深扒ASML 的玩法，對工控企業(yè)生態(tài)圈的思考
自從美國的新一輪技術(shù)封鎖發(fā)生后，普天之下的吃瓜群眾為華為操碎了心，甚至賣菜的大媽偶爾討論這件事。由此可見，半導(dǎo)體對國家科技、工業(yè)的影響有多大。
半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)中，光刻機(jī)是核心設(shè)備，對芯片的工藝制程起了決定性作用。光刻也是半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)流程中最復(fù)雜、最關(guān)鍵的工藝步驟。
談到光刻機(jī)，它站在“工業(yè)科技食物鏈”的頂端，此點(diǎn)不容許反駁。光刻機(jī)集合了數(shù)學(xué)、光學(xué)、流體力學(xué)、高分子物理化學(xué)、精密儀器、機(jī)械自動化、軟件、圖像識別等領(lǐng)域頂尖技術(shù)的產(chǎn)物。
荷蘭的ASML公司光刻機(jī)的“扛把子”，并且也不容許反駁。ASML最新的極紫外光EUV光刻機(jī)能夠生產(chǎn)7納米的CPU，為世界上獨(dú)一家。為此，沒心沒肺的小編通過走訪國內(nèi)從業(yè)人員，以及查閱網(wǎng)絡(luò)資料，深扒這ASML這位“扛把子”。
造一臺光刻機(jī)有多難？
不明的吃瓜群眾經(jīng)常會問，我們能造光刻機(jī)嗎？答案是：當(dāng)然能。只是……自己的光刻機(jī)做不出華為想要的芯片。
目前，國內(nèi)真正能商用是上海微電子的90nm光刻機(jī)。有媒體報道，中芯國際剛剛完成14nm光刻機(jī)量產(chǎn)。不管誰都好，跟ASML的5nm和7nm相比，還是有代差的。
也許又有人問，5nm和7nm的光刻機(jī)，我們能不能馬上搞出來。答案是：做夢！
前文提到，5nm光刻機(jī)是人類自鉆木取火以來，科技含金量最高的設(shè)備。ASML總裁都揚(yáng)言，就算制造光刻機(jī)的圖紙發(fā)到其他國家，依然造不出像ASML這么優(yōu)秀的產(chǎn)品。
ASML總裁并不是信口開河，畢竟最先進(jìn)光刻機(jī)有10萬個零件，并且每個核心部件，都是世界最頂尖的技術(shù)。
ASML在這里也只是個系統(tǒng)集成商，需要日本提供特殊符合材料、美國提供控制軟件、瑞典的工業(yè)精密機(jī)床技術(shù)、德國的蔡司鏡頭等等。我們要搞一臺先進(jìn)光刻機(jī)，誰敢保證這條供應(yīng)鏈？所以，造一臺光刻機(jī)的難度，恐怕要超過核動力＋電磁彈射的航空母艦了。
ASML公司的發(fā)家史
光刻機(jī)是一個跨多個科學(xué)領(lǐng)域的項目，想要研制EUV光刻機(jī)這種頂級產(chǎn)品，首先要很多很多的錢，其次投入的回報周期很長，也有可能打水漂。
既然造一臺光刻機(jī)那么難，那么我就看看光刻機(jī)扛把子ASML是怎么做到的？我們先來看看，這位“扛把子”的來龍去脈。
1984年飛利浦與芯片制造商ASMI合資成立ASML，專門從事光刻機(jī)設(shè)備開發(fā)。起初的ASML還是缺錢的，但奈何人家堅持創(chuàng)新和時間，企業(yè)成軍第一年推出PAS2000步進(jìn)式光刻機(jī)，得到了飛利浦和ASMI追加投資。
1986年推出PAS2500，從此在市場建立名氣。1988年隨飛利浦在臺灣建合資鑄造廠，開啟了亞洲市場之路。
圖：來源安信證券研究中心
進(jìn)入2000年，ASML開啟了“開掛”模式。不僅先后收購硅谷集團(tuán)、Brion公司、Cymer公司、德國卡爾蔡司，以及臺灣電子束測量工具HMI，還陸陸續(xù)續(xù)地推出新的產(chǎn)品。
尤其是具有雙工作臺、浸沒式光刻技術(shù)的TWINSCANXT、TWINSCANNXT系列的研制成功，奠定了ASML光刻機(jī)領(lǐng)域“扛把子”地位。
