2020年5月8日星期五

光刻機(lithography machine) 對弈局面

光刻機(lithography machine) 對弈局面

科技大國的資本局限已經到了臨界點,是否限制中國購買設備成為越來越緊迫的壓力,需要這42位局中人做出選擇。成也政治,敗也政治,將是光刻機的宿命。

2019年,尼康(Nikon)總共銷售了47臺光刻機,占全市場的13%,還不如自己的難兄難弟佳能。不過雖然佳能(Canon)銷售了82臺,但只是集中在第一、第二代古老的光刻機,別說高端市場,連中端市場都沒什麼存在感。

初局:尼康起高樓,阿斯麥宴賓客,美國樓塌。

光刻機,可以簡單理解為“超超超超…超高”精度的照相機,把設計好的電路投影光刻在矽片。

今天,世界光刻機巨頭荷蘭的阿斯麥ASML,佔據了市場63%的份額,產品集中在中高端的極紫外光刻EUV(極紫外線,Extreme Ultraviolet )和深紫外光刻DUV(縱深紫外光Deep Ultra-Violet略稱)上。然而在2004年前,尼康是當之無愧的帶頭大哥,不僅讓阿斯麥穩坐閒人之位,甚至讓美國這個光刻機技術鼻祖逐步退出了半導體用光刻機的市場。




彼時傲慢的尼康一直將光刻機作為自己的核心產品,也是讓日本企業引以為傲的“民族之光”,甚至當年能到尼康從事光刻機的研發一度成為眾多日本大好青年的願景。

當年ASML的基礎並不好。從1984年誕生後的20年,ASML就一直是一個謎一樣的存在,沒有什麼人會覺得ASML能夠有什麼未來,甚至包括他們自己。

早期ASML還叫做ASM,生存無望只能四處找幹爹,最終只有飛利浦動了惻隱之心,在總部大廈旁邊垃圾桶旁的空地上給ASML弄了幾個簡易廠房,房地產工地上的那種。最臭的是,飛利浦也沒打算給什麼錢,ASML除了要飯外沒幹過什麼,基本上上門推銷、蹲點、搶單反正你能想像到的銷售手段ASML全都用過,能活20年全靠日積月累出來的“銷售手藝”。

魔幻的是,這點“手藝”居然成為了日後ASML登頂的關鍵。
苦苦支撐20年,ASML終於等待了他們第一個貴人——臺積電鬼才林本堅,一個可以比肩張忠謀的人物。如果說張忠謀締造了臺積電的前20年,林本堅就為臺積電的後二十年掙下了巨大的家當。

林本堅1942年出生於越南,中國臺灣省人,祖籍廣東潮汕。林本堅1970年獲得美國俄亥俄州立大學電機工程博士學位,2008年當選美國國家工程學院院士。在加入臺積電之前,林本堅在IBM從事成像技術的研發長達22年,是當時世界無二的頂級微影專家。

2000年,林本堅在當時臺積電研發長蔣尚義的邀請下加入臺積電,開啟了真正“彪悍的人生”。

在IBM最後幾年,林本堅其實已經看到了傲慢的IBM在微影領域的大廈將傾。他希望IBM能夠給予他當時微影部門所研發的X光光刻技術1/10的經費,用來“做點東西”,然而IBM因為其華人的身份,並不打算買賬。

後來林本堅回憶說:“我判斷到65納米(乾式光刻)階段時,讓我再往前看三代的話,我就已經看不到了。”

於是在眾多人陷入X光光刻技術無法自拔的時候,林本堅義無反顧地投入了浸潤式光刻技術的研究中。

終於在2002年,已經加入臺積電的他研究出以水作為介質的193納米浸潤式光刻技術。也就是在2002年,冥冥之中宣告了過往乾式光刻機的死刑。

浸潤式光刻技術讓摩爾定律繼續延伸,後來臺積電也因此領先競爭對手超過五年。

然而任何一項顛覆式新技術的出現,總會受到來自於傳統勢力巨大的阻力。林本堅的浸潤式光刻,幾乎被尼康、佳能、IBM等所有巨頭封殺,尼康甚至向臺積電施壓,要求雪藏林本堅。

