《造光者》,揭開晶片戰爭中最神秘的巨人面紗

這不僅是艾斯摩爾(ASML)的企業傳記,更是一部縮影了半導體地緣政治的斷代史。

ASML掌握著全球半導體產業的命脈—曝光機(Lithography)。在業界,這種設備被更精確地稱為「掃描機」(Scanner)或「步進機」(Stepper)。它堪稱晶圓廠的心臟,在動輒百億美元的建廠成本中,光是微影設備就佔據了高達30%的預算,其戰略地位不言而喻。


★註: 半導體製程依序為:薄膜 → 上光阻 → 曝光 → 顯影 → 蝕刻 → 去光阻。
ASML 的「曝光機」即在 「曝光」 階段登場——它讓光線穿過畫有電路圖的「光罩」(底片),將晶片的藍圖精準轉印在晶圓的光阻上。



本書作者馬克‧海因克(Marc Hijink)是荷蘭權威大報《新鹿特丹報》的資深財經記者與科技專欄作家。但他不只具備財經視角,早年更撰寫過電子工程技術專書,這種「懂技術」的理工背景,讓他在描寫ASML這家硬核科技公司時能精準切中要害,將那些枯燥乏味的技術爭霸,轉化為一部精彩的商業小說。

由於荷蘭人對外低調保守,一般外國記者難以窺見ASML全貌,但海因克獲得了前所未有的權限—他獲准深入公司內部長達三年,自由進出無塵室、旁聽高層戰略會議。這使本書能以極為罕見的「第一手視角」,完整揭露ASML如何從飛利浦的棄子,成長為全球科技霸權爭奪的戰略核心。


本書的主旨

極度專注(Focus)

艾斯摩爾(ASML)的勝利,源於一種近乎偏執的生存策略—「極度專注」。他們深知自己無法獨力製造一切,因此選擇只專注於最核心的「系統整合」與「架構設計」。

ASML相信,存活下來的唯一契機,在於掌握下一代技術的突破口。透過這種「減法哲學」,他們得以匯聚全球頂尖的供應鏈,傾全力專注於打造搭載更精準系統、更精密鏡頭的微影設備。


ASML如何被創立? 從飛利浦的棄子到半導體微影設備霸主

ASML與台積電的淵源始於飛利浦(Philips)。

ASML的技術源頭可追溯至1970年代末的荷蘭飛利浦物理實驗室(NatLab)。當時實驗室研發出的「晶圓重複曝光機」(Silicon Repeater,後改名為晶圓步進機 Wafer Stepper)雖然技術領先,但因研發成本極高,且飛利浦當時正面臨日本消費電子產品的殺價競爭,急需剝離非核心業務以求生存,因此尋求將這個賠錢的曝光機部門分拆出售。

1984年,飛利浦與荷蘭先藝公司(ASM International)的創辦人戴普拉多(Arthur del Prado)達成協議,合資成立「先進半導體材料微影」(Advanced Semiconductor Materials Lithography),簡稱ASM微影(ASM Lithography),這便是ASML的前身。然而,由於初期研發燒錢如流水,加上當時半導體景氣低迷,雙方理念漸行漸遠。1988年,戴普拉多決定撤資,ASML被迫暫時變回飛利浦的獨資子公司。經過數年苦撐,ASML終於在1995年於阿姆斯特丹與那斯達克雙掛牌上市,並於次年正式更名為ASML。

1980年代末,飛利浦既是台積電的最大原始股東,也是ASML的母公司,這層「系出同門」的關係讓雙方合作具備先天優勢。1988年,剛成立不久的台積電大膽購入了一台ASML的PAS 2500步進機。經測試發現,這台設備的性能竟不輸給當時壟斷市場的日廠尼康(Nikon)。

關鍵轉折發生在1989年,台積電晶圓廠意外發生火災。隨後台積電利用保險理賠金一口氣向 ASML追加下訂17台曝光機。這筆鉅額訂單在ASML財務最脆弱的時刻注入了活水,不僅拯救了這家荷蘭公司,也確立了雙方未來三十年患難與共的戰略夥伴關係。

1991年,ASML推出了經典機種PAS 5500。這款設備憑藉著革命性的「模組化設計」,具備維修簡單、體積小巧及超高穩定性等優勢,大幅降低了晶圓廠的持有成本。即便問世至今已34年,它仍活躍於全球許多晶圓廠中,在二手市場更是炙手可熱。正是PAS 5500的成功,幫助ASML敲開了IBM與美光(Micron)的大門,成功打入美國市場。它不僅讓ASML徹底擺脫財務困境,更為公司累積了關鍵資本,奠定了1995年順利上市的基礎。