此時，尼康、佳能市場份額急轉(zhuǎn)直下。據(jù)Bloomberg數(shù)據(jù)顯示，ASML在2009年已占據(jù)全球70％市場份額。直到今天，7nm光刻機(jī)已被ASML壟斷，成了當(dāng)之無愧的獨(dú)角獸企業(yè)。
目前，ASML擁有員工2萬多名，辦公室遍布16個國家60個城市。從2018年的數(shù)據(jù)看，全年出貨224臺，凈利潤31.94億美元。
ASML兩個命運(yùn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)
全球光刻機(jī)領(lǐng)域三巨頭為ASML、尼康、佳能?，F(xiàn)階段的ASML無論是產(chǎn)品、技術(shù)，還是市場占有率都穩(wěn)居第一。然而，ASML并非一成軍就是全球的扛把子。據(jù)統(tǒng)計，1980年的ASML市份額不到5％，此時的尼康GCA各占30％。
上世紀(jì)80年代末，尼康占據(jù)市場的50％。那么，許多人對ASML發(fā)展產(chǎn)生好奇，35年間如何快速成長并成為光刻機(jī)領(lǐng)域頭目的？客觀來說，企業(yè)的成功有非常多的因素，有研發(fā)投入、產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇，外部合作條件等等。
ASML在研發(fā)上非常舍得投錢，據(jù)了解，2018年研發(fā)費(fèi)用高達(dá)17．46億美元。同一時期的中芯國際，投入研發(fā)的費(fèi)用只是6．634億美元。并且，ASML在全球主要設(shè)備和芯片制造國，擁有約12000項專利和專利申請。
那么，吃瓜群眾會好奇，ASML這么高的研發(fā)經(jīng)費(fèi)，能否劃得來。答案：當(dāng)然劃得來。據(jù)財報顯示，ASML的2018年凈利潤達(dá)到31．94美元，70％來自光刻機(jī)系統(tǒng)銷售，30％來自服務(wù)和現(xiàn)場期權(quán)銷售。
此外，2018年銷售成本、綜合開銷和行政費(fèi)用僅5．41億美元。光企業(yè)盈利不說，這么高的科技研發(fā)，怎么少得了財政的資助？
ASML除了在研發(fā)的投入上，還抓住了兩次發(fā)展機(jī)遇。從而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)的飛躍，并一舉拿下全球霸主地位。
第一個轉(zhuǎn)折點(diǎn)發(fā)生在上世紀(jì)90年代，當(dāng)時光刻機(jī)一直以干式微影技術(shù)為主，然而尼康等眾多廠家和研究機(jī)構(gòu)進(jìn)一步攻關(guān)時，一直無法從193nm波長縮短到157nm。此時臺積電提出把透鏡和硅片之間的介質(zhì)從空氣換成水，由于水的折射率大約是1.4，那么波長可縮短132nm。
無奈的是，其他廠商基本否定了臺積電的做法。此時，鬼靈精怪的ASML決定與臺積電研究“浸沒式”解決方案，結(jié)果全球第一臺浸沒式微影機(jī)，成了市場上最新進(jìn)的產(chǎn)品。2009年的ASML凈銷售收入達(dá)到22．90億美元，市場份額達(dá)到70％。
第二個轉(zhuǎn)折點(diǎn)在加入EUVLLC俱樂部。EUVLLC是由Intel和美國能源部共同發(fā)起的組織，目的在于研制EUV光刻技術(shù)。在美國阻撓下，ASML歷經(jīng)一波三折，最后還是加入了EUVLLC。正因為能夠享受EUVLLC的研究成果，ASML加快了EUV的研發(fā)技術(shù)。
此時，極紫外光刻技術(shù)被認(rèn)為是制程突破10nm的關(guān)鍵，但在技術(shù)難度和投入資金極高。佳能和尼康兩位老鐵，此時已經(jīng)開始懷疑人生而幾近放棄。然而ASML仍堅守研發(fā)，并且資金上向場外尋求支援。
于是，ASML在政府經(jīng)費(fèi)方面獲得2325萬歐元資助，用股權(quán)向英特爾、臺積電、三星等客戶眾籌了53億歐元，再聯(lián)合3所大學(xué)、10個研究所、15個歐洲公司共同搞“MoreMoore”項目。
