想要征服世界,只有用一台革命性的机器!世界最赚钱的机器为何中国造不出?

百家 作者:互联网思想 2020-11-12 21:54:57

在当今科技时代,芯片是国家、企业参与时代竞争的入场券。


11月10日消息,华为心声社区发布了《任总在C9高校校长一行来访座谈会上的讲话》。在电邮中,任正非表示,我们国家要重新认识芯片问题,芯片的设计当前中国已经步入世界领先,华为目前积累了很强的芯片设计能力;芯片的制造中国也是世界第一,在台湾。但存在的问题主要是制造设备有问题,基础工业有问题,化学制剂也有问题,芯片制造的每一台设备、每一项材料都非常尖端、非常难做,没有高端的有经验的专家是做不出来的。所以芯片制造的每一台设备、每一项材料都非常尖端、非常难做,没有高端的有经验的专家是做不出来的。即使做出来,每年也只能生产几台,市场也只需要去几台、几十台,哪怕一台卖的很贵,几台也卖不了多少钱,那么在比较浮躁的产业氛围下,谁会愿意做这个设备?例如光刻胶、研磨剂……,有些品种全世界就只有几千万美元的需求,甚至只有几百万美元。几千种化学胶、制剂,都是不怎么盈利,这是政策问题。


据荷兰媒体报道,在1月22日的ASML财报会议上,ASML公司CEO Peter Wennink谈到了EUV光刻机的问题,他解释说ASML是EUV光刻机的系统集成商,这套设备集成了全球数百家公司的技术,拥有超过8000多个零部件,许多零件都是非常复杂的。



众所周知,光刻机被誉为“半导体工业皇冠上的一颗明珠”

在世界上,能够制造光刻机的企业只有5家,分别是AMSL、佳能、尼康、ABM和上海微电子。而技术最高端的就是ASML公司所生产的EUV光刻机,唯一与之匹敌的尼康如今深陷亏损泥淖,早在2009年就迫使佳能放弃了光刻工艺研发。当下生产7nm工艺水准以内的芯片,都是需要AMSL生产的EUV光刻机,但是AMSL每年的量产数量只有30台。


正是因为如此,三星、英特尔和台积电等芯片领域的巨头才会不遗余力的抢购EUV光刻机。据悉,台积电为抢占和保持世界领先的位置,正准备在2021年底之前实现50台EUV光刻机的装备。三星更是为了获取到更多的EUV光刻机,总裁李在镕更是亲自前往荷兰,与ASML公司的领导层进行协商。其目的自然也是为能够生产出更为先进的芯片,提高三星芯片代工的市场竞争力,从而抗衡台积电。而2018年4月,中芯国际就向ASML公司订购了一台EUV光刻机,本来是预计在2019年年初中芯国际就可以收到货,但是这个交易最终没有形成。

最近,中国正在被美国“卡脖子”之际,中科院宣布了任务清单要入局光刻机制造领域之后,11月份在第三届中国国际进口博览会上,作为全球芯片光刻技术的佼佼者,荷兰光刻机生产企业阿斯麦(ASML)以“光刻未来,携手同行”为主题亮相第三届进博会高端装备展区,呈现整体光刻解决方案,示好中国。

据澎湃新闻:ASML 在第三届中国国际进口博览会上展示了先进的 DUV 光刻机。据了解,该产品可生产 7nm 及以上制程芯片。

DUV :深紫外线(Deep Ultraviolet Lithography),EUV :极深紫外线(Extreme Ultraviolet Lithography)。

从制程范围来看,DUV 基本上只能做到 25nm,Intel 凭借自对准二/四重曝光的模式做到了 10nm,但是却无法达到 10nm 以下。只有 EUV 能满足 10nm 以下的晶圆制造,并且还可以向 5nm、3nm 继续延伸。

此外,ASML 在本次展会上也带来了其整体光刻解决方案,包括先进控制能力的光刻机台计算光刻和测量通过建模、仿真、分析等技术,让边缘定位精度不断提高。

沈波表示,ASML 最早一台机器是在 1988 年进入中国的。目前中国的 700 多台装机涵盖了 ASML 公司绝大部分类型产品。且光刻机并非存在 “新旧更迭”现象,不同的集成电路的需求受应用场景影响而导致制程量级并不相同。目前 80、90 年代的产品现在市场上仍然会有很多需求,且 7 纳米、5 纳米、3 纳米芯片的数量在整个芯片供应链中大概只占 10% 多一点。但对于现在的物联网、汽车电子、轨道交通、超高压输电等 “新基建”来说,仍是需要大量 “成熟制程”的芯片。

