提到荷兰，人们首先会想到郁金香。郁金香是荷兰的国花，代表着高雅，富贵和能干的精神。而现实中的荷兰是世界最富裕的国家之一，荷兰人口只有1700万，人均GDP高达5.3万美元，位居世界前列。荷兰被称为“欧洲门户”，鹿特丹是欧洲第一大港口，也是世界著名的自由贸易港，荷兰作为欧洲的交通枢纽，交通运输量约占欧盟的1/3。正是由于得天独厚的便利条件，荷兰成为跨国公司设立欧洲总部的主要地区，这一趋势在英国脱离欧盟后更加明显，荷兰也因此成为英国脱欧的最大受益国。 与德国，瑞典这些传统的欧洲制造强国相比，荷兰的科技产业并没有太多优势。不过荷兰却因为拥有一家芯片光刻设备生产企业-ASML，而成为舆论关注的焦点。EUV光刻设备是芯片生产先进制程的必备工具，而ASML是全球唯一的一家供货商，即便是半导体第一强国-美国也不具备这种生产能力。根据媒体报道，中国企业中芯国际原本向ASML预定了一台这种高端芯片生产设备，由于美国的反对，荷兰已经暂停了EUV光刻机设备的发货。 一家科技企业成功，背后少不了强大的产业支撑，反映出的是科技实力。那么荷兰的科技实力究竟如何？首先，荷兰虽然是一个小国，不过却不乏许多世界级的工业巨头，包括壳牌，飞利浦，空客集团等。空中客车与波音飞机齐名，旗下还包括防务，航天等众多业务，而其总部就位于荷兰首都阿姆斯特丹。飞利浦曾经培育了ASML和半导体公司NXP，是欧洲最大的电子工业企业，同时也是全球三大磁共振医疗设备巨头之一。应该说，飞利浦的企业文化对ASML早期的成长有很大的促进作用。此外荷兰在汽车零部件，设备制造等领域拥有很强的实力，许多荷兰企业为世界大型制造商提高配套和零部件生产。 早期光刻机设备市场由日本，欧洲，美国三强瓜分，当时美国也有自己的光刻机生产企业SVGL(硅谷光刻集团），后来被ASML收购，最终生产下来只有ASML一家。ASML之所以出现在荷兰，跟荷兰的创新体系以及文化氛围有很大的关系。荷兰企业普遍对知识产权非常重视，知识产权包括发明专利，品牌以及各种版权，知识产权出口的多少，实际上是各国的科技实力的体现。根据WTO公布的数据，近十年来，全球知识产权使用费出口排名中，荷兰（仅包括五年的数据）达到2392亿美元，仅次于美国和日本，超过英国，法国，德国等欧洲大国。
荷兰是CD，DVD，WIFI和LED技术的发源地，如今荷兰国内分布着许多科技中心，包括阿姆斯特丹科学园，埃因霍温科技园等，每年孵化出大批初创企业，成为荷兰创新的源泉，荷兰也因此被称为“新硅谷”。 全球有名气的、有影响力的三大半导体巨头是美国的英特尔、台湾的台积电、韩国的三星，这三大巨头在技术上和业务上是彼此竞争的关系。 在荷兰，有一家公司，不是这三大半导体巨头的客户，但这三大巨头不光不敢得罪，还要努力讨好。这家荷兰的公司就是阿斯麦（ASML.O），全球唯一一家成功开发EUV光刻机的公司。 阿斯麦简介 阿斯麦的总部位于荷兰，于1984年成立，原名Advanced Semiconductor Material Lithography Holding N.V.。1995年阿斯麦在NASDAQ和阿姆斯特丹交易所上市，2001年更名为ASML。公司拥有员工约16500人，其中研发人员超过6000人，研发人员占比超过36%。 阿斯麦的主要业务是光刻机，在光刻机领域处于绝对领先的地位。在45纳米以下制程的高端光刻机市场中，占据80%以上的市场份额，而在EUV光刻机领域，目前处于绝对垄断地位，市占率为100%，处于独家供货的状态。 阿斯麦的主要客户为全球一线的晶圆厂，除了英特尔、三星和台积电这三大巨头之外，国内的中芯国际也是阿斯麦的客户。 最近几年，阿斯麦的营收呈增长态势。2012至2016年，半导体行业发展缓慢，公司的营收增速也有所放缓，增速大概在10%左右。2016年营收67亿欧元，增长8.1%，净利润15亿欧元，增长5.5%。2017年半导体行业还是景气，公司业绩开始增速；2017年前三季，公司营收65亿欧元，同比增长32%，净利润15亿欧元，同比增长56%。预计2017年的营收可以增长25%左右。 EUV光刻机的王者 集成电路里的晶体管是通过光刻工艺在晶圆上做出来的，光刻工艺决定了半导体线路的线宽，同时也决定了芯片的性能和功耗。光刻机是半导体行业的最关键设备，因为它决定了光刻工艺的水平。工欲善其事，必先利其器，要想开发先进的半导体制程，就必需要有先进的光刻机。 阿斯麦的光刻机按照使用的光源不同，可以分为DUV光刻机和EUV光刻机。