不只是光刻机,从进博会解析ASML

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“克洛斯特曼(按:飞利浦重复曝光光刻机和光图机架构师)通过显微镜第一次看到了芯片的样子:奇怪的昆虫,闪耀着彩虹般的色彩。”

——Rene Raaijmakers

集微网报道(文/武守哲)集微网的老朋友,《光刻巨人——ASML崛起之路》作者Rene Raaijmakers在书中揭秘了光刻巨人ASML在强者环伺中逆风翻盘的非凡故事。上述的两段话描述的是上世纪70年代的“前光刻时代”的种种事情。半个世纪过去了,那只“奇怪的昆虫”早已化蛹成蝶,撬动着全球数字经济和万物互联的世界。 

今年11月5日,疫情结束后首次恢复全面线下办展的进博会正式开幕。在这万商云集的盛会上,有一个区域这些年来愈发引人关注,那便是2021年设立的集成电路专区。在这近万平米区域里集结了高通、三星、德州仪器、美光、尼康、AMD、ADI、ASMPT等众多芯片产业上下游的重要参与者。

已经参加过四次进博会的ASML,今年11月初再次参展,以“光刻未来,携手同行”为主题,亮相国家会展中心技术装备展区集成电路专区(4.1展馆A0-01展台)。借此机会,集微网有幸采访到ASML全球高级副总裁沈波先生。沈波先生就此次进博会的参展亮点、如何与客户共生共赢、在华业务总体布局和企业未来展望等议题向集微网作了全面介绍。

不只有光刻机——ASML的“铁三角”全景光刻解决方案

光刻机对运行环境要求严苛,这也让ASML本次在进博会的展台别具一格。企业延续数字化路线,在虚拟空间——虚拟晶圆厂内让展台观众领略芯片制造全过程,并带领观众沉浸式体验ASML所专注的“成像环节”。

沈波向集微网介绍,ASML积极响应中国集成电路行业增长需求,聚焦良率和产能提升,为客户提供“铁三角”全景光刻解决方案,即光刻机、计算光刻和量测,帮助国内芯片制造商生产更小、更强大、更智能的芯片。

芯片的良率、PPA(功耗,性能,面积这三项关键性指标的简称)、交付时间节点等和其生产过程中一千多道复杂的工艺的精确度紧密关联。沈波提到了“工艺窗口”这个概念:“在整个芯片的生产过程中,各个环节对工艺窗口的控制都很重要。”为尽最大努力优化光刻环节工艺窗口,ASML的“铁三角”应运而生,并被赋予了越来越重要的意义。

相对于外界更熟悉的光刻机台,沈波这次向集微网重点阐述了此次进博会所展出的计算光刻和光学及电子束量测。

计算光刻涉及整个光刻流程中一个非常重要的概念——光罩。若用相对浅显的话语概述光刻机的工作原理,即光刻机投射出的光线将光罩上客户设计的图案投影到晶圆,而后晶圆通过光刻胶的显影等后续工序把图案呈现出来。但是光的衍射效应等一系列问题让光罩设计变得尤为复杂,需要通过建立大量模型把这些物理效应充分考虑进去,因此,计算光刻在光刻过程中扮演着极为重要的角色。

公开资料显示,2004年ASML就在深圳建立了首个计算光刻开发中心。经过近20年的人才积累,该中心已经成为ASML在全亚洲最大的专用软件开发中心。目前ASML在国内有深圳和武汉两个计算光刻开发中心。

光刻工具之所以被称为工艺美学“皇冠上的明珠”,就在于它集成了高、精、尖、微的产品特性,并且把这些特性做到了极致。一月映万川,其复杂度和美感也体现在量测这一环节中,从中我们也可以一窥ASML在光刻机台之外更多重量级的产品。

多年来,ASML在帮助客户确定路线图的过程中,探索出了一条全球领先的量测解决方案的可靠路径,其中包含光学量测与电子束量测两种技术。

光学量测的优势在于“以快致胜”。而随着芯片架构越来越立体和复杂,集成度也越来越高,拥有更高穿透率的电子束量测尽管较光学量测的速度稍慢,但可以在缺陷检测方面保证更高的精度。对此,沈波作了专门阐述和分析。他指出,以每小时处理300余片晶圆的光刻机来计算,每一片晶圆的曝光过程可能只需要十几秒钟,这十几秒内打向晶圆的光束的过程是非常精细和复杂的,需要量测数据反馈给光刻机以适时调整工作状态。

目前,ASML电子束量测在北京设有开发中心,这也是ASML电子束量测的全球四大开发中心之一,专门从事电子束系统关键组件的开发。

综上所述,ASML此次在上海进博会展出的光刻机台、计算光刻、光学及电子束量测“铁三角”,多维度全方位拓展了“光刻”这一看似单一的概念。沈波着重强调:“严格意义上是没有‘光刻人才’这一说法的,因为光刻机的综合性非常高,涉及理学、工学的全方位知识,我们希望尽可能地通过进博会这样一个平台,能让大家对ASML有个更客观、更全面的认识。通过这次‘虚拟晶圆厂’的展示,力图让现场观众直观地认识到这三块业务是怎么一起协同工作的。”