巨頭的隕落,總是如出一轍。當年柯達最早生產出來了數碼照相機,但是柯達卻因為恐懼數碼相機威脅到自己的膠片業務,做出決定——一定要藏好,不能讓別人知道。

尼康的智商,在巨大的現有經濟利益前消耗殆盡。

一場賭局即將開始。

半死不活的ASML敏銳的看到了其中蘊藏的巨大機會,歷史註定ASML會和林本堅合作。ASML如果選擇浸潤式技術,不僅可以獲得臺積電的巨大訂單,也能夠和臺積電建立起危難中的“革命友誼”。

對於林本堅和ASML來說,結果都不會比現在更糟了。

命運倒向了浸潤式光刻技術。2004年,ASML和臺積電共同研發出第一臺浸潤式微影機,優秀的性能和穩定的技術,讓阿斯麥的產品全面碾壓尼康。尼康只用了5年時間,就失去了50%以上的份額,淪為一個不入流的廠商。

半導體的興衰,沒有道理可講,而且毀滅是巨大的。時間到2009年,因為日本、IBM等無視浸潤式技術,讓日本的半導體廠商以及IBM也都迅速衰落。尼康因為一步錯,把整個日本半導體拖慢了3個世代。

這種情況也發生在格羅方德身上。當年格羅方德選擇了FD-SOI工藝被徹底採用Fin FET工藝的臺積電甩出十條大街,最終不得不放棄7nm工藝的研發。

ASML這場賭局大獲全勝,這是ASML王朝的開端,但真正封神的一役發生在六年後。



早在1997年,當時乾式光刻還大行其道的時候,Intel為了推動摩爾定律在未來幾十年繼續有效,聯合美國能源部,拉了AMD、摩托羅拉等搞了一個前沿組織EUV LLC,成員甚至包括當時美國勞倫斯利弗莫爾、勞倫斯伯克利和桑迪亞三大國家級實驗室。
這是當時的業內最頂級組織。ASML和尼康自然看在眼裏心心念念,然而詭異的是:最終ASML以一粒“塵埃”的角色加入了組織,而尼康卻因為“過於強大”被美國忌憚而被剔除在外。

日本第一次被“犧牲”,也為之後被徹底拋棄埋下了隱患。ASML第一次靠自己強大的“遊說能力”受益。多少年後回頭看,美國人第一次被自己的“強大的智慧”自設陷阱。

2003年,EUV組織的幾百位科學家在發表了大量的論文,論證了EUV可行性之後,組織光榮解散。

此後,塵埃ASML就像一個努力的學生,在打贏了浸潤式戰役之後就投入到了EUV的研發中。

美國人又犯了一個腦殘式錯誤。2012年10月17日,美國政府沒有經受住ASML持續的忽悠,在ASML“承諾”了一大堆有的沒的條件後,最終同意了ASML收購Cymer - 一家頂級光源企業。

2015年,ASML經過十年的研發,終於將EUV弄到了可量產的狀態。這其中,臺積電、Intel、三星都消耗了巨大的人力和物力。可以說,EUV並不是一家公司有足夠能力完成的,這是一個重要的產業事實。

到目前為止,EUV完全被ASML壟斷,美國人原本擔心的技術流向尼康和ASML以另一種更荒誕的情況結束了。

至此,光刻機資本局初局結束,尼康起高樓、ASML宴賓客、美國樓塌了。

中局:阿斯麥壟斷,被掩蓋的真相

2015年後,ASML再無對手。然而我們對於ASML的壟斷存在著巨大的誤解。在很多中國投資者眼裏,ASML是一家科技“出神入化”的企業,我們中國無法生產出頂尖的光刻機是因為我們的技術無法趕上ASML。
這是事實,然而卻掩蓋了真相。
ASML誕生之初,就是一個攢局高手。無論是和林本堅的合作,還是加入EUV LLC,還是製造EUV,沒有什麼是一只鬱金香忽悠不了的,如果有,就用荷蘭大風車。

