阿斯麦的好日子还有多久

咖啡豆

作者 | 辜学武
编辑 | 李少威
阿斯麦(ASML)，一个真正意义上的全球垄断巨头，世界上唯一能生产EUV（极紫外）光刻机的制造商，30多年来在全球半导体市场上呼风唤雨，独领风骚。它在全球高端光刻系统所占份额超过80%，在EUV领域则为100%。可以说，放眼世界，这家荷兰企业没有竞争对手。
但在过去几年，它可能是全世界最焦虑的企业之一，因为特朗普禁止了它的高端光刻机向中国销售，从而失去了其中一个最大的市场。破釜沉舟的中国，正在多种新技术路径上探索光刻机技术，而且进步相当迅速。根据过去的经验，一旦中国突破了某一项先进的科技产品，原有的格局就会被改写，乃至垮塌，巨头的垄断地位会不保，甚至因为价格上无法与中国竞争而陷入生存危机。
阿斯麦还能垄断多久？
01

高度垄断

阿斯麦不仅垄断了极紫外光刻技术和标准，还垄断了它的价格。阿斯麦说一台极紫外光刻机值多少钱就值多少钱，它卖出的每台EUV系统的价格高达3.5亿欧元。再不可一世的晶圆工厂也得对它俯首称臣。没有阿斯麦的光刻机，台积电、三星和英特尔等“晶圆巨头”也将寸步难行。如果没有阿斯麦的EUV，就不会有3纳米或2纳米芯片，也不会有苹果移动终端上的M系列和A系列芯片。

阿斯麦极紫外光刻机

除了在“新”技术领域独占鳌头，阿斯麦在“老”技术（DUV）方面也占据主导地位。除了EUV，阿斯麦还提供DUV（深紫外）系统。这些系统的需求量仍然大得惊人，传统的存储芯片和汽车芯片都得靠DUV这个“老”技术来生产。尽管日本的尼康和佳能也提供DUV光刻技术，但业界一致认为阿斯麦的系统功能更强大，并且在所有高端应用领域都处于市场领先地位。
可以用一句话来概括全球半导体行业对阿斯麦的依赖：如果没有ASML，就不会有最先进的芯片生产。也可以说，没有ASML，就不会有当代半导体行业。
话语看似耸人听闻，却是一个残酷的事实。
02

核心实力

“冰冻三尺，非一日之寒。”阿斯麦的垄断地位的形成，不是一天两天的事情，也不是单一因素的结果。它的地位源于其独特且极难复制的技术优势，高耸的准入壁垒以及根深蒂固的生态系统。
在地缘政治矛盾激化，特朗普政府1.0公开在科技领域遏制中国之前，阿斯麦在半导体行业虽然如雷贯耳，但在公众舆论领域却默默无闻。其垄断地位是资本、技术和供应链优化的结果。
阿斯麦对资本的投入是不惜血本的。不说别的，光是开发下一代EUV（高数值孔径EUV）就耗资数十亿欧元。它每年在研发方面投入超过20亿欧元，对于新的竞争对手来说，这笔投资高得难以想象。阿斯麦持续不断的进攻性资本投入无异于设置了一道无法逾越的市场壁垒，在巨量资本的呵护下，从从容容地按照自己的节奏进行研发和创新，建立了垄断全球的光刻机王国。
同时，阿斯麦光刻机的技术复杂性使得它打遍天下无敌手。它的技术是如此之复杂，以至于传统的破解工业设备的逆向分解技术毫无用武之地。
按照阿斯麦自己的描述，一台EUV机器由超过10万个独立部件组成，是人类有史以来最复杂的机器之一。它融合了物理学（激光等离子体）、化学（镜面镀膜）、力学（皮米级精度）和软件等领域的尖端技术，构成一个“针插不进，水泼不进”的技术“黑匣子”。

阿斯麦极紫外光刻机外部

阿斯麦并非孤军奋战，它建立了一个围着自己转的“生态系统垄断圈”，自己则稳稳当当地坐在整个供应商生态系统的中心。因此，与其说阿斯麦垄断了光刻机技术，还不如说它垄断了光刻机供应链。它最为紧密的供应商之一是德国的TRUMPF和美国的Cymer。后者是阿斯麦在美国的子公司，这两家公司为阿斯麦光刻机等离子体提供超强的CO2激光器，秘不示人。
德国的老牌光学企业蔡司(ZEISS)也和阿斯麦紧密相连，如同一对孪生姐妹。
都说极紫外光刻机技术是阿斯麦的看家本领，其实蔡司才是这项技术的创新者。这家德国百年老店一开始就是欧洲半导体技术的领头羊。进入计算机时代，蔡司开发出了高度创新型的极紫外光刻（EUV）技术并将它应用到了高集成密度的微芯片生产领域。这项技术的应用，使得芯片结构更为精细，芯片体积更为微小。而这一技术的最大获益者便是阿斯麦。“没有蔡司，便没有阿斯麦”，这是前不久蔡司CEO在德国媒体上骄傲的自白。

