荷蘭公司 ASML 不生産半導體,它生産的是制造半導體的關鍵性機器——光刻機。而在中美科技競争中,高端光刻機被認爲是最 " 卡脖子 " 的技術。
光刻機有半導體工業 " 皇冠上的明珠 " 之稱,是高速生産芯片所需要的最關鍵和最複雜的設備之一(一台光刻機有 10 萬個組件)。目前全世界的高端光刻機被荷蘭公司 ASML 壟斷(中低端産品美國、日本和中國均能生産),而絕大部分的組件供應商又被美國控制。
因此,美國一直脅迫同屬一個陣營的日本和荷蘭封鎖中國市場,而視光刻機爲 " 大國重器 " 的中國在尋求破解美日荷聯盟的同時,大力自主研發,要自己掌控命運。
光刻機 圖源:圖蟲創意
有人說,造高端光刻機比造氫彈還難。但更多的人相信,荷蘭能做的,中國憑什麽不行?
最近,The Generalist 創始人馬裏奧 · 加布裏埃爾發表了一遍文章《ASML:對魔法的壟斷》(ASML: The Monopoly of Magic),總結了 ASML 成功的三個重要原因,并對 ASML 的未來十年做了預測。
ASML 成立于 1984 年,由荷蘭的飛利浦和芯片機器制造商 ASMI 合資成立,早期的産品并不成功,公司不得不持續投入,連續十年虧損。
1991 年公司推出 PAS5500 後,财務狀況好轉。四年後,ASML 成功 IPO 并開始與日本光刻巨頭尼康和佳能競争。當時,尼康和佳能占有全球 66% 的市場份額,ASML 占 18%。
2000 年,在兩條光刻技術路線中,ASML 押中了多數專家不看好的光源濕刻法,收獲了大筆訂單,甩下了尼康和佳能。2015 年,ASML 發布了第一台可量産的極紫外光刻機(EUV)樣機,一舉超越同行,成爲全球高端光刻機的唯一供應商。
目前,ASML 在荷蘭和美國兩地上市,2022 年營收 222 億美元,市值高達 2667 億美元(8 月 6 日收盤價)。
三大因素
ASML 如何能幹掉兩個行業巨頭,進而成爲壟斷 EUV 領域的光刻巨人,加布裏埃爾認爲有三個原因:
1. 地理優勢
ASML 總部位于荷蘭小鎮埃因霍恩,人口隻有 4.5 萬,看上去并不具備矽谷、北京或東京那樣的創新氛圍,但對一家光刻機企業來說,這個位置非常有利。
ASML 總部 圖源:ASML 官網
1980-1990 年代的世界芯片,交戰雙方是美國和日本,如今則是美國和中國。但無論對于哪一方來說,荷蘭雖然是美國的盟友,位置卻屬于中間地帶。
在那個年代,光刻機市場的老大是日本公司尼康和佳能,美國本土企業不是對手。美國面臨兩個選擇,要麽支持亞洲巨頭,要麽與歐洲新貴合作。美國選擇了後者。1987 年,美國存儲芯片制造商美光決定與 ASML 合作,這爲 ASML 帶來了大筆收入。
更重要是,除了收入增加,ASML 從美國的實驗室裏不斷獲得新的研發成果。
比如 1990 年代,英特爾認爲美國公司無法對光刻機的成功進行有效的商業化,于是斥巨資支持 ASML 研發 EUV。換句話說,現代的 EUV 技術實際上來源于美國的發現,在歐洲得到了完善。而日本沒有這個便利條件。
2. 關系網絡
除了獲得來自美國的客戶和人才,ASML 的進步還得益于與飛利浦和一家叫 ASM International 的公司的關系。這兩家公司都爲起步階段的 ASML 提供了資金、研究人才和成果,而飛利浦的規模和影響力也在背後起到了很大的作用。
1987 年,飛利浦不僅投資了台灣芯片制造商台積電 5800 萬美元,還成爲了它的客戶,并貢獻了涉及運營在内的許多專業技術。當台積電需要購買光刻機時,ASML 無疑成爲了最優選,因爲它有飛利浦的 DNA,和台積電的契合度很高。
1988 年,台積電遭遇火災,ASML 的運氣來了。當時 ASML 正在生存線上掙紮,台積電訂購了 17 台機器,幫 ASML 實現了 700 萬美元的利潤。
3. 玩轉供應鏈
雖然 ASML 有很好的地理位置,特殊的關系網絡,也不缺乏運氣,但它的成功主要還是靠自身的硬實力,尤其是對複雜供應鏈的掌控能力。
