追光者ASML，永不消逝的摩尔定律 | IIR · 留声机

机构投资者评论Institutional Investor Review：记录最杰出的投资人物与事件

文 | 迦南编辑 | 白曼出品：机构投资者评论转载授权、商务合作等请联系后台

在讲ASML的故事前，先来认识一下光刻机。 有人这样形容光刻机：这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学自动化、图像识别等顶尖技术的产物。 简单讲，光刻机就是用“紫外线”作刀，按设计好的图案，对晶圆进行“硅上微雕”。 做一个芯片大概需要3000步工序,由于每一步都是“硅上雕花”，失败率必须小于0.001%。 如果没有光刻机在硅片上实现图形，芯片制造根本无从谈起。可以说，谁能掌握光刻机，谁就掌握了芯片行业的命脉，拥有了一台永不停歇的印钞机。 目前世界上最先进的 EUV 光刻机可以做到的“雕刻精度”是5nm，相当于一根头发的万分之一。 一辆汽车大概包含5000个零件，而最先进的光刻机有10万多个部件。 从上世纪70年代到90年代，全球光刻机市场先后经历美国和日本公司的主导，羽翼未丰的ASML从一个卑微的边缘小弟，到跻身成为全球第一，着实不易。 它的成功故事有两点最让人着迷：
一是ASML的历史非常短，长期处于夹缝之中，命悬一线，曾一度成为弃儿，17年成为无可争议的行业领导者。
而另一点更是不可思议，他们一边如“狡猾”的商人到处“圈钱”，一边却坚定地遵守“摩尔定律”（摩尔定律是英特尔创始人之一戈登·摩尔的经验之谈：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月便会增加一倍，它一定程度揭示了信息技术进步的速度），持续研发，最终让18个月的铁律周期变为领先的30年。

诞生：卑微的开始

ASML最早光刻机的雏形是在医疗巨头飞利浦的实验室孕育出的。

20世纪五六十年代，美国开始向芯片领域押入重注，欧洲工业界虽然也在投入芯片研发，但在20世纪60年代初，这一努力几乎只来自飞利浦、西门子和德律风根等几个大型公司。

在Natlab（飞利浦实验室），制造二极管和晶体管等半导体元件的技术都已成熟。飞利浦渴望为集成电路制造自己的光刻机，于是Natlab（飞利浦实验室）和Elcoma（飞利浦的半导体和材料部）决定合作。

1973年，飞利浦的科学家们完成了晶圆重复曝光光刻机1代（Silicon Repeater1或SiRe1），当时那是世界最先进的光刻机原型，但还需进一步改进。然而，飞利浦的官僚主义作风认为最好Natlab研发出的东西可以马上拿来用，而科学家们则只满足于拍张照片，申请专利，然后就把机器扔进废料堆里。

5年后（1978年），飞利浦S&I（科学与工业部）的负责人维姆·特罗斯特从废料堆中找出曾经研发的光刻机机器，并在当时技术背景非常不确定的情况下，动用秘密储备基金重启研发，还从IBM那里获得一台订单承诺，但必须在1982年6月8日前交货。

面临诸多困难的特罗斯特没能如期交付，直到7月1日才给IBM交出PAS 2000光刻机，但又迎来IBM的各种修改建议，到最后，IBM也未下订单。

没了订单，也没拉来旧金山风险投资家和荷兰政府的投资，再加上研发经费上的巨大黑洞，特罗斯特最终失去信誉，飞利浦高层命令终止项目，S&I的管理层必须取消所有非核心业务。

这意味着，除了步进光刻机，电子光学、数控系统、焊接和核分析业务统统都将面临出售。“如果出售行不通，合资也行。”飞利浦首席执行官德克命令道。

于是特罗斯特开始费力寻找合资企业，美国的Cobilt，Perkin-Elmer和Varian 3家公司都表达了意愿，但最终都以失败告终，特罗斯特成了一个被抛弃的人。

荷兰一家从事半导体设备制造的科技公司ASM创始人德尔·普拉多，是一个行事大胆而精明的商人。他看中飞利浦的尖端技术，一直梦想合作，但飞利浦从未回复过这个不起眼的侏儒公司。

但“贪婪的商人”德尔·普拉多一次不行就两次，两次不行就三次，态度非常诚恳，几乎答应了飞利浦所开出的一切条件。最终，已经开始走下坡路的飞利浦答应了与ASM的合作。

1983年9月8日下午3点，飞利浦S&I和ASM宣布，他们将创立一家合资企业，1984年，ASM光刻系统公司（简写ASML）正式成立，双方股权比例50:50，ASM掌握话语权。

根据协议，两家公司分别注资210万美元。而当时飞利浦有16台PAS 2000正在制造中，扣除这笔180万美元的“应收款项”，飞利浦最终向ASML转账30万美金，ASM几天后转账210万美金。

