欧洲芯片简史:这家荷兰公司,扼住了全球半导体芯片的咽喉

博主6年前 (2020-05-01)半导体行业故事2556

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倒霉的尼康都没机会当小角色


       在和阿斯麦关于“浸润式”和“干式”投影的技术路线争斗中,尼康只是打了一场败仗,而让它真正一败涂地的,还是在euv光刻机的研发中,被美国直接排除在外。这个时间点需要推移到“浸润式光刻”方案出现之前。在上面讲到的“浸润式光刻”方案中,光源采用波长为193nm的氟化氩激光。随着摩尔定律的推进,氟化氩激光的潜能很快被“浸润式光刻”榨干,半导体界需要寻找新的光源。高功率二氧化碳激光器看起来非常适合,它发射的极紫外光波长为13.5纳米,仅为氟化氩激光193nm的1/14,前途简直不可限量。不过,极紫外光也不好伺候,比如:容易被许多材料吸收,需要在真空环境曝光;真空环境带来洁净度挑战;过短波长易产生绕射,进而造成掩膜、晶圆边缘过度曝光,带来良品率下降问题;
       总之,新的光源带来一大堆新问题,其实这也是193nm氟化氩激光源一用就是几十年的原因。但极紫外光诱人的应用前景,促使摩尔定律的坚定拥护者intel早在1997年就开始下注,这也是尼康悲剧的开始,阿斯麦走运的起点。
intel和美国能源部共同发起成立euv llc组织,汇聚了美国顶级的研究资源和芯片巨头,包括劳伦斯利弗莫尔实验室、劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚国家实验室等三大国家实验室,联合摩托罗拉(当时如日中天)、amd等企业,投入2.25亿美元资金,集中了数百位顶尖科学家,只为一件事:极紫外光刻机到底可不可行?考虑到美国光刻机公司日渐衰落,为避免阿斯麦(佳能当时已排在其后)和尼康中的一家独大,英特尔于是邀请阿斯麦和尼康一起加入。但美国政府不乐意了,担心最前沿的技术落入外国公司手中,因此反对阿斯麦和尼康加入euv llc。从这里也可以看出,美国和它的盟友并不总是掏心掏肺。阿斯麦对美国政府许下一大堆承诺后,勉强进入了euv llc这个超级朋友圈当一个小角色。尼康则没有这么幸运,直接被拒绝,连当小角色的机会都没有。


美国的“一脚”踢出了竞争格局


       这次事件对两家公司在光刻机市场的未来发展产生了深远影响。尼康等于被排除在极紫外光刻机门外,被美国一脚踢出了光刻机未来争的牌局,否则,在后来“浸入式光刻”技术上慢一拍后,它还有可能借极紫外光刻机扳回一局,和阿斯麦继续相爱相杀。美国这一脚,无意中帮助阿斯麦清除了一个强劲对手,还使其成为极紫外光刻机市场的绝对垄断者。阿斯麦虽然是euv llc中的小配角,但却享受到其基础研究成果,同时在2000年、2013年,分别并购美国光刻机巨头svgl(硅谷光刻集团)和美国准分子激光源企业cymer,打通了极紫外光刻机的生产产业链。美国本来也以国家安全为由百般阻挠阿斯麦收购,但由于阿斯麦有加入euv llc的先例,并且答应了一大堆附加条件,收购最终成功落地。

       结果就是,在极紫外光刻机领域,阿斯麦是唯一能够设计和制造的半导体设备厂商,等于垄断了这个超高端市场。阿斯麦极紫外(euv)光刻机每台售价达到1.2亿美元,重达180吨,零件超过10万个,运输时能装满40个集装箱,安装调试时间超过一年。明年台积电的5nm工艺制程即可用上极紫外光刻机。这是阿斯麦的客户最不愿意看到的局面,结果导致了本文开头所说的官司:一家韩国公司试图打破阿斯麦垄断,帮助其竞争对手xtal。当然,说阿斯麦仅靠运气赢得今天的地位并不准确。实际上,阿斯麦有自己的封神必然律。

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