一家荷蘭公司出售的大型機(jī)器已成為決策者的關(guān)鍵杠桿——這也從側(cè)面說明任何國(guó)家在半導(dǎo)體技術(shù)方面建立完全自給自足的供應(yīng)鏈的希望是多么不切實(shí)際。

該機(jī)器由位于維爾德霍芬的ASML Holding制造。

它的系統(tǒng)使用一種不同的光來定義芯片上的超小型電路，將更多的性能封裝到小片芯片中。該工具歷時(shí)數(shù)十年開發(fā)并于 2017 年投入量產(chǎn)，單機(jī)成本超過 1.5 億美元，將其運(yùn)送給客戶需要 40 個(gè)集裝箱、20 輛卡車和三架波音 747。

這個(gè)復(fù)雜的機(jī)器被廣泛認(rèn)為是制造最先進(jìn)芯片所必需的，這種能力具有地緣政治影響。

喬治城大學(xué)安全與新興技術(shù)中心的研究分析師威爾亨特表示，如果沒有該系統(tǒng)，制造商就無法生產(chǎn)領(lǐng)先的芯片，“然而它只能由荷蘭公司 ASML 制造”。中國(guó)至少要十年才能建造自己的類似設(shè)備，威爾亨特補(bǔ)充說。

ASML 的機(jī)器已經(jīng)有效地變成了芯片供應(yīng)鏈中的一個(gè)瓶頸，而芯片充當(dāng)了計(jì)算機(jī)和其他數(shù)字設(shè)備的大腦。該工具在三大洲的開發(fā)和生產(chǎn)——使用來自日本、美國(guó)和德國(guó)的專業(yè)知識(shí)和零件——這也提醒人們?cè)摴?yīng)鏈的全球化程度，為任何想要在半導(dǎo)體領(lǐng)域取得領(lǐng)先地位的國(guó)家提供現(xiàn)實(shí)檢驗(yàn)本身。

不止中國(guó)，美國(guó)國(guó)會(huì)也正在討論支出超過 500 億美元以減少對(duì)外國(guó)芯片制造商依賴的計(jì)劃。聯(lián)邦政府的許多部門，尤其是五角大樓，一直擔(dān)心美國(guó)對(duì)中國(guó)臺(tái)灣領(lǐng)先芯片制造商的依賴。

波士頓咨詢集團(tuán)和半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會(huì)今年春天的一項(xiàng)研究估計(jì)，建立一個(gè)自給自足的芯片供應(yīng)鏈至少需要 1 萬(wàn)億美元，而且芯片和用它們制造的產(chǎn)品的價(jià)格會(huì)大幅上漲。

哈佛商學(xué)院研究供應(yīng)鏈的管理學(xué)教授施威利說，這個(gè)目標(biāo)對(duì)任何人來說都是“完全不現(xiàn)實(shí)的”。ASML 的技術(shù)“是您進(jìn)行全球貿(mào)易的一個(gè)很好的例子。”

這種情況凸顯了 ASML 所扮演的關(guān)鍵角色，這家曾經(jīng)默默無聞的公司現(xiàn)在市值超過 2850 億美元。Evercore ISI 的分析師 CJ Muse 說，它是“你從未聽說過的最重要的公司”。

該公司前身由電子巨頭飛利浦和另一家工具制造商 Advanced Semiconductor Materials International 于 1984 年創(chuàng)建，并在之后成為一家獨(dú)立公司。ASML是迄今為止最大的 芯片制造設(shè)備供應(yīng)商，該設(shè)備涉及一種稱為光刻的工藝。

制造商使用光刻技術(shù)將芯片電路的圖案反復(fù)投影到硅片上。可以添加到單個(gè)芯片中的微型晶體管和其他組件越多，它就變得越強(qiáng)大，可以存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就越多。小型化的步伐被稱為摩爾定律——以芯片巨頭英特爾的創(chuàng)始人之一命名的定律。

1997 年，ASML 開始研究向使用極紫外或 EUV 光的設(shè)備轉(zhuǎn)變。這種光具有超小的波長(zhǎng)，可以創(chuàng)建比傳統(tǒng)光刻術(shù)更小的電路。該公司后來決定制造基于該技術(shù)的機(jī)器，自 1990 年代后期以來，這項(xiàng)工作已耗資 80 億美元。