1984年的夏天，在荷兰埃因霍温飞利浦办公室的旁边匆忙搭起简易房，迎来ASML的团队。

光刻机是一个无底洞，所有的人都似乎在等待ASML的死去。

靠“吹牛”续命，第一代CEO寻找蓝海

光刻机在60年代早期并不是高科技，半导体公司会自己设计工装和工具。到了60年代末，尼康、佳能开始进入这个领域，70年代初的光刻技术还很简单，更多集中在如何保证十个乃至更多的掩膜版能精准地刻套在一起。

1973年，拿到美国军方投资的Perkin Elmer（简称P&E）推出投影式光刻系统，迅速占领市场。1978年，美国的GCA推出自动化步进式光刻机(Stepper)，尼康推出首台商用Stepper NSR-1010G，GCA和尼康两家很快挤掉了P&E的市场份额。

日本成为80年代半导体领域的风光者，到了1984年，尼康和GCA销售的光刻机数量相同，各约占30%的市场份额，P&E、佳能、日立等每家不到5%。

这年（1984年），ASML的市场份额是零。

ASML成立时一无所有，缺人缺技术缺资金，团队斗志溃散。从飞利浦被调到合资公司的工程师都认为自己是被母公司抛弃的边缘人物，更是光刻市场的笑话，但ASML第一任CEO贾特·斯密特，却设定了一个远大规划——成为光刻机领域的NO.1。

斯密特是磁流体动力学硕士，天文等离子物理学博士，在航空以及通信等领域均有自己的建树，但对半导体还是几乎一无所知。可他是个深谙营销的敏锐科学家，一个要征服世界的人。“我们必须去争取金牌，第三名都是不够的，我们必须争取第一名。”他对他的团队说道，“如果以赢得金牌为目标，我们必能收获成功的果实。”

凭借敏锐的嗅觉，斯密特很快在当时的细分领域为ASML找到一条生路——研发用于生产 VSLI(超大规模集成电路)的光刻机，这种光刻机能够曝光更微小细节到晶圆上，如果能成功，ASML就有可能实现弯道超车。于是，ASML开始研发这款承载公司所有希望的产品：PAS 2500晶圆步进式光刻机。

但这需要1亿美金的巨资。斯密特到处求助，为此还写商业计划书，说出很多夸张的数字和不切实际的目标。最终，ASML的母公司飞利浦和ASM只答应各增加150万美元的投资，剩下的资金要他自己想办法。

烧钱，烧钱，“喂不饱”的ASML惨遭一母“抛弃”

1984年底，半导体行业遇到危机，停滞不前，到1985年的夏天，ASML意识到现实的严峻。母公司ASM第一次出现亏损，而ASML还在不停烧钱，似乎要榨干ASM，母子开始出现分歧。

在研发PAS 2500且面临巨大资金压力的同时，斯密特为打开美国市场，让团队研发出PAS 2400（带有电动晶圆台的PAS 2000B型机器，内部称为PAS 2400），却始终得不到美国AMD的认可，哪怕免费送给AMD进行测试也不考虑，最终没能拿到AMD的订单。

斯密特不得不将唯一翻身的机会寄托在PAS 2500身上。1986年新年后，ASML又可能遭遇交付延迟，斯密特暴跳如雷，直接换帅研发团队，换成两个年轻人，其中一个仅有18个月的工龄。

这是一个大胆且冒险的决定，但两个年轻人竟在规定的交付期内完成了。PAS 2500在5月美国SEMICON West展会上打出名声，许多芯片制造商纷纷抛来订单意向，PAS 2500也成为ASML未来许多创新的基础。

但是ASML仍旧没有一个主要客户，1986年只销售了12台机器，收入仅为1,100万美元，每个月却要花费数百万美元，仍在持续亏损中，母公司ASM自身也亏损2,500万美元。

母公司飞利浦对ASML的支持可谓巨大，在1986年以全价购买PAS 2500，1987年，继续订购ASML的机器高达16台。

但情况愈发不乐观。飞利浦逐渐处于困境，亏损的ASM面临被出售的境遇，ASML和ASM之间的矛盾越来越激烈，ASML甚至也开始谈出售给哪家。

1987年，斯密特离开ASML，离开时很是落魄。按照传统，员工们发给他的离职红包，还不到80美元。

此时ASML的财务状况比1984年成立时还糟糕。到1987年底，这家公司已经花费近5,000万美元。3年后还能活着，已经是个奇迹；但它也只是活着，世界注意不到它的存在。

1988年初，ASM的状况跌到谷底，过去3年共计亏损6,400万美元。在1987年ASM损失的2,300万美元中，ASML是罪魁祸首，于是ASM决定甩掉这个烫手山芋，宁可投入的3500多万美元打水漂。飞利浦只有接手了ASM在合资公司中的股份和债务。

两个贵人：三星、台积电

ASML这家“吞噬现金”的光刻公司几乎停滞不前。但1989年台积电的火灾发生反转，ASML创纪录售出74台光刻机，获得700万美元。这年，总收入达到9400万美元。

为巩固市场定位，ASML在得到来自IBM、英特尔、摩托罗拉、西门子的出资，以及荷兰经济事务部和欧洲共同体经批准的1,650万美元的赠款，决定再次启动新产品研发计划，i线步进光刻机——PAS 5500。

