光刻機龍頭的沉浮變遷（下）

明輝

2017年4月，尼康向阿斯麥爾（ASML）和蔡司的微影技術發起專利訴訟，要求賠償損失并停止出售相應技術的光刻機。經過兩年的和解，ASML和蔡司一共支付尼康1.5億歐元賠償金，以及未來十年雙方相互支付相應收入0.8%的專利授權費。此事件表明，此時的ASML依然沒有建立絕對的優勢。

年輕的ASML起步晚、專利薄，基礎理論創新少，公司選擇在工程技術上不斷創新。2000年8月，公司推出采用獨家磁懸浮驅動的雙工件臺系統，這是光刻機行業的一大進步，生產效率提升35%。這受到量價取勝的韓國和中國臺灣地區廠商的青睞，成本優勢領先日本，ASML開始與中韓地區的芯片制造業深度綁定。該年，ASML營業額達到27億歐元，增長125%。但隨后的2001年互聯網泡沫破滅，營業額下滑40%。

此后，臺積電的崛起成了ASML的幸運星，甚至說臺積電的幾個技術專家改變了臺積電和ASML的命運，影響了半導體產業的格局。

當時全行業遇到了一個難題：準分子激光的波長被卡死在193納米，摩爾定律遇到了麻煩。尼康和硅谷集團都主張在前代技術基礎上，采用157納米的波長，走穩健路線。但這需要重新研制光刻膠，改造難度大，但技術路線清晰，沒有風險。而出身IBM、跳槽到臺積電的林本堅卻提出了一個瘋狂的方案，用水的折射來降低波長，直接跨越157納米的天塹，來到134納米波長。

這一方案遭遇業內大廠的集體反對，他們普遍已經在157納米光刻機上投入10億多美元巨資，受到沉沒成本的桎梏。林本堅在重壓之下并未屈服，并且受到高層張忠謀和蔣尚義的大力支持。當時ASML與臺積電合作緊密，歷史研發包袱小，且都是小角色，ASML決心賭一把，押注浸沒式技術可以實現以小搏大、換道超車。于是，他們和林本堅一拍即合，拼盡全力，用時一年研發出浸沒式光刻機，2004年經過改進成熟順利投入使用。

雖然尼康成功研發出157納米干式光刻機，但浸沒式光刻機屬于小改進大效果，應用成本更低，縮短光波效果更好，所以沒人去訂尼康的新機。浸沒式光刻機使得摩爾定律再次前行。雖然尼康隨后也用了一年時間完成了對浸沒式技術的追趕，然而芯片行業最寶貴的便是時間，18個月就會差一代，ASML已經搶先拿下IBM和英特爾等眾多客戶的大訂單，加上其優秀的工件臺對準技術，尼康已毫無優勢可言，曾創年銷售900臺的輝煌紀錄后，開始走下坡路。

林本堅在2015年退休，浸沒式光刻機繼續向前做到了7納米制程。林本堅和ASML的緊密合作，將全球芯片工藝制程一口氣推進了9代，臺積電也因此躋身一線大廠，主導了產業發展，改寫了產業格局。2007年，ASML領先于尼康成為市場第一；2009年，ASML占據70%的市場份額。

芯片制程繼續向前來到5納米，將由極紫外線光刻技術，這幾乎逼近物理學、材料學和機密制造的極限。

早在克林頓政府時期便已經成立國家實驗室與英特爾、IBM、AMD等的聯盟，由于美國的光刻機公司早已衰落，只剩下當時實力最強的尼康和剛嶄露頭角的ASML。此時，政治力量開始干預，美國擔心尼康可能會將技術轉移回日本。在這關鍵時刻，ASML也大表忠誠，要在美國建廠，保證55%零部件從美國采購，并接受美國政府的定期檢查。美國政府最終拒絕了尼康，選擇ASML加入EUV LLC聯盟。

實際上，日韓和歐洲國家都進行過極紫外線光刻機的技術攻關，但他們的實力都無法與匯集了美國頂級科研機構的EUV聯盟相比。從1997-2003年，聯盟科學家們用了六年時間才攻克在光源、抗蝕劑和防護膜上的三大難題，最終驗證了極紫外線光刻機的可行性。

