一提起荷兰，大家首先想到的是巨大的风车，以及色彩华美的郁金香。很少有人会留意到，在雨水充沛、人口不到30万的荷兰南部城市费尔德霍芬（Veldhoven），坐落着一家叫阿斯麦（ASML）的公司，它是全球最大的光刻机制造商。

阿斯麦（ASML）在费尔德霍芬的总部 （图片来源：互联网）

阿斯麦的地位有多重要？可以这么说，如果它停产，全球半导体芯片生产将会停摆。

阿斯麦的行业地位，还可以通过近期一则新闻略窥一斑。5月初，美国圣克拉拉市高等法院作出最终判决，阿斯麦起诉XTAL窃取商业机密胜诉，阿斯麦获赔8.45亿美元，并获得XTAL的大部分专利和客户。

这桩官司发生的背后，和阿斯麦的一位客户想借XTAL打破阿斯麦的市场垄断地位有关。

这方面，或许市场数据更有说服力。

2017年全球光刻机总出货294台，阿斯麦出货198台，占据市场份额68%，在更高端的EUV（极紫外）光刻机方面，市场100%属于阿斯麦。正因为如此，才有客户担心自己被阿斯麦卡脖子，于是绞尽脑汁培养阿斯麦的竞争对手XTAL。

合抱之木，生于毫末。阿斯麦刚成立时，可谓爹不疼娘不爱，靠着苦心钻营出一套打法，最终从尼康等老牌光刻机大户嘴里抢到饭吃，从青铜走上王者之巅。

1、尼康为王的时代

阿斯麦成立于1984年。

1984年正是尼康来回碾压美国对手的时代：

在硅谷成立尼康精机，等于把战斗指挥部放到美国高科技行业的心脏；

PerkinElmer（铂金埃尔默）受尼康冲击，份额从超过30%跌到不足5%，今天它已经完全放弃半导体设备业务，专注于健康检测设备；

GCA的大客户IBM、AMD、TI和Intel等，排着队跑到尼康那儿；

尼康和GCA各享30%的市场份额，这种一山二虎的局面没有维持多久，尼康就独自为王，占领超过50%的份额，一直到阿斯麦崛起为止；

在大户尼康肆意放飞自我的时候，阿斯麦出生了。

半导体设备在尼康的收入中仍占38% （图片来源：互联网）

早在几年前，飞利浦实验室研发出自动化步进式光刻机(Stepper)的原型，但对它的商业价值心里直敲小鼓，找P&E、GCA、Cobilt、IBM这些半导体界的大佬谈合作，没人愿意搭理。这时，荷兰一家叫ASM International的小公司主动要求合作。飞利浦犹豫了一年，勉强同意成立股权对半的合资公司，这就是阿斯麦。

飞利浦之所以愿意放低身价和一家名不见经传的小公司合作，原因有两个：

一方面是飞利浦当时正和索尼主推更赚钱的CD，1984年CD的销量达到1300万张，是上一年的两倍多，正渐渐散发出印钞机的气质，比小众的光刻机更有投资价值；

另一方面，尼康在光刻机市场攻城掠地，老牌半导体设备厂商节节败退，雪上加霜的是，飞利浦当时正打算开始大规模裁员，糟糕的经济状况和恶劣的光刻机市场环境，使它不敢大手笔押注光刻机，因此与ASM International合作，不过是想占个坑观望而已。

阿斯麦成立后，地位类似童养媳，飞利浦没有拨付经费，甚至不提供办公室，31个员工就在飞利浦大厦外的简易木棚房办公。多年以后，阿斯麦的CEO彼得.韦尼克（Peter Wennink）回忆公司初创时的境况，还忍不住说“穷困”。一句话：既没钱，又受对手压制。

阿斯麦初创时的办公地简易木棚房/ASML （图片来源：互联网）

在2000年之前的整个16年时间里，光刻机市场差不多都是尼康的后花园，阿斯麦占据的份额不超过10%。

直到一个叫林本坚的华人出现。

2、林本坚宣判“干式”微影技术死刑

1959年，成立半年的仙童半导体公司赫尔尼发明了制造扩散型晶体管的“平面处理工艺”，使晶体管制造像印刷书籍一样高效。这一工艺的流程之一，是把带有电路图的透光片正确投射到硅片上。“平面处理工艺”诞生之后成为集成电路的标准工艺，一直沿用至今，其最初采用的“干式”（以空气为介质）微影技术也沿用到上世纪90年代（镜头、光源等一直在改进），然后遇到瓶颈：始终无法将光刻光源的193nm波长缩短到157nm。