事實上,EUV的核心技術集中在三大領域:
1.頂級的光源(鐳射系統)、
2.高精度的鏡頭(物鏡系統)、
3.精密儀器製造技術(工作臺)。

其中鏡頭被德國的蔡司壟斷、頂級的光源來自於2012年收購的美國企業Cymer、精密儀器製造技術也來源於德國。ASML只掌握了不到10%的核心技術。

ASML是集大成者,8,000個核心零部件都需要由ASML集成。

ASML是全球化的巨大受益者, ASML背後是美國、日本、歐洲、中國臺灣、韓國技術支撐,最終才能生產出極度複雜的EUV。

與人們的普遍認知不同,ASML把主要精力放在了與客戶溝通、瞭解客戶需求上。同時和客戶一起進行可行性研究,同時做一些基礎理論研究和技術研發。

到這裏,能夠看到半導體產業的精髓:全球化的分工和人類的通力合作。每個核心國家都有“一票否決權”,任何一環的斷裂,都意味著整個鏈條的崩塌。

因為制衡,所以穩定。
ASML的強大,讓美國人坐臥不安。這是可以理解的,美國人總是有受迫害妄想症,總覺得刁民想害他。

為了遏制ASML的一家獨大,美國的一些半導體公司,包括Intel、IBM、三星,都有意扶持XTAL,一家在2014年成立於矽谷的光刻機廠商。
一切都符合邏輯,然而結果卻再次被美國的盲目及愚蠢的政客及不知人間,不知五穀的法官們毀了、糟蹋了。

2018年,ASML以侵佔知識產權為由,起訴XTAL,最終勝訴並在2019年5月獲得了8.45億美金的賠償。雖然XTAL公司此前已經破產,但最終ASML還是輕鬆獲得了XTAL的大部分資產。

這一次,幹掉競爭對手ASML只花了一些律師費。

結局:光刻機的宿命

ASML的成功,得益於自己的遠見,更要得益於美國政客的“愚蠢”和尼康的傲慢。(荷蘭人是全世界次於猶太人的最狡滑的商人。)

半導體產業從來沒有公平可言,講究公平的商業環境屬於神話。

技術、設備、工藝、資金、需求都是制衡的條件,建立了一個兇險的叢林,而不是一個你好我好大家好的烏托邦。

2012年7月10日,Intel購入ASML合計15%股權,並出資10億美元支持ASML的研發。

同年的8月5日,臺積電宣佈加入ASML提出的“客戶聯合投資專案”,以8.38億歐元獲得了ASML合計5%的股權,並承諾未來5年投入2.76億歐元支持ASML的研發。

緊接著在8月27日,三星以5.03億歐元獲得了ASML共計3%的股權,並額外注入2.75億歐元支持ASML的研發計畫。

而唯獨這裏沒有中國公司,沒有中芯國際,當然也不可能有,因為瓦森納協議的掣肘。

1996年7月,以西方為主的33個國家在維也納簽署了《瓦森納協定》,來控制軍品和軍民兩用商品和技術的出口,中國、朝鮮、伊朗在被禁運之列。

正常人都清楚這協定是在針對誰。

最新的2019版瓦森納協定,比2018年多了兩條:
一、是將“技術光刻軟體”取代“物理模擬軟體”;
二、是增加對大矽片技術的管控,特別指出平整度問題。

直接指向大矽片的出口,而這針對的是中國大矽片產業的空白。而尷尬的是被無辜殃及池魚的大矽片壟斷者日本。

美國強迫自己的盟友和自己綁在一條船上。
但前面提過,瓦森納協定本質上是一個以利益為核心的、以核心技術為制衡的協定,並不是一個團結的組織,也不可能是一個團結的組織。
因為誰會把自己的生死交給別人?

