每秒鐘10次，一個(gè)形狀像厚披薩盒子并攜帶一塊硅片的物體以比載人火箭快三倍的速度起飛。在幾毫秒內(nèi)它以恒定的速度移動(dòng)，然后以驚人的精度突然停止——距離目標(biāo)只有一個(gè)原子。這不是高能物理實(shí)驗(yàn)。這是芯片制造工具制造商阿斯麥公司(ASML)設(shè)計(jì)的最新光刻機(jī)，用于將納米芯片圖案投射到硅片上。1月5日，美國(guó)半導(dǎo)體巨頭英特爾自豪地成為這個(gè)技術(shù)奇跡的最初組件的第一個(gè)擁有者，并在其位于俄勒岡州的工廠進(jìn)行組裝。

圖1

就像這臺(tái)外表不起眼的機(jī)器一樣，它的荷蘭制造商充滿了驚喜。該公司的市值在過去五年中翻了兩番，達(dá)到2600億歐元(2850億美元)，使其成為歐洲最有價(jià)值的科技公司(見圖表1)。2012年至2022年，其收入和凈利潤(rùn)均增長(zhǎng)了約四倍，分別為210億歐元和60億歐元。截至2023年底，阿斯麥的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率超過34%，這對(duì)于一家硬件企業(yè)來(lái)說是令人震驚的，并且超過了全球最大的消費(fèi)電子產(chǎn)品制造商蘋果公司的營(yíng)業(yè)利潤(rùn)率（見圖 2）。

當(dāng) ASML 于 1 月 24 日公布季度業(yè)績(jī)時(shí)，這種出色的表現(xiàn)可能會(huì)更加耀眼。該公司在全球最關(guān)鍵的供應(yīng)鏈的關(guān)鍵環(huán)節(jié)上擁有壟斷地位：沒有它的設(shè)備，幾乎不可能制造尖端的計(jì)算機(jī)處理器，比如那些進(jìn)入智能手機(jī)和人工智能(AI)訓(xùn)練數(shù)據(jù)中心的處理器。

該公司在世界上最關(guān)鍵的供應(yīng)鏈的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上擁有壟斷地位：如果沒有它的套件，幾乎不可能制造尖端的計(jì)算機(jī)處理器，例如用于人工智能（AI）的智能手機(jī)和數(shù)據(jù)中心的處理器，訓(xùn)練有素。

圖2

隨著全球半導(dǎo)體銷售額預(yù)計(jì)到2032年翻倍至1.3萬(wàn)億美元，每個(gè)大國(guó)和每個(gè)大型芯片制造商都想要得到阿斯麥的設(shè)備。該公司在中美科技爭(zhēng)奪中變得如此重要，以至于美國(guó)總統(tǒng)喬·拜登(Joe Biden)的政府在今年初向阿斯麥?zhǔn)海笃淙∠蛑袊?guó)交付甚至較老機(jī)器的計(jì)劃。然而，阿斯麥的巨大成功也受到其他兩個(gè)不太明顯的因素的支撐。該公司創(chuàng)建了一個(gè)供應(yīng)商和技術(shù)合作伙伴網(wǎng)絡(luò)，可能是歐洲最接近硅谷的東西。其商業(yè)模式巧妙地將硬件與軟件和數(shù)據(jù)結(jié)合起來(lái)。這些阿斯麥成功的無(wú)名元素挑戰(zhàn)了舊大陸無(wú)法開發(fā)成功數(shù)字平臺(tái)的觀念。

微縮技巧

ASML 的復(fù)雜機(jī)器執(zhí)行簡(jiǎn)單的任務(wù)。他們將計(jì)算機(jī)芯片的版圖投影到感光硅晶圓上。

荷蘭記者、新書《焦點(diǎn)——ASML 如何征服芯片世界》一書的作者 Marc Hijink 解釋道，1986 年，當(dāng)?shù)谝豢钚吞?hào)交付時(shí)，單個(gè)晶體管的測(cè)量精度為微米級(jí)，公司的設(shè)備幾乎就是一臺(tái)精美的復(fù)印機(jī)。如今，隨著晶體管縮小了一千倍，ASML 光刻設(shè)備可能是有史以來(lái)商業(yè)銷售的最先進(jìn)設(shè)備。

ASML 及其合作伙伴通過具有科幻色彩的工程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了這一令人難以置信的縮小技巧。該過程首先用強(qiáng)大的激光焚燒熔錫滴，每個(gè)熔錫滴的厚度不超過人類頭發(fā)絲的五分之一，行進(jìn)速度超過每小時(shí) 250 公里。這會(huì)產(chǎn)生極短波長(zhǎng)的光（極紫外光，用行話來(lái)說就是 EUV），然后被一組光滑的鏡子反射，這組鏡面非常光滑，最大的瑕疵也不過是小草在一毫秒內(nèi)生長(zhǎng)的距離。

為了讓這一切對(duì)芯片制造商來(lái)說物有所值--最新型號(hào)的芯片造價(jià)超過 3 億美元--并讓足夠多的芯片曝光，放置晶圓的物體（稱為 "工作臺(tái)"）必須以比火箭還快的速度加速，并準(zhǔn)確地停在正確的位置上。

