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荷蘭，不止ASML
荷蘭，這個以鬱金香和風車聞名的國度，在半導體裝置領域同樣享有盛譽。提到荷蘭的半導體行業，許多人首先會想到ASML，因其光刻技術而廣為人知。此外，還有汽車半導體大廠恩智浦。然而，或許你並不清楚，在這個低調的國家，還有眾多專注於細分裝置領域的“隱形冠軍”，它們在全球半導體產業中扮演著至關重要的角色。
光刻機霸主ASML，一枝獨秀
ASML作為荷蘭半導體產業的瑰寶，在全球半導體裝置製造領域佔據著舉足輕重的地位。ASML是荷蘭最大的出口商、荷蘭最大的技術僱主，也是世界最大的晶片裝置製造商。這主要是因為ASML的光刻機。截止2024年9月24日，ASML的市值為3229億美元。2023年ASML全年淨銷售額達到276億歐元，毛利率51.3%，淨利潤78億歐元。
光刻是當今晶片行業必不可少的關鍵步驟，先進光刻機被喻為積體電路裝備製造業中“皇冠上的明珠”。光刻機主要負責把積體電路版圖精確地投影在晶圓片上。光刻機是集精密光學、精密機械、自動化控制和軟體工程於一體的系統，它不僅要實現極高的曝光解析度，而且要具有極高的重複定位精度。
30多年前，整個光刻機市場被美國GCA和日本的尼康壟斷。30年後的今天，美國已幾乎沒有光刻機的足跡，尼康也已落後，反倒是，ASML的光刻機一騎絕塵。從1984年的幾乎一無所有，到成長為光刻機界無可爭議的領導者，ASML背後有著許多不為人知的故事。
20世紀80年代，ASML艱難起步。1984年，電子巨頭飛利浦和晶片機器製造商先進半導體材料國際公司 (ASMI) 成立ASM Lithography，位於荷蘭埃因霍溫飛利浦辦公室旁邊的一間漏水棚裡，同年，ASML推出了第一款系統PAS 2000步進機。1985 年，ASML擁有了100名員工，搬進了位於費爾德霍芬的新建辦公室和工廠。1986 年，ASML又推出PAS 2500步進機，同年與蔡司建立合作關係。1988年，飛利浦在台灣建立合資工廠後，開始進軍亞洲市場。然而，ASML客戶寥寥，無法自力更生，更糟糕的是，股東ASMI無法維持高額投資，決定退出。全球電子行業形勢急轉直下，飛利浦也宣佈了一項大規模的成本削減計畫。ASML岌岌可危。最終在飛利浦董事會成員 Henk Bodt的勸說下，說服同事們伸出最後的援助之手。
20世紀90年代，ASML步入正軌，也正式IPO。在這十年中，ASML推出了突破性的平台 PAS 5500，這也是ASML“最長壽”的光刻系統。ASML指出，至今仍有90%以上的PAS 5500仍然活躍在各細分領域的產線上，並且壽命將至少延長至2035年。PAS5500對於ASML意義非凡，幫助其收穫了IBM這個大客戶，使其在90年代從成立不足十年的初創公司一躍成為市場的亞軍。1995年，ASML成為一家完全獨立的上市公司，在阿姆斯特丹和紐約證券交易所上市。飛利浦在首次公開募股時出售了一半股份，並在隨後幾年出售了剩餘股份。
2000年代，浸沒式系統大發展。ASML利用浸入式技術大幅提高了系統的解析度，並利用革命性的雙級 TWINSCAN 技術大幅提高了生產效率。2003年，業界首台浸沒式機器TWINSCAN AT:1150i首次亮相，隨後是 TWINSCAN XT:1250i、XT:1400i，2006 年，第一台用於浸沒式的量產機器 XT:1700i 面世。2007 年，ASML推出了 TWINSCAN XT:1900i 浸沒式系統，其數值孔徑為 1.35，是業內最高的。
從2010 年代開始，ASML引入EUV光刻技術，再次改變了半導體行業的面貌。2010年將第一台EUV光刻機TWINSCAN NXE:3100運送到一家亞洲晶片製造商的研究機構。2013年推出了第二代EUV系統 NXE:3300，2015年推出第三代EUV系統 NXE:3350。2016年，EUV光刻技術迎來轉折點，客戶開始批次訂購ASML的第一款可投入生產的系統NXE:3400。NXT1970Ci 和 NXT1980Di成為晶片行業的主力機。
