光刻機(jī)龍頭的沉浮變遷（上）

明輝

光刻技術(shù)的誕生比芯片還要早，1955年，貝爾實(shí)驗(yàn)室便實(shí)現(xiàn)了在硅片上用光刻加工電子元器件的方法。

芯片誕生之初，晶體管的尺寸還比較大，光刻沒有多少技術(shù)含量。當(dāng)時(shí)的半導(dǎo)體公司通常自己設(shè)計(jì)生產(chǎn)芯片的工藝裝備，比如早期的仙童甚至拿電影鏡頭來進(jìn)行光刻。英特爾也有自己的光刻機(jī)部門，買一些零部件便能自己組裝。

1961年，美國(guó)GCA造出了第一臺(tái)重復(fù)曝光光刻機(jī)，能夠定位到1微米的精度，遠(yuǎn)超當(dāng)時(shí)25微米的精度。光刻機(jī)從此開始邁入專業(yè)化，GCA在20世紀(jì)60年代占據(jù)了60%-70%的市場(chǎng)份額。

飛利浦以3萬(wàn)美元一臺(tái)購(gòu)買GCA的設(shè)備為起點(diǎn)，開始研究光刻機(jī)，飛利浦那時(shí)是一家著名的芯片制造廠，諾基亞和愛立信等都是其客戶。飛利浦對(duì)市場(chǎng)上的鏡頭開始檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)德國(guó)蔡司的鏡頭質(zhì)量最好，但蔡司對(duì)這么小的訂單并不感興趣，飛利浦退而求次找了法國(guó)CERCO公司，很快便研發(fā)出了相同的光刻機(jī)，很受歡迎。但早期光刻機(jī)是從相片洗印發(fā)展而來，技術(shù)簡(jiǎn)單，飛利浦很清楚這個(gè)生意做不長(zhǎng)久，必須研發(fā)非接觸式光刻機(jī)。

1973年，拿到美國(guó)軍方投資的珀金埃爾默（Perkin Elmer）公司率先推出了第一臺(tái)投影式光刻機(jī)，德州儀器以9.8萬(wàn)美元購(gòu)買了一臺(tái)試用，結(jié)果不僅節(jié)省掩膜采購(gòu)成本，還將芯片良品率提升幾十個(gè)百分點(diǎn)，僅用十個(gè)月就收回設(shè)備采購(gòu)成本。各芯片廠訂單紛紛涌來，交貨期延長(zhǎng)到一年以后。英特爾用它制造出8086處理器。珀金埃爾默公司在70年代后期占據(jù)了90%的光刻機(jī)市場(chǎng)份額。

1978年，不甘落后的GCA公司推出了世界第一臺(tái)自動(dòng)化步進(jìn)投影式光刻機(jī)，分辨率達(dá)到1：10，相對(duì)于以前的1：1是個(gè)巨大的進(jìn)步，并且每曝光完一塊芯片后，自動(dòng)挪到下一塊。光刻機(jī)開始賣到45萬(wàn)美元/臺(tái)，依然供不應(yīng)求，GCA重新成為光刻機(jī)的領(lǐng)導(dǎo)者，并且這是第一臺(tái)現(xiàn)代意義的光刻機(jī)，后續(xù)的光刻機(jī)基本屬于這種類型，差異只在于光學(xué)系統(tǒng)的變化。

光刻機(jī)進(jìn)入投影時(shí)代后，鏡頭質(zhì)量越來越重要，日本尼康和佳能這樣的高質(zhì)量鏡頭廠家很有優(yōu)勢(shì)。1975年佳能率先推出分辨率可達(dá)0.8微米的鏡頭，這也是全世界首次實(shí)現(xiàn)1微米以下的曝光。此時(shí)，日本半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)也在高速發(fā)展，尼康和佳能受日本國(guó)家項(xiàng)目委托，也開始自研。上世紀(jì)80年代初，尼康發(fā)布了自研鏡頭的光刻機(jī)，比佳能更先進(jìn)，并且在硅谷設(shè)廠，開始從GCA手里搶奪眾多大客戶，市場(chǎng)占有率達(dá)到30%，與GCA平起平坐。