為了了解制造這種設(shè)備需要什么，可以參觀柏林附近新克爾恩的一家不起眼的工廠。這就是 ASML 制造“鏡塊”（晶圓臺(tái)的主要部分）等產(chǎn)品的地方。這些是由特殊陶瓷材料制成的堅(jiān)固部件，厚 8 厘米，每邊長(zhǎng)約 50 厘米的正方形。有些經(jīng)過近一年的拋光、測(cè)量、重新拋光、重新測(cè)量等等，直到它們的形狀完全正確，其中包括安裝后會(huì)下垂幾納米的事實(shí)。

該工廠是該公司不同尋常的供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)的象征。盡管其所有者 Berliner Glas 于 2020 年被 ASML 收購(gòu)，但它的身份介于一家獨(dú)立公司和荷蘭母公司的子公司之間。

專業(yè)供應(yīng)商

大約 800 家?guī)椭M裝 ASML 機(jī)器的公司（大部分是歐洲公司）也出現(xiàn)了類似的情況。ASML 只擁有其中少數(shù)公司的股份。然而，它們的相互依賴使它們像一個(gè)單一的組織一樣運(yùn)作。

ASML 將建造這一工程奇跡 90% 以上的成本外包出去，直接雇傭的員工不到完成這一壯舉所需的 10 萬(wàn)名員工的一半。這部分是由于其歷史原因。

1984 年，當(dāng)該公司從荷蘭電子巨頭飛利浦公司手中分拆出來(lái)時(shí)，ASML 似乎已經(jīng)胎死腹中。它制造“硅步進(jìn)機(jī)”（芯片復(fù)制機(jī)的原名）的想法是有前途的。但它沒有太多其他優(yōu)勢(shì)，特別是沒有生產(chǎn)線。相反，它依賴于專業(yè)供應(yīng)商，其中許多也是前飛利浦子公司，例如合同制造商 VDL。

外包也是技術(shù)的一個(gè)功能。光刻機(jī)的不同部件都非常先進(jìn)，如果將其全部完成，很容易就會(huì)壓倒任何一家公司。“你必須決定在哪里增加最大價(jià)值，然后讓其他人來(lái)做剩下的事情。”一位前 ASML 內(nèi)部人士解釋道。

半導(dǎo)體經(jīng)濟(jì)學(xué)同樣主張不要事事親力親為。芯片行業(yè)很容易出現(xiàn)繁榮和蕭條，因?yàn)樾枨蟮牟▌?dòng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于制造商的產(chǎn)能安裝速度。隨著短缺轉(zhuǎn)為過剩，價(jià)格會(huì)出現(xiàn)漲跌。

芯片制造設(shè)備制造商也面臨同樣的周期。這使得將所有資產(chǎn)保留在內(nèi)部存在風(fēng)險(xiǎn)；最好將部分風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移給供應(yīng)商，供應(yīng)商反過來(lái)可以通過迎合不同商業(yè)周期的客戶來(lái)限制風(fēng)險(xiǎn)。

所需的超專業(yè)化可以防止許多其他行業(yè)普遍存在的降低風(fēng)險(xiǎn)的雙重采購(gòu)。就 ASML 而言，技術(shù)要求如此之高，而產(chǎn)量如此之低（2022 年出貨了 317 臺(tái)機(jī)器），即使可以找到多個(gè)供應(yīng)商，管理一個(gè)零件的多個(gè)供應(yīng)商也是不經(jīng)濟(jì)的。

對(duì)于分別由通快（Trumpf）和蔡司（Zeiss）這兩家德國(guó)公司制造的激光器和鏡子等關(guān)鍵部件來(lái)說，這是不可能的。ASML 董事會(huì)負(fù)責(zé)采購(gòu)的韋恩·艾倫 (Wayne Allan) 談到了“相互依賴”。

結(jié)果是 ASML 主要將自己限制為系統(tǒng)架構(gòu)廠家。它決定誰(shuí)做什么，定義其機(jī)器關(guān)鍵部分（稱為“模塊”）之間的接口，并進(jìn)行研究和開發(fā)。這種設(shè)置使得測(cè)試部件和運(yùn)輸機(jī)器變得更加容易（將最新型號(hào)運(yùn)送到英特爾涉及 250 個(gè)板條箱和 13 個(gè)集裝箱）。它還為供應(yīng)商提供了更多自由，包括嘗試新技術(shù)。

這一切之所以有效，是因?yàn)?ASML 在保留競(jìng)爭(zhēng)要素的同時(shí)培養(yǎng)了信任和透明的文化。供應(yīng)商不會(huì)被榨干最后一分錢。恰恰相反：“我們需要他們保持健康”艾倫說。

信息在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中自由流動(dòng)，特別是在 ASML、Trumpf 和 Zeiss 之間。來(lái)自不同公司的工程團(tuán)隊(duì)一起工作，共享專利，一些財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，有時(shí)還有利潤(rùn)。“在會(huì)議上你無(wú)法分辨誰(shuí)來(lái)自哪家公司。”蔡司前高管表示。

