光刻机一台价格超过一亿美金

《光刻机之战》宣布后,得到超越60家科技和财经类群众号转载,全网阅读更是超越百万。“光刻机”这个对群众古怪又生疏的词,经过交易战和华为事件被扩大了很多倍,让大家知道了我国制造最大的短板是什么。

在知乎上,出现了氢弹和光刻机做哪个更难的热烈讨论。

也有读者问,凭举国之力,咱们是不是花十年能够做出先进光刻机来呢?

为什么一台最新的光刻机能够卖到超越一亿美金?

一、

我很有幸得到荷兰作者RenéRaaijmakers的支撑,帮忙翻译一本讲述光刻机霸主ASML(阿斯麦)发展史的书:《ASML’s Architects》。

作者René酝酿这本书超越十五年,而写作花了整整七年。

为什么写此书这么费时刻呢?由于没有相似的书能够抄,ASML一直是个低沉不爱宣传的公司。

全书翻译成中文约五十万字,和字典相同厚,每个事件都来自于当事人访谈和企业文档。所以95%以上的内容,对我国读者来说都是从没听过的新鲜内容。

René最终给出了问题的答案,那些了不起的人们才是光刻范畴的贡献者,咱们最应该歌颂的是勇于挑战的科学家和工程师们。

让我感到羞愧的是,我在之前文章中把一切成就都简略归功于公司头上。

接下来聊几个书中小花絮。

二、

飞利浦和ASM合资时仍是挺欺负人的。

ASM老板Arthur del Prado出生于其时仍是荷兰殖民地的印尼,父亲有犹太血统。二战时十来岁的他被关到印尼的集中营,还好这不是纳粹管理的那种。

早期飞利浦研制半导体的负责人HajoMeyer更是传奇,作为犹太人被从荷兰赶到奥斯维辛集中营,由于德国人需要他维修机械逃过一劫。第2次逃过毒气室是趁苏军到来被赶到河边逃生。他回忆说,那次差点变成化肥或者鞋油。

战后的规矩是难民各回客籍,像铅笔相同瘦的Meyer步行从波兰走回荷兰,然后去上大学学习。

太平洋战争完毕后,Del Prado也回了荷兰上大学并后来考取了哈佛商学院。二十六岁时,他到硅谷游览,才智到刚刚起步的芯片行业,便被深深吸引了。

毕业后,Del Prado带着一小片晶圆和500美元回到荷兰,创建了“先进半导体资料”公司,ASM便是公司的缩写。

三、

一个人有多大的才智,决定了他能做多大的事。

Del Prado的公司很成功,他准确预判了芯片业的巨大前景,并愿望打造欧洲的硅谷,可是傲慢的飞利浦却多年都不理他。Del Prado在报纸上撰文说,他在美国能够很简略约到IBM或HP谈协作,但在家园却很难约到本乡巨头。

直到1983年ASM在纳斯达克上市两年后,飞利浦的一位高管读报时才意识到这家伙仍是有点钱能够聊聊的。

尽管Del Prado苦苦追求,但两边协作谈了一年多,飞利浦仍是觉得ASM太小玩不了光刻机,并不看好其未来。所以在两边决定合资公司(即ASML)各出210万美元时,飞利浦有点狡猾地把16台还没做好的库存PAS2000光刻机折价180万美元算出资。

Del Prado其时或许不很清楚,这16台PAS2000由于采用油压传动台,配这台机器还需要比机器更大的动力单元并且有震动,很难找到客户买。

PAS2000的光学部件来自巴黎的CERCO,尽管这家公司很强,可是做到大规模集成电路精度就不行了。而其时ASML还没找蔡司协作,蔡司根本就看不上这个小生意。

四、

ASML是1984年愚人节建立的,和联想同岁。

那时正是日本半导体如日中天的年代。NEC和东芝那时的江湖位置就像今日的英特尔和三星。日本出产的DRAM良率远远高于美国,逼得两年后英特尔壮士断腕。

日本半导体的成功背后,是尼康和佳能两大光学巨头的光刻,以及东京电子、日立、迪恩士、住友、东横等一系列配套厂商的支撑。

缺钱缺光学器件的ASML,市场占有率为零的ASML,拿什么去竞赛呢?

首任ASML的CEO Gjalt Smit到美国开展会时向应用资料的CEO Jim Morgan讨教。应用资料公司其时规模还不大,是ASM的晶圆前后道工艺的直接竞赛对手。Smit是托了飞利浦的人介绍,所以Morgan就坦诚宣布了意见。

Morgan说,他肯定不会去碰光刻,光刻根本不能说是一道工序,而是要有才能驾御机器和光。他补充说,半导体厂一般只会从一家买光刻并且要董事会级别才能决定。

一台机器都没卖出去的Smit回国时心境十分沉重(with a heavy heart)。

五、

光刻机的原理十分简略,便是用光把图画投射到硅片上。然而完成上有两个难点,一个是如何让图画尽或许地小,另一个是怎么让出产功率最高。

图画要多小呢?最新技术是一平方毫米(比芝麻还小)里面有一亿个晶体管。

出产功率要多高呢?目前的核心技术是一小时出产近300片300mm晶圆,每片晶圆上千个芯片。ASML的先进光刻机7×24小时作业,全年停机时刻不超越3%。

光头一次只能曝光26x33mm橡皮那么大的区域,一块晶圆曝光一遍至少要移动好几百次。你能够幻想光刻机台的移动速度有多快。更何况每次移动的定位要精确到几十纳米,便是头发丝的几万分之一。

六、

ASML的长辈们从公司一开端就决定好了主攻方向,那便是“定位精准”和“唯快不破”,这个理念称为后来成功的基石。

让精细动作到令人发指的机器7×24小时稳定作业,是工程学上的巨大挑战。

咱们经常看到新闻,说某科研单位完成了多少nm光刻,这时你要理解从实验室刻出两条线到工厂7×24之间是有通途的。

ASML研制前身飞利浦物理实验室(NATLAB)的特征便是,不在乎成本可是要做到最好。这个巨大的实验室是CD光盘的诞生地,也是NXP(恩智浦)的诞生地。

所以ASML光刻机的规划准则也是,尽量不考虑成本和价格,可是要做到最精细和最可靠。

ASML在90年代中期的老机型PAS5500,现在还在官网创新出售。这足可见其可靠性之高。

这刚好契合了半导体厂商的需求,出资以数十亿美元计的工厂,最怕的便是停线。设备贵一倍都没联系,只需能不停工作,就能够源源不断地印钱。

作者René也把光刻机称为License to Print Money。

七、

书中介绍日本竞赛对手时,给了我一种有趣的联想(不是结论)。

日本半导体式微的原因,并不像那些阴谋论群众号说的是交易战。

它和1985年广场协议以及日美半导体协议没有直接联系。由于到了1990年NEC、东芝和日立仍是半导体国际前三名,并且营业额都翻番。

1994年ASML的市场份额只要18%,可是规划超前的8英寸PAS5500以及1995年的IPO给ASML插上了翅膀。率先采用这个机器的台积电、三星和现代(后来的Hynix)很快决定简直悉数光刻改用ASML。

而1995年东芝、西门子(后来的英飞凌)和IBM联盟一起开发256Mb Trench DRAM。他们其时考虑到和佳能的协作,开端没选择ASML。

巧合的是,坚持尼康佳能的日系半导体厂商真正开端了长达十年的衰败,而押宝ASML的三大东亚厂商敏捷兴起直到今日称霸。

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