前沿導(dǎo)讀

據(jù)行業(yè)報道指出，日本光學(xué)巨頭尼康的2025全年預(yù)虧損850億日元，創(chuàng)下公司迄今為止最大的虧損記錄。而更令人震驚的是，尼康此前引以為傲的光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)，在過去半年僅僅只售出了9臺光刻機(jī)，并且售賣的都是成熟設(shè)備，沒有售出較為先進(jìn)的浸潤式設(shè)備。

從當(dāng)年的市場霸主，到如今半年銷量個位數(shù)，光刻機(jī)正處于拖慢尼康經(jīng)濟(jì)發(fā)展的臨界點(diǎn)。

奪取技術(shù)

同樣涉足光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)的荷蘭ASML，在半年內(nèi)光是EUV就賣了20多臺，其半年總設(shè)備出貨量達(dá)到了160臺，穩(wěn)居行業(yè)龍頭地位。

就是這么一個脫身于荷蘭飛利浦，后來成為光刻機(jī)行業(yè)龍頭的ASML，在最開始的時候還遭到母公司飛利浦的嫌棄。由于其拿了大量飛利浦的錢進(jìn)行技術(shù)投資，并且投資后多年內(nèi)沒有實(shí)質(zhì)性的產(chǎn)品，沒辦法創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)價值，于是飛利浦就打算把這個“燒錢大戶”獨(dú)立出去。

1984年，飛利浦與荷蘭半導(dǎo)體設(shè)備制造商ASMI達(dá)成合作，雙方合資成立了ASML，專注于光刻設(shè)備的研發(fā)。

而此時的日本尼康，正在國際市場上面大肆蠶食美國光刻機(jī)企業(yè)GCA的市場份額。

美國GCA是全球光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)的第一代市場霸主，該公司在1978年制造出了首臺商用的步進(jìn)光刻機(jī)DSW4800，這臺光刻機(jī)是整個產(chǎn)業(yè)商業(yè)化的開端，并且該設(shè)備的出現(xiàn)，對于我國光刻機(jī)的研發(fā)也有著推動作用。

尼康與GCA的關(guān)系很密切，從1969年開始，尼康就是GCA光刻機(jī)的鏡頭供應(yīng)商。但是隨后GCA需要遠(yuǎn)心鏡頭制造設(shè)備，尼康在當(dāng)時無法制造這種鏡頭，于是GCA找到了蔡司進(jìn)行合作，久而久之就放棄了尼康。

1976年，由日本通產(chǎn)省牽頭，實(shí)施VLSI計(jì)劃（超大規(guī)模集成電路），旨在提升日本半導(dǎo)體的全鏈路技術(shù)水平。尼康、佳能這兩大傳統(tǒng)光學(xué)巨頭，在該計(jì)劃中承擔(dān)著日本光刻機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)工作。

尼康負(fù)責(zé)研發(fā)步進(jìn)光刻機(jī)，佳能負(fù)責(zé)研發(fā)投影掃描光刻機(jī)。

1980年，尼康與NEC、東芝等本土供應(yīng)鏈企業(yè)達(dá)成合作，共同推動光刻機(jī)項(xiàng)目的落地。

據(jù)荷蘭高科技學(xué)院董事瑞尼·雷吉梅克撰寫的《光刻巨人》一書中，第七章“花錢大王”第五小節(jié)內(nèi)容指出：

80年代美國GCA的客戶服務(wù)負(fù)責(zé)人肯·皮恩接到日本NEC公司的求助，NEC表示公司之前采購的GCA光刻機(jī)出現(xiàn)問題宕機(jī)了，要求皮恩團(tuán)隊(duì)進(jìn)行修復(fù)。隨后皮恩團(tuán)隊(duì)在修復(fù)的時候，發(fā)現(xiàn)該設(shè)備存在被私拆的痕跡，結(jié)果在重新組裝的時候出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致宕機(jī)。

