王煜全:光刻機 不是中國芯片產業的出路

   日期:2020-06-22     來源:全球風口    作者:王煜全    瀏覽:1421    評論:0    
核心提示:芯片產業成了熱議的話題。其中一個公司,全球唯一能做5納米和7納米光刻機的荷蘭的ASML成了焦點。
 
原創 王煜全  全球風口 
 
你好,我是王煜全,這里是王煜全要聞評論!
最近因為美國對華為的打壓,芯片產業成了熱議的話題。其中一個公司,全球唯一能做5納米和7納米光刻機的荷蘭的ASML成了焦點。
 
有關ASML的逆襲故事,在我的朋友圈里刷了屏,有的還稱之為封神之路。講的基本差不多,都是ASML如何艱苦奮斗,臺積電的林本堅發明了浸潤式光刻法,如何四處碰壁,最后被ASML采用,也成就了ASML的霸業。
 
但可惜,這個故事是片面的,而且有極大的誤導性!我正好近期對芯片產業的歷史做了點兒研究,就拿出來給大家說說。
 
| 先說故事的錯誤之處。
 
即使你不了解芯片業的歷史,也應該能看出ASML逆襲文章里的邏輯矛盾:文章先說21世紀初,ASML借林本堅之助選擇了正確路線,超越了日本的尼康。因為按林本堅的思路做出浸潤式光刻機是2004年了,然后再說為什么尼康追不上,是因為20世紀末(1997年),Intel公司就把阿斯麥拉進極紫外(EUV)光刻聯盟,但尼康沒機會參與,所以被落下了。
 
看出矛盾了沒?尼康在97年就已經注定要落伍了,浸潤式與否已經不重要了。
 
所以,這是一個為了突出林本堅,而把一個全產業緊密協同攻克難關的故事,寫成了趙子龍單騎救主。好像產業里就這么一點兒小難題,咱們中國哪天突破了,芯片問題就解決了。而且連美國人都沒有這個技術嘛 ……
 
| 現在如果你想了解真相的話,我就來給你說說不那么好聽、但更真實的歷史。
 
你以為極紫外光刻機只有一家公司能造,美國在芯片產業就受制于人了嗎?
 
恰恰相反,復雜的芯片設計軟件也只有三家,兩家美國公司,一家德國公司,市場份額加到一起占到70%多;設計芯片需要用到別人的知識產權,叫IP Core,主流的x86架構的CPU的IP Core,在Intel和AMD兩家美國公司手里攥著,誰也不給。
 
簡化計算架構的IP Core在ARM手里,雖然ARM主要以授權為生,但就像ASML一樣,控制權也在美國人手里掌握著呢,美國人說不讓賣就真的賣不了。
 
說白了,人家是用了幾十年的時間,把芯片產業從各公司單打獨斗,打造成縱向分割相互協作的更高效的模式。ASML之所以只有一家,固然有一定的歷史機緣,更是人家布局的結果。其主要控制點都在美國手里,而且這樣的控制點不止一個。ASML并沒有控制力,所以雖然獨家,也沒有辦法漫天要價。
 
其實,真正的歷史事實是:當年美國不是搞不出來光刻技術,而是認為在芯片領域,制造相對不重要!當然這是個誤判,我后面還會說到,但機會仍然留在他們自己的陣營里。就像ARM的崛起一樣,ASML的崛起其實是長期陪跑的小伙伴在馬拉松的第一陣營里,因為出現彎道,一不小心沖到了前面的故事。
 
| 這一切的轉變發生在20世紀80年代,美國意識到在芯片領域被日本趕超了,所以在1987年由政府牽頭,集合14家美國最大的電子公司,成立了芯片研發聯盟,叫Sematech,而且得到了美國國防部高級研究計劃局(就是我在得到里常常提起的DARPA)的大力支持。
 
因為聚集了全美最優秀的企業,各家企業不光出錢,而且在施樂公司的集團副總裁William Spencer出任Sematech第三任董事長的時候,點名要求每家公司派最優秀的研發人員來Sematech參與聯合研發。
 
Sematech的研發成果奠定了今天芯片產業的基礎,也是美國芯片產業反超日本的關鍵之一。
 
Sematech的研發成果卓著,但也有兩個小問題:一是大企業聯盟,不帶小企業玩;二是服務于大企業的主流研發需求,對非主流的技術方向重視不夠。
 
而當時制造并非芯片產業的核心問題,而且雖然之前美國技術領先,但在光刻領域被佳能和尼康超越后,美國企業也可以接受用這兩個日企做供應商,所以對在光刻技術領域加強研發沒有迫切感。雖然美國國防部要求,但Sematech依然把光刻技術排除到了自己的研發計劃之外。
 
不過當時美國是有研發光刻技術的公司的,而且也有一定的技術優勢,但在日企的競爭下活得很艱難。1990年,美國硅谷集團(Silicon Valley Group,簡稱SVG)并購了著名的儀器設備公司鉑金埃爾默的光刻業務,成立了SVGL。美國的產業界倒是一直都很開放,1993年SVGL還提出和佳能共享自己的技術,聯合研發極紫外光刻技術,不過被美國政府給否了。
 