沈波还表示,ASML 在中国也建立了自己的培训中心,培养光刻行业人才 , 在深圳和北京成了两家技术开发中心,做计算光刻、量测等开发。

对于网友最关心的 EUV 光刻机出口许可方面,他表示:ASML 必须要在遵守法律法规的前提下进行光刻机出口。但我们对向中国出口光刻机是保持很开放态度的,我们对全球客户都一视同仁,只要是我们能够提供的技术和设备,我们都会全力支持。实际上,2020 年第二、第三季度,公司发往中国大陆地区的光刻机台数超过了全球总数的 20%。

芯片的制造中国也是世界第一,在台湾

台积电毛利率为53.4%

众所周知,特别是在英特尔宣布7nm延期之后,台积电的市值一度暴涨,反超英特尔,意味着台积电成为全球最领的芯片代工厂。

值得关注的是,10月5日,媒体报道称,台积电又拿下英特尔3nm订单,目前还不清楚此次台积电为英特尔代工什么产品,不过分析来看,极大可能还会是GPU,也就是下一代英特尔显卡。之前英特尔与台积电合作,使用台积电的6nm工艺,代工自家的GPU,共计18万片晶圆,时间为明年。据悉,3nm制程工艺目前正在按计划推进,计划在2021年开始风险试产,2022年下半年大规模投产。3nm工艺准备了4波产能,其中首波产能中的大部分,将留给他们的大客户苹果。

2020年《财富》世界500强排行榜是显示:中国台湾企业台积电营业收入达346.197亿美元(约合人民币2412.92亿元),利润为114.521亿美元(约合人民币798.19亿元),位居总榜第362名,并拿下利润率榜第一。台积电2020年第三季度营收3564.26亿新台币,同比增长21.6%,环比增长14.7%;按美元计算,三季度营收121.4亿美元,同比增长29.2%,环比增长16.9%。公司实现归属净利润46.7亿美元,同比增长了35.9%,环比增长13.65%。报告期内公司营业毛利率为53.4%,同比去年增长了5.8个百分点。

世界上一半的EUV机台台积电,

世界最赚钱的机器:每台11.74亿

目前芯片制造世界第一的台积电的秘密武器是什么?

是光刻设备。

而台积电备战3nm全靠极紫外光(EUV)光刻设备。据台媒 DigiTimes 报道,台积电加速先进制程推进,近期扩大释单,累计 EUV 机台至 2021 年底将超过 50 台。

台积电甚至在内部的PPT上称目前有世界上一半的EUV机台。

台积电还一度是ASML的股东。

10月14日,荷兰半导体设备巨头ASML在官网发布2020年第三季度财报。财报显示,该公司三季度业绩表现优于预期,净利润从上年同期的6.27亿欧元增至10.62亿欧元(约合人民币83亿元),销售额从上年同期的30亿欧元增至39.58亿欧元。三季度的毛利润为18.81亿欧元,较上一季度的16.03亿欧元增加2.78亿欧元;但47.5%的毛利润率,较上一季度的48.2%有降低。净利润方面,财报显示三季度为10.62亿欧元,上一季度为7.51亿欧元,增加3.11亿欧元。

据ASML总裁兼首席执行官 Peter Wennink透露:“第三季度一共交付了 10台 EUV 系统,并在本季度实现了14台系统的销售收入。在过去的第三季度中,我们的业务没有因为疫情受到大规模的负面影响。我们第三季度的新增订单达到 29亿欧元,其中5.95亿欧元来自 4台 EUV 设备。”从这个说明我们可以看到,每台ASML EUV光刻机的售价约为1.48亿欧元,折合人民币11.74亿元。  

ASML在第三季度共销售了60台光刻机,总额达31亿欧元,虽然其中EUV光刻机只占了14台,但却贡献了66%的收入。如果以地区角度来看,中国的台湾地区贡献了光刻机收入的47%,韩国为26%,中国大陆地区为21%。


