王煜全:光刻机 不是中国芯片产业的出路

   日期:2020-06-22     来源:全球风口    作者:王煜全    浏览:1251    评论:0    
核心提示:芯片产业成了热议的话题。其中一个公司,全球唯一能做5纳米和7纳米光刻机的荷兰的ASML成了焦点。
 
原创 王煜全  全球风口 
 
你好,我是王煜全,这里是王煜全要闻评论!
最近因为美国对华为的打压,芯片产业成了热议的话题。其中一个公司,全球唯一能做5纳米和7纳米光刻机的荷兰的ASML成了焦点。
 
有关ASML的逆袭故事,在我的朋友圈里刷了屏,有的还称之为封神之路。讲的基本差不多,都是ASML如何艰苦奋斗,台积电的林本坚发明了浸润式光刻法,如何四处碰壁,最后被ASML采用,也成就了ASML的霸业。
 
但可惜,这个故事是片面的,而且有极大的误导性!我正好近期对芯片产业的历史做了点儿研究,就拿出来给大家说说。
 
| 先说故事的错误之处。
 
即使你不了解芯片业的历史,也应该能看出ASML逆袭文章里的逻辑矛盾:文章先说21世纪初,ASML借林本坚之助选择了正确路线,超越了日本的尼康。因为按林本坚的思路做出浸润式光刻机是2004年了,然后再说为什么尼康追不上,是因为20世纪末(1997年),Intel公司就把阿斯麦拉进极紫外(EUV)光刻联盟,但尼康没机会参与,所以被落下了。
 
看出矛盾了没?尼康在97年就已经注定要落伍了,浸润式与否已经不重要了。
 
所以,这是一个为了突出林本坚,而把一个全产业紧密协同攻克难关的故事,写成了赵子龙单骑救主。好像产业里就这么一点儿小难题,咱们中国哪天突破了,芯片问题就解决了。而且连美国人都没有这个技术嘛 ……
 
| 现在如果你想了解真相的话,我就来给你说说不那么好听、但更真实的历史。
 
你以为极紫外光刻机只有一家公司能造,美国在芯片产业就受制于人了吗?
 
恰恰相反,复杂的芯片设计软件也只有三家,两家美国公司,一家德国公司,市场份额加到一起占到70%多;设计芯片需要用到别人的知识产权,叫IP Core,主流的x86架构的CPU的IP Core,在Intel和AMD两家美国公司手里攥着,谁也不给。
 
简化计算架构的IP Core在ARM手里,虽然ARM主要以授权为生,但就像ASML一样,控制权也在美国人手里掌握着呢,美国人说不让卖就真的卖不了。
 
说白了,人家是用了几十年的时间,把芯片产业从各公司单打独斗,打造成纵向分割相互协作的更高效的模式。ASML之所以只有一家,固然有一定的历史机缘,更是人家布局的结果。其主要控制点都在美国手里,而且这样的控制点不止一个。ASML并没有控制力,所以虽然独家,也没有办法漫天要价。
 
其实,真正的历史事实是:当年美国不是搞不出来光刻技术,而是认为在芯片领域,制造相对不重要!当然这是个误判,我后面还会说到,但机会仍然留在他们自己的阵营里。就像ARM的崛起一样,ASML的崛起其实是长期陪跑的小伙伴在马拉松的第一阵营里,因为出现弯道,一不小心冲到了前面的故事。
 
| 这一切的转变发生在20世纪80年代,美国意识到在芯片领域被日本赶超了,所以在1987年由政府牵头,集合14家美国最大的电子公司,成立了芯片研发联盟,叫Sematech,而且得到了美国国防部高级研究计划局(就是我在得到里常常提起的DARPA)的大力支持。
 
因为聚集了全美最优秀的企业,各家企业不光出钱,而且在施乐公司的集团副总裁William Spencer出任Sematech第三任董事长的时候,点名要求每家公司派最优秀的研发人员来Sematech参与联合研发。
 
Sematech的研发成果奠定了今天芯片产业的基础,也是美国芯片产业反超日本的关键之一。
 
Sematech的研发成果卓著,但也有两个小问题:一是大企业联盟,不带小企业玩;二是服务于大企业的主流研发需求,对非主流的技术方向重视不够。
 
而当时制造并非芯片产业的核心问题,而且虽然之前美国技术领先,但在光刻领域被佳能和尼康超越后,美国企业也可以接受用这两个日企做供应商,所以对在光刻技术领域加强研发没有迫切感。虽然美国国防部要求,但Sematech依然把光刻技术排除到了自己的研发计划之外。
 
不过当时美国是有研发光刻技术的公司的,而且也有一定的技术优势,但在日企的竞争下活得很艰难。1990年,美国硅谷集团(Silicon Valley Group,简称SVG)并购了著名的仪器设备公司铂金埃尔默的光刻业务,成立了SVGL。美国的产业界倒是一直都很开放,1993年SVGL还提出和佳能共享自己的技术,联合研发极紫外光刻技术,不过被美国政府给否了。
 
