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口罩对准器是近两年的热门话题，很多人都在说口罩对准器是我国的关键技术之一。

这台被称为“半导体工业皇冠上的明珠”的神秘机器，是用来制造芯片的核心设备。

一台最先进的极紫外光刻机的市场价格高达1.2亿欧元，与一架波音737客机的价格差不多。

这个口罩对准器是雕刻芯片，简直就是印钞。

此外，如果你愿意，你可以买这么贵的东西。

目前世界上只有一家公司能够生产极紫外光刻机，那就是荷兰的ASML公司。

2019年，ASML极紫外光刻机产量只有20多台，英特尔、三星、TSMC等芯片生产巨头都在等待供货。

SMIC曾在2017年向ASML订购了一台极紫外光刻机，但由于美国的阻挠，这台机器还没有到货。

目前，中国花在进口芯片上的钱比花在进口石油上的钱还多，芯片已经成为消耗外汇储备最多的项目。

如果美国完全断供芯片，买不到最先进的光刻机，那么我们将面临没有高端芯片可用的风险。

Asme一开始并不那么好，它的崛起也只是在最近二三十年才发生的。回顾Asme的成长史，对我国光刻机的发展有很大的借鉴意义。

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阿斯麦公司成立于1984年。此时光刻机市场已经展开竞争，十几家厂商，包括美国著名仪器制造商Perkin Elmer公司和GCA公司，日本尼康和佳能。

在成立后的两年里，Asme公司的市场份额为零，因为他们没有生产任何产品推向市场。

阿斯麦第一任JAT Smit声称，四年内，阿斯麦将跻身光刻机市场前三。

一个名不见经传的公司，如何在巨头众多的光刻机市场获得如此的信心？

这是因为阿斯麦不是草根，而是名门望族，其技术和创业团队来自著名的飞利浦公司。

早在20世纪60年代，飞利浦的物理实验室就开始研发光刻机，有几项技术比市面上的光刻机更先进。

但是飞利浦作为一个巨头公司，同时开发了无数的新产品，那个时代的光刻机并不是一个特别高科技的产品，飞利浦的高管完全没有意识到这款机器的重要性。

然而，光刻机是一个需要持续投资和大量资金的项目。每年至少需要投入1000万美元的研发，简直就是无底洞。

到了80年代初，飞利浦受不了了，于是决定扔掉这个包袱，能卖就卖。如果卖不出去，可以找人来合资，这样分担一些成本。

飞利浦和三家美国公司谈判过，都被拒绝了。美国人不认为飞利浦的技术好。

只有一家名为ASM的荷兰小公司做出了积极回应。

眼见没有人真正接手，飞利浦最终同意与ASM成立光刻机公司，双方各占一半股份。

Asme的名字来源于ASM。

1984年4月1日，愚人节，投资资金到了，第一任CEO贾特·施密特上任。

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接手新公司没几天，施密特就后悔了。

他发现自己掉进了一个大坑。

首先，这家公司极其贫穷。

飞利浦和ASM各投资210万美元，其中飞利浦的注资以过时的原型机和库存材料折价。

ASML的现金不到300万美元，与至少1000万美元的R&D年度预算相比，这根本不够。

公司甚至没有像样的办公场所。飞利浦在其豪华办公楼前搭建了一排简易的装配式房屋，供他们工作。

第二，比没钱更糟糕的是，公司员工的士气很低。

ASML的前47名员工都来自飞利浦的口罩对准团队，他们认为自己被飞利浦踢出了家门。

每个人都很沮丧，不停地抱怨。你怎么能指挥这样一群人去战斗？

第三，技术上，ASML确实从飞利浦获得了一些领先的技术，比如高精度对准技术。

然而，从实验室技术到商业化大规模生产还有很长的路要走。

很有可能在产品投放市场之前，钱就烧完了。

为了鼓舞士气，施密特召开了员工动员大会。

当然，施密特并没有随便吹牛，而是对竞争形势做了细致的分析。

当时市场上包括ASML在内有10家口罩对准器厂商，但其中有5家根本没有任何核心技术，属于陪跑行列。只有四个对手值得认真对待，分别是美国的Perkin Elmer和GCA，日本的尼康和佳能。

