荷兰光刻巨头,诞生于一个4.5万人的小镇

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发布时间:2023-08-11 02:08

ASML的未来十年取决于AI的发展、中美关系的演进,以及摩尔定律是否依然有效。

荷兰公司ASML不生产半导体,它生产的是制造半导体的关键性机器——光刻机。而在中美科技竞争中,高端光刻机被认为是最“卡脖子”的技术。

光刻机有半导体工业“皇冠上的明珠“之称,是高速生产芯片所需要的最关键和最复杂的设备之一(一台光刻机有10万个组件)。目前全世界的高端光刻机被荷兰公司ASML垄断(中低端产品美国、日本和中国均能生产),而绝大部分的组件供应商又被美国控制。

因此,美国一直胁迫同属一个阵营的日本和荷兰封锁中国市场,而视光刻机为“大国重器”的中国在寻求破解美日荷联盟的同时,大力自主研发,要自己掌控命运。

光刻机 图源:图虫创意

有人说,造高端光刻机比造氢弹还难。但更多的人相信,荷兰能做的,中国凭什么不行?

最近,The Generalist创始人马里奥·加布里埃尔发表了一遍文章《ASML:对魔法的垄断》(ASML: The Monopoly of Magic),总结了ASML成功的三个重要原因,并对ASML的未来十年做了预测。

ASML成立于1984年,由荷兰的飞利浦和芯片机器制造商ASMI合资成立,早期的产品并不成功,公司不得不持续投入,连续十年亏损。

1991年公司推出PAS5500后,财务状况好转。四年后,ASML成功IPO并开始与日本光刻巨头尼康和佳能竞争。当时,尼康和佳能占有全球66%的市场份额,ASML占18%。

2000年,在两条光刻技术路线中,ASML押中了多数专家不看好的光源湿刻法,收获了大笔订单,甩下了尼康和佳能。2015年,ASML发布了第一台可量产的极紫外光刻机(EUV)样机,一举超越同行,成为全球高端光刻机的唯一供应商。

目前,ASML在荷兰和美国两地上市,2022年营收222亿美元,市值高达2667亿美元(8月6日收盘价)。

三大因素

ASML如何能干掉两个行业巨头,进而成为垄断EUV领域的光刻巨人,加布里埃尔认为有三个原因:

1.地理优势

ASML总部位于荷兰小镇埃因霍恩,人口只有4.5万,看上去并不具备硅谷、北京或东京那样的创新氛围,但对一家光刻机企业来说,这个位置非常有利。

ASML总部 图源:ASML官网

1980-1990年代的世界芯片,交战双方是美国和日本,如今则是美国和中国。但无论对于哪一方来说,荷兰虽然是美国的盟友,位置却属于中间地带。

在那个年代,光刻机市场的老大是日本公司尼康和佳能,美国本土企业不是对手。美国面临两个选择,要么支持亚洲巨头,要么与欧洲新贵合作。美国选择了后者。1987年,美国存储芯片制造商美光决定与ASML合作,这为ASML带来了大笔收入。

更重要是,除了收入增加,ASML从美国的实验室里不断获得新的研发成果。

比如1990年代,英特尔认为美国公司无法对光刻机的成功进行有效的商业化,于是斥巨资支持ASML研发EUV。换句话说,现代的EUV技术实际上来源于美国的发现,在欧洲得到了完善。而日本没有这个便利条件。

2.关系网络

除了获得来自美国的客户和人才,ASML的进步还得益于与飞利浦和一家叫ASM International的公司的关系。这两家公司都为起步阶段的ASML提供了资金、研究人才和成果,而飞利浦的规模和影响力也在背后起到了很大的作用。

1987年,飞利浦不仅投资了台湾芯片制造商台积电5800万美元,还成为了它的客户,并贡献了涉及运营在内的许多专业技术。当台积电需要购买光刻机时,ASML无疑成为了最优选,因为它有飞利浦的DNA,和台积电的契合度很高。

