[苹果冲击波]⑫放弃引进EUV的“蝴蝶效应”…美国尖端半导体退步的开端

by Paek Jongmin

Published 06 May.2023 10:58(KST)

引进ASML设备，改写半导体行业格局
英特尔拿出尖端技术和开发资金却放弃EUV导入
英特尔30年前播下的种子在台湾和韩国开花

编者按[苹果冲击波]是一档聚焦苹果进军半导体市场所引发剧变现场的内容专栏。读者或许会疑惑：苹果怎么会和半导体扯上关系？如今的苹果早已不只是生产智能手机和电脑的公司。自已故创始人Steve Jobs以来，经过长期努力，苹果已经设计出应用于移动终端、位居世界顶尖水准的半导体。如果说个人电脑时代有英特尔，那么在移动时代的半导体生态中，苹果已成为最高位的顶级掠食者。在全球半导体供应链危机与大规模晶圆生产线投资此起彼伏的当下，本栏目将细致梳理“Apple Silicon”引发的半导体市场巨变与前景，拓宽各位读者的视野。[苹果冲击波]将于每周六与读者见面，连载超过40期后将结集出版。

“要我们在连能否实现都不知道的事情上投资2亿美元？”（前英特尔首席执行官 Andy Grove）

“是的，这就是研究。”（前英特尔研发负责人 John Carruthers）

英特尔自2015年起，一再推迟10纳米、7纳米工艺的导入，也从未说明原因。多数专家给出的答案最终归结为一点：极紫外光（EUV）光刻设备导入延迟。该设备只有ASML一家生产，没有这套设备，就无法在10纳米以下工艺中生产先进芯片。要参与先进制程竞争，这是一件无论如何都必须拿到的“必需品”。

截至2020年前，荷兰ASML出售的EUV设备有一半安装在三星电子和台积电，而英特尔却只是旁观。如果当年为ASML开发和生产EUV设备奠定基础的Andy Grove得知这一事实，会露出怎样的表情？

1992年，时任英特尔首席执行官（CEO）的Andy Grove，爽快批准了一名公司内部研究负责人提出的“为EUV投资筹措2亿美元”的请求。当年推动这一决策的研发负责人John Carruthers都感到吃惊，因为一向严谨苛刻的Grove竟毫不犹豫地在支出决议书上签了字。

在与日本企业竞争中处于下风后，Grove做出果断决定，放弃动态随机存取存储器（DRAM），集中火力发展中央处理器（CPU）。如今他又一次做出了着眼30年后的巨大抉择。

Carruthers当时认为，以当时水平的光刻技术，很快就会触及极限，因此请求投资EUV。当时，人们普遍认为13.5纳米波长的EUV根本无法实现。日本尼康选择无视EUV投资，相当于没有把钱投在“看似不可能的事情”上。

Grove在收到这一在旁人看来多少有些离谱的投资请求后，向前任CEO Gordon Moore征求意见。

“Andy，还有别的办法吗？”

提出“摩尔定律”的Moore反问一句，Grove也只能回答“没有”。

半导体产业的竞争，是在更窄的线宽上集成更多晶体管的竞赛。设计固然重要，但如果没有生产工艺配合，就无法保持半导体的进步与完成度。能在比指甲还小的芯片中塞进超过10亿个晶体管的技术，近乎魔法，而施展这门“魔法”的技术确实存在。像拍照一样把设计好的电路“印”到晶圆上的光刻工序（Photo Lithography），是推动半导体产业发展的决定性基础。这项技术最初也是由美国开发的。英特尔的飞速发展，正是得益于对光刻技术的理解与投资。

英特尔的Gordon Moore提出的“摩尔定律”，若无光刻技术的进步，也不可能成立。美国光刻设备企业曾是本国半导体产业发展的原动力。然而进入20世纪80年代，形势发生变化。日本企业以DRAM为中心发起大规模攻势，美国半导体产业陷入风雨飘摇的危局，其背后同样有日本光刻设备的身影。

