崛起、封锁、绞杀：40年光刻战争背后的美国阳谋【揭秘世界20】

大家好，这里是好奇心爆棚的一心博士。

据外媒报道，美国正向荷兰施压，要求扩大光刻机的禁售范围。

也就是除了最先进的、用于7nm以下的EUV（极深紫外线）光刻机，就连技术落后一代、只能用于生产7nm以上制程芯片的DUV（深紫外线）光刻机，可能也将遭到禁售，从而国产芯片厂商、车规级芯片以及一些消费类芯片，都将面临受制于人的命运。

如今光刻机领域，阿斯麦、佳能、尼康三家厂商占据了90%以上的份额，这三家当中，阿斯麦又独占91%的份额（销售额），佳能6%，尼康3%，尤其是EUV光刻机仅有阿斯麦有能力生产。

但时间回到40年前，却完全是另一幅光景。

当时正是日本半导体全面崛起的年代，尼康凭借着相机时代的积累，成为光刻机领域当之无愧的巨头。而阿斯麦全公司算上老板只有31名员工，名义上是飞利浦的子公司，但是只能挤在飞利浦总部大楼旁，临时搭建起的板房里。

那么一个30人的创业团队，是如何逆袭日本半导体巨头？阿斯麦和尼康的经历，对我们又有什么启发呢？

天崩开局

芯片领域有一个众所周知的摩尔定律，集成电路上的晶体管数目，每18个月增加一倍，也就意味着晶体管要不断缩小，光刻机厂商则要交付相应的设备出来。

光刻机，可以简单理解为超高精度的照相机，把设计好的电路图投射在硅片上。这么一说，是不是感觉听着尼康造光刻机就挺靠谱的？

上世纪60年代，光刻机的门槛并不是很高，不高到三十人团队的ASM（阿斯麦前身）也能进入这个行业。

但当时的ASM，既没有技术也没有规模，处处碰壁，连年亏损。没人觉得ASM能有什么未来，甚至飞利浦在烧了20年的钱之后，找人接盘光刻机业务时，正眼都不看ASM一眼。

飞利浦没想到的是，他这么看ASM，别人也是这么看飞利浦，最后没人愿意搭理的飞利浦和ASM勉强凑到了一起，1984年，双方合资成立阿斯麦。

飞利浦以还没做好的光刻机出资，不再提供经费，也不提供办公室，即便如此，ASM也不得不与飞利浦平分股权，31人的团队就在飞利浦大楼下的漏水棚子里办公。

飞利浦还想尽可能节省资金，财务部门起草了合资企业必须支付的费用清单，包括制造20台光刻机所需的费用，以至于阿斯麦“买杯咖啡就会破产”。

这时的阿斯麦，就像一艘四处漏水的小船，好不容易才凑足了水手，修修补补之后起航，结果刚一出海就遇到了暴风雨。

1986年，阿斯麦刚研发出新一代的光刻机，半导体市场就迎来了大萧条，大量光刻机厂商亏损倒闭，入不敷出的ASM从阿斯麦撤资，飞利浦含泪扛下了所有。

尼康称雄

阿斯麦成立的1984年，靠着不断推陈出新的尼康已经揭竿而起，成为了光刻机市场的头号玩家。

相比于竞争对手依靠产业链，尼康的特点是零件技术全部自己搞定，优势是更新迭代快人半步。

就靠着这半步的优势，1984年，尼康市场份额达到三成，与美国光刻机巨头平起平坐，英特尔、IBM、AMD等每天排队等着尼康的新产品下线，和今天眼巴巴等着阿斯麦出货别无二致。

随着行业陷入衰退，美国绝大多数光刻机厂商都爆发了财务危机，昔日垄断市场的美国巨头相继被收购，到80年代末，美国光刻机巨头的地位，已经完全被日本的微影双雄（尼康和佳能）取代，即便美国两度逼迫日本签订半导体协定，也没能改变美国光刻机没落的趋势。

当然也正是此时日本光刻机的风光无限，以及对美国的绝对碾压，为日后的衰落埋下了伏笔。

对于阿斯麦来说，尽管当时的形势异常艰难，但事后来看却是天赐良机。

因为如果当时市场欣欣向荣，阿斯麦落后的产品卖不掉，很有可能迅速失败。而市场不振，恰好给了阿斯麦喘息和修炼内功的机会。

第一个转折点出现在1991年，经过了行业寒冬及大洗牌之后，阿斯麦推出了业界领先的突破性产品：PAS 5000，带来了台积电、三星、现代几家关键客户，阿斯麦的名气随之迅速打响。

