荷蘭光刻巨頭崛起對(duì)我國(guó)發(fā)展核心技術(shù)的啟示

張金穎 安暉

光刻機(jī)是大規(guī)模半導(dǎo)體制造的核心設(shè)備。荷蘭阿斯麥公司通過適時(shí)推動(dòng)產(chǎn)品更新、專注關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、打造上下游利益鏈、建立開放研究網(wǎng)絡(luò)，在較短的時(shí)間內(nèi)從激烈競(jìng)爭(zhēng)中突出重圍，成為光刻機(jī)領(lǐng)域的絕對(duì)龍頭。

光刻機(jī)是大規(guī)模集成電路制造核心設(shè)備，對(duì)芯片的工藝制程起著決定性作用。集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展主力雖集中在美國(guó)、日韓、中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)，但全球最大的光刻機(jī)設(shè)備及服務(wù)提供商卻是來自荷蘭的阿斯麥（ASML）公司。阿斯麥僅用30年時(shí)間就在本領(lǐng)域建立起極高的技術(shù)壁壘，在45nm以下高端光刻機(jī)設(shè)備市場(chǎng)占據(jù)份額高達(dá)80%以上，在極紫外光（EUV）領(lǐng)域，目前擁有全球壟斷地位。ASML在不具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)的情況下如何逐步占據(jù)市場(chǎng)統(tǒng)治地位，對(duì)于啟迪我國(guó)企業(yè)核心技術(shù)發(fā)展路徑、培育世界一流的高技術(shù)企業(yè)具有重要參考和借鑒意義。

堅(jiān)持產(chǎn)品代際革新獲得技術(shù)壟斷地位

構(gòu)建外延研發(fā)網(wǎng)絡(luò)奠定初期技術(shù)基礎(chǔ)

AMSL僅用30年時(shí)間即發(fā)展成為光刻技術(shù)領(lǐng)域的“絕對(duì)王者”，其成長(zhǎng)之路被業(yè)界譽(yù)為傳奇。然而阿斯麥早期發(fā)展并不順利，面臨著市場(chǎng)飽和與資金短缺的雙重壓力。市場(chǎng)方面，除尼康和佳能在當(dāng)時(shí)占據(jù)了全球超過80%的市場(chǎng)份額外，還有GCA、SVG等十幾家光刻機(jī)廠商，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈。資金方面，產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境惡化，加之企業(yè)產(chǎn)品技術(shù)過時(shí)，導(dǎo)致企業(yè)資金鏈幾近斷裂。在市場(chǎng)夾縫和生存逆境下，企業(yè)開始對(duì)外尋求政府支持和研發(fā)合作，拓展了外延的研發(fā)網(wǎng)絡(luò)，一方面與供應(yīng)商建立了利益分享機(jī)制，另一方面與研究機(jī)構(gòu)、科研院校建立了互惠合作關(guān)系。在歐洲信息技術(shù)研究與發(fā)展戰(zhàn)略計(jì)劃的支持下，阿斯麥與合作伙伴共同參與了多個(gè)項(xiàng)目的研究，推出了在當(dāng)時(shí)具有重大技術(shù)突破的PAS 5500，為新一代產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

研發(fā)浸潤(rùn)式微影設(shè)備獲得重大技術(shù)突破

ASML獲得市場(chǎng)主導(dǎo)地位的關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)是193nm浸潤(rùn)式微影設(shè)備（immersion lithography）的研發(fā)和面世。2002年前后，摩爾定律的延續(xù)遇到瓶頸，傳統(tǒng)的193nm光刻機(jī)無法將芯片制程推進(jìn)至65nm以下，而尼康和佳能研發(fā)的157nm光刻機(jī)又難以獲得理想的效果，于是臺(tái)積電工程師提出，以水為介質(zhì)制造浸潤(rùn)式光刻機(jī)。尼康、佳能等日系廠商決策較為保守，對(duì)這種顛覆性技術(shù)路徑持觀望態(tài)度，而ASML卻敢為人先，決心投入研發(fā)。經(jīng)過三年與臺(tái)積電的聯(lián)合攻關(guān)，首臺(tái)具有顛覆性意義的浸潤(rùn)式光刻機(jī)Twinscan XT研發(fā)成功，浸潤(rùn)技術(shù)改寫了半導(dǎo)體十幾年來的發(fā)展藍(lán)圖，拉動(dòng)阿斯麥?zhǔn)袌?chǎng)占有率由2001年的25%一路攀升至80%。

