全球光刻机巨头阿斯麦（ASML）崛起密码：Cymer与Brion的协同创新传奇

1984年，当ASML在飞利浦和ASMI合资下成立于荷兰时，它只是全球光刻机市场中一个不起眼的新玩家。无人能预料到，这家从飞利浦旧园区简陋棚屋中起步的公司，会在数十年后垄断全球高端光刻机市场。

其成功的核心秘诀并非单纯的技术突破，更在于构建了一个全球协同创新的生态系统。而对美国Cymer和睿初科技的收购与整合，正是这个生态系统中最精彩的两笔。

困境与机遇：ASML的双重挑战

进入21世纪，ASML面临着前所未有的技术瓶颈。半导体行业遵循着摩尔定律飞速发展，芯片制程不断缩小，对光刻技术的要求日益苛刻。当时，光刻光源被卡在193nm波长长达20余年，形成了行业难以逾越的“157nm壁垒”。

日本尼康和佳能主导着当时的市场，他们选择沿着老路继续研发157nm光源干式光刻机。然而，一个颠覆性的想法正在酝酿——浸没式光刻技术。

2002年，台积电的林本坚博士提出了浸没式193nm光刻技术，该技术通过在镜头和硅片之间填充液体（水），利用液体折射率大于1的特性，显著缩短了193nm激光的有效波长，从而提高了光刻的分辨率。

ASML敏锐地抓住了这一机遇，在一年的时间内就开发出样机。而尼康和佳能因坚持157nm路线错失良机，自此由盛转衰。

然而，浸没式光刻只是解决了短期问题。随着芯片制程向更小的纳米级别迈进，ASML需要更革命性的技术——极紫外光刻。

极紫外光刻面临的最大挑战是光源问题。用于EUV光刻的极紫外光的波长仅为13.5纳米，这种光在地球上无法自然存在，因为连空气都能吸收EUV，所以光源需要较大的功率，且机器内部必须做成真空状态，此外，传统光刻用的很多透镜因为会吸收极紫外光，光路中的透镜要换成反射式透镜。

在这个关键时刻，总部位于圣地亚哥的Cymer公司脱颖而出，成为EUV光源技术领域的全球领先者。

Cymer公司由Robert Akins博士和Richard Sandstrom博士于1986年创立，专注于激光生产等离子体光源技术。他们采用的EUV光源方案是LPP，通过高功率激光脉冲击中锡靶材，产生高温等离子体，从而发射出波长为13.5纳米的EUV光。

读者若有兴趣，这部分可以参考笔者拙作：从技术原理剖析，DUV到EUV到底难在哪？

2009年6月，Cymer成功交付了全球首个完全集成的LPP EUV光刻光源至ASML，这一技术突破标志着半导体行业在实现更小制程节点的关键一步，并促使ASML在2012年10月宣布收购Cymer，作为其EUV设备战略的重要组成部分。

收购Cymer使ASML直接控制了EUV光刻机的“心脏”——光源系统。但这只是故事的一半。要真正实现EUV光刻的商业化量产，还需要解决另一个关键问题：如何通过算法，调整掩膜板的形状、光刻胶的性质等，以补偿光刻过程中的因光学衍射、残余应力等造成的图形失真，即计算光刻。

就在ASML收购Cymer的同时，它早已开始布局光刻技术的另一关键环节——计算光刻。2007年，ASML全资收购了位于美国加州硅谷的睿初科技。

睿初科技成立于2002年，是全球“计算光刻”技术的提出者与领导者。其核心在于运用计算机集群软件计算技术，借助建模、仿真、数据分析和优化等手段，解决半导体制造过程中的纳米级掩膜修复、芯片设计缺陷检测与矫正等难题。

随着芯片工艺节点不断缩小，传统光刻技术遇到物理极限。睿初科技的技术能够通过算法补偿光刻过程中的物理失真，进而在硅片上实现更精细的电路图案。

为充分挖掘中国的人才优势，ASML于2004年在深圳设立了睿初科技研发中心，主要研发计算光刻技术。经过多年发展，睿初科技（深圳）有限公司已成为ASML在中国的重要软件研发基地，拥有200余名员工，其中93%以上拥有硕士或博士学位。

ASML对Cymer和睿初科技的收购并非简单的资本运作，而是深度技术整合的战略布局。通过将Cymer的光源技术、睿初的计算光刻技术与自身的光刻系统集成，ASML创造性地提出了‘一体化光刻技术’的新概念。

这种协同效应在实际应用中表现得尤为明显。例如，EUV光刻机需要解决光在传播过程中的多种物理效应问题，而睿初科技的计算光刻技术可以通过算法补偿光学误差；同时，Cymer提供的高功率光源则确保有足够的光子到达硅片进行曝光。

ASML还创造了独特的“客户联合投资计划”，邀请英特尔、台积电和三星等大客户共同投资EUV光刻机的研发。这一模式不仅化解了研发资金难题，更为未来市场销售铺就了坦途。

这种开放式的创新模式，助力ASML整合全球产业链资源，携手攻克技术难关。

全球布局

ASML的协同创新不仅体现在技术整合上，还表现在其全球布局的战略中。

ASML的供应链遍布全球：德国蔡司提供光学镜头，美国Cymer提供光源系统，而睿初科技则提供计算光刻解决方案。这种汇聚全球智慧资源为我所用的模式，对ASML的成功起到了关键作用。

ASML对中国市场表现出极高的重视。据ASML中国区总裁透露，自1988年首次向中国交付光刻机以来，截至2023年底，ASML在中国市场的光刻机与量测设备累计已超过1400台。

尽管ASML在全球光刻机市场中占据了82.4%的份额，成为市场的主导者，但其仍面临来自佳能、尼康等竞争对手的挑战，以及技术进步和市场需求变化带来的新竞争。日本佳能正在开发纳米压印技术，该技术也可以实现到5nm精度。

与此同时，地缘政治因素也在影响全球光刻机市场的格局。2024年，荷兰政府对ASML部分光刻机的出口许可证进行了部分撤销，此举波及了少数中国客户，短期内对ASML的业务产生了显著影响。

然而，最大的挑战可能来自技术本身。随着摩尔定律逼近物理极限，半导体行业正在积极寻找新的技术路径，例如英特尔引入的High NA技术，以及后摩尔定律概念下的3D异质集成和光子芯片技术。第三代半导体材料、碳纳米管、石墨烯等新型材料可能带来颠覆性的变革。

在全球化与技术进步相互交织的今天，ASML-Cymer-睿初的故事证明：开放合作、协同创新仍然是高科技产业发展的必由之路。

引用资料

1.ASML、Cymer、睿初公司官网及高管访谈

2.https://mp.weixin.qq.com/s/hrNkRBPhcnorqPBMVXovPQ

3.《光刻巨人-ASML崛起之路》【荷兰】瑞尼.雷吉梅克