ASML：High NA EUV 光刻機，2027~2028年實現大規模量產

本文由半導體產業縱橫（ID：ICVIEWS）綜合

ASML的野心。

2007年，克里斯托夫·富凱（Christophe Fouquet）應聘ASML時，提出了一個不同尋常的要求：能否接受比這家荷蘭公司提供的職位低一級的職位？他想深入了解ASML向英特爾和三星電子等科技巨頭出售的新型芯片制造設備的技術細節。第二年入職后，他花了數周時間仔細研讀產品目錄，直到能夠背誦出所有關鍵特性。

“即使是今天，當我與客戶會面時，我們也會討論非常具體的事情，”這位52歲的首席執行官說道，他于2024年接任ASML首席執行官一職。“你需要了解他們的業務。你需要能夠解釋你正在采取哪些措施來解決他們的問題。這就是我當時說‘給我一些時間學習’的原因。”

如今，福凱及其公司能否駕馭技術前沿至關重要。過去幾年，人工智能的蓬勃發展，乃至整個科技行業的發展，都離不開ASML的支撐。ASML為英偉達公司生產最先進的芯片所需的機器，而這些芯片又為OpenAI、微軟以及幾乎所有其他競爭對手的人工智能模型提供運行支持。ASML在高端市場的份額高達100%，遠超英偉達在人工智能芯片領域的份額，也高于OpenAI在聊天機器人領域的份額。

在ASML位于費爾德霍芬的園區，潔凈的生產車間與高管辦公室隔著一條深藍色的跑道相望。福凱解釋了為什么其他公司無法做到ASML所能做到的。公司開展著深入的科學研究，挑戰物理學的極限，同時與世界各地的供應商合作，在激光器、玻璃和其他組件領域取得突破性進展。 所有這一切都必須精準協調，ASML才能確保在五年后交付能夠生產滿足英偉達和蘋果公司需求的半導體設備的機器。正如業內人士常說的，這并非火箭科學，而是難得多。

“ASML是不可替代的，”塔夫茨大學國際歷史教授、《芯片戰爭》一書的作者克里斯·米勒說。“沒有他們，就不可能生產出最先進的半導體。”

半導體行業的重要性前所未有。英偉達的黃仁勛和OpenAI的薩姆·奧特曼等人工智能倡導者，為了爭奪競爭優勢，掀起了一股數據中心和其他基礎設施的投資熱潮。僅奧特曼一人就制定了投資1.4萬億美元用于技術研發的計劃。較為樂觀的分析師認為，如果這股熱潮持續下去，ASML的收入從今年到2027年可能會增長約35%，達到430億歐元（500億美元）以上。但如果這股熱潮消退，增長也可能停滯。

隨著工具技術的進步，ASML的銷售額也隨之增長。

投資者情緒緊張。自六周前達到峰值以來，英偉達的市值已下跌約7000億美元，懷疑論者質疑如此巨額支出能否帶來回報。一個最大的未知數是英偉達能否繼續研發出突破性芯片，而這在一定程度上取決于費爾德霍芬的研發能力。

福凱對公司能夠實現目標充滿信心。他表示，公司在光刻技術（即在硅片上描繪復雜圖案的光束）方面的工作，為芯片行業奠定了基礎，使其能夠跟上黃仁勛和奧特曼的愿景。

“我們基本清楚未來10到15年該如何為客戶提供服務，”他在公司會議室接受采訪時說道。“更好的光刻技術意味著更高的分辨率、更高的精度和更高的生產效率。我們將在未來很多年里，主要圍繞這三個方面展開工作。

下一個大測試

ASML正乘著科技行業的兩大強勁趨勢蓬勃發展。隨著芯片被集成到汽車、消費電子產品以及計算機和智能手機以外的其他產品中，半導體需求穩步增長。此外，隨著ChatGPT在2022年的問世，科技巨頭們加快了構建配備最先進處理器和存儲芯片的人工智能數據中心的步伐，這使得ASML的高端設備變得更加至關重要。據世界半導體貿易統計組織（WSTS）預測，今年全球半導體市場規模預計將增長22%，達到7720億美元，明年將增長超過25%，達到9750億美元。

國政府正向臺積電、三星等公司提供數十億美元的激勵措施，鼓勵它們在美國本土建設芯片制造廠。客戶建設的晶圓廠越多，對ASML設備的需求也就越大。

ASML今年的營收有望增長約15%，達到325億歐元，利潤增長27%，達到96億歐元。其股價今年已上漲約40%，市值達到約4300億美元，成為歐洲市值最高的公司。17年前，當福凱加入這家當時還“默默無聞”的公司時，其市值不足100億美元。