借力攻關(guān)EUV設(shè)備? 形成全球技術(shù)壟斷

繼浸潤(rùn)式微影設(shè)備之后，極紫外光（EUV）設(shè)備的研制成功，使阿斯麥進(jìn)一步取得該領(lǐng)域的技術(shù)壟斷地位。2005年前后，摩爾定律的延續(xù)再度陷入停滯。極紫外光刻技術(shù)雖被認(rèn)為是制程突破10nm的關(guān)鍵，但技術(shù)難度和投資金額極高，讓尼康和佳能幾近放棄。在此情況下，ASML仍堅(jiān)持投入研發(fā)，并積極向外尋求研發(fā)支持。在政府經(jīng)費(fèi)方面，阿斯麥從歐盟第六框架研發(fā)計(jì)劃中獲得2325萬歐元研發(fā)資助;在合作伙伴方面，ASML提出“客戶聯(lián)合投資專案”，以23%股權(quán)向英特爾、臺(tái)積電、三星等客戶籌得53億歐元研發(fā)資金，并向股東提供設(shè)備的優(yōu)先使用權(quán);在合作研發(fā)方面，聯(lián)合3所大學(xué)、10個(gè)研究所、15個(gè)歐洲公司共同開展“More Moore”項(xiàng)目，大大推進(jìn)了EUV技術(shù)的研發(fā)進(jìn)程。極紫外光刻設(shè)備研發(fā)成功后，成為目前世界上精度、生產(chǎn)效率最高的設(shè)備，ASML也成為全球唯一擁有EUV尖端技術(shù)的廠商。

ASML發(fā)展核心技術(shù)的主要經(jīng)驗(yàn)

保持穩(wěn)定戰(zhàn)略目標(biāo)? 適時(shí)推動(dòng)產(chǎn)品更新

半導(dǎo)體行業(yè)周期性強(qiáng)、技術(shù)更新迭代快、投入回報(bào)期長(zhǎng)，核心技術(shù)發(fā)展需要有穩(wěn)定目標(biāo)的牽引，也要有準(zhǔn)確敏銳的判斷決策力。并稱“微影雙雄”的佳能和尼康曾是阿斯麥強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但后期卻將大量資金轉(zhuǎn)投了投資回報(bào)快的數(shù)碼相機(jī)領(lǐng)域，逐步失去了在光刻機(jī)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位。美國(guó)GCA公司則因?yàn)楫a(chǎn)品更新迭代斷檔，被迫退出市場(chǎng)。與之相反，ASML始終專注于光刻機(jī)領(lǐng)域，持續(xù)更新符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品，在代際革新產(chǎn)品的攻堅(jiān)戰(zhàn)上具有異常堅(jiān)定的信念和持之以恒的毅力，推出了PAS5500、TWINSCAN、TWINSCAN NXE等系列革命性產(chǎn)品，持續(xù)縮短工藝制程，目前在研發(fā)新一代1.5nm制程裝備和技術(shù)。長(zhǎng)期持續(xù)的研發(fā)攻堅(jiān)和穩(wěn)定的戰(zhàn)略目標(biāo)，使其在光刻機(jī)領(lǐng)域建立了極為深厚的技術(shù)壁壘，也在人才儲(chǔ)備、核心領(lǐng)導(dǎo)層等技術(shù)影響要素方面有了深厚的積淀，逐漸與大量競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手拉開差距。

模塊高度采購(gòu)?fù)獍? 專注關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)

ASML把大多數(shù)模塊、零部件委拖外包研發(fā)生產(chǎn)，將寶貴的人才和資源集中投入能夠創(chuàng)造核心價(jià)值的技術(shù)中，即圍繞客戶需求開展關(guān)鍵技術(shù)研究和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一方面避免技術(shù)研發(fā)與市場(chǎng)需求脫節(jié)，另一方面使光刻機(jī)的研發(fā)和生產(chǎn)周期大大縮短。在客戶需求分析方面，ASML建立了市場(chǎng)、產(chǎn)品、技術(shù)三大路線圖，以保證精準(zhǔn)把握、有效解決客戶需求。首先由市場(chǎng)部門對(duì)客戶要求的功能和期限進(jìn)行評(píng)估，其次由產(chǎn)品部門研究符合客戶所需功能的技術(shù)參數(shù)和特征，最后由技術(shù)部門研究產(chǎn)品路線圖中所需的技術(shù)，主導(dǎo)新的研發(fā)方向。在核心技術(shù)研發(fā)方面，ASML基于客戶需求研究結(jié)果，著重突破具有全局性影響的關(guān)鍵技術(shù)。例如，大客戶臺(tái)積電提出EUV的商用化需要將全新光罩的原生缺陷降低90%，否則晶圓的良品率難以達(dá)到市場(chǎng)要求。針對(duì)該項(xiàng)重大技術(shù)瓶頸，核心技術(shù)團(tuán)隊(duì)研發(fā)推出了革命性的可移動(dòng)光罩薄膜技術(shù)，大大提升了EUV光刻機(jī)的生產(chǎn)性能和市場(chǎng)滿意度。

