专访光刻机巨头ASML CTO：不相信摩尔定律会终结，透露公司下个大战略

从 1984 年加入荷兰 ASML 公司以来，马丁·范登布林克（Martin van den Brink）已经在这里履职 40 年之久。

2024 年，是 ASML 成立 40 周年的年份，同样在今年，范登布林克即将从联合总裁兼首席技术官的职位上退休。

（来源：ASML）

从寂寂无名到雄踞龙头

范登布林克表示，他来到这家公司纯属偶然。当时，飞利浦是荷兰为数不多的几家科技公司之一，于是他就加入了这里。1984 年，他对公司内部的一张光刻机照片产生了兴趣。

范登布林克在接受《麻省理工科技评论》采访时表示：“我发现这张照片包含机械、光学和软件领域的知识，看起来就像一台复杂的机器。同事告诉我，可以继续开发它，但是新公司不会是飞利浦的一部分。

当时，飞利浦正在与 ASM International 建立一家合资企业，合资后就不会是飞利浦了。但我还是答应了，因为我毫不在乎结果，事情就是这样开始的。”

毫无疑问，ASML 是当今芯片生态系统中无可争议的领导者。但是，你可能很难相信，ASML 的主导地位只能追溯到 2017 年。那一年，ASML 发布了其耗时 17 年开发的 EUV（Extreme Ultra Violet，极紫外光刻）机器，一经问世就颠覆了传统芯片制造的工艺。

而这背后是 ASML 在不被看好的情况下，依然笃定投入的结果。自 20 世纪 60 年代以来，光刻技术让计算机芯片能够封装越来越多的组件。

这个过程包括：引导光束穿过一系列镜子和透镜、将光照射在包含图案的掩膜上、制作微型电路。

当完整电路构建完毕之后，也意味着智能手机和人工智能所需的计算模块的诞生。对于光刻机来说，它必须使用小尺寸的设计工具，但是这些工具的数量非常有限，而光线类型则是其中的关键。

20 世纪 60 年代，光刻机使用的是可见光。但是，这种光在芯片上所能画出的最小特征依然很大，就好比用记号笔来画肖像。于是，光刻机制造商逐渐开始使用波长越来越短的光。

20 世纪 80 年代初，人们已经能够使用紫外线制造芯片。那时，尼康和佳能是主要的行业领导者。而直到 1984 年，作为飞利浦荷兰子公司的 ASML 才刚刚成立，还只是一个无名小卒，也几乎难以与当时其他主流光刻机制造商相提并论。

范登布林克说：“直到上世纪 90 年代，我们的产品才开始大卖。而在此前那段时间里，我们几经破产。所以，对当时的我们来说只有一个使命：活下去，向客户展示我们可以有所作为。”

到 1995 年，ASML 在业界已经站稳脚跟，不仅可以对抗竞争对手尼康和佳能，还完成了上市。但是，包含 ASML 在内的所有光刻机制造商，都在为在芯片上制造更小的组件而努力。

20 世纪 90 年代末，为了能从一众竞争对手中胜出，ASML 召开了一次会议，并提出一种名为极紫外光刻的想法（这在当时还是坊间传言）。不过，与会人员也担心它可能永远不会奏效。

那时，缩小芯片的要求远远超过了技术能力的极限，似乎每家公司都在追逐 EUV 光刻机，即采用更小的光波长（当时是 13.5 纳米）对芯片进行构图。

要想做到这一点，ASML 必须找出如何创造、捕捉和聚焦这种光。这些过程此前已经让领域内的研究人员困扰了几十年之久，更别提还要建立一个专业材料的供应链，包括造出有史以来最光滑的镜子，并确保价格不会吓到客户。

同时，佳能和尼康也在发展 EUV，但美国政府不允许它们参与 ASML 和美国国家实验室的联合研究。因此，佳能和尼康都退出了这个领域。与此同时，ASML 在 2001 年收购了业内第四家研发 EUV 的公司 SVG。