据荷兰媒体报道,在1月22日的ASML财报会议上,ASML公司CEO Peter Wennink谈到了EUV光刻机的问题,他解释说ASML是EUV光刻机的系统集成商,这套设备集成了全球数百家公司的技术,拥有超过8000多个零部件,许多零件都是非常复杂的。

Peter Wennink表示,以镜头为例(注:物镜系统是光刻机三大核心之一,其他两个是激光系统、工作台),卡尔蔡司为ASML提供光学镜头,集成了各种反光镜及光学部件,世界上没有哪家公司能够复制他们的技术。

Peter Wennink强调,ASML的光刻机装有传感器,一旦检测到异常情况就会发出警报。

根据ASML财报的最新财报,2019年该公司交付了26台EUV光刻机,远超上一年的18台,预计2020年交付35台EUV光刻机,2021年则会达到45台到50台的交付量,是2019年的两倍左右。


来源:互联网思想时代(wanging0123)综合自人民邮电出版社 小悠 


“想要征服世界,只有用一台革命性的机器”

如果没有野心,是做不到第一名的


一颗小小的硅片上布满了排列整齐的集成电路,就能实在地控制着科技时代的纷纭万物:手机、电脑、家居电器、汽车机械、高科技医疗器械、飞机火箭,乃至无数军工产品,都离不开芯片。


没有芯片,虽不至于回到原始社会,但足以打乱人类正常的生产生活。“芯片”成就了现代社会登上科技之巅。


近年来,围绕芯片也讨论不断。芯片之困背后,究竟有怎样的故事?


《光刻巨人:ASML的崛起之路》一书中就揭秘了这家取得了全球70-80%光刻机市场份额的公司如何崛起的历史和细节。


这本书是荷兰科技专栏作家瑞尼·雷吉梅克酝酿了15年,写作7年,采访了近百人凝结出的作品,是一本关于全球顶尖光刻机制造商ASML的半官方传记。

这本书不仅是一本企业传记,还是一本光刻行业发展风云史,一本科技创新型企业通用的运营秘诀


如远川研究所科技组首席董世敏、高级分析师刘芮与半导体行业观察主编李寿鹏所说,“他山之石尤为值得借鉴,这本书将为我国寻求自主突破的半导体行业提供重要参考。


01

艰难开始

最重要的是要想清楚值不值得做


如今光刻机领域内响当当的ASML,成立于1984年,迄今只有36岁。


ASML脱胎于大名鼎鼎的飞利浦公司,但它曾是最不受重视的那个。


ASML初创时期,几十个员工挤在飞利浦门口的简易板房里办公,门口就是一排臭气熏天的垃圾桶。


▲最初只有几个简易厂房 门口就是垃圾桶的ASML

图源《光刻巨人:ASML的崛起之路》


不过这个几十人的小团队也有高光时刻。


1967年,ASML前身——飞利浦Natlab实验室研发出的6 镜头重复曝光光刻机的原型成品曾在公司内部展会上吸引了董事的关注。但高光时刻没持续多久,一台带有自动平衡系统的新型洗衣机把董事的眼光和脚步全都吸走。


创新事物的开始,都必然要经受过一段艰难的尴尬期,比起说服别人,更重要的是说服自己,究竟值不值得做。

那么,ASML是如何开始光刻机项目的呢?


一次,ASML母公司飞利浦派人前往美国考察,回来时带来一颗“芯片”。面对这颗来自美国的芯片,飞利浦人的第一反应是遗憾,为什么别的国家有而我们没有?