打造上下游利益鏈形成穩(wěn)定利益共同體

ASML通過資本市場(chǎng)運(yùn)作構(gòu)建利益鏈條，與產(chǎn)業(yè)上下游供應(yīng)商和客戶建立了密切的合作。在供應(yīng)商方面，ASML通過并購(gòu)將具有戰(zhàn)略意義的光學(xué)系統(tǒng)廠商進(jìn)行垂直整合，通過投資、入股等方式與重要廠商開展戰(zhàn)略合作，獲取新一代光刻系統(tǒng)核心技術(shù)。例如，入股卡爾蔡司SMT子公司并投入大量研發(fā)資金，以獲得EUV反射鏡片;收購(gòu)美國(guó)光源技術(shù)公司Cymer，獲得公司量產(chǎn)EUV的決定性技術(shù)。在客戶方面，以接受股東注資的方式引入英特爾、三星、臺(tái)積電等全球半導(dǎo)體巨頭作為戰(zhàn)略合作方，并給予股東優(yōu)先供貨權(quán)，從而結(jié)成緊密的利益共同體，在共享股東先進(jìn)科技的同時(shí)降低自身的研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

建立開放研究網(wǎng)絡(luò)下合理共享研發(fā)成果

ASML依托自身的資源和技術(shù)積累，主導(dǎo)打造了囊括研究機(jī)構(gòu)、高等院校、合作伙伴的巨大開放式研究網(wǎng)絡(luò)，并通過建立特有的專利制度管理知識(shí)產(chǎn)權(quán)和研究成果。在合作研究方面，共享用于促進(jìn)研發(fā)的大量背景技術(shù)和知識(shí)，并聯(lián)合研究機(jī)構(gòu)和供應(yīng)商共同參與設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)合作伙伴進(jìn)行產(chǎn)品改善和技術(shù)創(chuàng)新，這與部分日、美系廠商要求的“一顆螺絲釘?shù)奈恢靡膊荒茏儭钡难邪l(fā)策略不同。在專利管理方面，ASML采取“寬窄結(jié)合”的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)策略，涉及光刻機(jī)系統(tǒng)集成及整體架構(gòu)方面的專利保護(hù)范圍較寬，涉及光學(xué)鏡頭、傳感器等具體零部件方面的專利保護(hù)范圍較窄，即ASML將專利保護(hù)范圍限定在光刻機(jī)領(lǐng)域，合作伙伴可將具體模塊專利用于其他領(lǐng)域，形成良性促進(jìn)的技術(shù)合作機(jī)制。

對(duì)我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心技術(shù)的啟示

分類施策，視不同情況選擇技術(shù)發(fā)展模式

由于高端裝備的技術(shù)壁壘、競(jìng)爭(zhēng)壁壘及市場(chǎng)認(rèn)可壁壘極高，全球高端市場(chǎng)基本被歐美、日韓等發(fā)達(dá)國(guó)家巨頭所掌控，我國(guó)多生產(chǎn)中低端產(chǎn)品或外圍裝備，高端設(shè)備自給率較低，與ASML的發(fā)展條件與發(fā)展環(huán)境并不完全相符，因此需要在厘清產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上分類施策，在不同時(shí)期或情境下，有的放矢地借鑒ASML的垂直整合、高度外包、合作結(jié)盟的技術(shù)發(fā)展模式。對(duì)于資本實(shí)力雄厚、意圖通過補(bǔ)短板完善戰(zhàn)略布局的企業(yè)，可以采取投資并購(gòu)等垂直整合模式，快速進(jìn)入某技術(shù)領(lǐng)域，發(fā)揮集團(tuán)綜合效益，但該模式對(duì)資本實(shí)力要求較高，且由于瓦納森協(xié)議對(duì)中國(guó)的技術(shù)禁運(yùn)限制，因此該模式目前在我國(guó)適用范圍較窄;對(duì)于在某領(lǐng)域擁有核心技術(shù)或占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位的企業(yè)，可以建立以該企業(yè)為核心的價(jià)值鏈條，鏈條上的其他企業(yè)圍繞核心企業(yè)開展基礎(chǔ)技術(shù)及應(yīng)用研究，該模式對(duì)于核心企業(yè)的技術(shù)水平要求較高;對(duì)于在某領(lǐng)域具有一定技術(shù)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)，可以采取合作結(jié)盟、抱團(tuán)發(fā)展的策略，共同推動(dòng)核心技術(shù)的研發(fā)。