施密特告诉员工，虽然这四家公司的产品都非常成熟，但他们对摩尔定律的威力并没有给予足够的重视。

两年后，主流芯片将从大规模集成电路升级为超大规模集成电路，硅片尺寸将从4英寸变为6英寸。

这意味着现有的光刻机会将被淘汰，市场将重新洗牌。

四大巨头都没有研发出新一代光刻机。阿斯麦和他们站在同一起跑线上。谁率先开发新一代光刻机谁就赢。

更何况，阿斯麦还有一张技术王牌——高精度对准系统。

这是开发下一代光刻机的关键技术，其他四大巨头都没有。就像阿斯麦跑了，赢了很多。

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施密特的话让员工们兴奋不已，准备卷起袖子。

工作人员动员起来。接下来，施密特不得不完成第二个艰巨的任务，那就是寻找资金。

施密特估计，如果他想在光刻机市场站稳脚跟，他需要筹集1亿美元的研发费用。

然而飞利浦剥离光刻机项目，只是因为不想再投入更多的资金，ASM也没有足够的实力。施密特艰难地谈论好与坏，以至于两位股东各自增加了150万美元的资本，这只是九牛一毛。

事实上，Asme从成立到上市的十几年间，现金流一直处于极度紧张的状态。施密特和后来的首席执行官们的首要任务是找到钱。

当时欧共体的经济事务部门和荷兰政府都用补贴和贷款支持当地的高科技企业。ASML人每天都游说政府给他们拨款，有一段时间他们打算在政府大楼前露营。

在ASML，资金几次被切断，所有这些都是靠荷兰政府的紧急输血维持的。

还有，飞利浦不想给钱，保证ASML就可以了。在飞利浦的担保下，ASML从银行借了2500万美元。

ASML设法找到一家资产租赁公司，以在建的机器设备为抵押，借了一笔钱。

总之，通过各种东西方合作，研发费用勉强到位。

当然，飞利浦终于发现了口罩对准器的重要性，在ASML投资了1亿多美元。

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初创公司ASML克服了许多困难，最终在1991年交付了划时代的产品——PAS 5500。

这台机器一上市，就迅速占领了市场，ASML终于扭转了多年亏损的局面，实现了持续盈利。

与此同时，一场意想不到的行业萧条直接击倒了ASML的两个美国对手。

巧合的是，在Asme成立的三年时间里，全球芯片行业经历了衰退，需求骤降。

日本企业通过在财团中抱团取暖，躲过一劫。

那些年，ASML仍在潜心研究和开发。反正没有产品卖，也没有受到市场萧条的影响。

但是美国公司运气不佳。以GCA为例。

在前几年的市场繁荣时期，GCA付出了巨大的努力，推出了50多个R&D项目。结果，经济衰退一开始，资金链就被切断了，公司一蹶不振。

美国公司倒闭时，蔡司光刻机镜头只能卖给ASML，正好缓解了镜头产能不足的压力。真的很有帮助。

1996年ASML上市时，口罩对准器市场只剩下三个玩家:老大尼康，老二佳能，ASML排名第三。

ASML的下一步是打败日本人。

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ASML之所以能成为行业龙头，离不开两位“贵人”的支持。

一个是TSMC，另一个是英特尔。

让我们从TSMC开始。

TSMC之所以能和ASML一起上线，是因为TSMC和ASML一样，原本是飞利浦的合资企业。

由于这种关系，TSMC成为ASML最早的客户之一，与ASML的合作也更多。

20世纪90年代，掩模对准器的光源卡在193 nm的深紫外光中，进一步产生更短波长的光太难了。

此时，尼康打算使用一种叫做F2的激光作为光源。

但是这种光容易被吸收，原有的镜头、光刻胶等配套材料都无法使用，必须全部重新显影。

此外，F2激光的波长为157纳米，比193纳米的深紫外光短不到25%。

也就是说，F2激光器的R&D输入输出比太低。

与此同时，一位来自TSMC的名叫林本健的工程师想出了一个奇怪的小把戏:通过在暴露的硅片上加入1毫米厚的水，193纳米的深紫外光可以通过水的折射变成134纳米的光。

