前沿導讀
荷蘭半導體觀察者馬克·海金克在訪談中指出:光刻技術是一種非常獨特的比賽,ASML花費了40年的時間鉆研光刻機,才達到了如今的水平。但ASML也確實預見到了中國企業有獨特的理由在光刻機上面投入更多的時間和精力來研發自己的制造設備,哪怕是華為這種從沒有涉足過半導體制造技術的“門外漢”,也在深入研究相關的設備技術,這種情況在整個產業的發展史上還是第一次出現。
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技術競爭
目前還在研究光刻機整機制造的企業屈指可數,國際層面只剩下荷蘭、日本、中國這三個國家的企業。
早期的芯片產業,由于其技術水平沒有現在這么先進,晶體管規模也不大,所以對于光刻機的需求也沒有那么高。隨著時代的發展,芯片產業進入到大規模時代,光刻機產業也迎來了升級,進入到了追求高分辨率、高制造效率、高穩定性的市場格局。
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彼時研發光刻機的企業數量較多,知名的就是美國GCA、珀金埃爾默、日本的佳能、尼康、荷蘭飛利浦(ASML母公司)。
這些研發光刻機的企業,要么就是老牌的工業光學巨頭,要么就是具有多個產業鏈的跨國工業集團,而中國的光刻機產業在這個時期只是當做一種科研項目進行,并沒有考慮到后續的商業化發展。
美國是晶體管、集成電路、光刻技術的發明國,早期依靠軍工產業讓芯片技術實現了商業化發展。為了滿足軍工行業的數量要求,美國企業開始研發可以量產芯片的光刻機,GCA和珀金埃爾默依靠產業的先發優勢,成為了全球光刻機的第一任市場霸主。
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緊接著就是日本半導體產業的崛起,日本通產省推出了超大規模集成電路計劃,從材料、技術、設備等多個領域提升本土半導體產業的發展。
光刻機是制造芯片的核心設備,尼康和佳能在光學領域深耕多年,承擔了日本光刻機的研發工作。并且通產省還聯合東芝等存儲器制造商參與光刻機的優化工作,帶動整個產業鏈一起前進。
尼康通過對美國GCA光刻機進行逆向工程,掌握了其制造邏輯,隨后便“照貓畫虎”開發了尼康首款光刻機NSR-1010G。
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為了搶占美國企業的市場,日本企業開始注重客戶服務,不但售賣光刻機,而且還同時提供技術服務,解決客戶在使用過程中的部分問題。
由于GCA的市場占比極高,而且沒有競爭對手,這導致GCA管理層開始怠慢客戶,許多制造商對此非常不滿。而日本企業正是意識到了這一點,開始用客戶服務拉攏人心,一步步奪走了美國企業的客戶群體,成為了第二任全球光刻機產業的霸主。
ASML早年是飛利浦集團旗下的技術部門,但是由于其遲遲無法給母公司創造經濟,于是飛利浦將該部門獨立出來,與荷蘭設備制造商ASM以及荷蘭政府共同組成新合資公司ASML。
ASML早期的光刻設備整體性能落后,尤其是在面對美日兩國的產品時,除了價格其他一點優勢也沒有。哪怕是價格便宜,也幾乎沒有外來客戶,都是飛利浦自家的工廠使用。
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但是隨著PAS系列光刻機的推出,ASML自家的對準技術開始受到關注。晶圓臺對準技術是ASML一直以來的強項,此前因為芯片的內部設計簡單,所以對準技術沒有明顯優勢。但是隨著芯片內部設計越來越復雜,擁有對準技術的ASML光刻機開始受到追捧,尼康和佳能的市場空間開始被蠶食。
聯合發展
負責光刻機制造的企業,幾乎都是有精密工業基礎的企業。
尼康和佳能是光學工業巨頭,也是全球范圍內的頂級攝影器材供應商,并且佳能還負責制造3D打印、虛擬現實、掃描儀、印刷機等工業設備。
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在日本政府推動的超大規模集成電路計劃當中,與尼康、佳能聯合開發設備的還有東芝等企業,東芝是存儲芯片制造商,不但掌握存儲芯片的設計技術,而且旗下還有制造工廠和制造生產線,這種合作模式屬于是讓兩個涉足制造業技術的企業進行深度融合。
ASML也是聯合制造商臺積電一起開發設備,依靠臺積電的浸潤式技術甩開了日本企業。
而中國企業發展光刻機則是拉攏產業鏈各環節較為頂尖的企業,以綜合水平較強的企業為核心,支撐其實現產業突破。
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華為是目前最符合這個定位的企業,同時涉足通訊產業與半導體設計產業,而且還擁有終端消費市場的業務板塊。只要將制造生產線和制造設備環節打通,華為就會變成類似于美國英特爾、韓國三星的大型科技集團,不但擁有芯片設計能力,而且還擁有制造能力,并且還擁有自己的消費品牌,走垂直一體化路線。
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