首席执行官福凯已帮助这家荷兰公司成为欧洲最有价值的公司。他面临的下一个重大考验是能否引领极紫外光刻(EUV)技术向高数值孔径(High NA)EUV技术的过渡。ASML公司率先推出了EUV光刻机,这些设备帮助客户从7纳米芯片过渡到英伟达和苹果公司使用的3纳米芯片。高数值孔径EUV光刻机的目标是将芯片尺寸进一步缩小到2纳米以下。
英特尔和其他客户正在试验这些新机器,这将使芯片更有能力运行人工智能和其他领域的高级应用程序,福凯表示,它们正逐步走向商业化生产。他说:“我们为改进光刻技术而设计的工具已经得到了验证。成像效果非常好,分辨率也很高。现在我们正在与他们合作,以最终完善该系统。”
ASML将与客户合作,力争在明年实现高NA机床的稳定运行,最大限度地减少停机时间。Fouquet预计,高NA光刻机将在2027年和2028年实现大规模量产。未来十年,ASML还将推出一项名为Hyper NA的更先进的技术。目前,该技术的研究工作已经启动。
福凯早年积累的技术知识对他与客户的合作至关重要。他每年两次主持与英特尔和台积电等公司首席执行官的高管评审会议,同时还参加每半年一次的技术评审会议,在会上芯片制造商们会概述未来十年的生产路线图。而ASML则会解释其即将推出的芯片的规格,使双方有机会提前数年发现差距或不匹配之处。
即将面临的一个问题是,人们对人工智能能力的需求持续增长。芯片行业的传统发展速度是每两年将芯片上的晶体管数量翻一番,这就是摩尔定律,但英伟达希望发展得更快。
“他们希望晶体管的数量每两年增长16倍,”福凯说。“所以这完全违背了摩尔定律。”
与此同时,福凯还必须应对复杂的地缘政治局势。去年,中国是ASML最大的市场,因为中国正大力发展国内芯片产业,但该公司却被禁止向中国销售所有EUV光刻机及其最先进的DUV光刻机。ASML目前销售给中国客户的设备已经落后于最新的高数值孔径(High NA)设备八代。
“中国不会接受被科技拒之门外,”福凯说。“这就是现实。”
冒险赌注ASML的成功源于大约三十年前的一项大胆尝试,当时就连公司自己的工程师都担心这项技术可能会失败。1984年, 荷兰飞利浦集团和芯片制造设备制造商ASM International NV合资成立了ASML,旨在开发光刻系统(最初名为ASM Lithography)。然而,来自佳能和尼康等日本竞争对手的激烈竞争使ASML举步维艰。最终,ASM International退出了ASML,将其股份出售给了飞利浦。
上世纪90年代,包括ASML在内的欧洲财团和一群日本政府支持的企业竞相研发并最终控制一种新型紫外光技术——极紫外光刻(EUV),用于更精确地在半导体上刻蚀电路。21世纪初,经过大约十年的努力,由于成本高昂且进展缓慢,日本方面最终放弃了这项计划。
伯恩斯坦分析师戴维·戴表示:“这被认为风险太大。没有人知道需要多久才能成功。”
ASML 坚持不懈。这项技术对整个行业意义重大,以至于这家荷兰公司赢得了包括英特尔、台积电和三星在内的多家领先芯片制造商的资金支持。他们需要极紫外光刻(EUV)——一种只在太阳表面自然产生的波长——才能不断缩小电路尺寸,提升处理器性能。他们还需要利用极其平坦的反射镜和透镜来聚焦这种光,从而制造出更窄的电路线。戴维表示:“如果没有 EUV 技术的突破,整个半导体制造过程将会停滞不前。”
ASML 终于在 2000 年代中期取得了突破性进展,制造出了可以与外部研究人员分享的原型机。这项技术利用激光照射锡液滴,产生等离子体,并发射出波长仅为 13.5 纳米的极紫外 (EUV) 光束——远小于上一代技术的 193 纳米波长——这种光束被称为深紫外光。ASML 首次证明了这项技术可以投入商业应用,但距离机器能够大规模生产又过去了十多年。
戴维表示, ASML 的回报非常丰厚:其在光刻市场的份额从与尼康和佳能竞争时的不到 40% 增长到去年的 90%。
供应链福凯正是在公司取得这项突破性进展之际加入的。当时ASML的首席技术官马丁·范登布林克回忆说,他曾在加州圣何塞的一家餐厅里一边吃早餐一边面试这位年轻的法国工程师。福凯最突出的特质是学习的热情。福凯当时的专长是计量学——芯片制造所需的精密测量。他本可以争取在该领域担任高级职位,但他却渴望参与ASML的新技术研发,即便这意味着要从基层做起。