芯片制造過程中的每一步幾乎都需要大量的資金,光刻環節也不例外。ASML 最先進的光刻機每台售價高達 2 億美元。如此昂貴和複雜的機器,很難由一家公司從頭到尾完成制造。
圖源:圖蟲創意
由于資金所限,ASML 選擇與多家第三方供應商建立合作關系,其中包括 Zeiss Group、Trumpf、Cymer 等。而 ASML 的 EUV 高端機,隻有 15% 的組件是内部制造的,85% 都是來自其他制造商。ASML 的天才之處就在于,能控制整個光刻機的供應鏈并集成數千個組件。
比如,ASML 投資蔡司 10 億歐元。如果擔心某個供應商的可靠性,ASML 有時會采取直接收購的策略。ASML 的首席執行官 Peter Wennink 曾警告一家供應商," 如果你表現不好,我們就會買下你。比如,ASML 花費 25 億美元收購 Cymer(2012 年),31 億美元收購台灣 Hermes Microvision 公司(2016 年),2.7 億美元收購美國公司 Brion。
ASML 的未來十年
半導體行業很容易受到商業、政治和技術發展的影響,馬裏奧 · 加布裏埃爾認爲有三股力量将會改變 ASML 的下一個十年:AI 革命、中美關系以及摩爾定律。
1.AI 革命
過去九個月,英偉達的股價上漲 3.8%,成爲第五家邁入 " 萬億市值俱樂部 " 的美國科技巨頭。英偉達的崛起可以直接歸因于 AI 的繁榮,因爲英偉達的 GPU 芯片正爲全球絕大多數的 AI 系統提供最基礎的算力支持,OpenAI 正是用數萬片英偉達的 GPU 芯片,訓練出了 GPT-3 大語言模型。
爲了制造更先進的 GPU,英偉達依賴台積電,而台積電則依賴 ASML,因此 ASML 的股價也出現了大幅上漲。如果 AI 繁榮能繼續下去,ASML 将會變得更加強大,畢竟它是不可替代的 EUV 技術的唯一提供商。
2. 中美局勢
加布裏埃爾說,中美關系緊張,造成 ASML 向中國出售産品被嚴格管控。拜登政府不僅制定了一系列措施阻止中國獲得高端芯片,還阻止中國獲得制造高端芯片所需要的設備和軟件。作爲美國的戰略盟友,荷蘭也發布了限制出口的條例。
純粹從商業角度來看,這些限制對 ASML 十分不利,EUV 和 DUV 光刻機銷售受限,會導緻收入減少幾十億美元。同時,爲了遵守美國的出口管理條例,ASML 會在美國認定的敏感技術領域,拒絕來自諸如伊朗、叙利亞、朝鮮、俄羅斯、古巴等一些國家和地區的人才,以免招緻美國的制裁。
因此,ASML 和美國的關系是一把雙刃劍,它的崛起離不開美國的技術和資本支持,但也爲此付出了巨大的市場代價。
3. 摩爾定律
摩爾定律是半導體行業想要維護的一道鐵律:當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數量每隔 18-24 個月就增加一倍,性能也提上一倍。這個定律體現了 IT 技術的快速進展。
如果沒有 ASML 的 EUV 光刻機,摩爾定律有可能會受到威脅。雖然 ASML 創造了 EUV,讓摩爾定律可以維持,但它将不可避免達到極限。EUV 之後還有更先進的光刻機嗎?
圖源:ASML 官網
ASML 正在斥巨資回答這個問題。2021 年,它爲研發投入了 25 億歐元,次年增加到 33 億歐元。在未來三年内,ASML 預計将推出 " 高數值孔徑 "EUV 機器,來實現更高的精度。在十年内," 超數值孔徑 " 版本可能會上線。
而這些機器将會制造出一批更強大的芯片。英特爾計劃在歐洲投資 950 億美元建造新的芯片工廠。英特爾首席執行官 Gelsinger 表示,公司已和 ASML 達成協議,未來将使用高精度 EUV 機器來制造 2 納米芯片,這比智能手機 7 納米的芯片要小得多。此外,台積電等行業龍頭正在推動 1 納米技術的發展。
在不遠的将來,芯片可能會變得如此之小,以至于我們需要一個新的計量單位。Gelsinger 已經在宣布 " 埃時代 " 的到來,這個時代比納米小一個數量級。
在這場巨大的芯片革命中,沒有一家公司比 ASML 更能突破這個門檻,成爲摩爾定律的堅定守護者。