光刻機龍頭的沉浮變遷（上）

明輝

光刻技術的誕生比芯片還要早，1955年，貝爾實驗室便實現了在硅片上用光刻加工電子元器件的方法。

芯片誕生之初，晶體管的尺寸還比較大，光刻沒有多少技術含量。當時的半導體公司通常自己設計生產芯片的工藝裝備，比如早期的仙童甚至拿電影鏡頭來進行光刻。英特爾也有自己的光刻機部門，買一些零部件便能自己組裝。

1961年，美國GCA造出了第一臺重復曝光光刻機，能夠定位到1微米的精度，遠超當時25微米的精度。光刻機從此開始邁入專業化，GCA在20世紀60年代占據了60%-70%的市場份額。

飛利浦以3萬美元一臺購買GCA的設備為起點，開始研究光刻機，飛利浦那時是一家著名的芯片制造廠，諾基亞和愛立信等都是其客戶。飛利浦對市場上的鏡頭開始檢測，發現德國蔡司的鏡頭質量最好，但蔡司對這么小的訂單并不感興趣，飛利浦退而求次找了法國CERCO公司，很快便研發出了相同的光刻機，很受歡迎。但早期光刻機是從相片洗印發展而來，技術簡單，飛利浦很清楚這個生意做不長久，必須研發非接觸式光刻機。

1973年，拿到美國軍方投資的珀金埃爾默（Perkin Elmer）公司率先推出了第一臺投影式光刻機，德州儀器以9.8萬美元購買了一臺試用，結果不僅節省掩膜采購成本，還將芯片良品率提升幾十個百分點，僅用十個月就收回設備采購成本。各芯片廠訂單紛紛涌來，交貨期延長到一年以后。英特爾用它制造出8086處理器。珀金埃爾默公司在70年代后期占據了90%的光刻機市場份額。

1978年，不甘落后的GCA公司推出了世界第一臺自動化步進投影式光刻機，分辨率達到1：10，相對于以前的1：1是個巨大的進步，并且每曝光完一塊芯片后，自動挪到下一塊。光刻機開始賣到45萬美元/臺，依然供不應求，GCA重新成為光刻機的領導者，并且這是第一臺現代意義的光刻機，后續的光刻機基本屬于這種類型，差異只在于光學系統的變化。

光刻機進入投影時代后，鏡頭質量越來越重要，日本尼康和佳能這樣的高質量鏡頭廠家很有優勢。1975年佳能率先推出分辨率可達0.8微米的鏡頭，這也是全世界首次實現1微米以下的曝光。此時，日本半導體產業也在高速發展，尼康和佳能受日本國家項目委托，也開始自研。上世紀80年代初，尼康發布了自研鏡頭的光刻機，比佳能更先進，并且在硅谷設廠，開始從GCA手里搶奪眾多大客戶，市場占有率達到30%，與GCA平起平坐。

在尼康和佳能崛起過程中，GCA犯下一系列錯誤，管理混亂、研發浪費等問題開始暴露。

GCA不自產鏡頭，一開始用博士倫，后來轉向蔡司。但傲慢的蔡司對其鏡頭質量過度自信，GCA因為交貨壓力同意了不做質量檢測，導致其光學系統一直不穩定，卻遲遲無法解決，逐步由盛轉衰。

飛利浦的日子也不好過，研發十多年，因為其官僚的大企業病，遲遲無法推出更好的產品。他們決定找人合伙，此時荷蘭的小公司阿斯麥半導體材料公司主動找來合作，彼時阿斯麥在做除光刻機外的所有芯片生產設備，他們想成為一站式供應商。一開始飛利浦瞧不上阿斯麥，但1983年底，歐共體為研發存儲器項目提供了大量資金，業界普遍認為電子束光刻機更有未來，于是飛利浦最終同意兩家合作成立各占50%的合資公司阿斯麥爾（ASML），并申請政府研發補助。ASML從臨時搭建的平房開始，甚至員工招聘廣告都要飛利浦標志來“欺騙”，飛利浦研發部的員工更是被強制轉入ASML。這樣一支被甩包袱的雜牌軍怎么看也不像能生產人類有史以來最高精尖的設備的樣子。

ASML在成立長達八年的時間里都嚴重依賴飛利浦的資金、研發和訂單的支持，首任CEO斯米特也是飛利浦的員工，雖然頂著合資公司注定失敗的流言，但他依然斗志昂揚，遠赴美國學習行業知識。