使優(yōu)者聯(lián)立，構(gòu)建多主體深度合作的戰(zhàn)略創(chuàng)新聯(lián)盟

借鑒ASML早期發(fā)展模式，在企業(yè)初具技術(shù)實(shí)力和規(guī)模時(shí)，鼓勵(lì)企業(yè)開展上下游合作，在政府指導(dǎo)下建立多方戰(zhàn)略聯(lián)盟，共同促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。一是構(gòu)建外延開放的企業(yè)創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。單個(gè)企業(yè)在創(chuàng)新中容易陷入重復(fù)投入、資源浪費(fèi)的怪圈，組織產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)、高校等開展戰(zhàn)略合作，有助于避免低水平重復(fù)研究。戰(zhàn)略聯(lián)盟應(yīng)以產(chǎn)業(yè)需求為導(dǎo)向，建立優(yōu)勢(shì)技術(shù)互補(bǔ)和利益共享機(jī)制，在核心和薄弱技術(shù)領(lǐng)域分?jǐn)偩揞~研發(fā)費(fèi)用，共同推動(dòng)基礎(chǔ)和應(yīng)用領(lǐng)域創(chuàng)新。二是建立差異化的專利保護(hù)策略。針對(duì)系統(tǒng)性與分模塊的技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)施不同程度的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，使分模塊的研發(fā)成果能夠用于其他領(lǐng)域，以強(qiáng)化合作伙伴的研發(fā)積極性。三是納入保證采購(gòu)條款。戰(zhàn)略聯(lián)盟合作應(yīng)納入保證采購(gòu)的相關(guān)條款，在同等質(zhì)量下鼓勵(lì)下游廠商選用本土技術(shù)和設(shè)備，以保證市場(chǎng)需求的穩(wěn)定性。

促?gòu)?qiáng)者恒強(qiáng)，建立以核心企業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈

借鑒阿斯麥中后期發(fā)展模式，在企業(yè)擁有全球領(lǐng)先的核心技術(shù)及產(chǎn)業(yè)地位時(shí)，在政府指導(dǎo)下搭建以核心企業(yè)為主導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)鏈，以模塊化分工外包為手段，與供應(yīng)商、研究機(jī)構(gòu)、高校構(gòu)筑利益生態(tài)，形成從基礎(chǔ)研發(fā)、零部件研發(fā)制造到核心部件研發(fā)制造的技術(shù)鏈，推動(dòng)核心技術(shù)持續(xù)深入發(fā)展，促進(jìn)分模塊技術(shù)協(xié)同發(fā)展。一是專注核心技術(shù)，創(chuàng)造核心價(jià)值。鼓勵(lì)核心企業(yè)建立客戶技術(shù)需求路線圖，專注產(chǎn)生核心價(jià)值的技術(shù)研發(fā)，將部分非核心的模塊組裝、零部件制造等業(yè)務(wù)委托外包生產(chǎn)。二是強(qiáng)化與供貨商的協(xié)作，鼓勵(lì)供貨商參與技術(shù)改善與創(chuàng)新。支持企業(yè)建立嚴(yán)格的供貨商認(rèn)證評(píng)估制度，強(qiáng)化對(duì)于供貨商在產(chǎn)品質(zhì)量、技術(shù)水平、成本管控、物流時(shí)效等方面的評(píng)估，將成熟可靠的供貨商納入企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)體系，為其提供技術(shù)支撐，并鼓勵(lì)供應(yīng)商深度參與技術(shù)改善。三是鼓勵(lì)以核心企業(yè)為主導(dǎo)的基礎(chǔ)和應(yīng)用研究。支持企業(yè)以資助研究項(xiàng)目、聯(lián)合高校設(shè)立專業(yè)等方式，推動(dòng)基礎(chǔ)和應(yīng)用研究，為企業(yè)乃至價(jià)值鏈整體發(fā)展作好戰(zhàn)略儲(chǔ)備。

優(yōu)化政策環(huán)境，建立技術(shù)創(chuàng)新協(xié)同服務(wù)平臺(tái)

借鑒荷蘭高技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)扶持政策，建立由政府、咨詢機(jī)構(gòu)、金融機(jī)構(gòu)、科研院所等協(xié)同參與的技術(shù)創(chuàng)新服務(wù)平臺(tái)。一是堅(jiān)持以需求為導(dǎo)向。在了解產(chǎn)業(yè)共性技術(shù)和企業(yè)重大需求的基礎(chǔ)上，確定關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域和應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)先順序，為政府確定產(chǎn)業(yè)資金支持方向提供建議。二是促進(jìn)技術(shù)的轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散。鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游相關(guān)企業(yè)、科研院所協(xié)同參與平臺(tái)支持的合作研發(fā)項(xiàng)目，并建立研究成果知識(shí)庫(kù)，擴(kuò)大創(chuàng)新成果的輻射面。