2010年研發(fā)出第一款EUV光刻機(jī)NXE：3100；2013年開發(fā)出EUV光刻機(jī)NXE：3300B；直到2017年推出第三款EUV光刻機(jī)NXE：3400B。從此，ASML成為全球唯一能設(shè)計制造EUV光刻機(jī)的廠商，獨(dú)家壟斷了光刻機(jī)的高端市場。
ASML光刻機(jī)
綁定光刻機(jī)“朋友圈”共進(jìn)退
我們都知道EUV光刻機(jī)，由10萬個零部件組成，并且每個核心設(shè)備，都是全球最頂尖的技術(shù)。可想而知，從事這種精密儀器研發(fā)的費(fèi)用，以及承擔(dān)的風(fēng)險有多大。
ASML有技術(shù)并且創(chuàng)新能力強(qiáng)，最重要的人家在業(yè)內(nèi)人脈廣，把“朋友圈”的廠商拴在一起，共同享用科研成果，也共同承擔(dān)風(fēng)險。
研發(fā)光刻機(jī)的體系實(shí)在太大了，ASML的生命線在于創(chuàng)新，并且堅持“開放式創(chuàng)新”。
首先通過資本市場打通產(chǎn)業(yè)上下游利益鏈，與供應(yīng)商和客戶建立合作機(jī)制；其次在政府協(xié)助下，與外部技術(shù)伙伴、研究機(jī)構(gòu)、學(xué)院開展合作，建立開放的研究網(wǎng)絡(luò)。如此一來，極大加快了自身的創(chuàng)新速度。
在客戶方面，英特爾、三星、臺積電均是ASML的股東，并且三者每年注入大量資金。
當(dāng)然，ASML的回報就是產(chǎn)品優(yōu)先給股東使用。通過客戶入股，使得ASML與客戶之間形成緊密的利益共同體。說到這里大家就應(yīng)該明白，臺積電能買到那么多頂級的光刻機(jī)的原因了吧？
在供應(yīng)商方面，ASML通過戰(zhàn)略并購與入股，打通上游供應(yīng)鏈，獲得頂尖光源、鏡頭等光刻機(jī)零件技術(shù)。占據(jù)技術(shù)高地后，也進(jìn)一步促進(jìn)自身核心技術(shù)的創(chuàng)新。
在外部技術(shù)合作上，ASML主導(dǎo)打造了外部技術(shù)合作伙伴、研究機(jī)構(gòu)、院校等巨大的開放式研究網(wǎng)絡(luò)，并建立特有的專利管理制度。
ASML公司合作模式
所以，ASML一直視自己為建筑師和集成商，用自己的創(chuàng)新、開放式合作、利益共享等一波滑溜的操作，將上下游客戶捆綁一起，建立長期合作關(guān)系，并且互相傾聽、互相推動。
一方面通過客戶入股獲得資金；另一方面擴(kuò)大市場份額，打通供應(yīng)鏈獲取技術(shù)優(yōu)勢。例如，收購光源大廠Cymer、電子束檢測設(shè)備上HMI，以及蔡司等，建立完整的上游供應(yīng)鏈。歸根到底，ASML是真的摸清了光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)生態(tài)和運(yùn)作模式。
結(jié)語
寫到最后，采購頂級EUV光刻機(jī)，光有錢不行。研發(fā)一臺頂級光刻機(jī)，非一國之力能完成。既然這樣，那我們是不是沒辦法了？顯然不是！光刻機(jī)涉及的領(lǐng)域眾多，假如我們占領(lǐng)任何領(lǐng)域的高地，那么合作或采購的談判才有籌碼。
回看ASML經(jīng)營的生態(tài)圈，這種模式也值得自動化企業(yè)借鑒。工控中的伺服系統(tǒng)、變頻器、電機(jī)等產(chǎn)品，同樣有自身的上下游產(chǎn)業(yè)鏈。
加上跨界合作，融合創(chuàng)新已成為行業(yè)主流。工控企業(yè)需要以產(chǎn)品為中心主導(dǎo)技術(shù)的創(chuàng)新，打通配件供應(yīng)商、代理商和系統(tǒng)集成商，以及終端客戶上下游關(guān)系，并融合院?；蛘咂渌袠I(yè)的研究成果，共同推動技術(shù)創(chuàng)新分享市場紅利。
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