蔡司、通快半导体制造激光系统和弗劳恩霍夫应用光学与精密工程研究所的研究团队，因在EUV光刻技术方面的发展，荣获2020年德国未来奖

因为有德国、比利时、法国等国数百家高度专业化的供应商为阿斯麦提供着独一无二的技术支撑，要想复制它们构成的阿斯麦供应链生态系统，没有10年以上的技术累积和产品融合是很难完成的。要想突破阿斯麦的垄断，新的竞争对手不仅需要创建一家公司，还需要创建一个由世界级供应商组成的全新生态系统，或者说服它们离开现有生态系统。对于一个单一的市场竞争对手而言，这几乎是不可能完成的任务。
阿斯麦的垄断地位还建立在它与客户形成的关系网效应和它们之间高度的“客户忠诚度”上。芯片制造商（台积电、三星、英特尔）已经围绕阿斯麦的机器设计了它们的整个流程和“晶圆厂”。这无形中固化了阿斯麦的垄断地位。
对于这些“晶圆厂”而言，即使冒出新的光刻机供应商，它们也很难离开阿斯麦。切换到其他供应商意味着要彻底重启整个生产流程和更新所有生产设备。纸上谈兵可以，实干起来则可能是一条伤筋动骨的死胡同。
阿斯麦的超垄断地位还得益于它的半导体制造设备的“标准霸权”。整个半导体行业供应链都遵循ASML设定的标准，而这些标准又建立在ASML拥有的数千项光刻技术的关键专利之上。一旦任何竞争对手敢于另起炉灶挑战阿斯麦的垄断地位，就会立即发现自己陷入了专利侵权诉讼的泥潭。
03

挑战来临

然而，地缘政治的紧张也让阿斯麦感到了阵阵寒意。2024年9月6日，荷兰政府宣布，从即日起，较先进的光刻机等设备，如果要出口到欧盟以外地区，必须获得政府的特别批准。
这是美国施压的结果。海牙在与华盛顿软磨硬泡了一年多之后，被迫接受美国的要求，禁止向中国出口高端光刻机。因为出口管制，阿斯麦此前也从未向中国出口过EUV光刻系统。
迫于美国淫威，荷兰政府2023年9月就要求阿斯麦只有获得政府许可才可将NXT:2000系列及以上DUV卖给中国。2023年10月，美国单方面开始限制ASML1970i和1980i系统出货，2024年9月荷兰将出口禁令扩大到这两款深紫外(DUV)浸没式光刻机。

2024年9月，荷兰政府发表声明，自9月7日起扩大先进半导体设备的出口管制

ASML被迫向中国客户发出通知，从2024年起不能再期待阿斯麦交付这些设备。同时，中国客户被告知，某些DUV型号（例如NXT:2050i和NXT:2100i）的部分出口许可证已被撤销，已在中国使用的设备的维护、备件和服务也将受到限制性许可的约束。中国被完全排斥在了阿斯麦极紫外光刻机EUV和先进的深紫外光刻机(DUV)的供货范围之外，而阿斯麦则从此失去了中国高端光刻机市场。
地缘政治对阿斯麦的打击是双重的。首先是被迫放弃深度耕耘中国市场。阿斯麦首席执行官Christophe Fouquet在2024年就做过预测：未来阿斯麦在中国市场的销售额将占其总销售额的20%，远远低于2023/2024几个季度的50%，这些销售额也只是来自该公司销售的不受限制的“老”设备。
无缘中国高端光刻机市场对阿斯麦虽然是重重一击，企业的增长会受阻，但还不至于动摇它的全球垄断地位。真正的危机是“独一无二”地位即将动摇。通过“封杀”中国，美国和荷兰政府可能为阿斯麦孵化出一个强劲的竞争对手，一个在被逼入死胡同后被迫奋起反击，通过技术创新推翻阿斯麦垄断的中国光刻机产业。新兴的中国光刻机产业，可能在完全脱离于阿斯麦技术和它的供应链生态系统的情况下走出一条自己的路子，建立一个独立于阿斯麦系统以外的第二个封闭的市场，形成全球二元市场结构。
阿斯麦的CEO认为“中国要制造出EUV机器还需要很多很多年”。然而最近一两年发生的事情可能会证明他低估了中国企业的集成创新与“弯道超车”能力。如果中国的方向是把阿斯麦走的路再走一遍，确实需要“很多很多年”，光是培育出像德国蔡司和Trumpf这样一流的企业构成的生态系统就会耗去大量的时间和资源，并且还不一定能保证赶上阿斯麦的水平，因为阿斯麦也不会闲着，下一代极紫外光刻机的开发已经在紧锣密鼓地进行。