荷蘭、日本、韓國、德國、中國臺灣省政治實體都有自己的一票否決權,只有這樣才能讓自己心裏踏實。

當面臨最終利益時,魚死網破才是瓦森納協定的核心毒性。

所以,在現任阿美利加合眾國大統領川普之前,PRC依然可以從美國進口到設備、從荷蘭進口到設備、從日本進口到矽片、從韓國進口到記憶體、把晶片交給臺積電代工。

只不過大陸的設備比最先進的落後兩代以上,PRC不再是日本首要客戶,僅此而已。全面的禁止中國在半導體產業的發展,必定會讓現有四十二個成員國的瓦森納阻止崩潰。美國想弄死中國,你讓歐日韓一起喝西北風?

瓦森納組織從1996年在荷蘭召開開始,其實已經做出了決定——揚棄日本。任何一個國家都無法接受讓日本同時掌握材料和光刻機兩大核心技術,是的。但當時確實沒有想荷蘭這個公然容許吸毒及嫖娼的自由散漫國家會是贏到最後的一個光刻機壟斷者,美國原意明顯是想自己控制光刻機。

美國正是因為這種思路及陰謀, 幹掉了尼康,反而被荷蘭人ASML狠狠的陰了一把。

半導體產業已經不是簡單的幾個企業就能玩的轉的。甚至發展到今天,不知道有沒有人想過為什麼臺積電、Intel、三星、AMD、格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)等巨頭會再培育一個新的光刻機企業?

因為在EUV時代,設備超級昂貴的成本、人類最前沿的技術成本,已經不是“商業邏輯”可以覆蓋的。

如果巨頭們大力扶持尼康,圖什麼?花一筆鉅款,消耗巨大的人力,培養出來尼康壓低ASML EUV的價格?

那麼結果很可能是ASML和尼康同時降價,共同虧損。2019年,ASML大量出貨EUV,自己的淨利潤也只有22%不到。

如果因為競爭,整體降價20%,那麼ASML將會面臨虧損。當ASML和尼康都因為降價而虧損,兩位哥都會喪失研發和生產動力。整個行業直接喝西北風。

整個產業,只能供得起一位爺。要麼ASML很聰明的搞“客戶聯合方案”呢,其實他很清楚自己傲嬌的存在。犧牲日本,不僅僅是政治決定,也是經濟決定。

但是整個事件有一個命門,而這個命門才真正決定了光刻機的宿命。
成也政治,敗也政治,將是光刻機的宿命。

這個命門就是中國。

中國有強大的設備需求,PRC想買一臺EUV而不得,已經是被限制了。
而美國現在才終於明白,他在半導體領域的潛在挑戰,既不是歐洲,也不是日韓,而是中國。

可是整個產業鏈已經成了現在的格局,去全球化必然會讓整個半導體產業崩潰。半導體產業又和一個國家的軍工息息相關。

美國陷入兩難。一方面需要遏制中國,另一方面又不能通過商業的方式進行遏制,最終只能通過採取政治邋遢手段。
而一旦採取政治手段,那麼所有擁有“一票否決權”的國家,都會緊張的考慮要不要“魚死網破”。大哥已經沒節操了,誰能保證自己不是下一個中國?

EUV太先進了,先進到如果中國未來五年可以買到,就能夠保證至少十年的半導體產業發展。根據現在瓦森納協定比最先進設備晚兩代的關卡,中國將會是非常難纒及難以控制的對手。

荷蘭人一向重商,ASML顯然是想賣的,荷蘭人並不想當美國制衡中國的馬仔及幫凶。

無論如何,N-2代買不到,N-3代總能夠買到。ASML也要吃飯,要不你美國多買點?可你美國Intel要麼10nm難產,要麼格羅方德(GLOBALFOUNDRIES)放棄7nm研發…

科技大國的對弈局已經到了臨界點,是否限制中國購買設備成為越來越緊迫的壓力,需要這42位局中人做出選擇。

成也政治,敗也政治,將是光刻機的宿命。

2020-05-08  輯編自互聯網訊息。

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