光刻机霸主阿斯麦:控制芯片产业链上游,独占全球80%市场份额

光刻机霸主阿斯麦:控制芯片产业链上游,独占全球80%市场份额
2020年03月15日 15:07 朱邦凌

古代人要想在一粒米上刻下整部《红楼梦》,无异于天方夜谭,而随着芯片半导体产业迅猛发展,如今这一设想已经不成问题。只需要一种工具——光刻机。光刻机作为集成电路制造中最关键的设备,对芯片制作工艺有着决定性的影响,一台极紫外(EUV)光刻机可以用于7nm及以下制程的芯片制造,被誉为“超精密制造技术皇冠上的明珠”。

随着中芯国际深圳厂区导入一台从荷兰进口的大型光刻机引起极大关注,光刻机也从芯片产业幕后来到了人们视野当中。中芯国际早在2018年5月以1.5亿美元的价格向ASML订购一台极紫外(EUV)光刻机,当时计划于2019年正式交付,但是至今迟迟未能完成交付。

而目前全世界能够生产最先进的7nm制程的EUV光刻机,只有荷兰阿斯麦公司(ASML)。这家出身于著名电器制造商飞利浦的芯片机公司,是全球最大的半导体设备制造商之一,要想生产最先进的芯片,唯一的出路只有和它合作。

阿斯麦总部位于荷兰费尔德霍芬(Veldhoven),是飞利浦与 ASMI于 1984年合资创立,原称 Advanced Semiconductor Material LithographyHolding N.V.。1995年公司在 NASDAQ与阿姆斯特丹交易所上市, 2001年更名为 ASML。

2019年ASML的净销售额为118.2亿欧元(约907.3亿人民币),同比增长8%;净利润为25.92亿欧元(约198.9亿人民币),同比维持不变。在EUV光刻机方面,ASML在2019年共交付26套EUV光刻机,占净系统销售额的31%,约27.89亿欧元(约214.26亿人民币)。

这样一家掌握80%的国际市场份额、垄断着高端光刻机市场的公司,起步时不仅远远落后于同行,还没钱没背景,没有人能相信它会成为未来的市场霸主。

1、因为穷,被迫走向开放式创新

从1971年开始,飞利浦在此前开发的透镜式显影装备基础上,开发透镜式非接触光刻设备。1973年,飞利浦推出新型光刻设备,但由于成本高昂,且存在一系列技术问题,很难对外推广,而其他设备商已经取得了技术突破。1984年,飞利浦与芯片制造商 ASMI合资成立了ASML,专门从事光刻机设备的开发。

当时他们面临着三大重要问题:一是技术落后,先前研发的技术已经过时,无法满足客户需求;二是市场已经接近饱和状态,竞争异常激烈,日本的Nikon、Canon、Hitachi,美国的GCA、SVG、Ultratch、ASET、Perkin-Elmer、Eaton,民主德国的Zeiss等在之前早已经推出光刻机产品;三是资金严重不足。

然而当时的飞利浦经济每况愈下,正在执行大规模的裁员计划,当时员工都对ASML的未来没有信心。一群年轻人怀抱颠覆产业的梦想,从飞利浦独立出来。因为没能从飞利浦拿到融资,只能独自熬过开发周期。

于是,创始人们只能游说政府和客户,希望能够分享利润,共同研发:我们愿意与你们合作,愿意跟你们分享我们的利润,而且你们可以用很低的价格就能拿到我们的机器。这种整合现有资源,并最大利用外部资源的商业新形式最终成为如今现有企业的新理念:开放式创新。

而在那时,飞利浦、索尼都是高度垂直整合的代表性企业,生产所需要的每一个组件,都自己去完成。

2、两年成名,25年称霸

功夫不负有心人,1984年,ASML在成立当年推出了 PAS2000 步进式光刻机,公司开始迅速发展,并得到飞利浦和 ASMI 的追加投资。1985 年ASML已拥有100 多名员工,并搬到了新建的办公室和工厂;1986 年,ASML采用新的对中技术推出 PAS 2500 步进式光刻机,开始在市场上建立起一定的名气,同年与镜片制造商CarlZeiss建立合作伙伴关系;1988年随着飞利浦在台湾建立合资铸造厂,ASML开始在亚洲市场开拓道路。

1991年,公司推出了PAS5500光刻机,拥有业界领先的生产力和分辨率,取得巨大成功,今天仍然有被使用,由此ASML开始走向成熟;1995,ASML在纳斯达克和阿姆斯特丹交易所上市,充裕的资金让公司发展提速;并且ASML收购了飞利浦持有的股份,成为完全独立的公司。

2001 年,ASML收购硅谷集团;同年,ASML推出了双扫描系统,从而使性能和生产率最大化。2003年,ASML成功研制出世界上第一台浸入式光刻机TWINSCANAT:1150i;接着2006 年推出第一台沉浸式批量生产光刻机TWINSCANXT:1700i;2007年又成功研发出第一台 193nm浸入式系统TWINSCANXT:1900i;具有双工作台、浸没式光刻技术的TWINSCANXT、TWINSCANNXT系列研制成功,奠定ASML在光刻机领域的霸主地位,尼康、佳能市场份额被急剧压缩。两年后的2009年,据Bloomberg 数据显示,ASML的营业额已达22.25亿美元,已经占据70%市场份额,成功登上光刻机领域的霸主之位。

3、2021年ASML将推下一代EUV光刻机 ,面向2nm、1nm工艺

2011-2017年全球光刻机总出货1920台,ASML出货1209台,占有63%的市场份额。EUV光刻机方面,ASML占有率100%。在ArFi机台方面,全球销售612台,ASML以539台,占有率超过88%。ArF机台方面,全球销售95台,ASML占比52%。也就是说,在高端光刻机方面,ASML占有84%的市场。

2018年ASML全年营收109亿欧元,净利润26亿欧元,其中ASML公司还指出在中国市场营收占到19%。2019年ASML的净销售额为118.2亿欧元,净利润25.92亿欧元,其中当今最先进的极紫外(EUV)光刻机出货出货26台,营收27.89亿欧元。主要用于台积电、三星的7nm及今年开始量产的5nm工艺,预计今年出货35台EUV光刻机。

2021年ASML将推下一代EUV光刻机 ,面向2nm、1nm工艺。根据ASML的信息,EXE:5000系列光刻机最快在2021年问世,不过首发的还是样机,真正用于生产还得等几年,乐观说法是2023年或者2024年才有可能看到NA 0.55的EXE:5000系列光刻机上市。

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