世界上最好的光刻机为什么来自荷兰？物联网智商精选

来源: 大数据实验室

现在微电子集成电路技术对世界的各种科技电子产品越来越应用广泛了，一个国家的发展越来越离不开高端芯片了，一个国家越是发展得越快对高端芯片需求量越大，比如我国的芯片需求占世界的50％以上，到现在我们的比较有名芯片设计商就是华为的麒麟了，但是依然跟国际水平还是有一定差距，在芯片制造流程中的高端光刻机更差得远一点

说到芯片，估计大家都知道是什么玩意，但说到光刻机很多人可能就不知道是什么东西了，光刻机就是制造芯片的机器设备，没有光刻机芯片是没法生产出来的，所以光刻机对于芯片制造业到底有多重要大家都知道光刻机是生产大规模集成电路的核心设备，是制造和维护光学和电子工业的基础光刻机技术目前是世界上最尖端的技术之一，只有少量国家掌握，所以光刻机的价格是非常昂贵的，一台高端的光刻机甚至可以卖到6亿元左右（目前全球最贵的EUV光刻机单台售价已经超过6.3亿元），即便卖这么贵还供不应求，很多订单都需要排队生产，甚至有部分国家给再多的钱也买不到

对于这么尖端的技术，按理来说那些芯片强国应该是光刻机的制造强国才对，但让大家感到意外的是，目前世界上最好的光刻机不是来自美国，韩国，英国日本等这些芯片强国，而是来自荷兰



目前在全球45纳米以下高端光刻机市场当中，荷兰ASML市场占有率达到80%以上，而且目前ASML是全球唯一能够达到7纳米精度光刻机的提供商，所以ASML才是全球芯片业真正的超级霸主一点都不过分正因为得益于技术领先，目前ASML的市场份额也是很大的，目前全球知名芯片厂商包括英特尔三星台积电SK海力士联电格芯中芯国际华虹宏力华力微等等全球一线公司都是ASML的客户

比如2018年全球光刻机出货量大概是600台左右，其中荷兰的ASML出货量就达到了224台，出货量占全球的比例达到30%以上荷兰的光刻机技术强大主要靠ASML，ASML成立于1984年，由飞利浦与先进半导体材料国际（ASML）合资成立，总部位于荷兰的费尔德霍芬1995年，ASML收购了菲利普持有的股份，称为完全独立的公司

而ASML之所以能够做到全球光刻机的霸主地位，我觉得主要有几下几个原因

强大的研发投入

光刻机是一个高精尖的技术，其技术难度是全球公认的，如果没有持续强大的研发投入根本不可能到技术领先ASML从成立至今，对于研发的投入都非常大，比如2019年ASML的销售额大概是21亿欧元，而研发费用支出就达到了4.8亿欧元，研发费用占营收的比例达到22.8%，这个比例是非常高的，正因为有大量资金的投入，所以ASML在关键技术领域一直处于领先地位

从1991年PAS 5000光刻机面市取得巨大成功开始，再到2000-2001年具有双工作台浸没式光刻技术的Twinscan XTTwinscan NXT系列研制成功，到强大的研发投入让ASML的技术一直处于全球领先


美国以及欧盟的支持虽然ASML是一家荷兰公司，但他背后却有着欧盟以及美国的力量，多关键技术都由美国以及欧盟国家提供比如德国先进的机械工艺以及世界级的蔡司镜头，再加上美国提供的光源，这就使得ASML公司在光科技术方面飞速发展，几乎到达了无人能敌的境地

因为背后有美国的力量，所以ASML一直以来都禁止向中国出口高端光刻机，直到2018年这一情况才有所转机，2018年ASML同意向中国出口两台7纳米的高端光刻机，预计2019年交货而ASML之所以一反常态同意向中国出口高端光刻机，一方面是因为中国在光刻机的一些关键技术上已经取得了突破，另一方面是中国访问团访问荷兰的时候，给荷兰带去了巨大的订单

准确抓住了技术转折点目前世界最顶尖的光刻机有三个厂家，分别是ASML，尼康和佳能2007年之前这三大厂家其实并没有太大的差距，竞争的转折点是出现在2007年2007年ASML配合台积电的技术方向，推出了193纳米的光源浸没式系统，在光学镜头和硅晶圆片导入液体作为介质，在原有光源与镜头的条件下，能显著提升蚀刻精度，并成为高端科技的主流技术方案而当时日本的尼康与佳能却主推157纳米光源的干式光刻，这个路线后来被市场所放弃，也成为尼康跟佳能迈入衰退的一个转折点，后来才有了ASML的垄断


技术分工与合作虽然ASML的研发人员占员工总数的比例达到4成左右，但是ASML很多技术都是外包，这样可以让ASML专注于核心技术与客户需求，大大提高研发的效率

对细分技术领域企业的控制

生产光刻机对技术的综合要求非常高，这里面涉及很多技术领域，为了获得全球最顶尖的技术，ASML先后投资了很多企业比如2007年收购了美国的Bion，强化了专业光刻检测与解决方案能力；2013年完成对紫外光源龙头 Cymene的收购，2016年获得光学镜片龙头德国蔡司24.9％的股份，这两项投资进一步加强了ASML在极紫外光领域的领先优势

PS：

EUV（极紫外光源）光刻机，是生产7nm制程芯片必不可少的设备，我们熟知的华为麒麟芯片高通骁龙芯片，三星Exynos芯片的制造都离不开该设备可以说没有EUV光刻机就生产不出顶级的处理器，如果台积电不给华为代工，华为就得退出中高端手机市场！

目前仅有由荷兰飞利浦公司发展而来的ASML（阿斯麦）一家可提供可供量产用的EUV光刻机，在全球市场处于绝对垄断地位因此ASML对于EUV光刻机的供货重要性不言而喻，同时一台光刻机的价值不菲，超过一亿美元！



EUV光刻机制造难度极高，基本代表着人类科学技术，工业制造各领域最高成果需要多个国家多个领域顶级公司同力合作，才能制造出来，基本代表着人类科学技术的顶峰！EUV光刻机在研发初期耗费了大量的资源，三星台积电英特尔共同向ASML注资52.59亿欧元，用于支持EUV光刻机的研发随后ASML收购了全球领先的准分子激光器供应商Cymer，并以10亿欧元现金入股德国著名光学系统生产商卡尔蔡司，加速EUV光源和光学系统的研发进程，这两次并购也是EUV光刻机能研发成功的重要原因EUV光学透镜反射镜系统需要极高的精度举例来说，一台EUV机台得经过十几面反射镜，将光从光源一路导到晶圆，最后大概只剩下不到2%的光线反射镜的制造难度非常大，精度以皮米计（万亿分之一米）ASML的总裁曾说过，如果反射镜面积有德国那么大，最高的凸起不能超过1公分



光刻机光刻过程必须在真空中实现，原因是极紫外光很娇贵，在空气中容易损耗同时，在光刻过程中，设备的动作时间误差以皮秒计（备注：皮秒=兆分之一秒）EUV除了售价高昂，技术复杂之外，耗电能力也十分恐怖驱动一台能输出 250 瓦功率的 EUV的机台，需要输入0.125万千瓦的电力才能达到，换句话来说，就是一台输出功率250W的EUV机器工作一天，将会消耗3万度电，这个数字确实吓人由于极紫外光的固有特性，产生极紫外光的方式十分低效，世界第二大内存制造商韩国的 SK 海力士代表曾表示，EUV 的能源转换效率（wall plug efficiency）只有 0.02% 左右

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