1984年,一部名為《1984》的廣告片震撼世界,蘋果公司通過這部廣告片為第一代Mac造足了勢,個人電腦從此與人們的生活變得密不可分。在大洋彼岸的另一邊,日本半導體做的如火如荼,承包了藍色星球上80%的DRAM產量,本土幾乎每家大公司大財閥都進入了半導體業,半導體的騰飛,帶動了整個產業鏈的崛起,光刻機就是其中之一。
(蘋果1984廣告片)
此前光刻機屬於小眾「玩具」,從事這個行業的更是寥寥無幾,日本的尼康和佳能是最早進入這一領域的玩家。這一年,尼康代表著日本光刻機的最高水平,開始了碾壓美國競爭對手,尼康在矽谷成立尼康精機,猶如一把尖刀刺入美國高科技行業的心臟,尼康的美國對手PerkinElmer(鉑金埃爾默)受到衝擊,市場份額從超過30%跌到不足5%,直到最後完全放棄半導體設備業務,另一家競爭對手GCA的大客戶IBM、AMD、TI和Intel等,排著隊跑向尼康,從與GCA平分秋色,再到佔山為王,成為絕對的巔峰,尼康只用了不到五年。
與此同時,遠在荷蘭的一家名不見經傳的的小公司ASML卻身世坎坷。當時的飛利浦經濟很糟糕,想將不賺錢的業務賣出去,光刻業務是其中之一,令飛利浦頭疼的是找了一圈也無人願意接手這燙手山芋。最後有家荷蘭小公司叫ASM International的老闆Arthur Del Prado聽說有這麼回事,主動提出與飛利浦五五開設立合資公司,ASML這才算正式有了著落。
草創時期的ASML有著許多創業公司都經歷過的辛酸,員工只有31人,工作場所是飛利浦大廈外邊的簡易房,更為悽慘的是,在成立的第一年只賣出去了一臺機器,這種小角色的困苦對於ASML是往後十幾年的常態。韋尼克(Peter Wennink)回憶公司初創時的境況,還忍不住說「窮困」,一句話:既沒錢,又受對手壓制。
山巔上的日本半導體
推動日本半導體產業鏈大爆發的兩大引擎,一個是DRAM,另一個是面板業務。80年代的日本在DRAM上不僅擁有最先進的技術,還擁有最大的市場份額,面板業務也是如此。
日本廠商作為TFT-LCD產業的最早進入者,在很長一段時間內扮演著領導者的角色,1988年,夏普推出全球首臺14英寸液晶顯示器,伴隨著TFT-LCD的工業在日本的建立,日本發展出一大批平板顯示的上下遊企業,日本的平板製造供應鏈體系要強於其他任何國家,包括幾乎所有必要設備和材料的供應鏈上的每一個環節,都至少有一家企業參與。
比如:
(1)日本旭硝子和電氣硝子為液晶平板提供玻璃基板;(2)尼康和佳能提供掃描式光刻機和步進式光刻機;(3)NEC-安內華製造幹法刻蝕設備;(4)日本電工製造彩色濾光片和偏光片;(5)大日本印刷和日本凸版印刷株式會社提供先進的平板印刷設備;(6)日本真空技術株式會社提供透明導體的ITO導電膜;(7)佳能提供鏡像投影系統等等;
即使在日本企業不是很強的地方,比如液晶化學品,化學氣相沉設備(CVD)、液晶驅動晶片和高性能玻璃等,外國企業也把他們的半導體業務設在日本或者和日本企業結成聯盟,以管理他們的半導體業務,日本儼然已經成為新工業的溫床。
關鍵一役
從80年代起,20世紀的後20年都是日本半導體的天下,日本的光刻機牢牢佔據光刻市場的天王山,在各項數據統計中ASML只能被歸為other,尼康代表了當時最高的光刻技術。然而,這一最高光刻技術卻卡在一個關鍵環節長達20年,也是這一關鍵環節讓尼康與ASML來了個大翻轉。
光刻機的解析度決定了IC的最小線寬,想要提高光刻機的成像解析度,通常採用縮短曝光光源波長和增大投影物鏡數值孔徑兩種方法。在光源的改進方面,光刻機經歷了第一代是436nm g-line;第二代是365nm i-line;第三代是248nm KrF;第四代193nm ArF,但誰也沒想到瓶頸出現了,始終無法將光刻光源193nm波長縮短到157nm。
當時為了突破193nm方案,包括英特爾,英飛凌等各方勢力都在各個方向尋求突破,尼康押注技術難度更高的157nm F2,英特爾攜一眾美國企業押注13.5nm EUV LLC,此時ASML依然是個小配角,不過,它通過一個特殊的途徑搭上了英特爾陣營的列車。
ASML以16億美金收購了只有10億市值的矽谷集團(SVG),當時的SVG可謂是奄奄一息,年營業額只有2.7億美元,光刻製程還不如ASML,市場一片不看好這次收購。他們沒看到的是ASML只是想買一張船票,一張登上英特爾陣營的船票,一張足以威脅到尼康的船票,SVG擁有最成熟的157nm光學技術,並且當時是英特爾的供應商,收購SVG之後,ASML就可以擁有等同於尼康的技術,順勢加入英特爾的陣營。
福無雙至今日至,ASML加入英特爾陣營之後,又迎來一件改變命運的喜事,193nm方案被臺積電的研發副總林本堅以一種相當巧妙的方式突破了,林本堅找遍了各大企業,卻都無人看好,包括尼康,尼康始終沉浸在自己的世界。林本堅來到ASML後一拍即合,後來又與英特爾和臺積電組成最強陣營。尼康也宣布自己的157nm產品以及EPL產品樣機完成,然而,林本堅的方案屬於小改進大效果,產品成熟度非常高,所以幾乎沒有人去訂尼康的新品。尼康被迫隨後也宣布去做浸入式光刻機,但是為時已晚,ASML已經佔據先行優勢,又拿下英特爾這家最大的客戶,英特爾在新製程中停止採購尼康的光刻機給了尼康致命一擊。