繁體
  • 简体中文
  • 繁體中文

熱門資訊> 正文

ASML的創業故事:光刻巨頭的成長之路

2024-04-04 10:09

來源:內容由半導體行業觀察(ID:icbank)轉載自ASML

$阿斯麥 (ASML.US)$ 於 1984 年 4 月 1 日成立,當時名為 ASM Lithography。這家由$飛利浦 (PHG.US)$和 ASM International 組成的合資企業的使命是:將飛利浦開發的晶圓步進機 PAS 2000 商業化。

圍繞ASML 創立的神話,描繪了這樣一幅畫面:一家小型、好奇的初創公司被困在一個粘稠的棚屋里,並試圖打入蓬勃發展的半導體市場。但我們是如何走到這一步的呢?ASM Lithography 的早期參與者是誰?他們為何聯手組建這家新公司?

這個故事講述了飛利浦的一個小項目如何在快速發展的半導體生態系統的邊緣徘徊,然后在行業和荷蘭費爾德霍芬找到自己的位置。公司的成立是新事物的開始,同時也是十年發展的延續。

1974 年,研究人員聚集在飛利浦研究院 NatLab 的 SIRE I 原型周圍

01 產業的分工

在 20 世紀 60 年代和 1970 年代,芯片製造商在內部構建了絕大多數半導體價值鏈——製造成品微芯片所需的所有步驟。隨后,在 20 世紀 70 年代末和 80 年代初,半導體制造技術的規模和複雜性快速增長。這種發展推動了半導體價值鏈的分工。半導體設備行業的出現是爲了提供現成的尖端解決方案。有了這種現成的能力,芯片製造商和用户開發自己的芯片製造設備就不再有意義。

專業設備供應商對於開發用於在微芯片上打印圖案的複雜光刻系統尤其重要。改進這些系統以便它們可以打印更小的特徵是推動摩爾定律的關鍵。對於芯片製造商來説,更多的晶體管意味着以更低的成本獲得更多的計算能力。

半導體生態系統的這種轉變在飛利浦等大型多元化公司的內部體現出來,這些公司需要用於各種產品和應用的芯片。他們的內部設備開發提供了高標準。然而,飛利浦內部組織不支持將其光刻技術成熟到全行業競爭水平的敏捷性、適應性和需求。相反,像飛利浦這樣的大公司剝離了製造設備業務,以便在這些技術過時之前賺錢。

02 PAS 2000的雛形

正是在這種背景下,飛利浦開始開發自己的晶圓步進機,用於對硅晶圓進行圖案化。原型機Silicon Repeater (SIRE) I 和 II 由飛利浦研究中心開發。飛利浦自動步進機 (PAS:Philips Automated Stepper) 2000 從這些研究原型中誕生。

1980年5月SIRE II原型機照片

在飛利浦研究中心,飛利浦的部門主要專注於基礎研究,晶圓步進機有點反常。市場需求日益帶動企業研發,工程製造裝備應用較多。從 1978 年起,飛利浦科學與工業 (S&I) 部門以 PAS2000 的名義推動了商業化工作。

從飛利浦研究中心轉移到 S&I 后,開發晶圓步進機成為真正的跨學科事務。兩個部門的員工都力推自己的見解和工作方法。這種合作顯然可以被視為邁向現在所謂的「系統工程」的第一步。

在龐然大物飛利浦內部,PAS 2000 項目只是一項非常小的活動。儘管如此,它還是遇到了時間壓力和成本增加。面對資源稀缺,時任 S&I 的副主任維姆·特魯斯特 (Wim Troost) 利用個人可自由支配的預算來維持項目的運轉。他還尋求飛利浦董事會和荷蘭政府的進一步支持。

PAS 2000 的集成團隊

S&I 接手該項目后,Troost 等人很快意識到,外部客户的參與對於驗證技術是不可或缺的。他們無力製造僅供飛利浦內部使用的 PAS 2000。如果他們想製造自己的光刻系統,就必須與多個客户密切合作,將其商業化。