坚持最高标准的客户至上原则

“三星要求ASML重新开始谈判。马里斯飞往首尔,握手签署了协议。韩国人同意支付一个双方都可以接受的价格,但他们有条件:要求迅速交货……在随后的几年里,韩国人将完全信任荷兰步进光刻机,不久之后,韩国的Hynix也开始使用PAS 5500……1998年,Hynix一跃成为ASML的最大客户。”

——《光刻巨人——ASML崛起之路》

在这本书中,我们可以通过一系列精彩的故事领略到ASML是如何通过过硬的内功和灵活的定价谈判技巧,一步步赢得客户信赖的。

多年来,ASML已经把客户至上的信条植入到公司的DNA中,在与产业生态伙伴和下游客户伙伴合作两个维度上,ASML都有着独到的经营理念。

众所周知,芯片的前道设备工艺涉及涂胶显影,刻蚀、离子注入等多个环节。在其中,光刻工艺最为复杂,耗时最长,成本也最高。

从产业生态伙伴的角度看,ASML担负着为其他工艺流程“留有余量”的使命。换言之, 在光刻机、计算光刻和量测等工序做得越精准,交付的时间节点把控的越好,就可以把前文中提到“工艺窗口”做到最优解,留有余量——为设备商同侪负责;从下游客户的角度看,机器+服务缺一不可。“我们公司的一个很大的附加值是不仅仅提供机器,还有机器运转的流程优化,帮助配合客户工艺去做调整,以实现他的工艺要求。这其实也远远超出了维修设备这个范畴”,沈波谈到。

这种超越买方卖方的商业合作模式,也是对本次ASML进博会参展主题“光刻未来,携手同行”这一主题的最佳宣讲。

积极拥抱中国市场

在成熟制程细分市场发展的推动下,中国客户对于DUV光刻系统的需求创下历史新高,并且在可预见的未来仍将保持强劲势头。毫无疑问,ASML DUV(深紫外线)光刻系统是中国市场的主力军。多年来,ASML在遵守相关法律法规的前提下,向中国客户提供优质的光刻机台和相关产品,帮助客户制造成熟制程下不同节点和技术的芯片,并实现降本增效。

受整个全球半导体产业大势,如终端需求起伏,上下游库存调整,以及宏观经济景气度等一系列因素影响,不同生态位和细分赛道的半导体厂商出现了“传导感知”的时间差。对ASML来讲,沈波概括为:“光刻机在整个芯片生产工序中基本上属于交货周期最长的设备,我们在这个行业里的特点就是,当冬天来临的时候我们可能最后一个知道,当春天来临的时候我们第一个知道。

ASML首席执行官Peter Wennink曾在Q3财报电话会议上表示:“过去两年里,包括中国客户在内的市场需求满足率不足50%。而中国大陆对DUV系统的需求持续强劲,今年向中国客户发货的系统大部分订单都是在2022年预订的。”

沈波告诉集微网,因产能供不应求,当前ASML手上尚未执行的订单规模约为350亿欧元,这些订单是在2021年和2022年下单的 “今年给了我们一个喘息的机会,来交付一部分过去一两年未完成的订单。”沈波特别强调,从1988年第一台ASML步进式光刻机进入中国之后,到2023年底,ASML 在中国的光刻机加上量测的机台装机量接近1400台。

目前,ASML在中国设有16个办事处、12个仓储物流中心、3个开发中心、1个培训中心以及1个维修中心。ASML在中国大陆的员工总人数已经超过1600人。

广阔的中国市场成为ASML展现自己身ESG的最好舞台,过去三年来,ASML不但多次获得“中国典范雇主”系列奖项,上海科普教育发展基金会客户捐赠杰出贡献奖,上海市集成电路行业基础贡献奖等大奖,还在中国大陆设有全球培训中心、本地维修中心等团队。全球视野配合本土关怀,ASML的“3C文化”(挑战Challenge、合作Collaborate、关爱Care)在中国落地生根并不断茁壮成长。

写在最后 ——2025,春江水暖之时

“格拉斯曼(注:蔡司在ASML的PAS 5500所用的镜头扩产时主要推动者)的怀疑论也有其道理。他在高科技行业的经验是,无论哪里有小问题,最终都会出大问题。”

——《光刻巨人:ASML崛起之路》

业界把ASML与蔡司的关系比喻成难舍难分的“婚姻伴侣”。双赢合作模式的达成的驱动力,背后是ASML对技术迭代路线、市场变幻前瞻的敏锐洞察力。这就是为何几十年来ASML每每遭遇产业逆风时总能保持着一股必需的韧劲。

在Q3财报电话会议上,ASML的CEO和CFO共同认为,2025年将是产能扩充大年,彼时,半导体下行的寒冬色彩将会褪去。关于这一点,沈波表示:“我们总体的判断是,2025年将是一个重要的增长年份。2024年则是一个调整年。我们积极和供应商沟通,以期在配合和协作下,确保顺利地响应、满足2025年的产能爬升。如果各个方面都配合顺利,我们会在2025年底或者2026年初就具备500到600台DUV的全球产能。”

一切过往皆为序章,也是书写未来的起点。在市场筑底、蓄力、调整时刻,ASML在本届进博会的亮相恰逢其时,不但向我们展示全景光刻解决方案,也呈现着企业对未来,对中国市场积极乐观的洞察力。

责编: 刘洋
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