為什么一臺最新的光刻機(jī)可以賣到超過一億美金？

 一、ASML'sArchitects

我很有幸得到荷蘭作者RenéRaaijmakers的支持，協(xié)助翻譯一本講述光刻機(jī)霸主ASML(阿斯麥)發(fā)展史的書：《ASML'sArchitects》。

作者René醞釀這本書超過十五年，而寫作花了整整七年。

為什么寫此書這么費時間呢?因為沒有類似的書可以抄，ASML一直是個低調(diào)不愛宣傳的公司。

全書翻譯成中文約五十萬字，和字典一樣厚，每個事件都來自于當(dāng)事人訪談和企業(yè)文檔。所以95%以上的內(nèi)容，對中國讀者來說都是從沒聽過的新鮮內(nèi)容。

René最終給出了問題的答案，那些了不起的人們才是光刻領(lǐng)域的貢獻(xiàn)者，我們最應(yīng)該歌頌的是勇于挑戰(zhàn)的科學(xué)家和工程師們。

讓我感到羞愧的是，我在之前文章中把所有成就都簡單歸功于公司頭上。

接下來聊幾個書中小花絮。

二、飛利浦和ASM合資時還是挺欺負(fù)人的

ASM老板ArthurdelPrado出生于當(dāng)時還是荷蘭殖民地的印尼，父親有猶太血統(tǒng)。二戰(zhàn)時十來歲的他被關(guān)到印尼的集中營，還好這不是納粹管理的那種。

早期飛利浦研發(fā)半導(dǎo)體的負(fù)責(zé)人HajoMeyer更是傳奇，作為猶太人被從荷蘭趕到奧斯維辛集中營，因為德國人需要他維修機(jī)械逃過一劫。第二次逃過毒氣室是趁蘇軍到來被趕到河邊逃生。他回憶說，那次差點變成化肥或者鞋油。

戰(zhàn)后的規(guī)矩是難民各回原籍，像鉛筆一樣瘦的Meyer步行從波蘭走回荷蘭，然后去上大學(xué)學(xué)習(xí)。

太平洋戰(zhàn)爭結(jié)束后，DelPrado也回了荷蘭上大學(xué)并后來考取了哈佛商學(xué)院。二十六歲時，他到硅谷旅行，見識到剛剛起步的芯片行業(yè)，便被深深吸引了。

畢業(yè)后，DelPrado帶著一小片晶圓和500美元回到荷蘭，創(chuàng)建了“先進(jìn)半導(dǎo)體材料”公司，ASM就是公司的縮寫。

三、一個人有多大的見識，決定了他能做多大的事

DelPrado的公司很成功，他準(zhǔn)確預(yù)判了芯片業(yè)的偉大前景，并夢想打造歐洲的硅谷，但是傲慢的飛利浦卻多年都不理他。DelPrado在報紙上撰文說，他在美國可以很容易約到IBM或HP談合作，但在家鄉(xiāng)卻很難約到本土巨頭。

直到1983年ASM在納斯達(dá)克上市兩年后，飛利浦的一位高管讀報時才意識到這家伙還是有點錢可以聊聊的。

雖然DelPrado苦苦追求，但雙方合作談了一年多，飛利浦還是覺得ASM太小玩不了光刻機(jī)，并不看好其未來。所以在雙方?jīng)Q定合資公司(即ASML)各出210萬美元時，飛利浦有點狡猾地把16臺還沒做好的庫存PAS2000光刻機(jī)折價180萬美元算出資。

DelPrado當(dāng)時可能不很清楚，這16臺PAS2000因為采用油壓傳動臺，配這臺機(jī)器還需要比機(jī)器更大的動力單元而且有震動，很難找到客戶買。

PAS2000的光學(xué)部件來自巴黎的CERCO，雖然這家公司很強(qiáng)，但是做到大規(guī)模集成電路精度就不行了。而當(dāng)時ASML還沒找蔡司合作，蔡司根本就看不上這個小生意。

四、ASML是1984年愚人節(jié)成立的，和聯(lián)想同歲

那時正是日本半導(dǎo)體如日中天的時代。NEC和東芝那時的江湖地位就像今天的英特爾和三星。日本生產(chǎn)的DRAM良率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于美國，逼得兩年后英特爾壯士斷腕。

日本半導(dǎo)體的成功背后，是尼康和佳能兩大光學(xué)巨頭的光刻，以及東京電子、日立、迪恩士、住友、東橫等一系列配套廠商的支持。

缺錢缺光學(xué)器件的ASML，市場占有率為零的ASML，拿什么去競爭呢?

