談起芯片就繞不開一個(gè)詞——光刻機(jī)。有人說制造一臺(tái)先進(jìn)的光刻機(jī)比造一顆原子彈還難,而談起光刻機(jī)就繞不開ASML(阿斯麥),先進(jìn)EUA光刻機(jī)唯一供應(yīng)商。
身為光刻機(jī)之王,ASML的崛起之路并不平坦。
第一次光刻機(jī)大戰(zhàn):稱霸的美國(guó)人
1904年,弗萊明發(fā)明了真空二極管,標(biāo)志著人類進(jìn)入電子時(shí)代;
1947年,貝爾實(shí)驗(yàn)室三人組發(fā)明了晶體管,這一偉大的發(fā)明改變了人類歷史,晶體管的發(fā)明引發(fā)了電信和電腦等各方面的革命,隨之取代了真空管的地位。晶體管是所有電子產(chǎn)品的細(xì)胞,現(xiàn)代電腦芯片上有上億個(gè)微小的晶體管。
1959年,集成電路誕生。同年,傳奇公司GCA收購了David Mann;而在1961年David Mann推出了世界上第一臺(tái)光刻機(jī)——971型,這臺(tái)光刻機(jī)完全能夠滿足當(dāng)時(shí)晶體管的制造水平,IBM、太平洋半導(dǎo)體、IT以及飛利浦都在使用這款光刻機(jī)。
不少企業(yè)都想復(fù)制David Mann的成功,于是紛紛踏入光刻機(jī)市場(chǎng),競(jìng)爭(zhēng)變得激烈。盡管如此,當(dāng)年的光刻機(jī)市場(chǎng)還是很小,當(dāng)時(shí)市面上只有兩種光刻機(jī):接觸式光刻機(jī)和漸進(jìn)式光刻機(jī),這兩種光刻機(jī)生產(chǎn)的芯片良率很低,因此芯片價(jià)格極高。
1974年,在美國(guó)軍方的支持下,Perkins Elmer推出了劃時(shí)代的光刻機(jī)——Micralign 100。光刻技術(shù)進(jìn)入了投影式時(shí)代。芯片良率大幅度提升,芯片價(jià)格隨之降低,英特爾、IT的訂單也隨之而來,Perkins Elmer成了當(dāng)時(shí)最大的半導(dǎo)體設(shè)備公司。
隨著芯片制程縮小,Perkins Elmer遲遲沒有開始下一代光刻機(jī)的研發(fā),GCA憑著首臺(tái)搭載自動(dòng)化硅片工件臺(tái)的步進(jìn)式光刻機(jī)——DSW 4800奪回市場(chǎng),尼康和佳能也后來居上。
80年代之前,光刻機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)主要圍繞美國(guó)幾個(gè)廠商間進(jìn)行展開,美國(guó)人賺了第一桶金。
第二次光刻機(jī)大戰(zhàn):逆襲的日本人
在美國(guó)的廠商們正激烈競(jìng)爭(zhēng)時(shí),日本廠商悄然崛起。
1980年,尼康通過山寨GCA的光刻機(jī),成功推出了自己的首臺(tái)步進(jìn)式光刻機(jī),隨后在日本電氣和東芝的加持下,尼康不斷迭代更新技術(shù),在1982年成功把光刻機(jī)賣給了IBM和IT。
尼康的NSR-1010G
外有尼康的競(jìng)爭(zhēng),內(nèi)有光刻機(jī)產(chǎn)能問題,1984年GCA的出貨量被尼康打平。同年,佳能也推出了自己的首款步進(jìn)式光刻機(jī)FPA-1500FA。
僅一年時(shí)間,尼康正式超過GCA,成為全球第一大光刻機(jī)供應(yīng)商。
第三次光刻機(jī)大戰(zhàn):崛起的歐洲人
在日美廠商競(jìng)爭(zhēng)白熱化的時(shí)候,歐洲也開始搞光刻機(jī)了。
飛利浦是歐洲最先研發(fā)光刻機(jī)的,1984年4月1日ASML脫胎飛利浦正式成立,但是在成立之后的10年間,ASML都不曾盈利。ASML第一任CEO賈特·斯密特決定開發(fā)新一代采用電動(dòng)晶圓臺(tái)的光刻機(jī)——PAS 2500。敢于挑戰(zhàn),重視創(chuàng)新,通力合作,ASML推開了光刻機(jī)世界的大門!
1986年,ASML開始與蔡司進(jìn)行深入合作,改進(jìn)光刻機(jī)光學(xué)系統(tǒng),推出第二代PAS 2500,并第一次賣給了當(dāng)時(shí)還是初創(chuàng)公司的Cypress。與日本相比,ASML的光刻機(jī)還是不好賣,就連飛利浦都沒能拯救ASML,這時(shí),臺(tái)積電來了。
時(shí)勢(shì)造英雄,兩個(gè)默默無聞的公司因飛利浦MEGA項(xiàng)目的失敗相遇了。1988年,臺(tái)積電的17臺(tái)光刻機(jī)訂單讓ASML勉強(qiáng)度過難關(guān),讓ASML有精力繼續(xù)研究光刻機(jī)。于是ASML歷史上劃時(shí)代的作品誕生:PAS 5500,ASML翻身之作。1991年,ASML幾經(jīng)波折爭(zhēng)取到了IBM的訂單,有IBM在前驗(yàn)證,ASML的光刻機(jī)的實(shí)力被更多廠商肯定,三星、海力士的訂單隨之而來。1995年3月14日,ASML在美國(guó)納斯達(dá)克成功上市。
與尼康的世紀(jì)之戰(zhàn)即將打響!
一代設(shè)備,一代工藝。本世紀(jì)初,光刻機(jī)的波長(zhǎng)來到157nm,尼康一直在光源上做文章,專注于對(duì)157nm技術(shù)的研發(fā),結(jié)果不盡人意。而ASML放棄了157nm,在臺(tái)積電的支持下,轉(zhuǎn)投其他新技術(shù)。2004年,ASML正式推出浸沒式光刻機(jī)的原型機(jī);2006年,ASML的XT 1400i進(jìn)入英特爾并順利通過40nm工藝的驗(yàn)證,其余廠商紛紛選擇ASML的光刻機(jī),尼康推出的157nm的光刻機(jī)無人問津。
ASML的第一臺(tái)浸潤(rùn)式光刻機(jī)XT 1400i
2009年,ASML擁有近7成的市場(chǎng)份額,遠(yuǎn)超對(duì)手尼康。2010年,ASML誕生出人類第一臺(tái)EUV工程樣機(jī):NXE 3100,2012年收購Cymer,加大對(duì)EUV的研發(fā)力度,2018年,正式商用版的EUV光刻機(jī)NXE 3300開始出貨。
本次光刻機(jī)之戰(zhàn),尼康落敗,ASML開啟封王之路。光刻機(jī)領(lǐng)域,ASML占到90%以上。
芯片制程縮小至3nm,對(duì)EUA光刻技術(shù)的要求會(huì)更加嚴(yán)苛,新技術(shù)還得看ASML。
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