為了更快研發(fā)進(jìn)度，開發(fā)過程也迅速走向全球。ASML 現(xiàn)在使用來自德國(guó)的鏡頭和在圣地亞哥開發(fā)的硬件組裝先進(jìn)的機(jī)器，這些硬件通過用激光噴射錫滴來產(chǎn)生光。而這些關(guān)鍵的化學(xué)品和組件來自日本。

ASML 首席執(zhí)行官彼得·溫寧克 (Peter Wennink) 表示，公司早期資金短缺讓他們不得不整合了專業(yè)供應(yīng)商的發(fā)明，創(chuàng)建了他所謂的快速創(chuàng)新的“協(xié)作知識(shí)網(wǎng)絡(luò)”。

“我們被迫不做別人做得更好的事情，”他說。

ASML 建立在其他國(guó)際合作的基礎(chǔ)上。1980 年代初，美國(guó)、日本和歐洲的研究人員開始考慮光源的根本轉(zhuǎn)變。這個(gè)概念被一個(gè)財(cái)團(tuán)采納，該財(cái)團(tuán)包括英特爾和另外兩家美國(guó)芯片制造商，以及能源部實(shí)驗(yàn)室。

ASML 總裁兼首席技術(shù)官 Martin van den Brink 表示，經(jīng)過一年多的談判，ASML 于 1999 年加入。該公司的其他合作伙伴包括比利時(shí)的 Imec 研究中心和另一個(gè)美國(guó)財(cái)團(tuán) Sematech。ASML 后來吸引了英特爾、三星電子和臺(tái)積電的巨額投資，以幫助其發(fā)展。

由于極紫外光的特性，這種發(fā)展變得更加棘手。光刻機(jī)通常通過透鏡將光聚焦以在硅片上投射電路圖案。但是小的 EUV 波長(zhǎng)會(huì)被玻璃吸收，因此鏡頭將無法工作。鏡子，另一種常見的直射光工具，也有同樣的問題。這意味著新的光刻技術(shù)需要帶有復(fù)雜涂層的反射鏡，這些反射鏡結(jié)合起來才能更好地反射小波長(zhǎng)。

因此，ASML 求助于擁有 175 年歷史的德國(guó)光學(xué)公司和長(zhǎng)期合作伙伴蔡司集團(tuán)。它的貢獻(xiàn)包括一個(gè)兩噸重的投影系統(tǒng)來處理極紫外光，其中有六個(gè)特殊形狀的鏡子，這些鏡子在使用離子束去除缺陷的復(fù)雜機(jī)器人過程中經(jīng)過數(shù)月的打磨、拋光和涂層處理。

Martin van den Brink先生說，產(chǎn)生足夠的光線來快速投影圖像也導(dǎo)致了延遲。但是，ASML 于 2013 年收購(gòu)的圣地亞哥公司 Cymer 最終改進(jìn)了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)將來自高功率激光器的脈沖引導(dǎo)到每秒 50,000 次的錫液滴上——一次是將它們壓平，第二次是將它們汽化——以創(chuàng)造強(qiáng)光。

新系統(tǒng)還需要重新設(shè)計(jì)的稱為光掩模的組件，它們?cè)谕队半娐吩O(shè)計(jì)中就像模板一樣，以及沉積在硅片上的新化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)暴露在光線下時(shí)會(huì)產(chǎn)生這些圖像。日本公司現(xiàn)在供應(yīng)大部分這些產(chǎn)品。

自 2017 年 ASML 推出商用 EUV 設(shè)備以來，客戶已經(jīng)購(gòu)買了大約 100 個(gè)。買家包括三星和臺(tái)積電，這是其他公司設(shè)計(jì)的最大的服務(wù)生產(chǎn)芯片。臺(tái)積電使用該工具制造 Apple 為其最新款 iPhone 設(shè)計(jì)的處理器。英特爾和 IBM 表示 EUV 對(duì)他們的計(jì)劃至關(guān)重要。

“這絕對(duì)是人類制造的最復(fù)雜的機(jī)器，”IBM 高級(jí)副總裁 Darío Gil 說。

荷蘭對(duì)向中國(guó)出口此類機(jī)器的計(jì)劃自 2019 年一直延遲，但對(duì) ASML 的財(cái)務(wù)影響不大，因?yàn)樗衼碜云渌麌?guó)家的訂單積壓。但該公司約 15% 的銷售額來自在中國(guó)銷售舊系統(tǒng)。

“我希望常識(shí)會(huì)占上風(fēng)，”Martin van den Brink先生說。