光刻巨人！

shuszhao

ASML的创业史

阿呆和5岁儿子的对话：



阿呆：中国是不是什么都能造？
小呆呆：芯片造不出来，因为中国以前能买到造芯片的机器，以后外国人不卖给中国了。


中国最难买到，也是最难自己造出来的机器就是高端光刻机。目前，全世界只有荷兰的ASML能够造出最高端的EUV光刻机，单台售价超过1亿美金！


阿呆国庆在家看了一本书《光刻巨人》，给大家简单说说光刻巨人成长史。

                               
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ASML 1984年成立，到1995年NASDAQ成功上市，历经了11年的创业历程，在这11年中，烧了上亿美金，资金短缺，研发难度巨大，全员长期疯狂加班，一直处于濒临破产的边缘。公司1984年从飞利浦分拆出来时，团队在飞利浦已经经历了20年的光刻机研发，可以看出半导体设备创业的艰难。


1961年，荷兰的国宝级科技公司飞利浦已经传到了二代，有23万名员工和20亿美元年收入。飞利浦有自己的物理研究院Natlab，类似于今天的微软研究院，他们只招收最顶尖的研究人才。60年代是集成电路开始快速发展的时代，光刻机也应运而生，1966年，拥有半导体业务的飞利浦让研究院Natlab开始研发自己的光刻机。


第一步自然是从美国买了一台开始破解，反向研究。很快，飞利浦造出了自己的光刻机，但是一直在研究院，有各种的问题，没办法商业化。


进入70年代，美国集成电路产业飞速发展，各种创业公司层出不穷，半导体设备公司也出现了很多，商业化的光刻机非常成功。有趣的是，即使到了80年代，人们还是认为光的精度没有那么高，所以光刻机的历史使命到2000年就应该结束，后面要被电子束成像技术取代。


1978年，飞利浦研究院Natlab把研发了12年的光刻机半成品转移给了产品部门S&I，希望能够商业化。此时，美国的GCA公司是光刻机的冠军，收入从1978年的1200万美元增长到1981年的1.1亿美元，他们的步进光刻机很成功。


飞利浦陆续在光刻机上投入了几千万美元，但是还没产生收入，压力很大，非常希望找一家公司接收光刻机业务或者合资。悲哀的是，谁都看不上这块业务，连美国竞争对手都没兴趣。此时，荷兰有一家NASDAQ上市的半导体设备公司ASM，也是今天香港上市的ASM Pacific的母公司，想要进军光刻机业务，补齐半导体设备产品线，也想跟飞利浦合作。ASM是一家小公司，入不了飞利浦的法眼，ASM老板普拉多也是费尽周折才说服了飞利浦跟自己合作。于是，1983年，飞利浦和ASM合资成立了ASML，接收了飞利浦的光刻机业务，两家公司股权对半分，公司于1984年正式独立运营。


此时的ASML拥有飞利浦先进的光刻机技术，曝光精度很高，套刻精度也很高，但是却是一个有严重缺陷的半成品，缺少客户使用，会带来污染的油压系统也需要花很多时间改为直线电机驱动，需要上亿美元的巨额资金和三四年的研发周期。


不幸的是，1984年开始，全球陷入了经济衰退，半导体行业也遭遇了衰退周期，一直到1990年才开始恢复。经济直接影响政治，这5年也是全球政治翻天覆地发生巨变的时代。屋漏偏逢连夜雨，ASML的光刻机此时还是一个半成品，有很多的缺点。芯片工厂采购其他半导体设备，厂务就可以决策，但是采购光刻机需要公司执行董事会集体决策，因为光刻机对工厂太重要了，让客户选用一家新公司的光刻机难度非常大。


ASML的首任CEO斯密特是一位研究等离子体物理的天文博士，后来转去做了销售，是一位精通销售，又对前沿科技有敏锐洞察力和研究能力的科学家。此时，荷兰公司都比较保守，管理僵化，效率低下，充满内部政治、官僚作风，但是斯密特在很多美国公司工作过，喜欢开放和创新。


飞利浦的员工加入了ASML，成为最早期的技术团队，公司又不断招聘年轻人加入。斯密特建立了产品化的运营体系，不再是松散的研究部门，而是有严格产品管理的公司。当时的光刻机已经很复杂了，一台光刻机要上万个零件，需要先进的数字化管理系统。