ASML股價上漲，其機器助力人工智能熱潮

首席執行官福凱已幫助這家荷蘭公司成為歐洲最有價值的公司。他面臨的下一個重大考驗是能否引領極紫外光刻（EUV）技術向高數值孔徑（High NA）EUV技術的過渡。ASML公司率先推出了EUV光刻機，這些設備幫助客戶從7納米芯片過渡到英偉達和蘋果公司使用的3納米芯片。高數值孔徑EUV光刻機的目標是將芯片尺寸進一步縮小到2納米以下。

英特爾和其他客戶正在試驗這些新機器，這將使芯片更有能力運行人工智能和其他領域的高級應用程序，福凱表示，它們正逐步走向商業化生產。他說：“我們為改進光刻技術而設計的工具已經得到了驗證。成像效果非常好，分辨率也很高。現在我們正在與他們合作，以最終完善該系統。”

ASML將與客戶合作，力爭在明年實現高NA機床的穩定運行，最大限度地減少停機時間。Fouquet預計，高NA光刻機將在2027年和2028年實現大規模量產。未來十年，ASML還將推出一項名為Hyper NA的更先進的技術。目前，該技術的研究工作已經啟動。

福凱早年積累的技術知識對他與客戶的合作至關重要。他每年兩次主持與英特爾和臺積電等公司首席執行官的高管評審會議，同時還參加每半年一次的技術評審會議，在會上芯片制造商們會概述未來十年的生產路線圖。而ASML則會解釋其即將推出的芯片的規格，使雙方有機會提前數年發現差距或不匹配之處。

即將面臨的一個問題是，人們對人工智能能力的需求持續增長。芯片行業的傳統發展速度是每兩年將芯片上的晶體管數量翻一番，這就是摩爾定律，但英偉達希望發展得更快。

“他們希望晶體管的數量每兩年增長16倍，”福凱說。“所以這完全違背了摩爾定律。”

與此同時，福凱還必須應對復雜的地緣政治局勢。去年，中國是ASML最大的市場，因為中國正大力發展國內芯片產業，但該公司卻被禁止向中國銷售所有EUV光刻機及其最先進的DUV光刻機。ASML目前銷售給中國客戶的設備已經落后于最新的高數值孔徑（High NA）設備八代。

“中國不會接受被科技拒之門外，”福凱說。“這就是現實。”

冒險賭注

ASML的成功源于大約三十年前的一項大膽嘗試，當時就連公司自己的工程師都擔心這項技術可能會失敗。1984年， 荷蘭飛利浦集團和芯片制造設備制造商ASM International NV合資成立了ASML，旨在開發光刻系統（最初名為ASM Lithography）。然而，來自佳能和尼康等日本競爭對手的激烈競爭使ASML舉步維艱。最終，ASM International退出了ASML，將其股份出售給了飛利浦。

上世紀90年代，包括ASML在內的歐洲財團和一群日本政府支持的企業競相研發并最終控制一種新型紫外光技術——極紫外光刻（EUV），用于更精確地在半導體上刻蝕電路。21世紀初，經過大約十年的努力，由于成本高昂且進展緩慢，日本方面最終放棄了這項計劃。

伯恩斯坦分析師戴維·戴表示：“這被認為風險太大。沒有人知道需要多久才能成功。”

ASML 堅持不懈。這項技術對整個行業意義重大，以至于這家荷蘭公司贏得了包括英特爾、臺積電和三星在內的多家領先芯片制造商的資金支持。他們需要極紫外光刻（EUV）——一種只在太陽表面自然產生的波長——才能不斷縮小電路尺寸，提升處理器性能。他們還需要利用極其平坦的反射鏡和透鏡來聚焦這種光，從而制造出更窄的電路線。戴維表示：“如果沒有 EUV 技術的突破，整個半導體制造過程將會停滯不前。”

ASML 終于在 2000 年代中期取得了突破性進展，制造出了可以與外部研究人員分享的原型機。這項技術利用激光照射錫液滴，產生等離子體，并發射出波長僅為 13.5 納米的極紫外 (EUV) 光束——遠小于上一代技術的 193 納米波長——這種光束被稱為深紫外光。ASML 首次證明了這項技術可以投入商業應用，但距離機器能夠大規模生產又過去了十多年。

戴維表示， ASML 的回報非常豐厚：其在光刻市場的份額從與尼康和佳能競爭時的不到 40% 增長到去年的 90%。

供應鏈

福凱正是在公司取得這項突破性進展之際加入的。當時ASML的首席技術官馬丁·范登布林克回憶說，他曾在加州圣何塞的一家餐廳里一邊吃早餐一邊面試這位年輕的法國工程師。福凱最突出的特質是學習的熱情。福凱當時的專長是計量學——芯片制造所需的精密測量。他本可以爭取在該領域擔任高級職位，但他卻渴望參與ASML的新技術研發，即便這意味著要從基層做起。