这比F2激光器的157 nm要短，原机不需要改动太多，属于低输入高输出。

当林本坚的想法出来后，ASML积极响应，与TSMC合作研发了名为“沉浸式”的新一代口罩对准器，迅速抢占了市场。

当然，TSMC也通过率先大规模生产带有浸没式掩模对准器的芯片而成为行业巨头，这是一个双赢的局面。

另一方面，当尼康做出反应时，它也开始开发浸没式掩模对准器，这在技术上比ASML落后一两年。

口罩对准器的市场太残酷了，只要一个技术变革跟不上，就会被拉倒。

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台积电帮助ASML弯道超越尼康。然而，第二贵族英特尔更强大。这让ASML灰头土脸，把尼康和佳能赶出了十条街。

20世纪90年代，尼康提出F2方案，林本坚提出沉浸式方案，芯片行业的领头羊英特尔也在想办法:修修补补是不可能的，要想在未来十年保持摩尔定律的有效性，就需要将掩模对准器的波长降低一个数量级。

这种光就是我们开头提到的极紫外光，波长只有13.5纳米，是深紫外光的1/15。

当然，要制造这种光源掩膜版校准器，没有哪家公司能自己做到。一定要拿当时美国最先进的科技力量，共同发展。

1997年，英特尔和美国能源部牵头成立了一个名为“极紫外联盟”的研究组织，成员包括摩托罗拉、AMD和美国三大国家实验室。

总投资2亿美元，聚集数百名顶尖科学家，从理论上验证极紫外技术的可行性。

从1997年到2003年的6年间，极紫外联盟的科学家发表了数百篇论文，理清了极紫外技术的理论问题，只需要掩膜版对准器厂商把技术落地。

问题是，美国应该把这样一项由全国开发的宝贵技术交给谁？

美国的口罩对准器厂商已经全军覆没，剩下的玩家只有ASML、尼康、佳能。

上世纪80年代，日本人在存储芯片领域把美国人打得落花流水。到目前为止，美国人恨得咬牙切齿，不可能把技术转让给日本人。

这样，唯一的选择就是ASML。

当然，美国人对这家荷兰公司并不特别放心，这家公司做出了很多承诺，几乎把ASML变成了半个美国公司。

目前，ASML前三大股东都是美国公司，而飞利浦在ASML几乎没有股份。

这就是为什么SMIC想从ASML购买极紫外光刻机，但是美国人不能出售它们，除非他们出售它们，因为这项技术属于其他人。

凭借美国的技术转让和ASML每年10亿欧元的R&D投资，ASML终于在2015年实现了极紫外光刻机的量产。

然而，昔日的日系二人组尼康和佳能直接放弃了极紫外光刻机的研发，退出了竞争，在低端市场只剩下一点点剩余份额。

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从ASML之王崛起的故事中，我们可以看到，口罩对准器的技术其实已经超越了企业之间的竞争，需要从国家战略层面集中资金和技术。

那么，在这场竞争中，中国国产口罩对准器在哪里，没有追赶的可能？

其实中国的口罩对准器技术起步并不算晚，国内第一个口罩对准器早在1977年就研发出来了，与当时世界上最先进的水平相差不远。

然而，由于“与其买，不如造”的信念，中国的口罩对准器R&D停滞不前，直到21世纪初才重新开始。

目前国内最好的掩模对准器厂商是上海微电子，其掩模对准器可以生产90 nm工艺的芯片。

虽然这远不是最先进的7 nm甚至5 nm芯片，但90 nm芯片也能满足国防和工业的计算需求。即使真的断供，我们最多也不会有最新的手机可用，这样国家也不会完全停止。

而且5G技术的应用可以在一定程度上缓解芯片能力的不足。

这就像，我们不能造豪华跑车，但可以造更好的高速公路，整体速度不会太慢。

上海微电子将于2021年至2022年交付新一代浸没式掩模对准器，可生产28 nm工艺的芯片。

28nm芯片可以满足物联网技术的需求，所以在5G时代，中国不会被芯片卡住。

而且，用28 nm掩模对准器重复曝光可以生产7 nm芯片，但速度较慢。

目前，中国科学院已表示将率先攻关口罩对准器项目，国家也已划拨专项资金用于口罩对准器的研发。

中国的R&D在口罩对准器上还有很长的路要走，而修远在忙，但只要你坚持投资，留在牌桌上，你就有机会赢。