阿斯麦CEO富凯

但中国提出的挑战，并非来自模仿阿斯麦去制造出同样的或更好的光刻机，而是来自一种全新的技术，一种使光刻技术过时的芯片制造技术。真正能动摇阿斯麦垄断地位的力量只能是技术范式的转变，一种熊彼得创新理论上的“破坏性创新”。这种创新的结果就是“弯道超车”，就像电动车发明之后给燃油车带来的“灭顶之灾”。
大批的中国企业和研究机构似乎正在积极地探索和寻找可以绕过阿斯麦LPP方案的途径。LPP技术范式是光刻机生态系统激光光源的主流，目前市场上的极紫外光刻机都是LPP方案的产物。
如何另辟蹊径，寻找到LPP的替代方案显然是中国开发者的兴奋点。一个“百花齐放”的局面在普遍的奋起氛围中形成，从直接电子束写入到纳米压印光刻或自组装结构，各种替代路线层出不穷。目前露出水面的有哈尔滨工业大学的放电等离子体极紫外光源（DPP）方案，浙江大学开发的名为“羲之”的EBL电子束光刻机方案，清华大学推出的加速器光源SSMB-EUV方案和华中科技大学主导的光纤激光器射击液态锡靶方案。
最令人震撼的是前不久中国光刻机“希望之星”新凯来的闪亮登场。这个成立不到5年的深圳半导体企业展现的一系列产品显示，它绕开了LPP方案，走的是使用激光诱导放电等离子体（LDP）技术线路，据说在产生极紫外光方面“设计更简洁、结构更紧凑、能耗更低”，是一次对LPP高成本、高能耗模式的颠覆性创新。

半导体行业盛会SEMICON China 2025，新凯来首秀亮相

虽然这些技术都还未达到大规模生产高端芯片的水平，但如果取得突破，将改变行业格局，置阿斯麦于被动。这个拐点的来临在时间上不可预测，但在趋势上不可逆转。
中国政府的意志，学术界的好奇心，千百家半导体企业的商业冲动和成千上万的卓越工程人士的不屈不挠，将会促成这一天的早日来临。
这一天来临之日，便是阿斯麦的垄断市场山崩地裂之时。
本文首发于《南风窗》杂志第19期
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值班主编 | 吴擎
排版 | 阿车
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阿斯麦那台3.5亿欧元的EUV光刻机够买600多台顶配SUV了，中国要是搞出替代技术，这价格怕是要雪崩，坐等看戏

镜花水月

正所谓“地球离了谁都照样转”。从来就没有无可替代。路径是多方面的，殊途同归。控制是人性，但控制的副作用是最后只能控制自己，回到原点。大道易行，而民好径——控制属于“径”

陪着寂寞看孤单

如果取得突破，将改变行业格局。这个拐点的来临在时间上不可预测，但在趋势上不可逆转。

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迟早有一天通过我国工程技木人员的努力造出的光刻机比阿斯麦的更先进。到那時他的光刻在机白菜价卖给我们也很难。

qqwa1234

无论如何，光刻技术总有尽头。从7N、5N、3N、2.5N、1.5N每跨越一个制程，成本都是成倍甚至几倍的增加。1.5N已是物理极限。而解决这一问题的办法之一就是新材料。当别人都在努力开发新材料的时候，阿尔卑斯还继续挑战极限。新材料出来之时，肯定就是阿尔卑斯衰落之日！立帖为证！

voo

先做好老设备维护保养，从国内采购大量的国产零部件替换（之前有供应商，但现在不能用，必须使用国产，防止死亡）再进行中期大修和保养，熟悉流程后在基础上自己进行研制，能把40nm28nm搞定就是优秀

weili0677

盼望着打破霸权资本垄断巨头扼制的那一天！！中国创新加油！中国科技人，工匠加油！！！

walysj

我是半导体的门外汉。但和亿万爱国人士一样，相信我们的科技人员的意志、智慧和知识积累。多少领域都是他们突破的，光刻机也不会例外。正如作者所言，突破的时间不可预测，但突破趋势不可避免。但是这不可预测的时间不会太长。

cjlcjl

euv这种高难度，复杂冗余的设备，应该不是最优方案设备，就像当年晶体管电子一样，中国加油，一定能实现。