1988年,台积电遭遇火灾,ASML的运气来了。当时ASML正在生存线上挣扎,台积电订购了17台机器,帮ASML实现了700万美元的利润。

3.玩转供应链

虽然ASML有很好的地理位置,特殊的关系网络,也不缺乏运气,但它的成功主要还是靠自身的硬实力,尤其是对复杂供应链的掌控能力。

芯片制造过程中的每一步几乎都需要大量的资金,光刻环节也不例外。ASML最先进的光刻机每台售价高达2亿美元。如此昂贵和复杂的机器,很难由一家公司从头到尾完成制造。

图源:图虫创意

由于资金所限,ASML选择与多家第三方供应商建立合作关系,其中包括Zeiss Group、Trumpf、Cymer等。而ASML的EUV高端机,只有15%的组件是内部制造的,85%都是来自其他制造商。ASML的天才之处就在于,能控制整个光刻机的供应链并集成数千个组件。

比如,ASML投资蔡司10亿欧元。如果担心某个供应商的可靠性,ASML有时会采取直接收购的策略。ASML的首席执行官Peter Wennink曾警告一家供应商,“如果你表现不好,我们就会买下你。比如,ASML花费25亿美元收购Cymer(2012年),31亿美元收购台湾Hermes Microvision公司(2016年),2.7亿美元收购美国公司Brion。

ASML的未来十年

半导体行业很容易受到商业、政治和技术发展的影响,马里奥·加布里埃尔认为有三股力量将会改变ASML的下一个十年:AI革命、中美关系以及摩尔定律。

1.AI革命

过去九个月,英伟达的股价上涨3.8%,成为第五家迈入“万亿市值俱乐部”的美国科技巨头。英伟达的崛起可以直接归因于AI的繁荣,因为英伟达的GPU芯片正为全球绝大多数的AI系统提供最基础的算力支持,OpenAI正是用数万片英伟达的GPU芯片,训练出了GPT-3大语言模型。

为了制造更先进的GPU,英伟达依赖台积电,而台积电则依赖ASML,因此ASML的股价也出现了大幅上涨。如果AI繁荣能继续下去,ASML将会变得更加强大,毕竟它是不可替代的EUV技术的唯一提供商。

2. 中美局势

加布里埃尔说,中美关系紧张,造成ASML向中国出售产品被严格管控。拜登政府不仅制定了一系列措施阻止中国获得高端芯片,还阻止中国获得制造高端芯片所需要的设备和软件。作为美国的战略盟友,荷兰也发布了限制出口的条例。

纯粹从商业角度来看,这些限制对ASML十分不利,EUV和DUV光刻机销售受限,会导致收入减少几十亿美元。同时,为了遵守美国的出口管理条例,ASML会在美国认定的敏感技术领域,拒绝来自诸如伊朗、叙利亚、朝鲜、俄罗斯、古巴等一些国家和地区的人才,以免招致美国的制裁。

因此,ASML和美国的关系是一把双刃剑,它的崛起离不开美国的技术和资本支持,但也为此付出了巨大的市场代价。

3. 摩尔定律

摩尔定律是半导体行业想要维护的一道铁律:当价格不变时,集成电路上可容纳的元器件的数量每隔18-24个月就增加一倍,性能也提上一倍。这个定律体现了IT技术的快速进展。

如果没有ASML的EUV光刻机,摩尔定律有可能会受到威胁。虽然ASML创造了EUV,让摩尔定律可以维持,但它将不可避免达到极限。EUV之后还有更先进的光刻机吗?

图源:ASML官网

ASML正在斥巨资回答这个问题。2021年,它为研发投入了25亿欧元,次年增加到33亿欧元。在未来三年内,ASML预计将推出“高数值孔径”EUV机器,来实现更高的精度。在十年内,“超数值孔径”版本可能会上线。

而这些机器将会制造出一批更强大的芯片。英特尔计划在欧洲投资950亿美元建造新的芯片工厂。英特尔首席执行官Gelsinger表示,公司已和ASML达成协议,未来将使用高精度EUV机器来制造2纳米芯片,这比智能手机7纳米的芯片要小得多。此外,台积电等行业龙头正在推动1纳米技术的发展。

在不远的将来,芯片可能会变得如此之小,以至于我们需要一个新的计量单位。Gelsinger已经在宣布“埃时代”的到来,这个时代比纳米小一个数量级。

在这场巨大的芯片革命中,没有一家公司比ASML更能突破这个门槛,成为摩尔定律的坚定守护者。

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