一台比双层巴士还大的机器,价值高达四亿美元,全世界只制造了五台。它静静地隐藏在荷兰一扇戒备森严的门后,即便是 ASML 自己的员工,也鲜少有机会一窥究竟。这就是 High NA——现今地球上最尖端的光刻机。说得直白点,没有它,英伟达、苹果、台积电、三星、英特尔那些最先进的芯片,连一颗都出不了厂。而这整个光刻机市场,竟被 ASML 一家牢牢掌控。
CNBC 的镜头飞抵荷兰费尔德霍芬,踏入工厂前,必须换上全身兔子服,穿过一道空气淋浴。并不是形式主义,而是精度要求如此苛刻——一粒皮屑就能让数百万美元付诸东流。仅 EUV 工厂一栋楼里,就有约两千名员工昼夜轮班。造一台完整的 High NA,需要耗费一年半的时光。带我们进入实验室的是 Essia Haddou,她负责测试 High NA 的整机性能。她说,虽然从业多年,每次站在这台机器前,依然会被它的宏伟与精密震撼。 回溯历史,1984 年,Joost Benschap 加入飞利浦,仅两周后,ASML 作为子公司诞生。最早的研发在埃因霍温一间漏雨的小棚屋里进行。1995 年独立上市,两年后便开始押注 EUV 技术。CEO Christophe Fouquet 在公司已经耕耘超过十七年,上任一年多。他对 CNBC 坦言:我们勉强做到了。EUV 的研发整整耗费了二十多年,一开始甚至没人确定是否可行——投入几十亿美元,可能全都打水漂。那 EUV 到底是如何工作的呢? 简而言之,它是用光作为刻刀,将芯片设计图精准地投影到晶圆上。上一代 DUV 使用 193 纳米的深紫外光,日本的尼康与佳能仍在这一赛道与 ASML 竞争。而 ASML 的赌注是波长更短的极紫外光——仅 13.5 纳米,相当于五条 DNA 链排在一起的宽度。在如此微小的尺度下,光几乎会被所有材料吸收,因此整台机器必须在真空环境中运行。光源从何而来?工厂从喷嘴中射出熔融锡液滴,每秒高达五万次,再用四束 CO2 激光打击这些液滴,产生比太阳还炽热的等离子体,而等离子体释放的光子,便成为 EUV 光源。听上去像科幻,但这就是每天在荷兰车间真实上演的场景。 光子打出来后,还必须依靠反射镜来引导方向,因为普通镜片会吸收 EUV 光。德国蔡司专门为 ASML 打磨了全球最平整的人造表面,用作反射镜。台积电有个形象比喻:这种精度,就好比从月球发射一束激光,精确击中地球上的一枚硬币。2024 年,首台 High NA 安装在英特尔俄勒冈工厂,随后英特尔公开透露,这台机器已运行约三万片晶圆,可靠性大约是前代的两倍。三星则表示,High NA 能将周期时间压缩 60%。2024 年,ASML 共售出 44 台 EUV 与 374 台 DUV——尽管 EUV 数量不到 8%,但因单台售价 2.2 亿美元,其收入占比却高达 38%。High NA 更是单台 4 亿美元。 CNBC 记者问 Fouquet:既然全世界只有你们能制造,为何不提高价格?他坦率回答:摩尔定律要求芯片成本必须持续下降。如果我们卡住这环节,整个行业都要停摆。麻烦还在于能耗。Fouquet 自己也承认,这些机器耗电惊人,如果不改进能效,AI 训练在 2035 年前后可能就会消耗掉全球大部分电力。好在从 2018 年起,每片晶圆的曝光能耗已降低 60% 以上。回到眼下的现实。 特朗普第二任期的关税战也让 ASML 为难。Fouquet 直言:没人能预测,如果能,早就发财了。2026 年一季度财报显示,订单低于预期,直接原因就是关税的不确定性。供应链同样复杂。一台 High NA 由四个子系统组成,分别在康涅狄格、德国、荷兰和加州制造,先运到费尔德霍芬组装测试,再拆开发货。运输一台整机,需要七架波音 747 加上 25 到 30 辆卡车。亚洲一直是 ASML 最大市场,占比超过八成,但美国份额在 2024 年已升至 17%,仍在快速增长。配合英特尔在亚利桑那与俄亥俄扩产、台积电凤凰城工厂进入量产,ASML 首次在美国开设培训中心,每年计划培训 1200 人。 目前,ASML 已开始酝酿下一代——Hyper NA,传闻售价可能高达七亿美元。Fouquet 虽未确认价格,但透露客户预计在 2032 至 2035 年间会有需求。不过,ASML 的垄断真的牢不可破吗?故事的另一半隐藏在日本。美国半导体研究机构 SemiAnalysis 最近发布报告称,日本佳能的纳米压印(NIL)技术理论上可匹敌甚至超越 EUV,分辨率不输 EUV,而设备成本却低得多。这一消息立刻引起业内高度关注。 纳米压印并非新事物。1995 年,普林斯顿大学华人科学家周郁最早提出这一概念。2001 年,他成立 Molecular Imprints 公司进行商业化探索,2014 年被佳能整体收购,随后佳能联合大日本印刷与铠侠开展研发。其原理与光刻截然不同:光刻用光扫描印制,而纳米压印是通过一枚极细印章机械压制——印章的横截面约为一根头发丝。2023 年 10 月,佳能推出 FPA-1200NZ2C 型号,硬件支持 14 纳米线宽,对应逻辑芯片的 5 纳米节点,未来甚至可能实现 2 纳米。 然而问题也非常明显。存储芯片结构简单、重复度高,佳能设备已交付给铠侠和美光用于闪存生产。但逻辑芯片每一层图案都不同,对掩模和精度要求呈指数级增长。每秒压印一次,印章稍有磨损便直接影响良率。传统光刻掩模可支撑十万片晶圆,而纳米压印的掩模寿命则远不及此。对中国而言,这条路的价值在于一句话:佳能的纳米压印设备不在美国对日出口管制清单内——即便 ASML 的 EUV 被卡住,纳米压印仍为中国保留了一扇窗口。国内也有布局。杭州璞璘是目前大陆唯一深耕纳米压印的企业,其 PL-SR 系列已于 2025 年 8 月正式交付客户,是国内首台初步实现 20 纳米以下节点的纳米压印设备。创始人葛海雄,正是周郁博士的学生。短期来看,纳米压印难以替代 EUV 在高端逻辑芯片制造上的地位,损耗与良率仍是两座难以逾越的大山。但作为备选路线,它值得投入——尤其在光刻机被卡脖子的现实下,多一条路,就多一分底气。ASML 的护城河很深,但技术史告诉我们,垄断从未有永远的赢家。
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