2006年，ASML推出極紫外線光刻的原型機，但他們自己也沒想到從原型到量產將要用十年時間。2010年，ASML才造出第一臺概念性樣機，交給臺積電研發。此時，每年10億歐元的研發投入讓ASML也吃不消了，更糟的是，極紫外線光刻機市場并不大，有可能收不回研發成本。ASML于是推出利益捆綁模式，三星電子、臺積電和英特爾想要拿到最先進的光刻機，每家必須購買ASML 5%的股份。

英特爾、臺積電、三星電子遲遲不見極紫外線光刻機量產，也沒有太多信心，最終三家在2012年合計投資ASML 23%的股份，還承諾在五年內撥出14億歐元支持ASML研發。ASML合計從三巨頭獲得了53億歐元，而2012年其收入也才47億歐元。

終于，2016年第四代極紫外線光刻機、能搞定5納米及以下制程的NXE3400B正式發售，并于2017年開始交付。售價高達1.2億美元一臺，重達180噸，超過10萬個零件，需要40個集裝箱運輸，安裝調試時間需要超過一年，每年量產不超過30臺。由于收到大量訂單，排隊交貨要好幾年。

尼康成為極紫外線光刻機技術的最大失意者，放棄開發。ASML在高端光刻機的實際占有率接近90%，居于壟斷地位；在極紫外線領域則僅此一家，屬于絕對壟斷。

由于對極紫外線光刻技術實在缺乏信心，等兩年半的鎖定期一到，三星、臺積電和英特爾便匆忙將ASML的股份幾乎賣光。三家共同注資的時候，ASML市值有300億美元，而目前市值2770億美元。同樣還有飛利浦，如果持有ASML的股份至今，可以升值幾百倍，飛利浦自己的市值目前僅有200億美元，飛利浦分拆出的恩智浦，如今市值530億美元，飛利浦還曾經是臺積電的最大股東，但也在2008年全部清空。如果沒賣，飛利浦今天的股份市值，足以讓英特爾和三星電子都望塵莫及。

我們沒必要嘲笑飛利浦，因為半導體投資金額和風險都越來越大，經營業績也經常波動很大，上市公司連續幾年業績太差、管理層就會下課。那些年，全球歐美日電子巨頭都在剝離半導體業務，英特爾、臺積電這樣的半導體業內巨頭都對ASML的前景沒有信心，又何況其他大公司的管理層呢？

表面看，ASML是一家荷蘭企業，但實際上，在其崛起的背后是歐美科技產業與資本、政治的三大聯手，公司最大的兩個股東都是美國資本集團，合計持有超過20%，這也是白宮能夠容忍ASML做大的重要原因。極紫外線光刻機的關鍵技術在于光源和鏡頭，ASML借助美國（西盟光源）和德國（蔡司鏡頭）的技術在這兩個領域都完成了布局。

ASML的輕資產模式也是它活到今天的重要保障，不然早就破產了。選擇這一模式也并非創始人的遠見卓識，原因只有一個字：“窮”。ASML飽受資金短缺之苦，從成立之初就只能讓供應商一起參與開發，90%的零部件都從外部采購，并與供應商分享利潤。ASML的商業模式在無奈中迎合了未來半導體產業的發展大勢。而尼康的零部件則主要是自主生產，一家企業的綜合實力又怎能與ASML由5000家企業聯合的供應鏈進行競爭。高端光刻機作為芯片制造中最精密、最復雜、難度最大、價格最昂貴的設備，早已不再是少數幾家企業或舉一國之力可以完成的工程，即便美國也不行。

縱觀光刻機問世以來的六十年，光刻機產業從美國、日本到荷蘭，已經完成了幾輪淘汰和轉移，市場競爭非常殘酷。芯片制造本身就是一個門檻極高、玩家有限的產業，光刻機作為芯片制造的上游，更是小眾，銷售市場非常狹窄，全球每年不過300多臺。同時，光刻機又是一項需要巨額資金進行研發投入和持續更新迭代的高精尖技術，而且隨著芯片制程越來越先進，技術難度和投資金額又呈現指數級的增加。因此，一旦一家原本領先的企業出現產品技術停滯或斷檔，在某個新賽道上搶先一步的市場新秀就會拿走少數幾家半導體廠商的絕大多數訂單，而落后的企業也將失去關鍵營收而無力進行下一代光刻機技術的研發和改進，也就失去了重新贏得競爭的機會。

（作者為資深投資人士）