中国的芯片要怎么搞?不下牌桌就有赢的机会

光刻机,近两年热议的话题,很多人都在说,这是中国被“卡脖子”的关键技术之一。

作为芯片制造的核心设备,被誉为“半导体工业皇冠上的明珠”。一台最先进的极紫外(EUV)光刻机,市场价高达1.2亿欧元,和一架波音737客机价格差不多。有人开玩笑,这哪是刻芯片,简直在印钞。

这么贵的东西,还并非想买就能买。目前全球只有一家能生产,荷兰的阿斯麦。

听到这儿,或许你有无数问号:光刻机到底有啥高科技?向来是美、日、韩主导,为什么垄断的,是一家荷兰公司?中国的光刻机又发展如何?

造光刻机为啥这么难

有人形容光刻机:“这是一种集合了数学、光学、流体力学、高分子物理与化学、表面物理与化学、精密仪器、机械、自动化、软件、图像识别领域顶尖技术的产物。”

不过别怕,原理并不复杂。相当于一台高精度的底片曝光洗印机,它负责把“底片”,设计好的芯片电路图曝光到“相片纸”上。这个“底片”叫做“掩膜”,而“相片纸”,就是制造芯片的基底材料硅晶圆;曝光完成后得到的最终“照片”,就是芯片。

那么,光刻机为何这么难?这要说到“摩尔定律”。每隔两年,同样大小的一块芯片,晶体管数量增加一倍,芯片性能也增加一倍。这是激烈竞争中形成的规律:一旦研发速度落后,就将被淘汰。

目前华为的麒麟7纳米芯片,就要用最先进的极紫外光刻机。

把光想象成刻刀,光波越短,刻刀越锋利。7纳米芯片意味着,每个元器件的间隔,仅有万分之一根头发丝粗细。

曝光这样的芯片,要采用波长仅13.5纳米的极紫外光。如果把镜头放大到一个地球那么大,上面只允许有一根头发丝那样的凸起。对准则是第三个难点。实现纳米级对准,就相当于眨眼间,端着盘菜从天安门冲到上海外滩,恰好踩到预定脚印上,菜还不能洒。

制造极紫外光刻机,是在挑战人类工业文明的极限。

光刻机巨头阿斯麦的暗淡前夜

在阿斯麦成立的1984年,光刻机市场群雄并起。

成立后的两年内,因为没有一款产品推向市场,阿斯麦份额为零。但首届CEO贾特·斯密特称,四年之内,他们会杀入前三强。

哪来的底气?

并非草根出身,阿斯麦的母公司是大名鼎鼎的飞利浦。早在1960年代,飞利浦就开始研发光刻机,且好几项技术遥遥领先。

但飞利浦同时研发着不计其数的新产品。成果展上,光刻机团队展出原型。一名董事来参观,但转眼被隔壁的新型洗衣机吸引,批量出货上万台的洗衣机当然更赚钱。

光刻机的命运可想而知,而偏偏它又是烧钱项目,每年至少要投入千万美元。1980年代初,飞利浦实在受不了了,决定甩开包袱。

先后洽谈了三家,回应寥寥,只有本地小公司ASM积极回应。眼看没人接盘,飞利浦最终同意,合资成立阿斯麦。1984年愚人节,资金到账,首任CEO贾特·斯密特上任。

没几天,斯密特后悔了。公司穷得要命,在飞利浦的豪华办公大楼前,阿斯麦搭了一排简易活动板房办公。

更要命的是,员工士气低落。最初的47名员工,认为自己是被飞利浦扫地出门,人人丧气。

即使阿斯麦有一些领先技术,但从实验室到商业量产,长路漫漫。

不下牌桌 就有赢的机会

首先,重振士气。斯密特告诉大家,虽然其他公司产品成熟,但两年后,主流芯片升级换代,光刻市场会重新洗牌。所有人在同一起跑线上,谁率先研发出新一代光刻机,谁就赢了。更何况,阿斯麦拥有独家王牌——高精度对准系统,赢面很大。

接下来,找钱。阿斯麦天天游说政府拨款,简直就要在政府门前安营扎寨。除此之外,靠飞利浦担保,设备抵押……东挪西凑,费用勉强到位。

钱解决了,斯密特又发愁量产。瓶颈在于镜头,唯一的选择是德国顶级镜头厂商卡尔蔡司。

但蔡司镜头不愁卖,不可能独家定制,就算愿意合作,产量也跟不上。6名顶级工匠一年只能磨出10套满足要求的镜头。直到蔡司陷入财务危机,飞利浦慷慨相助,两家越走越近。后来蔡司又在飞利浦帮助下,用机器打磨抛光镜片,为量产铺平道路。

1991年,阿斯麦交付了划时代的PAS5500。一经上市就迅速占领市场,扭亏为盈。

显然,到这儿,阿斯麦的故事还没有讲完。后面,斗佳能尼康,搭上台积电弯道超车,拉上英特尔一骑绝尘,跌宕精彩。

如果你对阿斯麦发展的更多细节,对人类科技史上的最精密仪器——光刻机感兴趣,欢迎阅读《光刻巨人:ASML崛起之路》,这不仅是目前阿斯麦的最权威传记,也是一家高科技企业从无到有运营管理的绝佳指南。毕竟大多数胜利者,只愿侃侃而谈成功经验,却闭口不谈曾经的弯路,几乎不会有人会在传记里透露自己是怎么避坑的。

之所以能最大程度“坦诚”干货,也得益于作者瑞尼·雷吉梅克,本人就是一名荷兰科技记者,就出生在阿斯麦所在的小镇上的他,历时7年,采访了阿斯麦的多位高管,近百位员工,获得了大量独家素材。

从阿斯麦的崛起中可以看到,光刻机之战超越了企业间的竞争,要从国家战略,资金、技术上集中力量。那么,在这场竞争中,中国的光刻机有没有可能赶超?

这是一本适宜广大中国读者阅读的图书,光刻事业,路漫漫而修远兮,见贤思齐,从他人经验中取长补短,只要坚持投入、不下牌桌,就会有赢的机会。

本文源自头条号:中国财富网

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