“我覺得這非常獨特，”范登布林克說道，他去年從ASML總裁的職位上退休。“大多數人都不是這樣的。”

在公司早期尋求使 EUV 技術在商業上可行的過程中，它不得不找到大約 1000 家供應商，要求他們制造用于生產芯片制造機的專用組件。

德國工業激光器制造商通快（Trumpf）受邀制造功率強大的激光器，能夠以每秒5萬次的頻率噴射熔融錫，從而產生等離子體并發射極紫外光。該系統需要每小時至少生產125片晶圓。其中一個挑戰是，熔化錫的過程非常臟亂，容易造成所謂的“積垢”，堵塞反射鏡和透鏡。最初，這套設備不夠可靠，因此范登布林克（Van den Brink）將德國員工帶到荷蘭，共同進行改進。

“你必須幫助他們，”他說。“幫助供應商比對他們大吼大叫更有效。”

ASML也提供了資金。為了推動像鏡頭制造商蔡司這樣的供應商開發更先進的零部件，這家荷蘭公司提供了資金，以換取約25%的股份，用于投資新的工藝流程。

為了表達對福凱的信任，ASML于2018年任命他負責EUV光刻技術，當時這種芯片制造設備即將實現大規模量產。在截至2021年的四年間，ASML的訂單量增長了兩倍多，其中EUV設備的訂單量約占當年總訂單量的一半。

ASML一旦售出一臺新機器，通常需要與客戶密切合作兩到三年，才能可靠且經濟高效地生產芯片。該公司會派遣數十名工程師前往臺積電或三星等客戶處，對機器進行微調。

英特爾于 2023 年收到了首臺 High NA 機器，目前正致力于為其量產做準備。測試運行大約需要四個月，每次測試后，兩家公司的員工都會仔細審查結果。如有必要，他們會重新設計并重新訂購零件。目標是在商業發布前盡可能提高良率——即可用芯片的百分比。臺積電的良率約為 90%，是業界的標桿。如果良率只有 30%，成本將是其三倍。

客戶幾乎隨時都能獲得幫助。ASML 與芯片制造商簽訂合同，保證每臺機器的可用性，對于成熟技術而言，可用性通常高于 90%。一支應急響應團隊全天候駐守現場，并采用非常精準的升級流程。工程師會在半夜被派往現場解決問題，或者立即安排飛機前往現場。

日本芯片初創公司Rapidus Corp.的首席執行官小池敦義（Atsuyoshi Koike ）購買了ASML的設備，以幫助其為索尼集團等客戶生產定制芯片。他表示，ASML是實現其定制芯片制造速度比現有市場產品快兩到三倍戰略的唯一選擇。他還對Fouquet提供的支持印象深刻，其中包括在北海道北部島嶼現場工作的50至60名ASML員工。

“他希望我們實現提供最佳速度的目標，”小池說。“他總是給我們提供新的技術理念。”

ASML還在其總部定期舉辦技術講座，臺積電、三星等頂級芯片制造商的CEO和其他高管會在講座上與員工分享戰略和遇到的問題。小池百合子在富凱做演講時，給他帶了一瓶上好的獺祭清酒。

《文化地圖》一書的作者、歐洲工商管理學院（INSEAD）教授艾琳·邁耶指出，要與遍布全球的供應商和客戶打交道，需要非凡的人際交往能力。福凱的客戶來自等級森嚴的國家，而他本人則在世界上最平等、最直接的文化之一中工作。

“當然，這非常具有挑戰性，”她說。“這對他們來說很有創意，也很大膽。”

ASML憑借其獨特的技術、穩定的供應商和忠實的客戶群，一些分析師得出結論：福凱在半導體行業擁有最穩固的壟斷地位。

摩根大通分析師桑迪普·德什潘德(Sandeep Deshpande)剛剛將ASML列為半導體行業的首選股，并將該公司2027年的營收增長預期上調至29%。他在一份研究報告中寫道：“我們認為，這一預測的唯一風險在于半導體制造商是否會建設潔凈室產能。”

ASML確實有競爭對手，但它們仍然遠遠落后。盡管上海微電子設備有限公司（SMEE）獲得了中國政府的支持，以幫助中國在光刻技術方面迎頭趕上，但其設備仍比ASML落后10到15年。位于舊金山、由彼得·蒂爾投資的初創公司Substrate宣布計劃利用基于X射線的技術挑戰ASML的設備，但這項技術距離量產還有數年之遙。

“我們會看到有人嘗試進行光刻嗎？當然會，”福凱在費爾德霍芬的采訪接近尾聲時說道。“但這非常困難。而且整個生態系統高度依賴其他技術。所以，關鍵不僅在于光刻本身，還在于我們的光刻技術如何融入客戶的整個生產流程。”

“當然，這項技術仍然很難被完全替代。”

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