日荷争霸

在ASML推出浸入式193nm产品的前后脚，尼康也宣布自己的157nm产品以及EPL产品样机完成。然而，浸入式属于小改进大效果，产品成熟度非常高，所以几乎没有人去订尼康的新品。尼康被迫随后也宣布去做浸入式光刻机。

之前我们提到光刻领域是赢家通吃，新产品总是需要至少1－3年时间由前后道多家厂商通力磨合。别人比你早量产就比你多了时间去改善问题和提高良率。

光刻机就像印钞机，材料成本可以忽略不计，而时间就像金子一样珍贵。

半导体厂商更愿意去买成熟的ASML产品，不想去给尼康当白鼠。

这导致后面尼康的大溃败。尼康在2000年还是老大，但到了2009年ASML已经市占率近7成遥遥领先。尼康新产品的不成熟，也间接关联了大量使用其设备的日本半导体厂商的集体衰败。

佳能在光刻领域一直没争过老大。当年它的数码相机称霸世界利润很好，对一年销量只有百来台的光刻机重视不够。

佳能的思路是一款产品要卖很久，他们一看193nm尼康和ASML打得太厉害就直接撤了。直到现在佳能还在卖350nm和248nm的产品，给液晶面板以及模拟器件厂商供货。

尼康在浸入式一战败下来就彻底没有还手之力了，因为接下来EUV的开发需要投入巨资而且前景未卜，英特尔倒向ASML使得尼康失去了挑战摩尔定律的勇气。

EUV光刻机

接下来，我们再说说EUV。这个产品其实是ASML在没有竞争对手的情况下研发的，而且做了十多年到今天也没有量产。

那它背后的驱动力是什么呢？我看了一些文献，英特尔绝对是最坚定的支持者，因为它的使命之一就是让摩尔定律走下去。

早在1997年，英特尔看到挑战193nm的巨大难度，决心集合人类精英一起愚公移山，有点流浪地球的意思。他们说服了美国对高科技最开明的克林顿内阁，以公司形式发起了EUV LLC这样的一个合作组织。

这个组织由英特尔和美国能源部牵头，集合了当时还如日中天的摩托罗拉以及AMD，以及享有盛誉的美国三大国家实验室：劳伦斯利弗莫尔实验室，劳伦斯伯克利实验室和桑迪亚国家实验室，投资两亿美元集合几百位顶级科学家，从理论上验证EUV可能存在的技术问题。

英特尔还力邀ASML和尼康加入EUV LLC，因为当时美国光刻已经不太行了。但此举受到美国政府的阻挠，因为他们舍不得让外国公司分享美国最前沿技术。

最终结果是尼康被排除在外，ASML做了一堆对美国贡献的许诺后被允许加入。另外一家例外的非美国公司是英飞凌，它被允许和Micron一起加入EUV LLC。

我们回看当年各种跨越193nm的技术方案，很多公司是左右下注的，只有英特尔坚定地选了EUV，而且让它最终成为了现实。

看当年的一些回忆录，说英特尔自己并未派出多少工程师，但是列了几百项难题一直拿着小鞭子督促那些科学家不停地努力。

EUV算是软X光，穿透物体时散射吸收都非常厉害，这使得光刻机需要非常非常强的光源，这个难度是巨大的。连空气都能吸收EUV，所以机器内部还得做成真空的。

传统光刻用的很多透镜因为会吸收X光要换成反射镜，据说193nm的最新光刻机里镜头加起来就有一吨重，而这些技术都用不上了。

由于光刻精度是几纳米，EUV对光的集中度要求极高，相当于拿个手电照到月球光斑不超过一枚硬币。反射要求的镜子要求长30cm起伏不到0.3nm，这相当于是北京到上海做根铁轨起伏不超过1毫米。

所以，EUV不仅是顶级科学的研究，也是顶级精密制造的学问。

EUV的小镜子由德国蔡司生产，ASML还因此特地购买了Carl Zeiss SMT公司24.5％的股份。

1997年－2003年，6年间EUV LLC的科学家发表了几百篇论文，验证了EUV光刻机的可行性。然后EUV LLC联盟解散。

接下来留给ASML一个问题，是做还是不做呢？

好在ASML从来没有犹豫过。2006年它推出原型，2007年建造了10000平米的超级无尘室，等着接待2010年诞生的第一台研发用样机：NXE3100。

2012年，ASML请英特尔、三星和台积电入股自己，希望大家共同承担这个人类的伟大工程，因为研发投入需要每年10亿欧元。

2015年，可量产的样机发布。虽然售价高达1.2亿美元一台，但还是收到雪片一样的订单。排队等交货，都要等好几年。

一台EUV光刻机重达180吨，超过10万个零件，需要40个集装箱运输，安装调试都要超过一年时间。

明年，我们就能买到EUV加工出来的芯片做的手机了。

后记

相信在未来，人类一定可以突破光学光刻机的极限，无论用电子离子还是最终放弃硅基。但是，就在刚写完文章的现在，我只想衷心为这些伟大的公司喝彩。

需要强调的是，在半导体制造中，光刻只是其中的一个环节，另外还有无数先进科技用于前后道工艺。

正是因为他们不屈不挠的努力，才使得我们在这个一切由芯片驱动的伟大时代，享受着各种手机、电脑、家电、汽车飞机和互联网带给我们的精彩生活。

（作者：金捷幡）