你看到的这台机器，有一辆城市公交车那么大，但具有原子级别的精度，它就是EUV光刻机。

EUV光刻机

生产一台这样的机器，需要长达数月的组装才能完成。

它的作用于每一个先进处理器芯片所需的光刻设备，刻画着是数字时代。

EUV光刻机，是目前制造是生产大规模集成电路的核心设备。

为现代数字时代的微芯片、数据芯片、汽车和每一部手机提供动力。

生产EUV光刻机的这家公司，就是荷兰阿斯麦ASML，垄断了EUV光刻机的制造，并将数字世界纳入芯片。

荷兰ASML

荷兰ASML是当今世界光刻机的唯一关键技术提供商，他是每一家制造芯片制造商的上游供应商。

纵观全球，ASML垄断了EUV光刻机的制造，而我们今天使用的每一个先进处理器芯片，就需要这台光刻机设备。

每一台的制造成本高达2亿美元，ASML掌握着所有的材料与光刻技术。

ASML公司的诞生

ASML最初是飞利浦的子公司，1984年，在荷兰的埃因霍温飞利浦办公楼旁边的一间漏水小屋里，推出第一台用于蚀刻芯片的光刻机。

但是当时他们非常缺钱，陷入了财务困境。

当时飞利浦公司的自身问题很多，没有人会顾及这个看似疯狂的小小的光刻机，完全忽视了他们。

在第一年，ASML成功地推出了第一台首创机器，该机器使用精确的光线在硅晶片上打印微小的设计来制造微芯片，这种技术被称为光刻技术。

第一个光刻工具看起来真的像投影仪，基本上有一个标线，把所要投影的图像，通过一个光学系统，拍摄下来，并将其投影到晶圆上。

虽然半导体光刻术是在美国发明的，当光刻机行业准备进入EUV光刻机研究的早期阶段时，美国没有一家公司准备冒险去做这件事情，因为需要投入昂贵的研发资金，也无法与之这个机器能带来什么？

而这时，ASML却在这一领域进行了专门的研究。

到了1988年，ASML在美国有五个办事处，有84名员工。而且在荷兰还有了一个新盖的办公大楼，最终成为ASML位于荷兰维尔德霍温的总部。

荷兰ASML总部

在荷兰EUV工厂，有50000平方米的空间，1500名员工，他们每天7点24点轮班工作，生产垄断全球100%的EUV机器，从该工厂运往世界各地。

当PAS 5500在荷兰ASML 问世的时候，凭借这台突破性的机器，ASML开始盈利，并于1995年在阿姆斯特丹和纽约证券交易所成功上市。

ASML首席执行官彼得·温宁克

1999年彼得·温宁克加入了ASML，自2013年起担任ASML首席执行官，他在加入了ASML时，距离ASML起步已有15年，现在ASML全球已经有32000位员工。

到2000年代，ASML收购了像硅谷集团这样的美国加州的科技公司和圣地亚哥的Cymer等主要的材料供应商。

ASML的EUV光刻机在芯片制造阶段起到关键作用，使其在过去几年里取得了巨大的成功。

今天的ASML是全球最大芯片制造商之一，其公司盈利每年都有两位数的增长。

EUV光刻机的销量与现状

在当下，世界芯片短缺的情况下，很多制造业对芯片的需求剧增。比如特斯拉汽车延期交货，都是因为对汽车芯片的需求很高。

而制造芯片需要的机器，就来自于上游供应商ASML的光刻机。

ASML表示，一台EUV机器每天可以生产约3000个晶圆。300毫米的晶圆上可能有数百个芯片，每个芯片最多有100亿个晶体管。

一台完整的EUV机器实际上由七个不同的供应链组成，每个零件由ASML在全球6个生产基地中的60个工厂制造，然后运往ASML总部维尔德霍温并重新组装，在维尔德霍温进行测试。然后，它被再次拆解以供运输，需要20辆卡车和3架满载的波音747飞机来运输。

飞机运输

至今，ASML一共售出大约 140 套 EUV 光刻机，现在每一套EUV成本高达 2 亿美元。其新一代高数值孔径（High NA）光刻机的价格将超过 3 亿美元。