★註: PAS 5500系列在林口設有專門翻修此機台的部門,被ASML員工戲稱為「二手店」。

讓ASML徹底甩開日本對手的,是兩項革命性技術的結合。首先是2001年TwinScan(雙晶圓平台技術)的推出,它能同時進行校準量測與曝光,大幅提升了生產效率與精度。緊接著於2004年,ASML採納台積電林本堅博士的建議,推出首台浸潤式微影機(Immersion Lithography),成功突破193奈米光源的物理極限,將「等效波長」縮短至134奈米。「TwinScan的高效率」加上「浸潤式的高解析度」,這套組合徹底擊潰了堅守乾式技術的尼康與佳能(Canon)。到了2007年,ASML已經拿下近六成市場份額,逐步走向半導體微影設備界的霸主。


極紫外光(EUV)技術:無形的壟斷

1990年代末期,深紫外光(DUV)技術已逼近物理極限,半導體產業急需尋找新一代光源。當時浮上檯面的微影選項包括:離子束、電子束(e-beam),以及難度最高的極紫外光(EUV)。當時沒人料到,這場探索竟是一段長達20年的漫長長征。

所謂EUV,簡單來說就是在地球上重現一顆「人造太陽」。其原理是以高功率雷射精準擊中一滴每秒落下達數萬次的微小錫液,使其激發出溫度比太陽表面還高的電漿,進而釋放出波長13.5奈米的不可見光。這在當時被認為是工程學上的天方夜譚。

1997年,Intel發起EUV-LLC聯盟,成員囊括摩托羅拉、AMD、美國能源部等。1999年,歐洲與美國的EUV研究計畫決定攜手合作,Intel樂見其成。然而,在最關鍵的合作夥伴選擇上,美國政府基於地緣政治考量,認為當時技術領先的日本廠商(Nikon、Canon)對美國半導體霸權構成威脅,因而將其排除在外;反觀荷蘭的ASML被視為政治中立的歐洲盟友,獲准共享美國的EUV基礎研究成果。

2001年,在時任Intel執行長克雷格‧貝瑞特(Craig Barrett)的大力促成下,ASML成功收購了美國本土最後一家微影技術公司 – 矽谷集團(Silicon Valley Group, SVG)。而SVG手握一項尚未成熟的微影技術專利,即極紫外光(Extreme Ultraviolet Light, EUV)。自此,ASML成為全球唯一掌握EUV技術壟斷權的企業。

然而,擁有專利不等於成功。EUV開發過程中最棘手的瓶頸在於「光源」—負責光源研發的美國供應商西盟科技(Cymer)遲遲無法將雷射功率提升至量產標準。到了2012 年,ASML傳奇技術長馬丁·布令克(Martin van den Brink)終於失去耐心,他意識到光靠供應商是不夠的,ASML必須親自掌控光源技術,於是決定直接收購西盟。

為了籌措收購資金並分攤鉅額研發風險,同年7月,ASML宣布了一項震驚業界的協議:公司將釋出股份給三大巨頭客戶。ASML認為,在推動這項半導體史上最昂貴的技術時,所有參與者都應該共同下注。他們成功說服了Intel、台積電與三星這三大客戶,釋股換取研發資金。這項協議不僅解決了收購西盟的資金問題,更是一步高明的商業策略—它將全球最強的三家晶片製造商與ASML鎖死在同一艘船上,形成堅固的「利益共同體」,徹底斷絕了競爭對手反攻的機會。

隨著西盟被正式併入版圖,光源問題逐步迎刃而解。誠如布令克所言:「EUV的發展持續了25年,他們(美國)做了前5年,但後面20年都是我們做的。」2015年,首台可量產的EUV曝光機正式問世。自此,在7奈米以下的先進製程戰場上,ASML再無競爭對手—形成近乎壟斷的企業


ASML的勝出之道:從跨領域科學到『專注於』開發單一設備

ASML之所以能在曝光機產業中脫穎而出,關鍵在於其獨特的「供應鏈整合」能力。相較於當時的日本巨頭(Nikon、Canon)堅持「垂直整合」—即試圖在自家工廠內製造一切的零組件;ASML選擇了一條截然不同的路:「採購並整合全球最頂尖的元件與系統,組裝出最強的曝光機台。」