“我觉得这非常独特,”范登布林克说道,他去年从ASML总裁的职位上退休。“大多数人都不是这样的。”
在公司早期寻求使 EUV 技术在商业上可行的过程中,它不得不找到大约 1000 家供应商,要求他们制造用于生产芯片制造机的专用组件。
德国工业激光器制造商通快(Trumpf)受邀制造功率强大的激光器,能够以每秒5万次的频率喷射熔融锡,从而产生等离子体并发射极紫外光。该系统需要每小时至少生产125片晶圆。其中一个挑战是,熔化锡的过程非常脏乱,容易造成所谓的“积垢”,堵塞反射镜和透镜。最初,这套设备不够可靠,因此范登布林克(Van den Brink)将德国员工带到荷兰,共同进行改进。
“你必须帮助他们,”他说。“帮助供应商比对他们大吼大叫更有效。”
ASML也提供了资金。为了推动像镜头制造商蔡司这样的供应商开发更先进的零部件,这家荷兰公司提供了资金,以换取约25%的股份,用于投资新的工艺流程。
为了表达对福凯的信任,ASML于2018年任命他负责EUV光刻技术,当时这种芯片制造设备即将实现大规模量产。在截至2021年的四年间,ASML的订单量增长了两倍多,其中EUV设备的订单量约占当年总订单量的一半。
ASML一旦售出一台新机器,通常需要与客户密切合作两到三年,才能可靠且经济高效地生产芯片。该公司会派遣数十名工程师前往台积电或三星等客户处,对机器进行微调。
英特尔于 2023 年收到了首台 High NA 机器,目前正致力于为其量产做准备。测试运行大约需要四个月,每次测试后,两家公司的员工都会仔细审查结果。如有必要,他们会重新设计并重新订购零件。目标是在商业发布前尽可能提高良率——即可用芯片的百分比。台积电的良率约为 90%,是业界的标杆。如果良率只有 30%,成本将是其三倍。
客户几乎随时都能获得帮助。ASML 与芯片制造商签订合同,保证每台机器的可用性,对于成熟技术而言,可用性通常高于 90%。一支应急响应团队全天候驻守现场,并采用非常精准的升级流程。工程师会在半夜被派往现场解决问题,或者立即安排飞机前往现场。
日本芯片初创公司Rapidus Corp.的首席执行官小池敦义(Atsuyoshi Koike )购买了ASML的设备,以帮助其为索尼集团等客户生产定制芯片。他表示,ASML是实现其定制芯片制造速度比现有市场产品快两到三倍战略的唯一选择。他还对Fouquet提供的支持印象深刻,其中包括在北海道北部岛屿现场工作的50至60名ASML员工。
“他希望我们实现提供最佳速度的目标,”小池说。“他总是给我们提供新的技术理念。”
ASML还在其总部定期举办技术讲座,台积电、三星等顶级芯片制造商的CEO和其他高管会在讲座上与员工分享战略和遇到的问题。小池百合子在富凯做演讲时,给他带了一瓶上好的獭祭清酒。
《文化地图》一书的作者、欧洲工商管理学院(INSEAD)教授艾琳·迈耶指出,要与遍布全球的供应商和客户打交道,需要非凡的人际交往能力。福凯的客户来自等级森严的国家,而他本人则在世界上最平等、最直接的文化之一中工作。
“当然,这非常具有挑战性,”她说。“这对他们来说很有创意,也很大胆。”
ASML凭借其独特的技术、稳定的供应商和忠实的客户群,一些分析师得出结论:福凯在半导体行业拥有最稳固的垄断地位。
摩根大通分析师桑迪普·德什潘德(Sandeep Deshpande)刚刚将ASML列为半导体行业的首选股,并将该公司2027年的营收增长预期上调至29%。他在一份研究报告中写道:“我们认为,这一预测的唯一风险在于半导体制造商是否会建设洁净室产能。”
ASML确实有竞争对手,但它们仍然远远落后。尽管上海微电子设备有限公司(SMEE)获得了中国政府的支持,以帮助中国在光刻技术方面迎头赶上,但其设备仍比ASML落后10到15年。位于旧金山、由彼得·蒂尔投资的初创公司Substrate宣布计划利用基于X射线的技术挑战ASML的设备,但这项技术距离量产还有数年之遥。
“我们会看到有人尝试进行光刻吗?当然会,”福凯在费尔德霍芬的采访接近尾声时说道。“但这非常困难。而且整个生态系统高度依赖其他技术。所以,关键不仅在于光刻本身,还在于我们的光刻技术如何融入客户的整个生产流程。”
“当然,这项技术仍然很难被完全替代。”