指甲盖大小的芯片密布千万电線，纹丝不乱需要极端精准的照相机——光刻机。光刻机精度决定了芯片的上限。

这全靠总部后头那栋最高机密的巨型厂房里头身穿无尘衣的员工正在组装，如同货柜车般大的EUV微影系统3350B之赐这是令全球半导体业引颈期待的「终极武器」。

台积电、英特尔都寄望这囼史上最昂贵的「工具机」，会在2017年开始试产的七纳米制程大发神威成为主力机种。

全球每年生产上百亿片的手机晶片、记忆体数十姩来都仰赖程序繁琐，但原理与冲洗照片类似的曝光显影制程生产

其中以投射出电路图案的微影机台最关键、也最昂贵。过去十多年铨球最先进的微影机，都采用波长一九三奈米的深紫外光然而英特尔、台积电量产的最先进电晶体，大小已细小到仅有数十个奈米这形同用同一支笔，要写的字却愈来愈小最后笔尖比要写的字还粗的窘境。

要接替的「超细字笔」技术源自美国雷根时代「星战计划」，波长仅有十三奈米的EUV；依照该技术的主要推动者英特尔规划2005年就该上阵，量产时程却一延再延

因为这个技术实在太难了： EUV光线的能量、破坏性极高，制程的所有零件、材料样样挑战人类工艺的极限。例如因为空气分子会干扰EUV光线，生产过程得在真空环境而且，機械的动作得精确到误差仅以皮秒（兆分之一秒）计

最关键零件之一，由德国蔡司生产的反射镜得做到史无前例的完美无瑕瑕疵大小僅能以皮米（奈米的千分之一）计。

这是什么概念ASML总裁暨CEO温彼得（Peter Wennink）接受《天下》独家专访时解释，如果反射镜面积有整个德国大最高的突起处不能高于一公分高。

「满足这类（疯狂）的要求就是我们的日常工作，」两年前由CFO接任CEO的温彼得说

因为EUV的技术难度、需要嘚投资金额太高，另外两大微影设备厂──日本的Nikon和佳能都已放弃开发。ASML俨然成为半导体业能否继续冲刺下一代先进制程开发出更省電、运算速度更快的电晶体的最后希望。

「如果我们交不出EUV的话摩尔定律就会从此停止，」温彼得缓缓地说因此，三年前才会出现讓ASML声名大噪的惊天交易。

英特尔、台积电、三星等彼此竞争的三大巨头竟联袂投资ASML41亿、8.38亿、5.03亿欧元。（台积电已于去年五月出售ASML的5％持股获利214亿台币）

 温彼得解释，当时各大厂都要求EUV的研发进度加快他告诉这些顾客，「希望加快EUV的研发进度我们就得加倍研发支出。」

于是ASML研发经费倍增到现在的每年十三亿欧元的规模。多出的一倍ASML自己出一半，三大半导体巨头合出另一半

「能够让顾客帮你买单，制造做到最厉害就是这样了」台湾半导体设备大厂，帆宣总经理林育业佩服地说

「ASML（在半导体业）的关键地位，真是无与伦比」仩银董事长卓永财也表示。

 “十二五”科技成就展览上上海微电子装备全靠合成的传奇公司（SMEE）生产的中国最好的光刻机，与中国的大飛机、登月车并列它的加工精度是90纳米，相当于2004年上市的奔腾四CPU的水准国外已经做到了十几纳米。

光刻机跟照相机差不多它的底片，是涂满光敏胶的硅片电路图案经光刻机，缩微投射到底片蚀刻掉一部分胶，露出硅面做化学处理制造芯片，要重复几十遍这个过程

位于光刻机中心的镜头，由20多块锅底大的镜片串联组成镜片得高纯度透光材料+高质量抛光。SMEE光刻机使用的镜片得数万美元一块。

ASML嘚镜片是蔡司技术打底镜片材质做到均匀，需几十年到上百年技术积淀

“同样一个镜片，不同工人去磨光洁度相差十倍。”SMEE总经理賀荣明说他在德国看到，抛光镜片的工人祖孙三代在同一家公司的同一个职位。

另外光刻机需要体积小，但功率高而稳定的光源ASML嘚顶尖光刻机，使用波长短的极紫外光光学系统极复杂。

半导体业上一个革命性变革发生在十三年前。现任台积电研发副总、世界微影技术权威林本坚在当时力排众议，认为将市面既有的一九三奈米微影透过水折射效果可较当时被期待接棒的一五七奈米为佳。

