在国家意志下强势崛起。

1976年，通产省启动“超大规模集成电路计划”，东芝、日立、富士通、NEC、三菱组团作战，共享专利、分摊风险、协同攻关。这种美国同行难以想象的集体作战模式，让美日间逐渐拉开差距。

4年时间里，日本政府直接拨款290亿日元，收获1210项专利，64K DRAM良率从20%飙到80%，价格却砍到美国的1/3。加之更稳定的性能、更高效的售后，日本半导体产品如潮水般涌进硅谷。

美国昔日巨头铂金埃尔默节节败退，直至退出半导体。GCA的客户——IBM、AMD、TI、英特尔——也纷纷转向尼康。

行业似乎已决出胜负。

没人想到，暗淡的前路，却给了阿斯麦这家小公司“螳臂当车”的机会。

“穷、困”，阿斯麦的CEO彼得·温宁克如此评价公司的起点。

1984年，在荷兰埃因霍温，飞利浦大厦外一个紧邻巨大垃圾桶的漏雨工棚里，31名工程师聚在一起。他们属于一家刚刚成立、名为阿斯麦的合资公司，手里只有一项被飞利浦几乎放弃的技术——自动化步进式光刻机。

那时，飞利浦与索尼的CD碟片销量突破1300万张，同比翻番。相形之下，光刻机项目渺小而边缘，加之尼康的市场碾压，突围只能是妄想。这才给了阿斯麦入局的机会。

没有给场地，没有资金拨付，在飞利浦大厦外，阿斯麦的员工们开始在夹缝中寻找微光。虽然顶着飞利浦Nat lab的光环，但阿斯麦早期的产品根本无人问津。

直到1985年，《广场协议》签署后日元大幅升值，间接削弱了日本半导体出口的价格竞争力。1986年，《美日半导体协议》针对性打压日本核心产业，除100%惩罚性关税外，还强制日本开放市场、限制出口定价，剥夺日本企业定价权。地缘政治为阿斯麦撬开了一丝缝隙。

1987年，飞利浦与中国台湾工研院合资成立了台积电——它后来成了阿斯麦的关键盟友。然而，阿斯麦持续的巨额投入与微薄的回报，让飞利浦决定停掉这个项目。阿斯麦管理团队以近乎悲壮的决心，说服了飞利浦继续提供资金支持。

1990年，这场豪赌终于迎来第一个回报——PAS 5500系列光刻机横空出世。凭借突破性的精度与生产效率，阿斯麦终于叩开了IBM、台积电等顶级晶圆厂的大门。5年后，彼时全球最大内存制造商三星引入首台PAS 5500，用0.25微米工艺生产16Mb内存颗粒。

阿斯麦终于跻身产业核心供应链。

1995，阿斯麦在纳斯达克和阿姆斯特丹交易所上市，带来充裕的资金。它逐步收购了飞利浦持有的全部股份，成为一家独立的公司。

芯片行业沿着摩尔定律的轨迹狂奔——工艺从130纳米迈向90纳米，晶圆从8英寸升级到12英寸，光源从248纳米演进到193纳米。整个半导体世界却未曾料到，全球巨头会被193纳米这道波长门槛，卡住近20年。

1997年，阿斯麦通过股权转让方式，与光学巨人卡尔·蔡司结盟，让它绑定了最精密、供不应求的“成像之眼”。

十几年苦战，阿斯麦从尼康手中夺取的市场份额仍不足10%，英特尔等巨头依然惯性地选择尼康。但2000年，阿斯麦亮出双工作台技术，将生产效率提升35%，同年收购美国光刻机巨头——硅谷集团，补全157纳米技术拼图，阿斯麦在高端市场撕开了一条口子。

2002年，当全球半导体行业在157纳米“干式微影”的绝壁前撞得头破血流时，台积电研发副总裁林本坚提出了一个看似“倒退”的方案：退回成熟的193纳米，只需要将介质从空气换为水，波长即可缩短至132纳米。

这个思路，等于宣判了已投入几十亿美元的干式技术路线死刑。因为采用曲面镜的尼康，如果想要改为浸没式系统，非常难。产业巨头集体反对，甚至有人传话台积电，要求林本坚“别再搅局”。

但是，当林本坚带着这份“人人喊打”的方案叩响阿斯麦的门时，没有历史包袱、采用平镜的阿斯麦，果断下注。

阿斯麦清楚，一旦成功，它将同时赢得台积电与英特尔——这两大坚持摩尔定律（每两年更新一代产品）的龙头客户。在这个小众的市场，拿下龙头之后，阿斯麦就拿到了扳倒尼康的钥匙。

一场离经叛道的合作就此展开。

2003年，全球首台浸润式光刻机在阿斯麦诞生。虽然尼康的157nm产品也问世了，但阿斯麦的改良产品精度更高、技术成熟、价格还低。

2006年，当英特尔向阿斯麦提交大订单之后，行业开始纷纷倒戈。尼康自然溃不成军。

2009年，阿斯麦的营业额达22.25亿美元，占据70%市场份额，成功登上光刻机领域的霸主之位，阿斯麦的崛起也将台积电带到了今天的高度。

等待尼康的还有更彻底地一败涂地。在浸润式技术为阿斯麦奠定市场优势之际，一场更为深刻的技术革命已在大洋彼岸悄然布局——那就是通往极紫外光的战争。

EUV光刻机：一场集体豪赌

如果没有EUV光刻机，我们可能至今仍被困在7nm的瓶颈里。5G、人工智能、自动驾驶都无从谈起。

造芯片就是在硅片上刻画电路，线路越细性能越强。传统光刻做7nm，就像用油漆刷画头发丝，根本不可能。

“没有人真的想用极紫外光，它比原计划晚了20年，超出预算10倍。但如果你想制造非常致密的结构，它是你唯一的工具。”芯片分析师大卫·坎特说。

1997年，就在阿斯麦仍在努力撬开尼康市场围墙时，英特尔与美国能源部已联合三大国家实验室及AMD等多家半导体巨头，投入超过数十亿美元成立了EUV LLC前沿技术联盟，开始从理论上验证极紫外光刻的可行性。

