光刻机是干什么用的

光刻机一直是被人们称作现代光学的工业之花。厂商要研发并制造出光刻机,需要投入非常高的资金资源和人力资源,这使得半导体设备行业中只有极少数的几家厂商能够制造光刻机。伴随着半导体行业的洗牌和日系厂商的没落,现在也仅有荷兰ASML(阿斯麦)为人类扛起了光刻技术的大梁。ASML光刻机是干什么用的被人们认为是一家集西方光学工业应用科学和半导体尖端制造设备技术于一体的高科技企业。ASML积累起的专利技术,以及在半导体及其相关行业中的影响力,是其他任何一家半导体厂商都没法忽视的。

一方面,从2016年第3季到2017年第3季,ASML的净销售额是逐个季度递增。在这近5个季度中,ASML的毛利率高到了什么样的程度?介于40%到50%之间!当然,ASML在这近5个季度中,还维持着20%到30%的净利润率。另一方面,仅仅是在2017年第2、3两个季度中,ASML向厂商们供应的技术产品中,KrF和ArF这两类光刻机的销售价值比重之和超过了70%,EUV光刻机的价值比重相对地还不算大。并且,ASML的客户主要来自于中国台湾省、韩国和美国的厂商。值得补充的是,2017年第1季,ASML向厂商提供的技术产品中,KrF和ArF光刻机的价值比重之和差不多为90%,且无EUV光刻机,中国大陆、中国台湾省、韩国和美国的厂商是ASML的主要客户。

无论是半导体材料行业,还是半导体设备行业,基本上都是被国外厂商所垄断。在半导体材料行业中,从2016年至今,日系厂商信越半导体和胜高科技在硅晶圆片市场中合计占有过半的市场份额,掩膜板市场基本上是被美国福尼克斯、日本印刷株式会社DNP和日本凸版印刷株式会社Toppan三家所垄断,光刻胶的核心技术依然由美、日厂商掌握,CMP材料市场被美国陶氏化学垄断。在半导体设备行业中,美国厂商研制的热处理、镀膜设备和离子注入设备等半导体设备在业界中处于领先的地位,日本厂商研发和生产的刻蚀设备、涂胶设备、显影机和测试设备等半导体设备在行业中有着突出的表现,ASML研发和制造的光刻机,尤其是高端光刻机,已然是行业中的第一名。2016年,半导体设备行业中的前十大厂商中,ASML便排在了第三的位置。

光刻机行业中原本有ASML、日本尼康和日本佳能三家巨头。在193纳米技术成为行业的主流技术后,ASML凭借自身的技术和产品优势,逐渐地甩开了尼康和佳能等竞争对手。之后,随着台积电、三星和英特尔等芯片制造厂商争相推进制程工艺朝着更尖端的方向发展,这些芯片制造厂商都将不得不用到更先进的光刻机。于是,EUV光刻机被芯片制造厂商寄予厚望。早在2012年,ASML为了加快研发EUV光刻机和18英寸硅晶圆片,便想到了邀请自己的主要客户也参与到该投资和研发计划中来。随即,台积电、三星和英特尔均积极地参与到了该计划中来。台积电向ASML投资8.38亿欧元、三星向ASML投入5.03亿欧元,英特尔向ASML投资最多,为25.13亿欧元。

(注释:EUV光刻机的技术原理图。)

实际上,台积电、三星和英特尔这三大芯片制造厂商在当时也都是没得选,因为尼康和佳能等厂商肯定是不具备研发可用于7纳米制程工艺节点的EUV光刻机,反而只有ASML是最有可能研发出该光刻机出来。三大芯片制造厂商个个心知肚明,假如连在光刻机设备行业中排名第一的ASML都没能成功地研发出EUV光刻机,那么其他厂商更是没有可能开发出EUV光刻机。倘若ASML研发EUV光刻机获得了成功,那么三家芯片制造巨头向ASML投入的资金在后面不但能收回来,还能再赚上一大笔。现如今人们都看到了,ASML没有辜负众厂商们的希望,业已研制出了商用的EUV光刻机。单台EUV光刻机的售价贵到1亿多欧元,相当于是一架F35隐身战斗机的价格。

ASML于1984年在荷兰成立后至今,在市场中能够一路发展到今天的规模,肯定是克服了很多的艰难险阻的。ASML的员工总数已不下于1.4万人,其中包括了很多的尖端技术人才。ASML在16个国家总共设有70多个办事机构。ASML每年的人均研发经费,在欧洲算是数一数二的厂商,有人可能会想了,ASML为什么就能在光刻机行业中一路笑到最后?除开荷兰本身的半导体产业优势不谈外,有媒体业者在对ASML的专利技术数据做过分析后得出了这么两个结论。

第一,ASML凭借自有强大的技术研发能力在行业中获得更高的话语权。ASML一直保持着很高的研发投入,特别是对关键技术的研发和创新。ASML甚至还曾拉上台积电、三星和英特尔等客户,与自己一起来承担相关的研发费用(风险)。ASML的总部虽然位于荷兰,但ASML在各地的专利布局却很是值得人们思考。ASML在各地申请的专利数量,从高到低依次是美国、日本、中国台湾省、韩国和中国大陆,即ASML是依据自己的客户和竞争对手两光刻机是干什么用的个因素在各地展开专利布局的。

第二,ASML与上下游的厂商、机构展开合作,从而确保自己的技术研发得以稳步地向前推进。比如,ASML花费巨资买入行业中领先的准分子激光源供应商美国Cymer,ASML耗费巨资投资业界中领先的光学系统供应商德国卡尔蔡司,ASML与中国上海微电子建立合作伙伴关系。有媒体报道过,“光刻机技术决定了半导体行业能够发展到的上限,ASML出自荷兰的飞利浦,当年的飞利浦是业内有名的高度垂直整合厂商,样样是自己来做,最后却陷入到了重重困境中,ASML采用‘开放式创新’的研发模式,在半导体行业中取得了举足轻重的地位”。

(注释:EUV光刻技术专利申请量排名,卡尔蔡司第一,ASML第二,尼康第四、佳能第六。)

好了,最后就可以回答这个问题了,即今后ASML会被行业中的其他厂商打败吗?答案是,ASML有着强大到令人感到可怕的护城河,ASML在行业中基本处于绝对垄断的地位。这具体可以分成四点来说。一个是ASML已经掌握EUV光刻机的核心技术,这已经把其他对手更是远远地甩在了后面,未来有且只有ASML能够为厂商们供应EUV光刻机。二个是EUV光刻机的研发费用非常的高,这足以让其他厂商望而却步。三个是台积电、三星和英特尔等芯片制造巨头都和ASML有着十分紧密的合伙关系。四个是ASML和卡尔蔡是亲密的战略同盟,卡尔蔡司在自己所属的领域,是“寻遍天下无敌手”,即便是有另外的厂商要研发EUV光刻机,也几乎没可能绕开卡尔蔡司的光学系统技术。换种说法是,只要ASML始终保持着健康且稳健的运营,不犯下致命的错误,将来恐怕是再无其他厂商能打败ASML。至于EUV光刻机之后又会是什么光刻机?这个问题现在来讨论,没有太大的意义。估计的话,ASML恐怕都还不清楚,EUV光刻机在未来又会是被什么样的光刻机所取代。