在他们看来,这是错失了与世界先进技术同步发展的“证据”,他们下定决心“要放下一切工作,集中精力投入集成电路的技术研发”。


其实,在很多人看来,完全可以外部采购。


不过一小撮对技术精益求精的飞利浦人并不这么想。其他公司的光刻机设备既不够精准,也过于耗费人力,不足以应对芯片更新。


于是在一次日常聊天中,飞利浦的半导体和材料部与前沿技术研发实验室决定联合起来制造一台光刻机。


牢牢把握核心技术,只有更好,永无止境。这是伴随着ASML发展的最深沉基因。


02

吸纳人才

让专业的人做专业的事


ASML入场时,并不属于大众眼中的“好时机”。彼时,GCA是当仁不让的市场领导者,紧跟其上的尼康正强势崛起,而ASML的市场份额为0。


ASML由飞利浦科学与工业部和先进半导体材料公司ASM合资创立,ASM的首席执行官德尔·普拉多,正是很多人眼中的欧洲设备工业之父。


▲德尔·普拉多

图源《光刻巨人:ASML的崛起之路》


德尔·普拉多曾就读于哈佛大学商学院,混迹于美国硅谷。当他返回荷兰时,一手拿着晶圆,一手拿着 500 美元,决心投入半导体行业。


为了和飞利浦公司合作,他频出奇招,或是直接致信联系,或是利用宣传隔空喊话飞利浦——美国的大型公司都渴望与小型公司合作,为什么不推动荷兰成为第二个硅谷呢?又或是大肆营销自己的企业事迹——1983年春,飞利浦的技术董事就在晨报上读到了德尔·普拉多在纳斯达克发行了 100 万股股票的成功消息。


1984年,ASML成立。


德尔·普拉多又为“襁褓”中的ASML找到了首席执行官贾特·斯密特


虽然擅长数学和科学,是一位拥有博士学位的工程师,但斯密特的雄心壮志更在于:管理、战略、制定路线、赢得胜利


他非常善于沟通,初到美国,第一次参加星期天的教堂礼拜时,就在中场休息时给他的荷兰女友找了份工作;他注重生活品质,偏爱环球旅行,意大利浓缩咖啡和精致的饭菜;更热衷迎接挑战,化腐朽为神奇


例如把专业的人放在专业的位置上,不仅是技术,斯密特想要一切都设置完美:


他吸纳了物流专家贝特朗,设计了一个物流系统,可以将供应商的指示按照开发人员的工作优先级排序;


吸纳了斯特夫·维特科克作为首席技术官,这是个创新性岗位,不仅要向客户解释技术,还参与公关营销;


吸纳了专业的财务优化专家杰拉德·韦尔登肖特担任首席财务官,不仅是发文件和报告,他似乎能搞定任何事,能让“每一个不情愿掏钱的投资者打开腰包”。


▲贾特·斯密特 20世纪80年代初照

图源《光刻巨人:ASML的崛起之路》


在任何缺乏经验的领域,雇佣外部专家,斯密特从不在乎花多少钱,他只要最高水准。也正是这一特质使ASML 成长为以卓越品质著称的世界一流企业。



03

坚持坚持再坚持

伟大的事业总有爬坡之路


贾特·斯密特希望ASML成为一个统一的整体,不是演奏钢琴或小提琴,而是指挥一场交响乐。但现实很骨感。


成立于4月1日愚人节的ASML,除了“因为被选入ASML而对前途不抱希望”的47名飞利浦员工和1名ASM员工,17台无法出售的光刻机,0%的市场份额和空空的存款,什么都没有,买杯咖啡都会破产。


ASML在缺钱——动不动缺一亿美元,缺人——高精尖技术没人能掌握,缺客户——没人愿意买产品,缺时机——整个半导体行业都陷入颓势,缺时间——赶着交不出货中艰难求生。


▲ASML于1985 年 SEMICON West 展会上展出的

将 PAS 2000 的机台更换为电动机台的路线图

图源《光刻巨人:ASML的崛起之路》


斯密特在“画饼”中鼓励员工。


面对消极气氛,他联系了一位画漫画的教授,将ASML的奋斗前景变成了能现场演示的搞笑卡通片,借助卡通片,斯密特告诉员工:“先生们,我们要争夺金牌”。


即使实际上,斯密特根本不知道他的竞争对手究竟有什么技术,但他甚至将不被看好的 ASML 描绘成技术赢家,他知道,如果教练告诉球员自己的队伍比对手强很多,奇迹就可能发生。


“虽然我们现在还没有产品上市,但我们一定会成功的。”


“我们必须去争取金牌,第三名都是不够的,我们必须争取第一名。”