然后就该Intel上场了。到了1997年,制造的难度慢慢上来了,因为Sematech不重视制造,所以Intel决定挑头成立新的联盟极紫外联盟(EUV LLC),主要是为了从美国能源部下属的研究机构获取极紫外光刻技术。
 
记得之前我提到国防部想让Sematech搞,但被拒绝了吧?国防部没有,但能源部还是有自己的研发的,而且在某些技术上有领先之处。不过他们知道自己的技术,最后还是要交到企业手里,才能真正运用起来的。所以,在Intel承诺了一个三年2.5亿美金的巨大的政府研发的投入保障后把技术交出来了。
 
Intel也是满有胸怀的,在拿到技术后并没有自己干,而是拉产业的小伙伴们一起来,就连竞争对手AMD都拉进来了。SVGL自然也在其列,到1999年,荷兰的ASML也加入了。Intel还想授权给尼康和佳能,并把他们拉进联盟,又被美国政府拒绝了。
 
ASML能活下来,很重要的另一个原因是得到了欧盟的大力支持。虽然和美国走得近,但欧洲也是想培养自己的核心竞争力的。相反,虽然政府想扶植,但没有产业的照顾,美国的SVGL反倒活得更艰难。
 
到2000年,得到了美国政府批准之后,ASML并购了SVGL,在极紫外光刻技术上更加强大了。不过作为并购的条件,ASML承诺在SVGL的美国厂房里生产极紫外光刻机。
 
所以你看,ASML的胜出,是长期坚持、加上自己人的位置优势、加上享受产业联盟协作利益、加上欧美政府扶植、再加上技术路线选择的一点点运气,这些因素综合作用的结果。而且他们只是产业协作的一部分,虽然独家,但并没有特权。
 
其实一直到2000年,光刻技术越来越重要,但也不止Intel挑头的极紫外联盟一个阵营,不止极紫外一个技术路线。虽然不能和Intel合作,佳能也一直在自己研发极紫外光刻技术。
 
另外,拿不到Intel联盟的极紫外光刻技术,尼康公司和IBM结成了另一个联盟,专攻电子束发射光刻技术(electron projection lithography,简称EPL)。当时这两个技术并未分出高下,极紫外联盟预计要到2005年才能拿出产品,比IBM和尼康联盟预计的2004年拿出产品还要晚。
 
到了2004年,林本坚发明的浸润式光刻技术产品提前上市,可以说是极紫外光刻联盟锁定胜局的最后一脚,但没有前面的努力,极紫外光刻联盟也不会有最终的胜利。
 
而对ASML来说,因为2000年收购了SVGL,市场份额已经是全球第一了(36%市场份额,尼康是34%,佳能17%)。到了2002年,ASML的市场份额进一步升高到45%。而有了浸润式光刻技术,到2011年,ASML的市场份额达到了70%,已经是一骑绝尘了。
 
当然,光刻技术的进步不光是自己的技术发展,还涉及到大量技术配套,比如光刻胶的突破。这才是为什么Intel不自己搞、而是把大家都拉进来的原因。你看,20年前Intel就在践行长板和长板联手的积木式创新的理念了。
 
这也是为什么日企最终落后的原因:日本是两个企业,挑战的是美国的整个产业啊。看来在合作上,日企还是太封闭,咱们还是要多学学美国企业。
 
讲到这里你就明白了:芯片产业是个复杂产业,光刻技术只是其中一环,大家的深度协作造成各自优势不断提升的同时,整个芯片产业实现了飞跃。
 
你肯定听说过摩尔定律,但估计只会觉得那是个必然规律。其实,摩尔定律的持续有效,是一大批精英企业长年精诚合作、通力研发的结果,是研发人员用汗水堆出来的。要是哪天研发合作停止了,摩尔定律就该失效了!
 
对于林本坚,我们也确实应该铭记他的贡献,但是应该在整个芯片产业协作攻关的大背景下,作为重要推动者之一来铭记,而不是把他描绘成芯片产业的救世主。
 
故事讲完了,这就是真实的产业!没有那么多热血沸腾,但有更多通宵达旦的努力;没有单骑救主的精彩,但有长期合作的信任和团结。
 
中国的芯片产业真正要学的,不是找到下一个林本坚来拯救我们,而是愿意认认真真地与其他业界精英精诚合作。
 
我前几天写了两篇文章,分别评论华为面临的困境和寒武纪面临的挑战时,就总结说中国芯片产业不是没有机会,而是不会把握住机会,因为我们的合作精神真的需要提高了。我们的政府也可以帮帮忙,尽快把中国的Sematech建起来吧。想回顾那两篇文章,可以到【得到】的知识城邦里找,也可以从我们的微信公众号【全球风口】里看到。
 
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