修好設(shè)備之后，皮恩開始私下調(diào)查這件事情。經(jīng)過調(diào)查，皮恩發(fā)現(xiàn)NEC允許尼康公司對其購買的美國光刻機(jī)進(jìn)行拆解，其核心目的就是想采用“逆向工程”的方法掌握美國光刻機(jī)的制造技術(shù)。

由于當(dāng)時的芯片產(chǎn)業(yè)沒有現(xiàn)在這么先進(jìn)，所以光刻機(jī)技術(shù)也并不算復(fù)雜。

1981年，尼康宣布推出自家的首款光刻機(jī)NSR-1010G。該設(shè)備推出之后，行業(yè)內(nèi)都發(fā)現(xiàn)尼康的光刻機(jī)從框架到晶圓臺，從晶圓臺到光學(xué)對準(zhǔn)系統(tǒng)，都與GCA的產(chǎn)品一模一樣，尼康的NSR-1010G可以算是GCA的復(fù)制品。

GCA得知此事之后不以為然，認(rèn)為尼康只能復(fù)制外觀，無法復(fù)制里面的技術(shù)。再加上GCA此前的市場占有率一直保持在60%以上，這讓GCA的管理層開始自負(fù)，認(rèn)為沒有對手能在光刻設(shè)備上面超過GCA，于是GCA開始怠慢客戶，仿佛吃定了客戶買不到比GCA更好的產(chǎn)品。

但是尼康接下來的措施，給GCA來了一記重拳。

客戶購買GCA的光刻機(jī)之后，里面除了設(shè)備之外，就是一份說明書。而尼康的光刻機(jī)里面不但有設(shè)備、有說明書，甚至還附贈了5名工程師的服務(wù)包。這種重視客戶的廠商，讓那些全球范圍內(nèi)被GCA輕視的客戶找到了另一個購買設(shè)備的選擇。

剛才我們提到，尼康研發(fā)光刻機(jī)建立在日本政府推動的VLSI計(jì)劃中，并且尼康還與東芝等本土芯片制造商合作開發(fā)設(shè)備。

在尼康“復(fù)制”出光刻機(jī)之后，東芝、NEC將其應(yīng)用到存儲芯片的制造當(dāng)中，依靠尼康制造的設(shè)備，東芝、NEC將存儲芯片的產(chǎn)能提高了數(shù)倍。

1984年，就在ASML成立的時候，日本存儲芯片占全球40%市場份額。兩年之后，日本企業(yè)制造的256KB DRAM存儲芯片，占全球90%的市場份額，近乎于壟斷的局面。

走向落后

80年代是尼康工業(yè)領(lǐng)域的鼎盛時期，在開發(fā)出首臺光刻機(jī)之后，尼康又采用“正向研發(fā)”的方法避開美國的專利，制造出了尼康自研的設(shè)備，并且開始大肆蠶食GCA的市場份額。

從英特爾、IBM到德州儀器，這些美國的半導(dǎo)體巨頭均開始采購尼康的光刻機(jī)。

隨后美國以“傾銷低價存儲芯片”為由，對日本企業(yè)實(shí)施反傾銷調(diào)查。迫于美國的壓力，美日簽訂《半導(dǎo)體協(xié)議》，該協(xié)議要求日本停止向美國銷售低價芯片，并且要讓美國芯片在日本市場上占據(jù)一定的份額。

在這個階段，美日兩國因芯片問題反復(fù)進(jìn)行拉扯，而ASML卻依靠這個時期開始提升技術(shù)，推出了具有跨時代意義的PAS系列光刻機(jī)。

ASML光刻機(jī)從最初的PAS 2000開始，一直有一個不為人知的優(yōu)勢，那就是晶圓臺的對準(zhǔn)系統(tǒng)。

這個系統(tǒng)可以極大提升芯片的制造良品率，但當(dāng)時的芯片產(chǎn)業(yè)落后，晶體管數(shù)量少，所以對準(zhǔn)系統(tǒng)并不重要。但是隨著芯片進(jìn)入大規(guī)模時代，晶體管數(shù)量成倍增加，ASML對準(zhǔn)技術(shù)的優(yōu)勢開始顯現(xiàn)。芯片的數(shù)量越多，內(nèi)部設(shè)計(jì)越復(fù)雜，對準(zhǔn)技術(shù)的優(yōu)勢也就越明顯。