1991年5月1日，ASML向IBM交付了第一台PAS 5500。PAS 5500的成功是ASML的技术走向成熟和成功的又一步。

1991年9月，荷兰政府经济事务部再次向ASML提供1900万美元的技术开发贷款。

1992年上半年，ASML的业绩又跌到谷底。前一年只售出36台机器，收入7,700万美元，亏损500万美元，而员工数量却在持续增长，以适应PAS 5500 的研发需求。

另一方面，母公司飞利浦业绩堪忧，正在不断出售业务。并购部门的专家建议飞利浦关闭ASML，最后在ASML的游说下，飞利浦决定继续给躺在ICU病房中的ASML输液，直到它可以独立运营为止。

靠着飞利浦给的2100万美元，ASML挺过1992年的夏季和秋季，但到了年底，又没钱了。一直无条件支持ASML的飞利浦也招架不住，它已经向这个“无底洞”投入近5,000万美元。

此刻它命令ASML必须削减成本，否则不会再救。

1993年开始，PAS 5500的受欢迎程度不断提高，这台机器使ASML的现金流不断增长。最终，ASML1992年的年收入从8,100万美元跃升至1.19亿美元，终于可以靠自己生存。

1993年初，ASML终于缓过一口气，但早期的客户兼PAS 5500采购者IBM却取消了订单。不过这时ASML的技术优势和日益提高的声誉已经可以帮助它渡过这一劫，尤其是三星的一笔大订单，让ASML在1993年盈利1,100万美元。

但ASML并没有将技术停留在PAS 5500上，而是准备着手下一代机器的研发，这意味着ASML还需要大量的资金。

管理者们想到了IPO。

凭借PAS 5500所带来的充裕资金，1995年，ASML终于在阿姆斯特丹和纳斯达克上市。在纳斯达克的首次公开发行价格为18美元（股票收盘价为22.50美元）。飞利浦也通过ASML的上市获得了1.25亿美元，并在随后的几年中出售了所有股份。

IPO带来了资本，进一步推动ASML增长。1996年初，ASML终于在财务上独立，并且拥有大量存款。这年年初，它推出PAS 5500的DUV版本，可成像0.25微米的细节。

2004年，全球首台浸润式光刻机在ASML手中问世，成为ASML历史上最为重大的转折点。

当时光刻机的光源波长被卡死在193nm上，彼时ASML的客户台积电的专家林本坚，想出了利用水改变光折射率，将193nm的激光经过折射后直接跨越157nm（后尼康干式157nm光刻机），降到132nm（后ASML的浸润式132nm光刻机）的思路。为实现这一想法，他跑遍各大半导体企业巨头游说，但没人愿意尝试。

本来没有太多技术优势的ASML听到这一想法后决定一试，在一年时间里制作出第一台浸润式光刻机。

ASML的浸没式系统要比尼康同期研发的干式157nm光刻机技术好很多，也正是从此刻，代表日本高端光刻机的尼康逐渐败给ASML，到2009年，ASML已经在市场上拿下70%的份额。

“客户同盟”

为进一步绑定和客户的利益关系，ASML在2012年提出“客户联合投资计划”。这为ASML构建了强大的“客户同盟”，与他们形成紧密的利益捆绑。

2012年，ASML就引入了大客户的投资，英特尔（投资41亿美元，获得15%股权）、台积电（共投资11亿欧元，获5%股权）、三星（投资5.03亿欧元，获3%股权）均参与了极紫外光刻机的研制。这一商业模式不仅确保了巨额的研发资金，而且为市场销售做好了铺垫，迫使竞争对手放弃极紫外项目。

此后，ASML又成功打入由美国能源部牵头，和英特尔、摩托罗拉、AMD、IBM等一起成立的EUV LLC联盟，尼康则被拒之门外。不过ASML为此付出的代价是，除需要在美国建立工厂和研发中心外，还要保证未来55%的配件都从美国采购，且须定期接受美国监管。

在得到美国EUV LLC的扶持后，ASML在2015年推出第一台可量产的EUV样机，价值达1.2亿美元，也正式确立了ASML在光刻机领域的垄断地位。

2007年下半年，ASML收购了BRION，开启“整体光刻”战略，后者是半导体设计和制造优化解决方案的领先提供商。

2010年，ASML生产首个原型极紫外（EUV）光刻工具（NXE：3100）；2015年，推出被广泛采用的、先进的浸没式光刻系统TWINSCANNXT:1980DI；2018年，推出让其名满天下的全球第一个EUV光刻机——TWINSCAN NXT:3400B。

ASML的EUV光刻技术至今是全球的唯一，它最大的成功在于遵守“摩尔定律”，并把摩尔定律从18个月延迟到30年。

目前最先进的ASML EUV光刻机，在台积电的生产技术下，已经成功量产5nm芯片，而ASML也还不断在研发和技术上要求进步，预计2021年要推出3nm光刻机。

回复关键字“转载”获取转载须知

欢迎关注公众号

或添加微信小助手与IIR互动

分享

点赞

在看