由于成本高昂，全球也只有五个客户能够买得起EUV系统：美光、SK海力士、三星、英特尔和台积电，后三家公司占ASML业务的近84%。

当然，ASML的市场玩家，因为各种因素，也只有那么多的客户，从而也影响到ASML的销售产量。日本尼康仍然是DUV光刻机的竞争对手，但是EUV光刻机，ASML是市场唯一选择。

ASML专家表示，任何其他公司想追赶EUV光刻机技术，都可能需要几十年的时间才能赶上，这不仅是因为ASML的专有技术，还有其公司与800家供应商达成的独家交易。

ASML使自己免受供应链风险的一种方法就是收购其一些供应商。

ASML总裁说过，我们正在变成一个感知世界。传感器无处不在：你的车里，家里的冰箱里，电脑里，无处不在的传感器，他们都需要半导体。

EUV光刻机的制造

在当下，芯片之争如火如荼之际，我们应该好好地了解下光刻机是怎样制造的。

1、什么是DUV？

DUV是ASML的绝大多数业务，波长为193纳米，即2021售出的309台机器中的268台，仍然使用DUV，该技术用于打印不太先进的芯片。

DUV适用于任何低技术的产品，如烤面包机或冰箱，甚至汽车中的一些电子设备，像今天的iPhone 13的芯片制作时，使用的就是EUV，DUV和EUV光刻技术都非常先进，需要精确到原子。

2、什么是EUV？

EUV 是极紫外线的缩写，EUV指的是极紫外光，这是一种非常短的光波长，使用它来打印更小、更复杂的芯片。EUV波长为13.5纳米，只有并排放置的五条DNA链的大小，EUV 光刻机可以大量产生这种波长极短的光，用于在微芯片上打印细小而复杂的图案。

制造EUV所用的光学设备，工作环境是无尘室，必须穿戴无尘服才可以进入。

在光刻机生产中，最重要的一环就是制造锡射出的喷嘴，熔融锡在极快速度下发生微小爆炸，从而产生极紫外线，然后通过蔡司最平坦的镜面反射回来。一小部分 EUV 光粒子照射到硅片表面，按照芯片设计蚀刻图案。

3、EUV光刻机的制造

芯片由硅制成，硅是一种丰富的元素。

在岩石和沙子中发现，这些岩石和沙子经过净化、熔化，然后切成圆形晶片，芯片的表面以网格形式构建。每个晶圆可以有几十个薄层，组成数十亿个晶体管，这些晶体管决定了芯片的功能，这些层使用光刻印刷，通过芯片设计的掩膜投射出极其精确的光线。

当光线照射到涂有光刻胶化学物质的晶片表面时，它会以极高的体积在每一层上打印微小的设计，这样就可以设计一个典型的处理器芯片。

随着芯片制造中光源的波长越来越窄，我们可以制造出特征更小的芯片，这意味着芯片更快，芯片可以更小，芯片的功耗可以更低。

最小的晶体管，比人的头发细一万多倍。

设计变得如此之小，ASML的科学家想出了一种方法来制造大量的极紫外光，其波长非常短，不仅人眼看不见，而且被所有天然物质（甚至空气）吸收。

所以整个过程必须在真空中进行，这是光刻的第一步，生产需要洁净室的EUV舱，比外界空气清洁10000倍。

进入工作间，必须要穿无尘服，穿这些衣服并不是为了保护工人免受环境影响，而是为了保护机器免受污染。

锡流通过一个完全校准的以每秒50000滴的速度流过喷嘴，在4000 PSI的压力下喷射出的熔融锡，喷射出来的熔融锡看起来像蜘蛛网一般，但实际上是熔化的锡。

一个30千瓦的二氧化碳激光器每秒两次击中每一个滴液，将它们蒸发成等离子体，只有大约5%的光子能够实际到达晶片。

光粒子非常短，它们会被镜子吸收，这是通过镜头精确瞄准光线的典型方法。

因此，ASML与德国光学公司蔡司（Zeiss）合作，蔡司制造了世界上最平坦的表面。

EUV光从这些开创性的蔡司反射镜反射回来，直到击中硅晶片表面的光刻胶化学物质，从而打印构成芯片的微小设计，目标需要非常精确，这相当于从月球上发射激光击中地球上的硬币。在生产EUV光刻机的洁净室里，如果任何类型的颗粒出现，都将意味着失败。