斯密特是个销售，所以他常年去美国跟客户亲自交流，了解第一线的需求，这是飞利浦做不到的。事实证明，要把光刻机卖给美国芯片公司太难了，客户揭露了一个残酷的事实：“等你卖了20台光刻机之后，再来找我谈。”


斯密特见证过电信业的技术变革，一家新进入的厂商在成熟市场是没有机会成功的，除非这家新厂商可以取得重大的技术突破。当时，半导体行业从大规模集成电路LSI转移到超大规模集成电路VLSI，需要小于1微米精度的光刻机。斯密特给公司制定了一个胆大包天的计划，投入1亿美元，制造出最先进的VLSI光刻机。ASM、飞利浦、荷兰政府、欧共体、银行都不断给ASML提供投资、补贴、贷款。可以看出，欧洲对于前沿科技的投入非常巨大。


在高科技行业，资本密集度日益提高，新一代设备的研发投资是上一代设备的10倍，为了使资本向密集型发展，需要一个大市场，要打入最大的客户。斯密特认为光刻机行业一定要进入前三名，争取第一名，才有机会获胜，要投资1亿美元，同时跑的比竞争对手都快。ASM和飞利浦不断地为ASML持续投资输血。


事实证明，不管是团队、CEO还是股东，都对形势过于乐观了。


当时市场上有10家光刻机公司，竞争非常激烈，ASML市场占有率只能排到第10名。在全员大会上，斯密特告诉大家，ASML的目标是1988年收入1.56亿美元，每位员工年薪50万美元，谁都没想到，这个目标晚了5年，1993年才实现。


80年代，是日本半导体崛起的时代，美国芯片公司的市场份额逐渐被日本企业抢夺。日立、NEC和东芝主导DRAM芯片市场。


因为蔡司的镜头有漂移问题，光刻机老大GCA最终走向末路，市场被日本公司佳能、尼康等占据。而尼康最早的光刻机，也几乎和GCA长得一模一样，从山寨起家，日本芯片公司甚至打开光刻机让尼康学习美国光刻机内部构造。尼康尽管是山寨货，但是服务要比美国人好。美国芯片客户说，当你从GCA买一台光刻机，上面写着“我们最好的机器，祝你好运。”从尼康买光刻机，附带了5名服务工程师的服务包。


尼康一开始是追随GCA，但是后来借助于自研镜头的优势，超过了GCA，成为光刻机老大。半导体行业，只有成为“偏执狂”才能生存。


ASML想打入的客户AMD等公司提出了很多需求，同时要求在额定时间之间交付产品。ASML的团队不得不加班加点，几乎没有休息，力争在要求时间交付光刻机产品，压力更大的是，随着与客户的前期沟通，光刻机的功能需求也在动态修改，时间节点却依然很紧。在百年企业飞利浦，员工到了下班时间，大都准时回家，但是ASML的灯光经久不熄。


阿呆也创过业，所以理解ASML当时的艰难处境。作为一家创业公司，ASML几乎遇到了小公司遇到的所有问题：
1. 需要各种定制的零件，但是供应商看不上小客户，不愿意花时间定制，或者定制的零件质量很差。比如蔡司当时的大客户是相机公司，半导体镜头只是小小的可以随时放弃的业务，所以蔡司提供的镜头质量很差，生产速度也很慢。作为一家百年企业，蔡司也有欧洲大公司的通病，体制僵化，员工就是在养老。
2. 客户的需求总是在变，还需要工程师能在最短的时间内交付成熟的产品；
3. 产品做出来了，但是期望的订单还是没来，需要股东持续投资或者不断融资。


ASML比较幸运，大股东飞利浦自己的芯片工厂按照250万美元一台的原价，持续购买光刻机，同时还给公司不断投资。


80年代，在日本半导体公司的辉煌时代，Cypress、Linear、LSI、Maxim等新型的美国半导体公司崛起，他们代表了美国半导体的第三波浪潮，专注于利基市场，做小规模应用型芯片，取得了成功。ASML的光刻机晶圆台对准系统很先进，定位和对准精度都很高，日本公司的优点是镜头先进。针对第三代美国半导体公司的ASIC芯片需求，ASML专门做了光刻机的定制。


1986年ASML终于造出了第一台成熟的光刻机PAS 2500，员工靠昼夜不停地工作才完成了这个产品。但是，半导体处于衰退期，光刻机采购也逐年下降，1986年公司只交付了12台光刻机，收入1100万美元，大部分是飞利浦自己买的，公司已经花掉了超过3000万美元，母公司ASM和飞利浦也都情况惨淡，资金紧张，ASML内部一片悲观。