在尼康和佳能崛起過程中，GCA犯下一系列錯(cuò)誤，管理混亂、研發(fā)浪費(fèi)等問題開始暴露。

GCA不自產(chǎn)鏡頭，一開始用博士倫，后來轉(zhuǎn)向蔡司。但傲慢的蔡司對(duì)其鏡頭質(zhì)量過度自信，GCA因?yàn)榻回泬毫ν饬瞬蛔鲑|(zhì)量檢測(cè)，導(dǎo)致其光學(xué)系統(tǒng)一直不穩(wěn)定，卻遲遲無(wú)法解決，逐步由盛轉(zhuǎn)衰。

飛利浦的日子也不好過，研發(fā)十多年，因?yàn)槠涔倭诺拇笃髽I(yè)病，遲遲無(wú)法推出更好的產(chǎn)品。他們決定找人合伙，此時(shí)荷蘭的小公司阿斯麥半導(dǎo)體材料公司主動(dòng)找來合作，彼時(shí)阿斯麥在做除光刻機(jī)外的所有芯片生產(chǎn)設(shè)備，他們想成為一站式供應(yīng)商。一開始飛利浦瞧不上阿斯麥，但1983年底，歐共體為研發(fā)存儲(chǔ)器項(xiàng)目提供了大量資金，業(yè)界普遍認(rèn)為電子束光刻機(jī)更有未來，于是飛利浦最終同意兩家合作成立各占50%的合資公司阿斯麥爾（ASML），并申請(qǐng)政府研發(fā)補(bǔ)助。ASML從臨時(shí)搭建的平房開始，甚至員工招聘廣告都要飛利浦標(biāo)志來“欺騙”，飛利浦研發(fā)部的員工更是被強(qiáng)制轉(zhuǎn)入ASML。這樣一支被甩包袱的雜牌軍怎么看也不像能生產(chǎn)人類有史以來最高精尖的設(shè)備的樣子。

ASML在成立長(zhǎng)達(dá)八年的時(shí)間里都嚴(yán)重依賴飛利浦的資金、研發(fā)和訂單的支持，首任CEO斯米特也是飛利浦的員工，雖然頂著合資公司注定失敗的流言，但他依然斗志昂揚(yáng)，遠(yuǎn)赴美國(guó)學(xué)習(xí)行業(yè)知識(shí)。

斯米特很快意識(shí)到光刻并不是一道工序，而是要有能力用機(jī)器去駕馭光。并且芯片制造是永無(wú)止境的競(jìng)爭(zhēng)，率先采用新設(shè)備的廠商將會(huì)享受高利潤(rùn)，慢一步則陷入價(jià)格戰(zhàn)。芯片廠可以接受新研發(fā)的不成熟光刻機(jī)，并且要用一年的時(shí)間來調(diào)試新一代機(jī)器，直到設(shè)備成熟，他們不在乎設(shè)備價(jià)格，更在意質(zhì)量。但他們會(huì)優(yōu)先選擇此前合作緊密的供應(yīng)商，新進(jìn)者很難進(jìn)入。

盡管困難重重，斯米特還是發(fā)現(xiàn)了新契機(jī)，當(dāng)時(shí)還沒有人能制造精度小于1微米精度的工件臺(tái)，而ASML的強(qiáng)項(xiàng)便是工件臺(tái)。當(dāng)時(shí)市場(chǎng)主流的4英寸晶圓將要被6英寸取代，光刻機(jī)需要從LSI向VLSI演進(jìn)，這意味著光刻機(jī)設(shè)備廠商的新商機(jī)。

為了迅速搶占商機(jī)，斯米特決定將絕大部分零部件制造進(jìn)行外包，ASML要成為業(yè)內(nèi)首家只做研發(fā)和組裝的公司，這在當(dāng)時(shí)是瘋狂的舉動(dòng)，意味著會(huì)被別人掌控。但ASML當(dāng)時(shí)一窮二白，別無(wú)選擇，合資公司成立時(shí)的初始資金僅有420萬(wàn)美元。斯米特還要在董事會(huì)上向飛利浦和阿斯麥爭(zhēng)取1億美元的研發(fā)資金。

憑借最擅長(zhǎng)的定位精準(zhǔn)和唯快不破的工件臺(tái)，阿斯麥爾還需要尋找愿意嘗試的芯片廠。幸運(yùn)的是ASML生逢其時(shí)，當(dāng)時(shí)半導(dǎo)體行業(yè)正處于衰退期，而衰退期建廠正是行業(yè)規(guī)律。美國(guó)光刻機(jī)三巨頭全部隕落，尼康、佳能成為全球巨頭，沒人瞧得起ASML，它也不可能得到一線訂單。后來蔡司的鏡頭問題終于被解決，ASML大受其益，但它此時(shí)只能銷售給美國(guó)的小型芯片商MMI這樣的公司。很快，AMD收購(gòu)了MMI，發(fā)現(xiàn)采用ASML設(shè)備的MMI產(chǎn)量提升了30%以上。