然后就該Intel上場了。到了1997年,制造的難度慢慢上來了,因為Sematech不重視制造,所以Intel決定挑頭成立新的聯盟極紫外聯盟(EUV LLC),主要是為了從美國能源部下屬的研究機構獲取極紫外光刻技術。
 
記得之前我提到國防部想讓Sematech搞,但被拒絕了吧?國防部沒有,但能源部還是有自己的研發的,而且在某些技術上有領先之處。不過他們知道自己的技術,最后還是要交到企業手里,才能真正運用起來的。所以,在Intel承諾了一個三年2.5億美金的巨大的政府研發的投入保障后把技術交出來了。
 
Intel也是滿有胸懷的,在拿到技術后并沒有自己干,而是拉產業的小伙伴們一起來,就連競爭對手AMD都拉進來了。SVGL自然也在其列,到1999年,荷蘭的ASML也加入了。Intel還想授權給尼康和佳能,并把他們拉進聯盟,又被美國政府拒絕了。
 
ASML能活下來,很重要的另一個原因是得到了歐盟的大力支持。雖然和美國走得近,但歐洲也是想培養自己的核心競爭力的。相反,雖然政府想扶植,但沒有產業的照顧,美國的SVGL反倒活得更艱難。
 
到2000年,得到了美國政府批準之后,ASML并購了SVGL,在極紫外光刻技術上更加強大了。不過作為并購的條件,ASML承諾在SVGL的美國廠房里生產極紫外光刻機。
 
所以你看,ASML的勝出,是長期堅持、加上自己人的位置優勢、加上享受產業聯盟協作利益、加上歐美政府扶植、再加上技術路線選擇的一點點運氣,這些因素綜合作用的結果。而且他們只是產業協作的一部分,雖然獨家,但并沒有特權。
 
其實一直到2000年,光刻技術越來越重要,但也不止Intel挑頭的極紫外聯盟一個陣營,不止極紫外一個技術路線。雖然不能和Intel合作,佳能也一直在自己研發極紫外光刻技術。
 
另外,拿不到Intel聯盟的極紫外光刻技術,尼康公司和IBM結成了另一個聯盟,專攻電子束發射光刻技術(electron projection lithography,簡稱EPL)。當時這兩個技術并未分出高下,極紫外聯盟預計要到2005年才能拿出產品,比IBM和尼康聯盟預計的2004年拿出產品還要晚。
 
到了2004年,林本堅發明的浸潤式光刻技術產品提前上市,可以說是極紫外光刻聯盟鎖定勝局的最后一腳,但沒有前面的努力,極紫外光刻聯盟也不會有最終的勝利。
 
而對ASML來說,因為2000年收購了SVGL,市場份額已經是全球第一了(36%市場份額,尼康是34%,佳能17%)。到了2002年,ASML的市場份額進一步升高到45%。而有了浸潤式光刻技術,到2011年,ASML的市場份額達到了70%,已經是一騎絕塵了。
 
當然,光刻技術的進步不光是自己的技術發展,還涉及到大量技術配套,比如光刻膠的突破。這才是為什么Intel不自己搞、而是把大家都拉進來的原因。你看,20年前Intel就在踐行長板和長板聯手的積木式創新的理念了。
 
這也是為什么日企最終落后的原因:日本是兩個企業,挑戰的是美國的整個產業啊??磥碓诤献魃?,日企還是太封閉,咱們還是要多學學美國企業。
 
講到這里你就明白了:芯片產業是個復雜產業,光刻技術只是其中一環,大家的深度協作造成各自優勢不斷提升的同時,整個芯片產業實現了飛躍。
 
你肯定聽說過摩爾定律,但估計只會覺得那是個必然規律。其實,摩爾定律的持續有效,是一大批精英企業長年精誠合作、通力研發的結果,是研發人員用汗水堆出來的。要是哪天研發合作停止了,摩爾定律就該失效了!
 
對于林本堅,我們也確實應該銘記他的貢獻,但是應該在整個芯片產業協作攻關的大背景下,作為重要推動者之一來銘記,而不是把他描繪成芯片產業的救世主。
 
故事講完了,這就是真實的產業!沒有那么多熱血沸騰,但有更多通宵達旦的努力;沒有單騎救主的精彩,但有長期合作的信任和團結。
 
中國的芯片產業真正要學的,不是找到下一個林本堅來拯救我們,而是愿意認認真真地與其他業界精英精誠合作。
 
我前幾天寫了兩篇文章,分別評論華為面臨的困境和寒武紀面臨的挑戰時,就總結說中國芯片產業不是沒有機會,而是不會把握住機會,因為我們的合作精神真的需要提高了。我們的政府也可以幫幫忙,盡快把中國的Sematech建起來吧。想回顧那兩篇文章,可以到【得到】的知識城邦里找,也可以從我們的微信公眾號【全球風口】里看到。
 
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