03 產業政策、投資者和企業家

從 20 世紀 70 年代末開始,在歐盟委員會的指導下,西歐各國政府重塑了產業政策。他們專注於創新和協作,瞄準新興行業,特別是快速發展的半導體行業和微電子行業。這些政策是促進經濟活動的新手段,如果可能的話,可以重振陷入困境的企業集團,其中許多企業(包括飛利浦)已經開始分崩離析。

應委員會的要求,飛利浦和其他企業向各自政府表達了這些行業的重要性。從歐洲最大的電子公司收到此消息后,荷蘭政府對這一主題有了進一步的理解,併爲他們的后續行動提供了依據。

不斷上升的成本、全球競爭和技術進步迫使大型企業剝離非核心業務並重新調整業務重點。對於飛利浦來説,其中一項活動就是他們的晶圓步進機。與此同時,新興的風險投資公司和創業驅動的初創企業和規模化企業為工業增長提供了新的範式。

04 取得進步的壓力

1982 年初,飛利浦的光刻產品雄心面臨重大挑戰。他們需要更多的工程資源。儘管他們找到了評估工具的外部客户 IBM,但能否在 1982 年夏天及時交付仍存在很大的不確定性。飛利浦研究中心的工程師立即伸出援手。S&I 高管經常訪問海牙和布魯塞爾,尋求荷蘭政府和歐盟委員會的額外資金。

在時間、資金和荷蘭經濟部的壓力下,飛利浦 S&I 開始為其晶圓步進機尋找合作伙伴。這引致了與 Cobilt(一家制造掩模對準器和軌道的公司)的初步討論,隨后與光刻市場領導者 Perkin Elmer 進行了討論。

與此同時,荷蘭經濟事務部、飛利浦和一家成長中的荷蘭公司 ASM International(或簡稱 ASM)之間展開了三方對話。在歐盟委員會新穎的微電子計劃 ESPRIT 的背景下,芯片公司對它們對美國設備的依賴表示了擔憂。爲了滿足行業需求,該部和 Arthur Del Prado 本人提出將 ASM 作為潛在的解決方案。

作為 ASM 的創始人兼首席執行官,Del Prado 體現了新興且流行的創業精神。他是半導體設備領域的先驅,於 1958 年首次將硅從硅谷引入歐洲。隨后,他於 1981 年在納斯達克首次公開募股,引起了轟動,這對荷蘭公司來説尚屬首次。Del Prado的遠見和毅力通過展示高科技行業創業企業的變革潛力,推動他的公司聲名鵲起。

這位企業家對飛利浦很感興趣。他意識到大公司越來越多地通過剝離創新來降低成本。這使得他們受人尊敬的研究實驗室成為事實上的「孵化器」。正如他在 1982 年 2 月所説:「我非常懷疑是否要認真努力地與光刻領域的競爭對手接觸,這麼晚了,與該領域的大公司合作......除非這種情況與飛利浦這樣的大公司一起發生......」儘管如此,Del Prado 還是對飛利浦高管在創新方面合作的意願表示懷疑。

幾個月后,1982 年 10 月 7 日,Del Prado 瞭解到 PAS 2000 項目。他認為與飛利浦合作可能是他進入利潤豐厚且享有盛譽的光刻市場的門票。此后不久,這位企業家表達了 ASM 的合作興趣。該部贊同Del Prado 的觀點,指出這種夥伴關係對荷蘭的潛在戰略利益。這種夥伴關係可能會推動荷蘭在微電子領域的能力。

05 尋求夥伴關係

然而,飛利浦認為 ASM 的地位太低,因此青睞 Perkin Elmer。儘管Del Prado具有企業家精神並取得了成功,但飛利浦高管仍將 ASM 視為暴發戶。Perkin Elmer 是一家多元化的大型公司,擁有龐大的光刻工具安裝基礎,被認為是更強大的合作伙伴。

興趣是相互的。到 20 世紀 80 年代初,晶圓步進機比 Perkin Elmer 的 Micraligns 能夠以可接受的生產率對最小特徵尺寸提供更多控制。在競爭加劇的情況下,這家美國公司尋求迅速鞏固其市場地位。