首任ASML的CEOGjaltSmit到美國開展會時向應(yīng)用材料的CEOJimMorgan請教。應(yīng)用材料公司當(dāng)時規(guī)模還不大，是ASM的晶圓前后道工藝的直接競爭對手。Smit是托了飛利浦的人介紹，所以Morgan就坦誠發(fā)表了意見。

Morgan說，他肯定不會去碰光刻，光刻根本不能說是一道工序，而是要有能力駕馭機(jī)器和光。他補(bǔ)充說，半導(dǎo)體廠一般只會從一家買光刻而且要董事會級別才能決定。

一臺機(jī)器都沒賣出去的Smit回國時心情十分沉重(withaheavyheart)。

五、光刻機(jī)的原理

光刻機(jī)的原理非常簡單，就是用光把圖案投射到硅片上。然而實現(xiàn)上有兩個難點，一個是如何讓圖案盡可能地小，另一個是怎么讓生產(chǎn)效率最高。

圖案要多小呢?最新技術(shù)是一平方毫米(比芝麻還小)里面有一億個晶體管。

生產(chǎn)效率要多高呢?目前的核心技術(shù)是一小時出產(chǎn)近300片300mm晶圓，每片晶圓上千個芯片。ASML的先進(jìn)光刻機(jī)7x24小時工作，全年停機(jī)時間不超過3%。

光頭一次只能曝光26x33mm橡皮那么大的區(qū)域，一塊晶圓曝光一遍至少要移動好幾百次。你可以想象光刻機(jī)臺的移動速度有多快。更何況每次移動的定位要精確到幾十納米，就是頭發(fā)絲的幾萬分之一。

六、“定位精準(zhǔn)”與“唯快不破”

ASML的前輩們從公司一開始就決定好了主攻方向，那就是“定位精準(zhǔn)”和“唯快不破”，這個理念稱為后來成功的基石。

讓精密動作到令人發(fā)指的機(jī)器7x24小時穩(wěn)定工作，是工程學(xué)上的巨大挑戰(zhàn)。

我們經(jīng)?？吹叫侣?，說某科研單位實現(xiàn)了多少nm光刻，這時你要理解從實驗室刻出兩條線到工廠7x24之間是有天塹的。

ASML研發(fā)前身飛利浦物理實驗室(NATLAB)的特色就是，不在乎成本但是要做到最好。這個偉大的實驗室是CD光盤的誕生地，也是NXP(恩智浦)的誕生地。

所以ASML光刻機(jī)的設(shè)計原則也是，盡量不考慮成本和售價，但是要做到最精密和最可靠。

ASML在90年代中期的老機(jī)型PAS5500，現(xiàn)在還在官網(wǎng)翻新出售。這足可見其可靠性之高。

這剛好契合了半導(dǎo)體廠商的需求，投資以數(shù)十億美元計的工廠，最怕的就是停線。設(shè)備貴一倍都沒關(guān)系，只要能不停運(yùn)轉(zhuǎn)，就可以源源不斷地印錢。

作者René也把光刻機(jī)稱為LicensetoPrintMoney。

書中介紹日本競爭對手時，給了我一種有趣的聯(lián)想(不是結(jié)論)。

日本半導(dǎo)體衰落的原因，并不像那些陰謀論公眾號說的是貿(mào)易戰(zhàn)。

它和1985年廣場協(xié)議以及日美半導(dǎo)體協(xié)議沒有直接關(guān)系。因為到了1990年NEC、東芝和日立還是半導(dǎo)體世界前三名，而且營業(yè)額都翻番。

1994年ASML的市場份額只有18%，但是設(shè)計超前的8英寸PAS5500以及1995年的IPO給ASML插上了翅膀。率先采用這個機(jī)器的臺積電、三星和現(xiàn)代(后來的Hynix)很快決定幾乎全部光刻改用ASML。

而1995年東芝、西門子(后來的英飛凌)和IBM聯(lián)盟一起開發(fā)256MbTrenchDRAM。他們當(dāng)時考慮到和佳能的合作，開始沒選擇ASML。

巧合的是，堅持尼康佳能的日系半導(dǎo)體廠商真正開始了長達(dá)十年的衰敗，而押寶ASML的三大東亞廠商迅速崛起直到今天稱霸。

我在國內(nèi)聯(lián)系了一些出版社希望出版《ASML'sArchitects》，但很不幸多數(shù)出版社并不認(rèn)為它有商業(yè)價值，即使市面上還沒有介紹這間公司的書。

一家著名大學(xué)出版社的編輯說，只寫一個公司的書銷路會很窄，暗示我應(yīng)該寫個故事拼盤。我開玩笑反駁說《騰訊傳》不是賣得很好嗎?他說，那不一樣。

我猜他可能是對的，這種書也許就能賣個幾千本，談不上賺錢。而且現(xiàn)在讀者更喜歡快餐讀物，更關(guān)心結(jié)論;尤其希望聽到馬云等偶像直接告訴我們?nèi)松晒γ卦E是什么，韭菜能不能吃，貿(mào)易戰(zhàn)能不能贏...

雖然如此，如果一本書能夠吸引獨立思考的年輕人或半導(dǎo)體從業(yè)者喜歡他的行業(yè)，有熱情投身進(jìn)去學(xué)習(xí)和鉆研，對國家大力支持的集成電路產(chǎn)業(yè)還是會有莫大好處的。

你們是希望和未來。