高端光刻机作为芯片制造中光刻的核心设备,可谓是世界高科技的典型代表。但是因为美国的克制,中国公司用钱也买不到。SMIC投入77亿元巨资,从荷兰光刻机巨头ASML购买的DUV光刻机远不如EUV光刻机先进,但仍被美国议员要求升级制裁。
中国芯片制造遭遇“卡脖子”困境,影响深远。
鲜为人知的是,帮助ASML打败日本成为光刻机霸主的是一个中国人。他就是TSMC的工程师,林本建。
然而,在林本健正式“亮相”之前,主导《光刻机》所有话语权的是美国和日本。60年代初,美国飞兆半导体公司发明了沿用至今的掩膜曝光刻蚀技术。同时,IBM选择了飞兆半导体的光刻工艺和生产线来制造计算机,生产出了划时代的大规模计算机,进一步推动了美国、日本等厂商的光刻技术和集成电路产业的发展。
1963年,日本电气公司NEC获得了美国飞兆半导体公司的相关技术授权,日本政府要求其将获得的技术与国内其他厂商共享。由此,日本三菱、京都电器、尼康等公司争相进入半导体行业,拉开了日本半导体行业狂飙突进的序幕。
到了80年代,日本尼康已经和真正现代的步进式光刻机GCA的推出并驾齐驱,各占30%的市场份额。这时,ASML刚刚成立。1986年,半导体市场遭遇大滑坡,美国光刻机企业深受冲击,要么破产,要么被收购。
为了防止日企独霸全球市场,出于国家安全和商业利益的考虑,美国开始组建“复仇者联盟”来扶持其他光刻机企业,其中荷兰ASML被视为“不二之选”。
在美国的支持下,ASML迅速崛起,但如何提高光刻机的技术水平是关系到企业兴衰的长期考验。
长期以来,为了改善光刻机的工艺流程,主要是通过改进使用的光源来降低光的波长。比如00年代使用了波长193nm的DUV激光器,但是如何超过193nm,各路巨头提出了各种方案,集中了很多火力,但都接连败北。日本尼康,光刻机的霸主,曾经打算选择未来的技术,也就是0.004nm,然而这个技术太先进,难度太大。
关键时刻,林本建“现身”了。他在IBM工作了22年,负责不断改进成像技术。2000年,他正式加入TSMC,成为ASML的股东。
与其他一心寻找新光源来取代193纳米DUV激光器的专家不同,林本建在IBM工作时就提出了浸没式光刻技术。因为当时干法光刻是主流,这个“疯狂的想法”没有被采纳,但他也被同事排挤。到了TSMC,林本建专注于渗透研究,创造性地用水代替空气体来缩短波长。
关键的是,该方案被ASML成功采用,一年内就开发出了原型。随后,TSMC成为第一家实现浸没式产品量产的公司,成为芯片制造领域的“王者”。
然后,日本尼康推出的157nm产品样机完成,却没有厂商愿意采用,导致大量使用尼康产品的日本半导体厂商迅速倒闭。依靠关键技术的重大突破,ASML市场份额飙升,被媒体形容为“把尼康和佳能打得落花流水”。此后,EUV光刻机技术得到了发展,其地位得到了进一步巩固。
今天,ASML在全世界都引以为豪,几乎所有的芯片制造公司都是它的客户。
2020年,ASML营收将近1100亿元,净利润将达280亿元。其中,包括台湾省在内的中国市场贡献了593亿元,但EUV光刻机没有一台销往中国大陆。