Perkin Elmer 正在考慮與 Philips S&I 或位於列支敦士登的初創公司 Censor 合作。他們更喜歡飛利浦,理由是該公司的資源和 PAS 2000 的先進性。在擬議的合資企業中,Perkin Elmer 將發揮主導作用,負責銷售和服務。飛利浦將貢獻技術和製造能力。

然而,飛利浦猶豫是否授予其內部資源的訪問權限,例如處於從屬地位的飛利浦研究中心。這種猶豫使談判時間過長,最終Perkin Elmer 與Censor合作。

06 工程緊迫性

到 1983 年,Philips S&I 的晶圓步進機團隊由大約 50 名工程師組成,面臨着不確定性。他們將需要大約 1.2 億荷蘭盾(按當前定價水平計算約為 2.45 億歐元)來升級、生產和銷售該機器。儘管 Troost 竭盡全力、堅持不懈地努力,包括探索與瓦里安和$松下 (6752.JP)$的合作伙伴關係,但晶圓步進機小組還是來不及了。緊迫性顯而易見。

受到有關 ASM 業績的積極消息的鼓舞,S&I 技術總監 Georg de Kruyff 決定於 1983 年春天恢復與 Arthur del Prado 的討論。在沒有什麼可失去的情況下,他和一些同事參觀了 ASM 位於荷蘭比爾託芬的總部。Del Prado非常渴望飛利浦的技術和合作夥伴關係,雙方很快達成協議。

將光刻系統添加到其產品組合中將使 ASM 幾乎成為半導體設備的一站式商店。這筆鉅額投資幾乎相當於 ASM 1982 年的全部收入。然而,飛利浦高管並不知道,Del Prado正準備在 1983 年秋天之前在納斯達克上市更多的 ASM 股票,資金不會成為問題。

07 ASML的開始

1983 年 9 月 5 日,飛利浦和 ASM 宣佈了組建合資企業的意向。在接下來的幾個月里,他們完善了合作伙伴關係的細節。考慮了經濟部或其投資工具的股份。就進入飛利浦研究中心進行了談判。指定了實物和現金捐助。起草了投資回報計劃。一位雄心勃勃、富有遠見的新總經理 Gjalt Smit上任。

重要的是,現有的 50 名飛利浦 S&I 員工獲得了頗具吸引力的僱傭條款。但由於他們已經在飛利浦工作了一輩子,他們認為合資企業是飛利浦資產剝離的一種形式。人們不願意對一家沒有市場準入且關鍵技術必須重新設計的初創企業抱有信心。儘管如此,該小組仍有 47 人簽約。

飛利浦與ASML簽署合資公司

1984 年 4 月 1 日,ASM Lithography 開始運營。它最初位於飛利浦 S&I 位於埃因霍温的 Strijp TQ 大樓。這家新穎的公司注入了新的資源和競爭性的方法,重振了飛利浦進軍光刻市場的努力。

ASM Lithography飛出了起跑器(ASM Lithography flew out of the starting blocks)。該合資企業得到了補充資源、相對高度的自主權、飛利浦最先進的工程實踐以及鼓舞人心的技術和商業挑戰等綜合因素的推動。它迅速增加了更多的員工,新員工的熱情很快蔓延到原來的晶圓步進團隊。

起草了商業計劃來升級 PAS 2000 的最大缺點:其液壓晶圓臺( hydraulic wafer stage)。儘管 Troost 不喜歡在半導體潔淨室中使用基於石油的技術,但他早在 1980 年就選擇了成熟的技術,而不是更具創新性的電氣階段。即使在當時,很明顯 PAS 最終需要進行現代化改造。現在是時候讓現代化早日成為現實了。

這家初創企業的規模很快就超出了其設施。通過添加一些不舒服的棚屋,這個問題暫時得到了解決。Veldhoven 被選為永久總部所在地。一座地標性建築凸顯了新公司的形象和承諾。