彼時的ASML已經(jīng)有了與尼康競爭的資格，而雙方競爭的決定性因素，發(fā)生在2002年。

這一年光刻機(jī)產(chǎn)業(yè)正處于193nm波長向下發(fā)展的瓶頸時期，尼康打算提升成像系統(tǒng)的硬件素質(zhì)，將光源的波長縮短至157nm，并為此投入了大量資金。

而時任臺積電研發(fā)處長的林本堅(jiān)卻想到了在鏡頭與晶圓之間加入一層超薄的超純水，光源打到水上形成折射，可以將193nm的波長縮短至134nm，該技術(shù)被命名為“浸潤式光刻”。

林本堅(jiān)拿著浸潤式技術(shù)找尋尼康尋求合作，但尼康已經(jīng)在傳統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域投入7億美元，而且也并不相信林本堅(jiān)所提出的浸潤式概念，于是便將其拒之門外。

于是林本堅(jiān)便去到荷蘭，找到ASML尋求合作。此時的ASML與尼康正處于競爭的焦灼狀態(tài)，急需要先進(jìn)技術(shù)來打敗尼康，于是便接受林本堅(jiān)的技術(shù)想法，投入資源去開發(fā)浸潤式光刻機(jī)。

2004年，ASML首款浸潤式光刻機(jī)研發(fā)完成。

2006年，推出可量產(chǎn)的浸潤式光刻機(jī)XT:1700i。就在同一年，ASML的EUV光刻原型機(jī)交付給了比利時微電子研究中心進(jìn)行測試。

2008年，ASML推出了跨時代的浸潤式光刻機(jī)NXT:1950i。

1950i是ASML首款雙工作臺的浸潤式光刻機(jī)，可以一邊進(jìn)行曝光，一邊進(jìn)行測量。后續(xù)ASML推出的所有浸潤式光刻機(jī)，包括EUV光刻機(jī)，都是在該產(chǎn)品雙工作臺的基礎(chǔ)上，進(jìn)行的硬件提升。

從浸潤式光刻機(jī)被臺積電聯(lián)合ASML開發(fā)完成的那一刻起，尼康就已經(jīng)輸了。而ASML EUV光刻機(jī)的成功量產(chǎn)，則是讓尼康徹底認(rèn)輸?shù)年P(guān)鍵標(biāo)志。

截止到目前為止，尼康最先進(jìn)的光刻機(jī)設(shè)備是2024年發(fā)布的浸潤式光刻機(jī)NSR-S625E，該設(shè)備的硬件指標(biāo)相當(dāng)于ASML在2015年出貨的NXT:1980i。

至于EUV光刻機(jī)，日本政府當(dāng)年也在尼康內(nèi)部啟動了EUV設(shè)備的預(yù)研項(xiàng)目。但此時的ASML已經(jīng)獲得了英特爾、三星、臺積電的注資，而且還加入了美國政府主導(dǎo)的EUV LLC技術(shù)聯(lián)盟，甚至還在美國政府的允許下收購了持有光刻機(jī)技術(shù)的美國硅谷集團(tuán)以及開發(fā)EUV光源的美國西蒙公司。

2018年，尼康在EUV領(lǐng)域的投資規(guī)模已經(jīng)超過了千億日元，但是卻遲遲無法將其進(jìn)行商業(yè)化發(fā)展。

而ASML早在2010年就將首臺預(yù)量產(chǎn)的EUV光刻機(jī)NXE:3100交付給了三星進(jìn)行測試，隨后在2013年交付了效率更高的NXE:3300。

2016年，ASML NXE:3400系列光刻機(jī)批量交付給三星、臺積電等國際客戶。

2019年，采用ASML EUV光刻機(jī)制造的7nm芯片正式在市場上銷售。ASML成為了這場光刻競爭的最終贏家，而尼康則是一路下滑跌至谷底。