1987年，好几家光刻机公司倒闭。为了更高的曝光精度，ASML一开始采用了先进的i线镜头，但是遇到很多问题，而佳能用老的g线镜头进行改进，也能满足客户需求，西门子和东芝都采用了佳能光刻机。i线的核心问题是缺少匹配的光刻胶，最终，一个次要的因素——g线设备可以用旧的光刻胶，影响了芯片厂设备选择，所以在技术转型期间要格外小心这些客户实际关注的因素。


ASML此时开始推行一个文化：鼓励研发人员转向运营、服务、销售，这样才能在公司内有更高的薪水，让客户的需求能高效的反馈给研发团队。


1987年，ASML拿到了AMD 25台PAS 2500的合同，但是公司已经花掉了5000万美元，依然困境重重。从1984年到1987年，半导体市场长时间衰退，也给了ASML机遇，如果市场增长，ASML没有能力造出成熟产品，竞争对手会占据市场。后来，市场恢复增长之后，延迟的光刻机订单给了做好准备的ASML机会。


ASM因为半导体行业衰退的原因，严重亏损，所以让ASM  Pacific在香港上市，ASM 1988年退出了ASML。荷兰很少有企业和投资机构能看上光刻机这种高风险的行业，也找不到其他公司来接手，所以ASM退出后，为了不变成飞利浦的全资子公司（全资子公司就不好拿欧洲的补贴了），飞利浦找了荷兰的NMB银行作为股东取代ASM。


1987年台积电成立，飞利浦有27.5%股份，给了台积电很多培训，台积电转移了飞利浦的芯片生产技术，所以也自然要选择一样的设备，1988年从ASML购买光刻机。不幸的是，台积电刚建完厂就遇到了火灾，不得不多买了17台ASML光刻机，台积电的保险公司成了1989年ASML最大客户，帮助ASML在1989年扭亏为盈，利润超过700万美元。看得出来，台积电也是命途多舛，一开始就遇到这么个飞来横祸。


更大的挑战也开始了，ASML要投入更多的资金开发下一代光刻机PAS 5500. ASML靠着飞利浦的芯片订单，搭上了i线镜头的班车，吸取了g线镜头时代的教训，在下一代光刻机继续采用i线镜头。但是佳能和尼康犯了策略错误，跳过i线镜头，直接进入DUV（深紫外线）镜头，DUV非常复杂，产品非常不可靠，同时缺少光刻胶，日本光刻机公司又不得不回到i线镜头，所以后来落后于ASML。


ASML的空气轴承晶圆台非常先进，另外对准方式是看家绝活。那时候，对准技术非常关键，因为准确套刻不同芯片图案并进行曝光非常困难，套刻精度至关重要。


在跟大客户IBM交流后，ASML的员工不得不在两年内完成PAS 5500研发，从零开始，也获得了欧共体和荷兰政府几千万美元的补贴和贷款。新产品最大的挑战是蔡司镜头问题，GCA就是被蔡司的镜头拖垮的，为了避免镜头出问题，让蔡司足够重视，ASML也给蔡司提供了2000万美元资金，两家成立合资公司，深度绑定。镜头搞定之后，从此，ASML一飞冲天。


1991年ASML继续亏损，收入7700万美元，亏损500万美元。1992年，飞利浦不得不继续投入2100万美元资金到ASML。当时飞利浦自己也是处境艰难，剥离了半导体业务，成为今天的NXP。创业8年了，还要继续烧钱，可见半导体设备创业之艰难，其他创新型的高科技公司也是如此，在中国科技创业大潮开启的时代，中国的投资人要对高科技创业充满耐心才行。


不过，半导体行业快速复苏，1992年，ASML收入增长到1.19亿美元，1993年，订单量和交货量快速增长，PAS 5500成了一款畅销的光刻机。1993年，盈利1100万美元。ASML的光刻机生产效率高、停机时间短，尽管卖得贵，但是能帮客户提升产能，降低成本，所以重视成本的三星、海力士也成为了大客户。


1994年，ASML利润超过2000万美元，1995年NASDAQ上市，市值超过5亿美元。


光刻机的投入越来越大，佳能和尼康都退出了EUV光刻机研发，最后，只剩下了ASML坐享最后的红利，如今，市值1500亿美元，成为光刻巨人！

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