從一開始,ASML 就被視為創新驅動型企業家精神的體現,並有望確保荷蘭未來的經濟能力。年輕的企業帶着衝動和熱忱,踏上了充滿不確定性卻又充滿希望的未來。

搬遷到 Veldhoven 可能是這個故事的結束,但對於 ASML 來説這只是一個開始。早期在飛利浦外棚里的日子為 ASML 成長為我們今天所知的公司奠定了基礎。該團隊富有創造力和決心,追求技術創新,突破可能的極限。

08 起步卑微

基於 20 世紀 70 年代初以來的研發工作,同年我們推出了第一個系統:PAS 2000 步進機。

我們發展迅速,飛利浦和 ASMI 擴大了投資,幫助 ASML 取得成功。1985 年,我們帶着 100 名員工搬進了位於 Veldhoven 新建的辦公室和工廠,距離飛利浦研究實驗室僅幾公里。1986 年,我們將 PAS 2500 步進機推向市場,採用新的對準技術,這將成為我們機器未來許多創新的基礎。同年,我們與鏡片製造商卡爾蔡司建立了現有的合作伙伴關係。

ASML 在 Veldhoven 的第一座建築

到了1988年,飛利浦在臺灣建立了合資代工廠后,我們開始進軍亞洲市場。在美國,我們的員工人數從幾名增加到 84 名,分佈在五個辦公地點。但在市場競爭激烈、供應商眾多的情況下,這家來自荷蘭的名不見經傳的小公司卻無法突圍。

ASML的客户很少,無法自力更生。更糟糕的是,股東ASMI無法維持高水平的投資,回報甚微,決定退出,而全球電子行業形勢每況愈下,飛利浦宣佈了大規模的成本削減計劃。

我們這家年輕的、吞噬現金的光刻公司的生死存亡懸而未決。出於對正在進行的研發的堅定信念和迫切需要資金的指導,ASML 高管聯繫了飛利浦董事會成員 Henk Bodt,后者説服了他的同事伸出了最后的援助之手。

09 從伸出援助之手到首次公開募股

這筆投資得到了很好的利用。年內,我們推出了突破性平臺 PAS 5500。PAS 5500 憑藉其行業領先的生產力和分辨率,吸引了 ASML 實現盈利所需的關鍵客户。這是走向成熟的第一步。

PAS 5500 平臺的早期廣告

PAS 5500 是 ASML 成名的平臺。在推出之前,ASML 在光刻市場上排名第三,落后於巨頭$尼康 (7731.JP)$$佳能 (7751.JP)$。但PAS 5500平臺的成功很快讓ASML上升到了第二位,併爲其成長為全球光刻機領導者奠定了基礎。

PAS 5500 源自飛利浦研究人員在 20 世紀 70 年代發起的一系列系統。該平臺的名稱本身就體現了它的傳統以及我們與飛利浦的長期合作關係:飛利浦自動步進器 (PAS)。

Ted Shafer 是 ASML 的長期員工,現任成熟產品銷售經理,他的整個職業生涯都與這一突破性平臺密切相關。

「我在 PAS 5500 推出的同一年加入了 ASML,即 1991 年,」Ted 回憶道。「我的第一份工作是擔任應用工程師,負責將有史以來第一批 PAS 5500 運送到位於美國菲什基爾的 IBM。我的職責是優化系統性能並幫助客户工廠的新型系統達到生產級成熟度。」

第一個 PAS 5500 系統以及 Ted 對其優化的努力促使 IBM 推出了 System/390 系列,用他們的話來説,該系列在當時是「IBM 有史以來提供的最強大的計算機」。

憑藉這些領先產品,ASML在1995年成爲了一家完全獨立的上市公司,在阿姆斯特丹和紐約證券交易所上市。飛利浦在首次公開募股中出售了一半的股份,並在接下來的幾年中出售了剩余的股份。首次公開募股帶來了進一步推動我們增長的資金,我們擴大了位於 Veldhoven De Run 的研發和生產設施,該設施后來成為我們的新總部。

10 TWINSCAN 和浸沒式技術鋪平了道路

2001年,我們推出了TWINSCAN系統及其革命性的雙階段技術。這些系統在測量和對準下一個晶圓的同時曝光另一個晶圓,從而最大限度地提高系統的生產率和準確性,從而提高客户的所有權價值。