ASML的极紫外光光刻设备，单台价格高达5000亿韩元。图片来自ASML官网提供

美国把尖端技术全都拱手相让自己却放弃导入

1986年，美国光刻企业GAC的新产品开发被叫停，公司最终破产。另一家光刻企业Ultratech也走入历史。就这样，美国失去了半导体生产的核心技术——光刻。

此时，一匹黑马登场了，那就是荷兰ASML。如今，它已崛起为半导体行业的“超级甲方依赖对象”。没有这家公司的设备，就无法完成10纳米以下的半导体工艺。通俗地说，要制造最新款iPhone和Galaxy智能手机，没有ASML的EUV设备根本不可能。能够支持个位数纳米工艺的光刻设备，目前只有ASML的EUV设备。

如今在半导体业界呼风唤雨的ASML，是由荷兰电子与半导体企业飞利浦与设备制造商ASM International共同设立的光刻公司。

ASML虽然不断发展，却仍难以与日本企业抗衡。在尼康、佳能等日本企业节节攀升之际，ASML的市场占有率仅约10%。此时，决定性变量出现了——美国决定对ASML给予全力支持。在本国光刻企业相继倒下的背景下，美国将荷兰ASML而非日本企业选为值得信赖的合作伙伴。美国也认为，不能再像对日本光刻企业那样，把本国技术拱手相让，帮助对方进攻美国半导体市场。

前文提到的为EUV实现商业化提供的最初支持，便是由英特尔率先启动的。但英特尔不可能亲自开发EUV设备，于是打算把诞生于美国政府研究机构的EUV技术转移给ASML。美国政府对此犹豫不决，美国国会也反对技术转移，担心把尖端技术拱手让给海外。

英特尔等美国半导体企业甚至请求政府，允许ASML收购美国光刻企业SVG。前英特尔CEO Craig Barrett也站出来声援，称“如果这次收购告吹，美国获取EUV设备的时间将被推迟”。

EUV设备的诞生耗费了漫长时间。2012年，英特尔、三星电子和台积电入股ASML，为EUV开发提供资金支持。

然而，正是英特尔铺好了EUV走向现实的整盘棋，却最终选择放弃自行导入设备。于是，“美国制造”的先进制程芯片诞生被无奈推迟。等英特尔后知后觉开始争取EUV设备时，三星电子和台积电早已遥遥领先。

李在镕三星电子会长去年6月访问位于荷兰的ASML总部，与ASML首席执行官Peter Wennink商讨合作方案。照片由三星电子提供

英特尔30年前播下的种子在台湾和韩国开花

英特尔放弃了收获前任CEO在30年前播下的种子。继拒绝iPhone合作的Paul Otellini之后，2013年接过经营指挥棒的前CEO Brian Krzanich，同样给公司留下难以抹去的伤疤。

作为第六任英特尔首席执行官，Krzanich点燃了英特尔走向衰落的导火索。相较之下，削减研发投资和裁减研发人员还只是“小打小闹”，真正致命的失误，是大幅推迟导入EUV设备这一严重误判。曾被视为无法逾越的半导体领跑者英特尔之所以沦为后发追赶者，原因正出在这里。甚至有人评价说，他因公司内部婚外情事件于2018年辞职，对英特尔反而是件好事。

Grove为未来播下的种子，在30多年后于台湾和韩国开花。结果，美国人使用的苹果iPhone芯片，反而无法在美国本土生产。

某大型家电企业的广告语“瞬间的选择，左右今后10年”，至今仍让消费者耳熟能详。在半导体行业，瞬间的选择左右的却不是10年，而是企业的生死存亡。

苹果果断采用ARM架构并通过并购实现自研芯片，可谓“神来一笔”。苹果为所有产品配备的自研芯片，与自家操作系统高度契合，性能大幅压制竞争对手，赢得消费者热烈追捧。苹果在降低成本的同时增加销售额，获取了巨额利润。