DUV是Deep Ultra Violet，即深紫外光；EUV是Extreme Ultra Violet，即极紫外光。 DUV光刻机的极限工艺节点是28nm，要想开发更先进的制程，就只能使用EUV光刻机了。 从2012年开始，光刻机技术没有发生革命性变化，著名的摩尔定律开始失效，半导体行业发展缓慢，2015年甚至出现了2.3%的负增长。半导体行业迫切需要使用EUV来提高光刻能力。 2013年阿斯麦的EUV光刻机研发成功，使用的光源是22nm；2017年更先进的EUV光刻机研成功，使用的光源是13nm，使得7nm线宽的制程可以实现。 要想开发10纳米以下的制程，EUV光刻机是必须的设备，而全球只有阿斯麦一家有EUV光刻机。为了能够顺利买到EUV光刻机，半导体行业三大巨头英特尔、三星和台积电都已经入股了阿斯麦。三星计划2018年开始使用阿斯麦的EUV设备，台积电计划2019开始使用阿斯麦的EUV设备，格罗方德计划2019年使用EUV，英特尔计划2021开始使用7nm工艺。 目前，阿斯麦的EUV光刻机已经开始出货，2017年预计出货12台，2018年预计出货24台，到2019年预计出货30台。 为什么说光刻机很难制作，你真的知道其中原因吗？ 光刻机是芯片制造中必不可少的精密设备。其难度甚至超过航空发动机。 首先是在技术上的难度： 光刻机可以说每个部件都是科技含量很高，步步困难重重。 瓶颈主要集中在透镜、掩膜版、光源、能量控制器等。 下面简单单介绍光刻机的结构和工作原理：
光刻机的光源有：激光，紫外光、深紫外光、极紫外光。现在最先进技术是极紫外光。 下图是以激光为光源的光刻机简易工作原理图：  在制造芯片时，首先在晶圆（硅晶片）表面涂光感胶，再用光线透过掩模版（相当于芯片电路图纸的底片）照射硅片表面，被光线照射到的光感胶会发生反应。此后用特定溶剂洗去被照射或者未被照射的胶，电路图就印到硅片上。 此过程相当于木匠施工用墨斗放样、划线。 硅片上有了电路图的图样后，就轮到刻蚀机登场，刻蚀机相当于木匠的锯子、斧头、凿子、刨子。刻蚀机按图施工，在硅片表面雕刻出晶体管和电路。 芯片主要是精度要求高。纳米精度是什么概念呢？是我们肉眼无法分辨的，大概相当于一根头发丝的5000分之一纳米细小。
光刻机几个关键部件： 光源：必须稳定、高质量地提供指定波长的光束。 能量控制器：就是电源。电源要稳定、功率要足够大，否则光源发生器没办法稳定工作。大、稳、同时要考虑经济性能。耗电太高，客户就用不起。 掩膜版：通俗点理解，相当于过去用胶片冲洗照片时的底片。底片如果精度不够，是洗不出来高精度照片的。光刻机施工前，要根据设计好的芯片电路图制作掩膜板。掩膜板材质是石英玻璃，玻璃上有金属铬和感光胶。通过激光在金属铬上绘制电路图。精度要求非常高。 透镜：用透镜的光学原理，将掩膜版上的电路图按比例缩小，再用光源映射的硅片上。光在多次投射中会产生光学误差。要控制这个误差。精度要求很高。 就是测量台移动的控制器，也是纳米级精度，要求超高。 荷兰的ASML公司垄断了高端光刻机。但其透镜来自德国的蔡司，自己也做不了。光源是美国的Cymer。所以说它也不是完全技术独立。主要是技术难度太大。 其次是资金上的困难： 光刻机由于技术难度大，研发资金投入巨大，以至于佳能和索尼都亏损严重，已经停止研发，退出未来技术的竞争。 荷兰的ASML，为了筹集资金，同时也是进行上下游利益捆绑，研发风险共担，邀请英特尔、三星和台积电出资，做自己的大股东。ASML实际上是美、日、韩、德等共同投资的项目，资金充裕。 中国也在此方面有长期投入，但投入水平和不能和多国合作同日而语。中国有相对宽裕的研发资金，也才是最近7、8年的事情，而光刻机的研发，10年都显然不够。 我们能不能也参与到荷兰的ASML的研发中呢？是不行的。因为发达国家之间，由美国牵头，搞了个《瓦森纳协定》，专门对中国进行技术禁运，技术封锁的。我们也买不到荷兰的ASML最新的光刻机，更别说参股和技术合作了。 目前我们还在追赶，量产的是上海微电子的90纳米的，离ASML的10 纳米的差距很大。下一步，随着长春光机所的极紫外光技术的突破，有望冲击22-32纳米的技术。那时荷兰可能进入7纳米时代。虽然和7纳米还有很大差距，但如果能实现，进步也是惊人的。如果能做出量产型，就是世界第二的水平了。 |
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