到 2006 年，ASML 只向研究机构交付了两台 EUV 原型机，直到 2010 年才将第一台交给客户。五年后，ASML 在其年度报告中提醒称，EUV 的销量仍然很低。

鉴于该技术在生产线上的制造速度很慢，ASML 的客户并不急于采用该技术。如果这种情形持续下去，鉴于前期巨大的投资，可能会对 ASML 的业务产生实质性影响。

然而，在 2017 年，在耗时 17 年、投入 65 亿美元研发资金之后，ASML 的赌注开始得到回报。那一年，ASML 交付了 10 台 EUV 机器，每台成本超过 1 亿美元，当时它宣布还有数十台处于延期交货状态。

这些 EUV 机器被销售到英特尔、三星、台积电等半导体制造业巨头，以及少数其他公司。有了更亮的光源，就意味着传递图案所需的时间更少，因此光刻机能够更快地工作。

对于芯片制造商来说，EUV 是一款能带来极大经济效益的工具，正因此自 2017 年以来 ASML 基本上处于垄断地位。

美国塔夫茨大学历史学教授、《芯片战争：争夺世界上最关键的技术》一书的作者克里斯·米勒（Chris Miller）在接受《麻省理工科技评论》采访时表示：“投资不被看好的技术是一种顽固的执念。

当时没有人愿意把赌注押在 EUV 上，因为涉及到物理、工程和化学领域的极限，所以它的开发过程既漫长又昂贵。”ASML 增长的一个关键因素，是其对供应链的控制。ASML 收购了经常合作的一些公司，比如光源制造商 Cymer。这种有针对性的供应链控制策略，也延伸到了 ASML 的客户。2012 年，ASML 向它的三大客户英特尔、三星、台积电提供了股份。

而这三大客户之所以能够保持自己的市场主导地位，部分原因是依赖于 ASML 机器的高端制造能力。“我们的成功取决于他们的成功。”范登布林克告诉《麻省理工科技评论》。

（来源：ASML）

用 7 架飞机和 50 辆卡车，向英特尔交付第一台高数值孔径机器

如今，ASML 又推出了高数值孔径（high-NA）极紫外光刻机，并正在谋划超数值孔径极紫外光刻机的研发。也就是说，ASML 开始努力控制另一个变量——数值孔径。

这是衡量一个系统可以聚焦多少光的指标。如果 ASML 可以增加数值孔径，那么，ASML 的机器就可以打印更小的组件。但是，这样做也意味着无数的改变。

ASML 不得不从其供应商卡尔蔡司那里采购一套更大、超光滑的镜子。同时，蔡司不得不制造全新的机器，唯一目的只是为了满足 ASML 所需镜面的光滑度。

同时，ASML 还要努力减少这一变化可能会给其他供应链公司带来的高昂代价。2023 年 12 月，ASML 开始向英特尔的美国工厂交付其下一代光刻设备中的第一台高数值孔径机器。

英特尔也是这款产品的首个下单客户，并且早在 2022 年初就已经下单。而英特尔收到的这台机器是一个研发版本，也是该领域迄今为止唯一一台。

ASML 用了 7 架飞机和 50 辆卡车才把它运到了英特尔的工厂，而安装这台比双层巴士还大的机器需要 6 个月的时间。对于高数值孔径机器来说，它的使命是生产精确度要求最高的先进芯片层。

但是，对于许多其他芯片设计来说，仍将使用上一代 EUV 机器，或比较旧的 DUV（Deep Ultra Violet，深紫外光）机器进行打印。

目前，ASML 的已有 EUV 客户，都已经向 ASML 发来高数值孔径机器订单。据报道，仅一台该类机器的成本就需要 3.8 亿美元。米勒说：“英特尔成为第一个用户有明显的好处，也有明显的风险。”