首席执行官强大的“洗脑”能力,让一个颓废消极的企业重燃信心。


《光刻巨人:ASML的崛起之路》的作者瑞尼·雷吉梅克曾在采访中发现,ASML团队中的很多人甚至能逐字引用斯密特的原话。


要做的事很多,关键的事很多,问题也很多。


有人看到越来越长的待办事项清单哭了出来,同事安慰“让我们一个一个解决”,他们坚信,虽然胜利还有些遥远,但曙光已在前方。他们正在制造一台业内第一的机器。

04

抓住机遇

制造“未来时代的入场券”


当然,如果没有独一无二的技术优势,光凭借士气、信心、人才与资金,公司必然无法在竞争颇大的半导体行业找到一立足之地。


▲1986 年 9 月 8 日,荷兰女王特使德里斯·范·阿格特参观了 ASML 的超净室

图源《光刻巨人:ASML的崛起之路》


最初被“骗”到ASML,接手“烂摊子”时,完全不懂光刻机的斯密特曾以为自己差点上当,但听到的信息越多,他心中的迷雾消散得越快。


慢慢地,他意识到ASML的光刻技术包含着许多远远领先于他们所在时代的元素。


如斯密特所说:“想要征服世界,只有用一台革命性的机器,一台让竞争对手望尘莫及的机器才能做到。


这一特质伴随着ASML的企业发展,在不同时机都焕发生机。


20世纪90年代,整个半导体行业都陷入了共同的难题,光刻机光源波长被卡死在193nm。光刻画不出更精致的线条,就造不出更精细的,性能更强的芯片。


面对难题,老巨头尼康等厂商依然采用传统解题方法,强行将光源缩短到157nm波长。


另一边,时任台积电研发副经理的林本坚提出浸润式光刻。在镜头和光刻胶之间加一层水,经过水的折射,天堑一跃而过,光线波长可以由193nm变为132nm。


但当他拿着创意往巨头大厂毛遂自荐时,得到的却全是拒绝。与此同时,ASML却向林本坚伸出了手。


命运总是嘉奖勇敢者。


2004年,ASML全力赶出了第一台浸润式光刻机样机。2007年, ASML拿到60%的光刻机市场份额,首次超过尼康。


不仅如此,ASML还超越尼康,加入了EUV LLC联盟。


2015年,第一台可量产的EUV样机正式发布。


有资料显示:光源产生极紫外光EUV的难度相当于在飓风中心,以每秒5万次的频率用乒乓球击中同一只苍蝇两次;光刻机的分辨率,则相当于把48万个单词的《指环王》在同一张纸上印刷2625遍;制作一颗芯片大概需要3000道工序,要想保证光刻机完美运转,每一步的成功率都要高于99.99%。



虽然没有任何一份成功可以复制,但ASML的故事足够给人信心。


正如36 氪 CEO 冯大刚阅读完本书后说:“如何在短时间内做出正确的决策,发挥出高效的执行力,正是当下所有科技创业公司面临的难题,尽管很多公司的成功都不可复制,但这样非凡的成功故事一定是引发如何解决企业前进问题思考的绝佳养料。” 


哪怕看起来毫无胜算,技术、人才、资金、体系、团队……将元素一点点协调,传奇依旧可以炼成。


无论是芯片相关从业者、科技创业者、投资人还是关心科技行业及创业公司成长的读者,都可以从中获益:


也许你想知道如何管理团队,凝聚合力;


也许你想知道如何寻找投资,反败为胜;


也许你想知道高科技企业如何保持创新,锻造领先技术;


甚至你想知道,如何在一个看起来希望渺茫的竞赛中,获得第一名……


在《光刻巨人:ASML的崛起之路》中95%都是目前尚未公布于世的全新内容他山之石可以攻玉,对于如今中国的科技创新发展,ASML的企业经历是极好的参考。


推荐阅读



《光刻巨人:ASML的崛起之路》


瑞尼·雷吉梅克带我们重返了晶圆步进光刻机的诞生地,和我们一起探索了ASML在全球获得令人瞩目的成功之根源所在。通过回顾工程师们全力以赴超越对手的历史,瑞尼·雷克梅克生动地给我们打开了一扇窗户,使我们有机会看到孵化世界上很精密芯片制造技术背后那个独一无二的企业文化:“赢者通吃”和“只争金牌”,这些思想至今仍渗透在ASML的血液中。

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