斯米特很快意識到光刻并不是一道工序，而是要有能力用機器去駕馭光。并且芯片制造是永無止境的競爭，率先采用新設備的廠商將會享受高利潤，慢一步則陷入價格戰。芯片廠可以接受新研發的不成熟光刻機，并且要用一年的時間來調試新一代機器，直到設備成熟，他們不在乎設備價格，更在意質量。但他們會優先選擇此前合作緊密的供應商，新進者很難進入。

盡管困難重重，斯米特還是發現了新契機，當時還沒有人能制造精度小于1微米精度的工件臺，而ASML的強項便是工件臺。當時市場主流的4英寸晶圓將要被6英寸取代，光刻機需要從LSI向VLSI演進，這意味著光刻機設備廠商的新商機。

為了迅速搶占商機，斯米特決定將絕大部分零部件制造進行外包，ASML要成為業內首家只做研發和組裝的公司，這在當時是瘋狂的舉動，意味著會被別人掌控。但ASML當時一窮二白，別無選擇，合資公司成立時的初始資金僅有420萬美元。斯米特還要在董事會上向飛利浦和阿斯麥爭取1億美元的研發資金。

憑借最擅長的定位精準和唯快不破的工件臺，阿斯麥爾還需要尋找愿意嘗試的芯片廠。幸運的是ASML生逢其時，當時半導體行業正處于衰退期，而衰退期建廠正是行業規律。美國光刻機三巨頭全部隕落，尼康、佳能成為全球巨頭，沒人瞧得起ASML，它也不可能得到一線訂單。后來蔡司的鏡頭問題終于被解決，ASML大受其益，但它此時只能銷售給美國的小型芯片商MMI這樣的公司。很快，AMD收購了MMI，發現采用ASML設備的MMI產量提升了30%以上。

轉機到來，1987年AMD向ASML訂購了25臺設備，還要預定未來的30臺訂單，此后，AMD終于超過飛利浦成為ASML的最大客戶。但該年ASML依然虧損4400萬美元，由飛利浦和阿斯麥分別注資3250萬美元。

在此后的幾年，ASML依然弱小，無法挑戰尼康和佳能，1992年虧損2200萬美元，又到了發不出工資的地步，飛利浦并購部門甚至威脅最后一筆借款后再不盈利就宣布關門。好在1993年開始，公司步入穩定上升期，取得50%的收入增長，盈利1100萬美元；1994年，收入增長60%，盈利2000萬美元。此時，重要的鏡頭供應商蔡司因為沉重的歷史包袱陷入困境，ASML給予正處在調整期的蔡司2000萬美元的資金支持，用于技術升級，采用離子束來打磨鏡面，大大提高了鏡頭的精度。此后ASML終于可以得到足夠數量的高質鏡頭。

ASML生逢蔡司變革時，若像GCA彼時采用了蔡司的問題鏡頭而無法解決，同樣會失去客戶信任而沒落了。

1995年，ASML在荷蘭和美國同步IPO，用27%的股份募資6300萬美元，當天市值達到7億美元，年內市值達到21億美元。1996年，ASML推出了深紫外光版本的PAS5500，每臺售價達到600萬美元。此時，三星電子、現代電子、臺積電都已經成為公司的重要客戶，亞洲市場的新客戶給ASML帶了新機遇。

然而，ASML一上市，飛利浦便出讓了一半的股份。1997年和2000年半導體衰退期，飛利浦累計賣出了20%的股份，最后的2.8%股份也在20004年徹底清倉，完全退出半導體業務。即便失去了大股東，ASML卻開始真正騰飛。

研究不能帶著上帝視角，只看必然性，而忽視了歷史演進過程中的偶然性，不能脫離當時當地的環境。回顧這段歷史，我們發現隨著半導體產業向縱深方向發展，光刻機廠家的專業化趨勢愈發明顯，設備精度要求越來越重要，單臺的價值額也越來越高，從芯片生產廠家中剝離出來獨立發展是大勢若趨。

光刻機也伴隨著半導體產業制造的區域轉移而出現龍頭變遷，一開始在發源地美國，后來芯片制造環節開始轉移到日本，從20世紀90年代開始，芯片制造產業開始向韓國和中國臺灣地區轉移，并且臺積電開創晶圓代工的新商業模式，半導體產業出現了更加專業化的分工，專業分工后的極度專注化，對光刻機產生了更高的要求。

ASML在誕生后的十多年可謂生不逢時，后來又開始踏對技術節奏，生逢其時，此后弱小的ASML與新進入的臺積電相互扶持，彼此成就。可見，一家公司的崛起，離不開背后息息相關的環境，同時全球政治的博弈也起到了重要作用，遠非傳統價值投資認為的不必關心政治、不必關心宏觀。

（作者為資深投資人士）