轉(zhuǎn)機(jī)到來，1987年AMD向ASML訂購(gòu)了25臺(tái)設(shè)備，還要預(yù)定未來的30臺(tái)訂單，此后，AMD終于超過飛利浦成為ASML的最大客戶。但該年ASML依然虧損4400萬(wàn)美元，由飛利浦和阿斯麥分別注資3250萬(wàn)美元。

在此后的幾年，ASML依然弱小，無(wú)法挑戰(zhàn)尼康和佳能，1992年虧損2200萬(wàn)美元，又到了發(fā)不出工資的地步，飛利浦并購(gòu)部門甚至威脅最后一筆借款后再不盈利就宣布關(guān)門。好在1993年開始，公司步入穩(wěn)定上升期，取得50%的收入增長(zhǎng)，盈利1100萬(wàn)美元；1994年，收入增長(zhǎng)60%，盈利2000萬(wàn)美元。此時(shí)，重要的鏡頭供應(yīng)商蔡司因?yàn)槌林氐臍v史包袱陷入困境，ASML給予正處在調(diào)整期的蔡司2000萬(wàn)美元的資金支持，用于技術(shù)升級(jí)，采用離子束來打磨鏡面，大大提高了鏡頭的精度。此后ASML終于可以得到足夠數(shù)量的高質(zhì)鏡頭。

ASML生逢蔡司變革時(shí)，若像GCA彼時(shí)采用了蔡司的問題鏡頭而無(wú)法解決，同樣會(huì)失去客戶信任而沒落了。

1995年，ASML在荷蘭和美國(guó)同步IPO，用27%的股份募資6300萬(wàn)美元，當(dāng)天市值達(dá)到7億美元，年內(nèi)市值達(dá)到21億美元。1996年，ASML推出了深紫外光版本的PAS5500，每臺(tái)售價(jià)達(dá)到600萬(wàn)美元。此時(shí)，三星電子、現(xiàn)代電子、臺(tái)積電都已經(jīng)成為公司的重要客戶，亞洲市場(chǎng)的新客戶給ASML帶了新機(jī)遇。

然而，ASML一上市，飛利浦便出讓了一半的股份。1997年和2000年半導(dǎo)體衰退期，飛利浦累計(jì)賣出了20%的股份，最后的2.8%股份也在20004年徹底清倉(cāng)，完全退出半導(dǎo)體業(yè)務(wù)。即便失去了大股東，ASML卻開始真正騰飛。

研究不能帶著上帝視角，只看必然性，而忽視了歷史演進(jìn)過程中的偶然性，不能脫離當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境?；仡欉@段歷史，我們發(fā)現(xiàn)隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向縱深方向發(fā)展，光刻機(jī)廠家的專業(yè)化趨勢(shì)愈發(fā)明顯，設(shè)備精度要求越來越重要，單臺(tái)的價(jià)值額也越來越高，從芯片生產(chǎn)廠家中剝離出來獨(dú)立發(fā)展是大勢(shì)若趨。

光刻機(jī)也伴隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)制造的區(qū)域轉(zhuǎn)移而出現(xiàn)龍頭變遷，一開始在發(fā)源地美國(guó)，后來芯片制造環(huán)節(jié)開始轉(zhuǎn)移到日本，從20世紀(jì)90年代開始，芯片制造產(chǎn)業(yè)開始向韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)轉(zhuǎn)移，并且臺(tái)積電開創(chuàng)晶圓代工的新商業(yè)模式，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了更加專業(yè)化的分工，專業(yè)分工后的極度專注化，對(duì)光刻機(jī)產(chǎn)生了更高的要求。

ASML在誕生后的十多年可謂生不逢時(shí)，后來又開始踏對(duì)技術(shù)節(jié)奏，生逢其時(shí)，此后弱小的ASML與新進(jìn)入的臺(tái)積電相互扶持，彼此成就?？梢?，一家公司的崛起，離不開背后息息相關(guān)的環(huán)境，同時(shí)全球政治的博弈也起到了重要作用，遠(yuǎn)非傳統(tǒng)價(jià)值投資認(rèn)為的不必關(guān)心政治、不必關(guān)心宏觀。

（作者為資深投資人士）