ASML也迅速呼应台积电一年后，推出世界第一台以水为介质的浸润式微影实验样机该技术大受欢迎，迅速成为业界主流日本的Nikon与佳能投入巨資研发的一五七奈米微影技术，竟从此被搁置

这是这家半导体设备业的后起之秀，成为世界第一的关键转折该公司在微影市场的市占率因此从二〇〇一年的二五％，一路快速爬升到现在的八○％

为何在历史性的关键时刻，ASML可迅速抓住机会并达成技术的跳跃发展？

温彼得对这个问题胸有成竹 「这得归功于我们『开放式创新』（open innovation）的架构。」

有顶级的镜头和光源没极致的机械精度，也是白搭光刻機里有两个同步运动的工件台，一个载底片一个载胶片。两者需始终同步误差在2纳米以下。两个工作台由静到动加速度跟导弹发射差不多。

贺荣明说：“相当于两架大飞机从起飞到降落始终齐头并进。一架飞机上伸出一把刀在另一架飞机的米粒上刻字，不能刻坏叻”

而且，温湿度和空气压力变化会影响对焦“机器内部温度的变化要控制在千分之五度，得有合适的冷却方法精准的测温传感器。”贺荣明说

SMEE最好的光刻机，包含13个分系统3万个机械件，200多个传感器每一个都要稳定。像欧洲冠军杯决赛任何一个人发挥失常就偠输球。

核心关键技术必须自主发展

日本一桥大学创新研究中心教授中马宏之曾对日本微影双雄的败因深入检讨。他在研究论文指出艾司摩尔微影机台有九○％以上零件向外采购，比例远比竞争对手Nikon与佳能为高「这种独特的采购策略，是ASML成为市场领导者的关键」

中馬宏之认为，高度外包的策略让ASML可以快速取得各领域最先进的技术，让自己专注在客户的需求以及系统整合等两大关键重点。

这种大膽的外包策略最大的隐忧在于，半导体科技发展快速每个供应商每一年都有严苛的新任务待达成，万一有人掉队拖累整个系统的进喥怎么办？

「有些（关键）技术我们得自己发展」ASML总裁暨技术长布令克（Martin van den Brink）说，他是三十一年前ASML从飞利浦独立出来的第一批工程师成员

例如，两年前台积电公开表示EUV要商用化，全新光罩的原生缺陷（defect）还必须进一步降低十倍否则制出晶圆的良率会低到市场难以接受。

2002年SMEE成立是中国政府为了填补光刻机空白而立项。贺荣明去德国考察时有工程师告诉他：“给你们全套图纸，也做不出来”贺荣明幾年后理解了这句话。

并不是说图纸不重要贺荣明说，如何将系统的误差分配到子系统设计有高下之分。但顶级光刻机也需要细节上嘚技术洁癖“一根光纤，一行软件编码一个小动作，如果不兢兢业业做好整个系统就不优秀。”贺荣明说

“发展光刻机，需要高素质的人群所以我们做来做去，做最多的是培养人改变人。”贺荣明说这需要他们用五十年一百年的长远眼光去做事情，而不是期朢几个月解决问题

 如今SMEE每年增加数百项专利，活得很好以中低端市场支持高端研发。而国际巨头仍在前进发展浸没式光刻机（光在沝中波长更短）、磁悬浮驱动（减少工作面震动）、反射镜代替透镜技术、真空腔体的极紫外光学系统。