與此同時(shí)，許多供應(yīng)商之間也存在間接競(jìng)爭(zhēng)，例如為不同代ASML的機(jī)器提供類似的零部件。如果供應(yīng)商遇到麻煩，ASML 會(huì)派遣快速干預(yù)部隊(duì)，有時(shí)即使這種幫助不受歡迎。作為最后的手段，ASML 可以購(gòu)買供應(yīng)商，就像 Berliner Glas 的情況一樣。

結(jié)構(gòu)松散

哈佛商學(xué)院的威利·施 (Willy Shih) 認(rèn)為，正是這種松散耦合的結(jié)構(gòu)使 ASML 能夠擊敗其垂直整合程度更高的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。尼康和佳能這兩家曾經(jīng)引領(lǐng)光刻機(jī)市場(chǎng)的日本公司從未成功地將更復(fù)雜的 EUV 套件商業(yè)化。（佳能正試圖通過“納米壓印”光刻技術(shù)卷土重來(lái)，這種技術(shù)將芯片設(shè)計(jì)物理壓印到晶圓上。）

ASML 現(xiàn)在通過用軟件和數(shù)據(jù)補(bǔ)充其硬件來(lái)鞏固這一主導(dǎo)地位。當(dāng)真正的火箭起飛時(shí)，它們的軌跡是不穩(wěn)定的，需要通過制導(dǎo)計(jì)算機(jī)來(lái)平滑，該計(jì)算機(jī)收集數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)和調(diào)整它們的路線。同樣，光刻機(jī)中的晶圓臺(tái)一開始也可能會(huì)錯(cuò)過標(biāo)記。

設(shè)備的其余部分也是如此。只有借助大量數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)（一種人工智能）的幫助，它們才能進(jìn)行微調(diào)并變得更加準(zhǔn)確。這正在迅速將 ASML 轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ぶ悄芷脚_(tái)。

英特爾收到新機(jī)器的所有模塊后，大約需要兩周時(shí)間將其組裝起來(lái)。而讓它適應(yīng)新地點(diǎn)則需要幾個(gè)月的時(shí)間。俄勒岡州的重力可能與維爾霍芬略有不同，附近的其他機(jī)器可能會(huì)產(chǎn)生干擾。測(cè)試將收集大量數(shù)據(jù)并引發(fā)調(diào)整。"ASML 的另一位董事會(huì)成員 Jos Benschop 說：“我們有數(shù)千個(gè)旋鈕可以將其設(shè)置到完美狀態(tài)。”

ASLM 還利用一臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)來(lái)調(diào)整其他設(shè)備的旋鈕。自 39 年前成立以來(lái)，該公司已售出約 5,500 臺(tái)設(shè)備，其中 95% 仍在運(yùn)行，許多設(shè)備還向總部發(fā)送數(shù)據(jù)。這將使其產(chǎn)品更加出色，從而帶來(lái)更多的芯片制造，產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)，如此循環(huán)往復(fù)，形成一個(gè) "飛輪"，這通常與互聯(lián)網(wǎng)搜索等數(shù)字服務(wù)有關(guān)。

研究公司 New Street Research 的 Pierre Ferragu 認(rèn)為，即使佳能、尼康或中國(guó)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手最終成功制造出與 ASML 一樣強(qiáng)大的 EUV 機(jī)器，它也無(wú)法趕上這家荷蘭公司。“只要 ASML 不斷從所有安裝基地收集數(shù)據(jù)，這在數(shù)學(xué)上是不可能的。”

如果競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手無(wú)法推翻 ASML，還有什么可以呢？物理學(xué)是一個(gè)潛在的障礙。即使擁有最好的人工智能，你也無(wú)法永遠(yuǎn)縮小晶體管（當(dāng)然不是以商業(yè)上可行的方式）。如果技術(shù)要求變得過于超凡脫俗，供應(yīng)商網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)崩潰。

芯片制造商可能會(huì)對(duì) ASML 的數(shù)據(jù)饑渴感到恐懼，因?yàn)檫@種饑渴會(huì)延伸到他們工廠中的其他關(guān)聯(lián)設(shè)備。內(nèi)部人士說，一些廠商顯然已經(jīng)開始反擊 ASML 的數(shù)字化擴(kuò)張。

然后是地緣政治。在取消向中國(guó)交貨的消息傳出后，ASML 股價(jià)下跌。人們對(duì)銷量下降的擔(dān)憂較少；無(wú)論如何，ASML 無(wú)法足夠快地制造其機(jī)器。更令人擔(dān)憂的是，嚴(yán)格的出口管制可能會(huì)及時(shí)推動(dòng)中國(guó)建立自己的芯片制造設(shè)備行業(yè)。這有一天可能會(huì)威脅到 ASML 的行業(yè)中心地位。但就目前而言，還為時(shí)尚早。誰(shuí)說歐洲不能搞科技？

審核編輯：黃飛