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重返半导体荣光 日本擦身而过

2023-04-12 11:16:33  来源:激光网原创    

  综合报道,当今世界前3曝光机制造商依序排名为,荷兰艾司摩尔以及日本的尼康、佳能。尼康与佳能是百年相机老牌不必多说,但是艾司摩尔是什么来头? 这个1984年才成立,年龄只有39岁的小伙,是如何反超2个老前辈,成为众星捧月的半导体设备供应商?

  从上世纪80年代截至本世纪初,全球曝光机企业屈指可数,当时的霸主还是美国GCA(1988年被收购)以及尼康和佳能,艾司摩尔在行业内算是无名小卒,不过这样的小卒却非常幸运的碰上2位贵人。

  第1位贵人:台积电。 在2004年以前,曝光机技术主要还是以干式曝光为主,这时却杀出个林本坚,林本坚时任台积电研发副总经理,2002年发明出浸润式微影技术,这个不被尼康、佳能看好的新技术,当时受到了艾司摩尔的重用,他们一拍即合,仅用1年时间,就在2004年拼全力赶出第1台样机,并先后夺下IBM和台积电等大客户的订单。

  可以这么说,艾司摩尔的成功靠的不是自己,而是林本坚,他的193纳米浸润式微影技术能显著提升蚀刻精度,使其成为当时高端曝光机的主流技术方案,一举垄断市场。 当然,台积电之后在技术、人才、资金方面持续加码,也促进了艾司摩尔在市场上所向披靡。

  第2位贵人:英特尔(Intel)。 1997年,为了尝试突破193纳米,英特尔早就联合政府、企业成立EUV LLC前沿技术组织,成员除了英特尔以外,还有美国能源部、摩托罗拉(Motorola)、超微半导体(AMD)、IBM,最后1个位置英特尔本想拉尼康和艾司摩尔入伙,问题是,这2间公司1个来自日本、1个来自荷兰,但极紫外光(EUV)被美国视为半导体产业发展的核心技术, 所以不希望外企参与其中。 最后,艾司摩尔与美国达成协议,正式成为组织一员。

  美国对日本半导体存戒心

  艾司摩尔在加入起初就递交投名状,同意在美国建立1所工厂和1个研发中心,以此满足所有美国本土的产能需求,还保证55%的零组件均从美国供应商处采购,并接受定期审查。

  众所周知的是,日本半导体产业在80年代一度强大到可以吊打美国,逼得美国对日本发动全面贸易战才将日本的半导体产业打下去,所以比起荷兰,美国对日本存有更大戒心,因此才放弃尼康。

  因为2位贵人的加持,艾司摩尔终于在2015年将极紫外光工艺处于可量产状态,不仅不愁没有地方卖,每家半导体制造商还都抢着要。 随后5年,尼康痛失50%以上的曝光机市占率。

  尼康闭门造车 错失商机

  加入EUV LLC后的艾司摩尔觉得,一旦研发出极紫外光技术,可能会被美国提防,于是决定让出公司股份,让英特尔、台积电、三星(Samsung)等半导体大厂成为股东,这个决定证实艾司摩尔不仅消除美国顾虑、赢得盟友,还因合作得到许多技术支持。

  当对手靠产业链一起发力,尼康还在自己搞定。 举例而言,三星与台积电生产的是DRAM、ASIC等通用性产品,追求产品通用性有助于生产线规格统一,结果尼康从投影系统、控制台、对位系统、软件甚至机身全是自制,只有照明系统采用德国蔡司(Zeiss)。

  其结果就是尼康对各构成的知识非常丰富,且有很强的调整与客户应对能力,但各构成系统的最优化方面几乎没有积累。 艾司摩尔则与之相反,设备搬入顾客工厂后还能微调模组,不断积累下台曝光机最佳模块化设计的经验,与其他同业相比,艾司摩尔完全是在做全球化曝光机。

  在那个还在想要把193纳米光波再磨细的年代,半导体大队分出2派人马,1派是EUV LLC,另1派则以尼康为首,尼康既因企业本身,还有顾客面原因,仍主张采用前代技术的基础上,使用157纳米的F2雷射。

  台积电林本坚的技术他们不是不知道,只是若要改用全新工艺,前期投入的研发、设备等同于推倒重来,简直是革自己的命,若真要采用,谈何容易? 不说日企「工匠精神」的心态问题,只说现实层面,未加入EUV LLC、未实时采用浸润技术,尼康与佳能就注定让位半导体设备商冠军宝座。

  在艾司摩尔推出首台极紫外曝光机后,虽然尼康很快也亮出了乾式微影157纳米技术的成品,但毕竟被艾司摩尔抢了头阵,何况波长还略落后于对手,等到1年后,尼康完成对浸润微影的追赶,也无法再追上艾司摩尔的步伐。

  以曝光机技术而言,90纳米、45纳米、22纳米分别是1个门槛,90纳米升级到65纳米不难,但65纳米要到45纳米可难了,干式曝光会在45奈米这个门槛面临极限。 所以,当时只要谁能突破这个极限,谁就是赢家,而我们现在都知道这个赢家是谁。

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