1995年，阿斯麦在阿姆斯特丹和纽交所上市，熬出头的飞利浦，直接在IPO时出售了一半的股份，之后几年陆续卖光离场。

此时的阿斯麦，终于进入了光刻机巨头的行列，市场形成尼康、佳能、阿斯麦三分天下的局面。

这时同样一个难题摆在他们面前，那就是，如何突破193nm。

阿斯麦崛起

根据这个公式（瑞利方程），要降低R（光刻机分辨率）就需要降低k1或λ，或者提高NA。

R=k1*(λ/NA)

当时最直接有效的方法，是降低光源的波长λ，但是这条路那会基本走到头了，短期难以突破，各大厂商提出了种种方案，最终全部以失败告终。

他们败给了台积电一个叫林本坚的鬼才工程师，和一个近乎异想天开的方案。林本坚跳出公式，用高中物理知识解决了困扰全行业的难题。

之前的介质是空气，如果把介质换成水，通过水的折射，就能从193nm直接跨越到134nm。

听起来很美好，但毕竟只是理论，能不能实现还有无数问题要解决，所以林本坚带着ppt到美国、日本、德国等跑了一大圈，根本没人买账。

原因除了技术太“鬼才”，还有非常重要的一点是颠覆性创新的沉没成本实在太高，各家公司已经在原来的技术路径上投入了太多，所以有些公司不但不理，甚至向台积电施压，要求雪藏林本坚。

不过当林本坚跑到荷兰时，阿斯麦决定赌一把。

当然也不能完全说是赌，阿斯麦一直有赛马机制，在难以判断孰优孰劣时，多花点研发经费，让两个团队在两条技术路径上赛马，当年让阿斯麦起死回生的PAS 5500的研发，也是采用的赛马机制。

2003年，阿斯麦和台积电合作研发出首台浸入式光刻机，成功进化到了134nm，第二年，尼康才推出157nm的干式光刻机。

这一次，尼康不但慢了半步，而且还技不如人。随后意识到大事不妙的尼康也转向浸入式光刻机，但为时已晚。

自此，阿斯麦开始全面碾压其他对手，到2010年，阿斯麦的市场份额突破60%，尼康则从50%左右跌到20%左右。

结局已定？

如今回过头看，尼康的失败，还不仅仅是因为这一次技术路线选择的问题。

因为在下一代光刻机EUV上，尼康早已失了先机。

1997年，英特尔为了突破193nm，选择了激进的EUV方案，记得咱们开头提到的只有阿斯麦能造EUV光刻机吗，没错，开端就在这里。

英特尔组织了一个EUV联盟，联盟中除了AMD、IBM这样的产业巨头，还有美国的三大国家实验室，这几个实验室日常研究的都是核武器、超级计算机这样的东西，万事俱备，就缺个像样的光刻机制造商，偏偏美国本土的光刻机企业，一个能打的都没有。

尼康和阿斯麦能打，但都不是美国本土企业，怎么选？

专家给国会的汇报中这么说，“尼康可能会将技术转移回日本，从而彻底消灭美国光刻机产业”。

刚在日本这吃过亏的美国，只能选择阿斯麦。

后面的一切似乎都顺理成章，阿斯麦集全球制造业精华，成功在2015年造出了EUV“印钞机”，英特尔、台积电、三星，先后入股阿斯麦，如今美国资本集团、贝莱德是阿斯麦的前两大股东，阿斯麦成了半个美国公司。

不过我们所面对的，也并非是铁板一块，阿斯麦是半个美国公司，但也只是半个。至于封锁的影响也是两方面的，一方面会掣肘技术发展，但另一方面也会加速国产替代，就像阿斯麦CEO所言，“出口管制，只会加速中国的科技自主。”

关于阿斯麦的崛起，有人会强调合作，强调阿斯麦是集大成者，但现实很残酷，阿斯麦的成功路径，不是谁都可以复刻。

但回顾阿斯麦的发展史，从阿斯麦数次濒临破产，到成为全球光刻机霸主的过程中，可以发现无数的绝境，以及无数的绝境逢生。

现在是很艰难，但没有自主就没有自由，未来只会更难。

尽管今天落后，但在技术路径决定一切的光刻机市场，尼康、阿斯麦可以后来居上，下一个阿斯麦，为什么不会诞生在中国？

参考文献：

1.US Wants Dutch Supplier to Stop Selling Chipmaking Gear to China，Jillian Deutsch

2.ASML CEO warns Europe not to ban export of technology to China，Kimanthi Sammy

3.光刻机之战，陈兴华

4.光刻机大败局，刘芮等

5.从“小破厂”到全球一哥，光刻机巨头ASML的周期逆袭史，经纬创投

6.复盘 ASML 发展历程，探寻本土光刻产业链投资机会，倪正洋

7.摘取光刻机皇冠上的明珠——ASML，胡小禹等