這套革命性策略的推手,是ASML首任執行長—斯密特 (Gjalt Smit)。身為一名業餘飛行員,且曾在NASA及歐洲太空總署工作,斯密特敏銳地發現,製造一台先進的曝光機,與製造飛機有著驚人的相似之處:它們都需要運用跨領域的尖端科學,來完成一個極度複雜的單一設備

他觀察到,航空巨擘如波音(Boeing)與空中巴士(Airbus),並不會自己去製造引擎或機翼,而是專注於飛機的「整體工業設計」與「系統整合」。斯密特認為,ASML若要突圍,就必須打破設備業的傳統。他顛覆了母公司飛利浦「什麼都自己做」的舊思維,確立了ASML的全新定位—系統架構師。

確立這項營運方針後,ASML的當務之急是貼近市場。斯密特將目光鎖定在當時半導體最先進的美國客戶。1991年,ASML推出了經典的PAS 5500,這款機器的成功讓他們順利打進IBM與美光的生產線,成功於美國站穩腳步。

供應商網絡是維持ASML競爭力、速度與靈活度的護城河。ASML對待供應商的方式極為罕見—他們將合作夥伴視為內部團隊的延伸,甚至向蔡司(Zeiss)提出一個口號:「兩家公司,一個事業」。 更有甚者,ASML的董事會成員必須親自負責特定的關鍵供應商,定期向這些廠商簡報公司的財務預測與下一代機台開發計畫。這種極致的透明度讓供應商願意承擔風險,投入大筆資金配合ASML進行早期研發。

隨著合作網絡不斷擴大,ASML最終串聯起約七百家公司的龐大供應鏈生態系。其中最富盛名的有:
  • 德國蔡司(Zeiss)旗下的半導體事業部Zeiss SMT,供應反射鏡光學模組。
  • 美國西盟(Cymer)負責錫液滴生成器,搭配德國創浦(Trumpf)的驅動雷射系統,共同創造EUV光源。
  • 荷蘭VDL集團(van der Leegte group)—鑄造晶圓傳送模組(wafer handler)內的機械手臂以及蔡司光學模組的結構與保護殼。
  • 比利時的校際微電子中心(imec),則作為全球最先進的製程研發試驗場。

結語

本書講述的是一個「不計任何代價,專注追逐單一目標」的故事。ASML這種對最先進技術近乎偏執的長期投資,以及大膽直率且毫不妥協的態度,帶給我兩個深刻的啟示:

1. 「兩家公司,一個事業」

這是前ASML執行長馬里斯(Eric Meurice)提出的核心戰略。他致力於培養一種絕對團結的氛圍,將那些被要求承擔巨大風險、偕同ASML一同擴張的供應商視為「命運共同體」。這句口號最初是為了磨合關鍵夥伴—蔡司而生,傳達了一個明確的理念:不論市場週期如何起伏,我們擁有共同的目標,唯一的生存之道就是建立在「極致透明」的基礎上攜手合作。直到2016年,這句老口號依然是雙方合作的基石,兩家公司的技術早已完全交織,甚至共享智慧財產權,成為彼此無法切割的另一半。

2. 萊茵模式(Rhenish Model)的勝利

ASML的成功深受歐洲「萊茵模式」經營理念的影響。在這種體制下,金錢並非衡量成功的唯一指標,獲利被視為長期耕耘的結果,而非短期追逐的目標。在瑞士、德國與法國等萊茵經濟體系國家,傳統上更重視「團結」與「工藝技術」的傳承。正因如此,ASML傾向在這些區域尋找擁有同樣價值觀的供應商。反觀英美體系的「盎格魯撒克遜模式」,隨著公司規模擴大,往往容易落入追求短期財報亮眼、以股東利益為中心的管理陷阱,那是華爾街最推崇,卻也最容易扼殺長遠創新的文化。


最後,回頭引用《晶片戰爭》的觀點,冷戰結束的關鍵原因之一,乃是蘇聯在先進半導體精準打擊的國防技術上全面落後於美國。然而,隨著鐵幕倒下,失去對手的美國政府逐漸縮減對半導體基礎研究的預算,導致技術發展的主導權移轉至民營企業—這才有了1997年Intel挺身籌組EUV-LLC聯盟的歷史。

直到2010年代末期,美國政府驚覺中國崛起,才會端出美日荷聯手的「晶片鎖喉」戰略。這種對戰略物資的競奪與封鎖,早在1990年代就曾上演過。歷史確實有一條潛在的軌跡可尋,即使這軌跡有些曲折。

這讓我聯想到相傳是馬克吐溫的那句名言:「歷史不會重演,但往往會押韻。」(History doesn't repeat itself, but it often rhymes.)


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