当时，为缩短光波长度，大量科学家和几乎整个半导体业界都被卷进来，砸进数以十亿计的美金，以及大量人力，提出了多种方案。

但这些方案，要么需要增大投资成本，要么太过超前，以当时的技术难以实现（比如极紫外（EUV）光刻,后文会讲到）。

当大家排队往157nm的“墙”上撞时，时任台积电研发副总经理的林本坚来了个脑筋急转弯：既然157nm难以突破，为什么不退回到技术成熟的193nm，把透镜和硅片之间的介质从空气换成水，由于水的折射率大约为1.4，那么波长可缩短为193/1.4=132nm，大大超过攻而不克的157nm。

两种光刻技术比较 （图片来源：互联网）

这个方案被称做“浸入式光刻技术”，优势非常明显：

由于是利用现有成熟技术改造，资金投入小，可以给半导体设备制造商节省研发投入，并减小芯片制造商的导入成本；

如果把介质从水换成其它高折射率液体，波长还可以缩小到132nm以下，也就是说提高光刻机的分辨率非常方便。

“浸入式光刻”方案并非林本坚灵光一现的产物，实际上早在1986年，他在IBM工作期间，就已经认定缩短波长的最佳方案是由干式微影技术转向浸润式。但当时半导体界还没在波长前撞墙，浸润式技术方案没有得到重视。

15年后，林本坚终于等来了机会。

林本坚 （图片来源：互联网）

“浸入式光刻”方案一出，基本上宣判了半导体界正在开发的各种“干式”微影技术方案的死刑，意味着此前投入巨量的资金和人力几乎打了水漂。这下大家不干了，列出了一大堆反对理由，并有大公司高层捎话给台积电共同运营长蒋尚义，希望他管管林本坚，“不要（出来）搅局”。

3、阿斯麦下注崛起

林本坚带领团队半年发表3篇论文，消除业界对“浸入式光刻”方案的技术疑虑，同时跑遍美国、德国、日本等国，说服大厂们采用“浸入式光刻”方案，基本都是被拒绝。毕竟之前的巨量投入打水漂，是个人想想都会心疼（尼康现在大概是后悔的）。

来到荷兰阿斯麦时，林本坚终于听到愿意合作的声音。

打动阿斯麦的，除了“浸入式光刻”方案的技术难点被林本坚证明可以攻克，还有它的市场前景。由于半导体芯片市场一直被摩尔定律的小鞭子驱赶着，而英特尔又是摩尔定律的坚定支持者，“浸入式光刻”方案既然可以轻松突破157nm的障碍，那么产品生产出来，英特尔将会下单，加上台积电，阿斯麦可以拿下两家龙头客户。

阿斯麦工作人员调试机器（图片来源：互联网）

半导体设备市场是个小众市场，两家龙头企业点头后，阿斯麦追上行业老大尼康的概率大大增加，权衡下来，此前对干式微影技术的投入就显得不那么肉疼，阿斯麦于是决定下注投入“浸入式光刻”方案。

阿斯麦和台积电一拍即合。2004年，双方共同研发成功全球第一台浸润式微影机。当然，尼康也不是吃素的，宣布采用干式微影技术的157nm产品和电子束投射（EPL）产品样机研制成功。

但阿斯麦的产品相对于尼康的全新研发，属于改进型成熟产品，半导体芯片厂应用成本低，而且缩短光波比尼康的效果还好（多缩短25nm）。结果，没人愿意买尼康的产品，尼康溃败由此开始，市场份额被阿斯麦大口吃进。

5年后也就是2009年，阿斯麦已经占据70%市场份额，尼康则从行业老大变成小弟。尼康的溃败，还间接拉低了日本半导体芯片厂商的竞争力，它们基本上都采用尼康的光刻机。阿斯麦的崛起，则直接带动台积电上升，并达到今天的高度。

“一荣俱荣，一损俱损”，曹雪芹发现的这条豪门兴衰规律，同样适合高度耦合的半导体产业。

4、倒霉的尼康都没机会当小角色

在和阿斯麦关于“浸润式”和“干式”投影的技术路线争斗中，尼康只是打了一场败仗，而让它真正一败涂地的，还是在EUV光刻机的研发中，被美国直接排除在外。

这个时间点需要推移到“浸润式光刻”方案出现之前。

在上面讲到的“浸润式光刻”方案中，光源采用波长为193nm的氟化氩激光。随着摩尔定律的推进，氟化氩激光的潜能很快被“浸润式光刻”榨干，半导体界需要寻找新的光源。

高功率二氧化碳激光器看起来非常适合，它发射的极紫外光波长为13.5纳米，仅为氟化氩激光193nm的1/14，前途简直不可限量。

不过，极紫外光也不好伺候：

容易被许多材料吸收，需要在真空环境曝光；

真空环境带来洁净度挑战；

过短波长易产生绕射，进而造成掩膜、晶圆边缘过度曝光，带来良品率下降问题；

总之，新的光源带来一大堆新问题，其实这也是193nm氟化氩激光源一用就是几十年的原因。但极紫外光诱人的应用前景，促使摩尔定律的坚定拥护者Intel早在1997年就开始下注，这也是尼康悲剧的开始，阿斯麦走运的起点。