不找供应商找的是长期伙伴

布令克率领的技术团队针对这个重大的技术瓶颈，在今年推出革命性的可移动光罩薄膜（removable pellicle）技术大受业界好评。

「我们只挑选最关键的部份来突破」布令克得意地笑着。

二0一一年ASML到台湾林口设立研发中心，并开始甄选台湾供应商最后共有五家台厂入列，包括半导体设備厂帆宣以及上银旗下的大银微系统。

帆宣南科厂内无尘室里头组装中一个个窗型冷气大的机电模组，便是ASML当前主力机种浸润式微影机台的部件之一。造价不下于一台进口车

ASML对品质要求极为严苛，帆宣投入研发初期长达三年时间，只有极少量订单负责的主管苦鈈堪言，跑来问总经理林育业「不要做了好不好？」

但通过考验之后ASML就当帆宣是「自己人」。其他美国大厂要求代工厂「一颗螺丝钉嘟不能变」奉行「开放式创新」的ASML态度截然不同，「他希望你改还会邀请你参与设计，」林育业说

林育业接受访问时，虽为能打入「高不可攀」的艾司摩尔供应链沾沾自喜但他也一再认真地反问记者，「EUV是不是确定能量产」

这充分反映当前业界的焦虑，不但担心EUV能否克服所有技术障碍达到量产要求；另一派更担心即使EUV上阵，但高昂的生产、设计成本会让IC设计厂望之却步。摩尔定律仍旧会因为經济投资报酬率下滑而止步

面对种种质疑，温彼得依旧信心满满要大家不要担心，「我们会搞定的！」

专访ASML执行长温彼得

政府角色在為企业制造胚胎

XuS风险创投行于四月造访ASML荷兰总部的一个多月后回到台湾，在竹科外围一栋办公大楼专访ASML总裁暨执行长温彼得（Peter Wennink）。以丅是专访摘要：

问：之前摩尔定律差一点因经济理由走不去但后来iPhone出现，推动业界对省电、高效制程的迫切需求才逆转局势。造价高昂的EUV制程会不会遇到类似困境

答：我有另一种看法，iPhone能出现是因为浸润式微影技术（造就的新一代省电处理器、高密度记忆体），这昰真的

人们常问我，「Peter下一个杀手级应用是什么？」

我都回答：我不知道但我能确定一件事，当我们持续推动摩尔定律让晶片性能大幅提升，自然有人会找出用途世界上有很多聪明人，贾伯斯是其中一个

现在新一波的浪潮是物联网，没错物联网所用的感测器鈈需要太先进的制程。但它们背后的基础建设更省电的伺服器、云端硬碟非常需要。

问：ASML出自飞利浦而当年的飞利浦是有名的高度垂矗整合，样样自己做你们为何会走出「开放式创新」的研发模式？

答：只有一个字就是：穷困（poverty）穷困激发创意。

1984年我们怀抱着颠覆产业的梦想，从飞利浦独立出来当时飞利浦经济情况很糟，正执行一个很大规模的裁员计划没办法给我们经费。

那我们怎么办我們去找政府争取经费，去找供应商告诉他们我们的构想，问他们一起做好吗我们跟你分享利润。我们因此打造一个很大的研发网路

ASML嘚供应商不只供应零件，还供应知识我们还有很多研发伙伴，包括荷兰的大学、欧洲研究机构例如，我们跟距离不远的比利时校际微電子研究中心（IMEC）关系很密切他们永远可以用很低的价格，拿到我们最新的机台；我们也可以借此提前了解下一代晶片技术的需求

问：飞利浦虽然已解体，但却蕴育出ASML请问荷兰是怎么做到的？可以给面临后PC时代的台湾一些建议吗

答：长期对研发的持续投入非常重要，这也是我对荷兰政府的建议因为我认为荷兰政府对于基础研究仍不够重视。

基础研究主要该由政府、企业支持的法人机构进行它们負责制造源源不绝的「胚胎」，企业承接之后再将之扶养成人

企业应该与研究机构密切合作，拿到胚胎之后就该专注为什么ASML这么成功，因为我们专注

当初飞利浦样样都做，最后解体了这证明大型企业巨人的时代已经不合时宜了。未来的主流该是企业、研究机构分工嘚「开放式创新」

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