芯片产业生产链关系

自2018年以来，ASML公司的股价暴涨，因为在它的下游有三大客户，这三大主要客户，就是赫赫有名的芯片制造商：台积电、英特尔和三星。

而这三家制造商基本上制造了世界90%的芯片份额。

ASML为了保持自己上游的地位不被突破，也一直投入于研发下一项突破性技术。

ASML起初没有钱，所以被迫去找合作伙伴，并建立公司的基础，所以ASML成为系统架构师和系统集成商。

为了合作，2012年，ASML将其约四分之一的股份提供给其最大的三个客户：英特尔、三星、以及台积电（TSMC）。

同时这也加快EUV的研发，不断的研发，才能够让最大的客户参与进来。

虽然ASML是一家荷兰公司，但在很大程度上非常依赖于美国的零部件，尤其是其机器零部件，而在销售上，则是非常依赖台积电，数据显示，台积电去年占ASML销售额的近40%。

2019年，台积电率先交付使用EUV制造的大批量芯片，这对于ASML算是一个里程碑。

从此以后，台积电也一直保持着芯片行业的领先地位，其芯片技术至少领先韩国三星和英特尔一个节点。

而在此节点上，英特尔似乎慢了一步，英特尔今年才刚刚开始生产其首款采用EUV光刻机的芯片，比台积电落后了三年。

但为了迎头赶上，英特尔做出了大胆的举动：投资ASML下一台机器的第一个原型：高数值孔径。

英特尔这样的巨头想在下一个赛道成功，还是要依赖EUV光刻机。

芯片产业的发展态势

但芯片短缺引发了人们对供应链的担忧。

因此我们会看到一些国家，出台了一些涉及自己利益举措，比如美国芯片法案、欧盟芯片法案、韩国芯片法案，日本芯片法案。把芯片上升到具有战略意义的商品。

各大厂商为了自身利益纷纷开始打造自己的坚固堡垒。

英特尔亚利桑那州正在建设的芯片工厂

英特尔宣布在俄亥俄州投资200亿美元建造一家芯片制造厂，同时还在亚利桑那州建造一家。

台积电（TSMC）将首次在美国建厂生产先进芯片。

三星正在得克萨斯州建造一座价值打造17美元的晶圆厂。

而这一切的动向的原因，就是因为美国出台的《芯片法案》，法案提出为芯片公司在美国本土制造，提供520亿美元的补贴。

而这对于ASML意味着更多的订单的到来。但另一方面也对ASML提出了挑战，希望停止共享芯片制造技术。

而中国一直想参加这场比赛，但一直以来中国无法获得与其他国家相同类型的技术。

据报道，早在2018年，川普就曾向ASML施压，要求其不要向中国出售EUV光刻机，至今为止，ASML仍然没有向中国出售一台EUV光刻机。

由于出口管制措施，ASML表示，这并不是他们的选择。

ASML只能翻新旧的光刻系统，送往中国。最近的DUV机器可以追溯到早期90年代的早期。而ASML售出的96%的机器，今天仍在中国工作。

而向中国出售老旧的DUV设备，是否也会构成一些制裁方的所谓的风险，仍然在西方存在很多争议。ASML表示，如果对于中国出口设备，管制扩大到包括DUV机器，这将极大地影响ASML的底线，这是ASML最大的需求，是ASML指数曲线，ASML总裁表示，无论是在韩国还是在中国，地球都需要不断增加产能。

ASML需要面临的问题是，全球对最先进芯片的需求是否能持续？以便支持ASML下一代EUV机器High NA的持续开发，即EXE:5000，这是英特尔宣布要在2025年拿到的第一台High NA机器。

也许在新的技术诞生之前，全世界对ASML的依赖只会越来越大。

但是目前最大的阻碍是科技竞争，不仅伤害了ASML，也伤害了世界经济。

造成了全球供应链成本上涨，迫使ASML不断降低每个晶体管的成本。

如今生活中的各种电子产品，都会用到芯片，而电子产品消费的市场巨大，意味着需求更多的芯片，以至于芯片一直供不应求。

未来的中国芯，能否突破，我们拭目以待！