同年,我們完成了對Silicon Valley Group 的收購,進一步增強ASML在半導體技術進步方面的能力。TWINSCAN AT:1150i 作為第一臺浸入式機器於 2003 年首次亮相,隨后是 TWINSCAN XT:1250i、XT:1400i,並於 2006 年推出第一臺批量生產的浸入式機器 XT:1700i。

2007 年,我們推出了數值孔徑為 1.35 的 TWINSCAN XT:1900i 浸入式系統,這是業內最高規格的產品。藉助這項新技術,我們使客户能夠通過透鏡和晶圓之間的水層投射光線來生產更小的芯片特徵。

2007 年晚些時候,我們收購了 BRION,這是一家領先的半導體設計和製造優化解決方案提供商。這是我們「整體光刻」戰略的開始。我們將光刻系統的知識與優化光刻之前、期間和之后芯片製造工藝的技能相結合。我們整體光刻戰略早期階段的另一個關鍵產品是 YieldStar,這是我們的計量系統,可在芯片製造過程中提供實時測量和校正。第一個 YieldStar (250D) 於 2008 年交付給客户。

11 用EUV再次改變時代

2010年,我們向亞洲芯片製造商的研究機構運送了第一臺極紫外(EUV) 光刻工具原型(TWINSCAN NXE:3100),標誌着光刻新時代的開始。EUV 光刻使用較短波長的光來製造更小的芯片特徵,從而產生更快、更強大的芯片。

2013年,我們收購了位於聖地亞哥的光刻光源製造商Cymer,以加速EUV的發展。同年,我們推出了第二代 EUV 系統 (NXE:3300),隨后於 2015 年推出了第三代 EUV 系統 (NXE:3350)。EUV 光刻技術在 2016 年迎來了轉機,當時客户開始訂購我們的第一個生產就緒系統  NXE:3400 。在此期間,我們不斷提高浸沒式光刻系統的性能,芯片行業的主力NXT1970Ci和NXT1980Di被安裝在世界各地的客户工廠中。

2016 年,我們收購了領先的電子束計量工具供應商Hermes Microvision (HMI) ,擴大了我們的整體光刻產品組合。在我們的共同努力下,電子束圖形保真度計量系統 (ePfm5) 於 2017 年首次發貨。

繼2018年總部位於荷蘭代爾夫特的高科技公司Mapper清算后,ASML同意收購該公司的知識產權資產 。

2020 年初,EUV 進入大批量生產,我們慶祝了第 100 台 EUV 系統發貨。但 2020 年的重要意義還在於另一個原因:新冠肺炎 (COVID-19) 大流行。我們遍佈世界各地的團隊通過創新新方式遠程支持客户、利用其專業知識  應對大流行病以及伸出援手支持當地社區,證明了他們的適應能力和即興發揮的能力。

 2020年11月,完成了對Berliner Glas集團的收購 ,我們正式歡迎Berliner Glas團隊加入ASML大家庭。該集團的技術玻璃部門於 2021 年 4 月剝離給 Glas Trösch 集團 。

2023 年,我們推出了第一套下一代 EUV 系統 ,其數值孔徑高達 0.55(稱為「高數值孔徑」)。該平臺稱為 EXE,具有新穎的光學設計和明顯更快的平臺。

展望未來,ASML還將繼續創造奇蹟。

原文鏈接

https://www.asml.com/en/news/stories/2024/ASML-founding-story

https://www.asml.com/en/news/stories/2021/three-decades-of-pas-5500

https://www.asml.com/en/company/about-asml/history

編輯/emily

風險及免責提示:以上內容僅代表作者的個人立場和觀點,不代表華盛的任何立場,華盛亦無法證實上述內容的真實性、準確性和原創性。投資者在做出任何投資決定前,應結合自身情況,考慮投資產品的風險。必要時,請諮詢專業投資顧問的意見。華盛不提供任何投資建議,對此亦不做任何承諾和保證。