他表示，弄清楚这些机器能用于哪些芯片、以及如何从中赚钱，对于英特尔来说将是一个挑战。而这些机器的推出假如真的取得成功，就有可能成为范登布林克职业生涯的最高成就。

与此同时，在新冠疫情开始前后，人们对于人工智能领域的兴趣、以及该领域的进步，推动了算力需求的飙升。像 OpenAI 这样的公司需要越来越强大的计算机芯片。

到 2022 年底，对于人工智能的狂热和投资开始逐渐沸腾。目前，范登布林克已经开始着手下一步的工作了。他和其他接受《麻省理工科技评论》采访的 ASML 公司高管表示，该公司的下一个大目标是超数值孔径技术。

ASML 高数值孔径机器的孔径为 0.55 纳米，而超数值孔径工具的孔径将超过 0.7 纳米。这意味着，如果超数值孔径路线能走通，ASML 将造出能让芯片制造商进一步缩小晶体管尺寸的机器。

当然，前提是在如此之小的尺寸下，研究人员能设计出可以正常工作的芯片组件。正如 21 世纪初的 EUV 一样，目前还不确定超数值孔径是否可行，毕竟它的成本会非常高。

但是，范登布林克却显得谨慎且乐观。他说，如果一切顺利的话，ASML 很有可能最终会提供三种产品：低数值孔径、高数值孔径和超数值孔径。“超数值孔径的风险更大一些。因此，未来我们将更加谨慎地处理成本问题。但如果我们能做到这一点，我们将有一个战无不胜的‘三驾马车’，在可预见的未来包揽所有先进制造业。”范登布林克说。

“没有理由相信摩尔定律会终结”

真正的问题也许不是谁来制造这些机器，而是摩尔定律是否会继续成立。多年来，凭借 ASML 生产的光刻机，让芯片制造商得以生产世界上最先进的芯片。

如果说戈登·摩尔（Gordon Moore）因制定了推动行业进步的摩尔定律而受到赞扬，那么范登布林克和 ASML 则因让技术进步而受到赞扬。因此，ASML 必须努力保持领先于摩尔定律的要求。

摩尔定律指出，集成电路上的晶体管数量将在每两年左右翻一番。从本质上讲，这意味着芯片制造商总是要试图缩小微芯片上的晶体管，以便在相同大小的芯片上封装更多的晶体管。

但是，由于晶体管的尺寸已经缩小到几纳米，这种翻倍的节奏越来越难以维持。近年来，ASML 的光刻机一直在延缓摩尔定律的终结。如今，全球所有的高端芯片制造商都必须在光刻机的帮助之下，才能大规模地生产芯片。

范登布林克说，正是摩尔定律推动了这个行业年复一年地向前发展。范登布林克用大米和棋盘进行了类比，借此说明自己自从 1984 年加入 ASML 以来，维持摩尔定律是一项多么大的成就。

在这个类比中，大米颗粒数代表着晶体管的数量，如今大米颗粒数已经能在每个连续的正方形棋盘上翻一番。

1959 年以来，可以塞进芯片的晶体管数量呈指数级增长，这意味着当时的一粒大米相当于现在装满大米的三艘油轮，而每艘游轮的长度为 240 米。

即便如此，摩尔定律仍在推动 ASML 和整个科技行业继续前进。范登布林克解释说，每一个算力暴涨的时代，以及最近的生成式人工智能时代，都带来了越来越多的需求。

换言之，虽然三艘装满大米的轮船可能听起来很多，但是明天人类可能就需要 6 艘、12 艘、24 艘轮船来装这些大米。

范登布林克说，ASML 的技术能够确保满足上述需求，这是因为 ASML 在创造更精细、更高端的工具上做了大量投资。

英伟达 CEO 黄仁勋宣布摩尔定律已死。但当范登布林克被问及什么最终会导致摩尔定律失效时，他完全否定了这个前提。

“没有理由相信它会终结，你不会从我这听到它将在哪里终结的答案。”他说，“当我们没有任何创意时，它才会终结。当我们用这一切创造的价值与所需的成本无法平衡时，它才会终结。而不是因为缺乏创意。”他认为，哪怕他不在了，他的继任者仍然有机会“将大米填满棋盘”。

支持：Ren、李传福、罗以

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