日本光學技術世界第一,為何偏偏是荷蘭,造出全球頂尖的光刻機?

2020-12-05 騰訊網

光刻機有著「人類最精密複雜的機器」之稱，是現代頂尖技術的集結體。在該領域，荷蘭ASML作為唯一能生產出，業界頂尖的EUV光刻機的廠商，毫無疑問地成為光刻機行業霸主。

光刻機的工作原理

光刻機如何工作？簡單來說，就是光刻機通過光源曝光，將設計完成的集成電路圖，複印到矽片之上，從而形成圖像。

光源自然是光刻機的關鍵之一，光源的波長對光刻機的工藝能力起到了決定性的作用。

日本強大的光學和半導體技術

日本是光學技術老牌強國，誕生了索尼、尼康、佳能等光學巨頭，至今日本光學技術仍然領先世界。

在半導體領域，日本也有這數十年的輝煌，擁有很高的話語權。

日本已經成為全球最大的半導體材料輸出國，在光刻膠、矽晶圓等14種重要材料上，佔據了全球超50%的份額。

同時，日本的半導體生產設備也令人矚目。在國際半導體設備公司排行榜前15名中，來自日本的企業便佔據了8席。

擁有如此強大光學、半導體技術的日本，也曾在光刻機領域風光無二。在上世紀80、90年代，日本光刻機對美國競爭對手呈現出碾壓的態勢。日本尼康更是佔據全球光刻機領域50%以上的市場。

然而，如今為何偏偏是荷蘭造出了全球頂尖的光刻機？尼康呢？

尼康的沒落與ASML的崛起

1984年ASML成立，當時尼康正春風得意，恐怕不曾想到，當時這個籍籍無名又窮困潦倒的ASML，有一天能夠反超自己。但這樣的事情，還是切切實實的發生了。

轉折點：「浸潤式」與「乾式」投影技術路線之爭

90年代，光刻機光源波長停滯在193nm，難以繼續前進。為解決這一問題，當時半導體領域產生了兩種思路：

一是，在乾式光刻方案的基礎上，攻克152nm的F2雷射。這條路更穩健，尼康便是推崇者。

二是，EUV LLC聯盟希望通過極紫外技術，實現突破。該設想十分激進，技術難度頗高，但一旦成功就能實現10nm以下晶片的製造。

不過，ASML卻大膽地嘗試了一種完全不同的技術，那便是臺積電工程師林本堅提出的「浸潤式光刻」方案。

2004年，ASML與臺積電共同研發的浸潤式微影機問世，贏得了世界的矚目。雖然尼康也很快推出採用「乾式光刻」方案的157nm產品。但是，無論是在應用成本、縮短光波效果上，都是ASML的產品更勝一籌。

這成為尼康與ASML身份轉換的轉折點。

尼康被排出「EUV群」，無翻身之力

由英特爾與美國能源部牽頭的EUV LLC聯盟，集結AMD、摩託羅拉等美國頂尖科技巨頭，同時還有三大國家實驗室的助力，可謂技術實力強悍、人才雲集。

而它們之所以聚集於此，為得只有一件事：研究極紫外光刻機。

不過當時EUV LCC聯盟遇到了一個關鍵的問題：美國光刻機企業在尼康的打擊下，早已不成氣候，該扶持誰來做這個光刻機領域的霸主？

當時，美國政府並不想讓極紫外這項半導體核心技術落入他人之手。

不過，為加入EUV LLC聯盟，ASML許下了眾多承諾，如在美建廠、建立研發中心等。最終，EUV LLC聯盟還是接納了ASML。

而尼康則被排除在外。在當時提交給國會的一份報告中，有這樣一句話：尼康可能會將技術轉移回日本，從而徹底消滅美國的光刻機產業。美國自然不會讓這樣的事情發生。

由此，在美國的扶持之下ASML快速崛起，成為唯一能製造EUV光刻機的廠商，尼康則被ASML的光芒所掩蓋。

如今，尼康更是因核心相機業務下滑，而計劃裁員2000人，境況不佳。

寫在最後

ASML如今的地位，依賴於整個西方最先進工業體系，ASML雖為荷蘭企業，卻是由美國造就，如今也不得不聽命於美國。

而尼康，則因會對美國造成威脅，被排除在外。

文/BU 審核/子揚 校正/知秋

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    一是作為光刻核心設備的光刻機組件複雜，包括光源、鏡頭、雷射器、工作檯等組件技術往往只被全球少數幾家公司掌握；二是作為與光刻機配套的光刻膠、光刻氣體、光罩等半導體材料和塗膠顯影設備等，同樣擁有不低的技術含量。上個世紀50年代末，仙童半導體發明了掩膜版曝光刻蝕技米，由此拉開了現代光刻機發展的序幕。
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    為什麼全世界只有荷蘭能夠製造頂級的光刻機？這個問題，相信大家都想知道答案。我們都知道，荷蘭的ASML光刻機已經可以量產7納米的晶片，2020年，ASML更是步入5納米的光刻機時代。相比之下，日本的尼康和佳能就保守的多，比較注重武士道精神，喜歡單打獨鬥，這也是日本無法超越ASML的一個重要原因。二、ASML的戰略布局好。在上世紀90年代到21世紀初年，日本的光刻機技術是世界上最厲害的，當時的ASML也難以望其項背。
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