当英特尔希望邀请光刻市场的两位领军者——阿斯麦与尼康共同加入时，却遭到美国政府的强硬干预。在阿斯麦作出严格的技术转让与供应链承诺后，被准许以“次要伙伴”的身份参与。尼康则被美国一脚踢出了门外。

6年间，EUV LLC联盟发表数百篇论文，验证了EUV光刻的可行性，随后解散。阿斯麦则投入上百亿美金的费用，扛起了产业化的落地。

第一道鬼门关：造光。

EUV的征程，挑战的是物理极限。波长仅13.5纳米的光，地球上根本不存在。

阿斯麦的解决方案是：激光以每秒50000次的频率精准轰击，将直径27微米的锡滴喷进真空室。第一束预脉冲激光把锡滴拍成薄如蝉翼的锡膜，3微秒后——眨眼的万分之一时间——第二束25千瓦的主激光“轰”上去，瞬间把锡膜加热到22万摄氏度——比太阳表面还热4倍。

极高温下，锡原子结构直接被撕成等离子体，释放出特定波长的光子，其中就有我们梦寐以求的13.5纳米EUV光。

整套流程输入功率10000瓦，最后有效光线才1微瓦，转换效率低至0.02%，能量转换率低到令人发指。

第二道鬼门关：导光。

EUV光的脆弱远超想象：空气中的任何分子都能将其瞬间吸收。因此，必须建立比外太空更极致的真空环境，确保没有一丝气体吸收掉珍贵的光。

EUV光能在刹那间将普通玻璃气化，同时还要确保传输中最少损失。

唯一的选择，是德国蔡司耗时数十年研发的多层膜布拉格反射镜。镜面由40层硅钼纳米膜交替堆叠，每层仅3-4纳米。利用布拉格衍射，通过精密计算的层厚，让每一界面反射的微弱光波产生建设性干涉，将所有反射光精准叠加，将反射率推至70%的物理极限。

这面镜子的精度能让人惊掉下巴：要是把它放大到中国国土那么大，表面的最高起伏差不超过一个指甲盖的高度。单块生产周期就长达12个月，每台EUV里都得塞3万多个蔡司的组件。因此光刻机的制造成本，近三分之一给了蔡司。供不应求的蔡司镜片，也成了阿斯麦获得垄断地位的助手。

整条光路布满十余面这样的镜子，当EUV光抵达硅片时，能量已不足出发时的2%。

第三道鬼门关：塑形。

在纳米尺度上，光需要被精确地塑形为环形、偶极形、四极形乃至类星体形等十余种模式。每一种形状都对应着芯片上特定方向的电路图案，无论是水平线、垂直线还是复杂的接触孔，都需要与之匹配的照明角度，才能在硅片上获得锐利的图像。

但这仅仅是静态的精确。

真正的挑战在于动态：数吨重的掩模台在7倍重力加速度下（相当于战斗机急转弯过载的7倍）狂飙，晶圆台必须以精准的四分之一的速度同步跟随，误差小于0.5纳米。这样才能确保将掩模上的图案，精确缩小4倍投射到硅片上。

其难度堪比让一架以7倍音速飞行的战斗机，用左翼尖平稳托起一杯红酒，同时用右翼尖在一枚旋转的硬币上雕刻出整部《莎士比亚全集》。

攻克这三大难题才完成了一层电路的图案化，而一颗先进的GPU芯片拥有近百层复杂的三维结构，这意味着晶圆要在沉积、蚀刻、注入、光刻等上千个步骤中循环往复4个月才能最终诞生。

第四道鬼门关：量产。

一个光刻机超80000个零件，整合了上百家公司的技术。这是一场全球顶尖技术的极限整合，没有任何一个国家能独自造出这台机器。

除了光源、镜片、稳定性等等问题，一台EUV光刻机运行起来能抵一个小镇的用电量，其中99.98%的能量都化为热能，单冷却系统就是个大挑战……每一处都是深厚的专利壁垒与工程鸿沟。

但凭借对产业链的垂直整合与超凡的技术工程化能力，阿斯麦最终打通了EUV的完整生产链。2010年，阿斯麦推出全球首台EUV（极紫外光刻）光刻机NXE:3100原型机，这是光刻技术的重大突破。

阿斯麦并不满足。

21世纪初，阿斯麦的光源供应依赖美国Cymer公司。Cymer觉得EUV光源投入产出比很低，研发投入比较敷衍，光源功率迟迟无法突破30W，一小时根本曝光不了几片晶圆，根本无法满足商用。

看不下去Cymer磨洋工，2013年，阿斯麦毅然以26亿美元收购了Cymer。尽管美国方面曾以国家安全为由试图阻挠，但凭借阿斯麦早年加入美国EUV LLC研发联盟的背景，以及一系列关于技术保留与供应链的承诺，收购最终成功落地。然后，阿斯麦硬把光源功率从30W艰难地提升到250W，将晶圆曝光产能提升到每小时125片。

2016年，阿斯麦推出首台可量产的EUV光刻机NXE:3400B，并于次年实现大规模商用，直接推动了智能手机芯片与AI处理器等进入7nm及更先进的制程时代。