步入2020年代，沒有人能夠預測世界在新十年初將面臨的挑戰。但是ASML繼續無畏向前。2020年初，EUV進入大批次生產階段，ASML出貨了100套EUV系統。2023年12月ASML向英特爾交付了第一台High-NA EUV光刻系統的首批模組——TWINSCAN EXE:5000，這將代表著尖端晶片製造向前邁出的重要一步。
今年，ASML迎來40週年，四十年來，ASML始終堅持創新，不斷突破技術瓶頸，為全球半導體產業的發展做出了卓越貢獻。目前，ASML正在積極佈局“全景光刻”戰略，滿足日益複雜的晶片製造需求。
ALD裝置巨頭ASMI，歷史更悠久
其實在荷蘭，在ASML之前，還有一家老牌半導體裝置公司ASM International NV（簡稱：ASM），上文我們所述的與飛利浦聯手成立ASML的母公司就是它。
ASM成立於1968年，有55年的歷史。ASM最初做熔爐沉積市場，並於20世紀70年代初在荷蘭開始生產這些裝置。
此後，ASM在全球各地不斷擴張。20世紀70年代中期，ASMPT在香港成立，成為後端半導體組裝和封裝裝置的市場領導者。ASM於2013年剝離了其在ASMPT的多數股權，但至今仍保留少數股權。ASM美國公司也成立於20世紀70年代，現在主要做外延裝置。20 世紀80年代初，ASM日本公司成立，為當今的電漿 CVD 產品奠定了基礎。隨後，ASM在20世紀80年代中期與飛利浦公司合資開發光刻技術，即今天的ASML。ASM於1988年出售了其在ASML的股份。
ASM在16個國家設有業務，所以某種意義上，ASM已經是一家全球性公司。
ASM其主要聚焦在ALD（原子層沉積）和外延領域。ALD業務是ASM的王牌。憑藉超過55%的全球市場份額，ASM在ALD領域處於絕對領先地位。ALD是市場上最先進的沉積方法，可以製造出具有卓越材料質量、均勻性和保形性的超薄膜。ALD也是晶圓廠裝置市場中增長最快的細分市場之一，預計在2022至2027年期間，ALD的年均增長率（CAGR）為10%至14%。
硅外延是ASM第二大產品線，硅外延（Si Epi）業務正在穩步增長，ASM的目標是在2025年前至少達到30%的市場份額。近年來，ASM通過併購，在垂直爐和PECVD領域也佔據較為細分的市場。
ASM也是先進工藝節點發展下的受益者。過去幾年，ASM的收入持續穩步增長，從2019年的12.84億歐元增加到2023年的26.34億歐元。其中裝置銷售佔其收入的84%，備件和服務佔16%。
2023下半年，ASM獲得了首批GAA試生產線活動的重要訂單，該公司認為，GAA對其公司而言是一個重大轉折點，相較於之前的技術節點，GAA的更複雜器件架構將增加ALD的需求，例如更多的偶極層和功函數層。硅外延（Si Epi）也是GAA的關鍵技術，用於建構形成電晶體核心的納米片。
ASM公司預計2nm/GAA在高產量製造（HVM）中的引入將顯著推動2025年邏輯/代工銷售的增長。GAA 2nm技術預計在2025年進入高收益製造將成為ASM的重要驅動力。預計到2027年，GAA節點的邏輯/代工支出將佔WFE總市場的40%以上。而ASM正處於前所未有的強勁地位。
混合鍵合裝置新貴：BESI
成立於1995年5月的BE Semiconductor Industries NV（Besi），是一家總部位於荷蘭杜伊文的半導體封裝裝置公司。這家荷蘭裝置製造商因為所生產的混合鍵合裝置，搭上了AI順風車，獲得了市場和投資者的關注。整個2023年，Besi的股價大漲了141%（從2022年的56.56歐元，到2023年末的136.45歐元），使Besi成為歐洲科技行業估值最高的公司之一。
不過今年年初到現在，BESI的股價又跌去了27%。很大的一個原因是由於一則新規定，“制定HBM4標準的標準化組織JEDEC正商榷打算放寬HBM4的封裝厚度，由720微米放寬到775微米。”如果是按照這個厚度標準，有業內消息稱，利用現有的鍵合技術就可以充分實現16層HBM4。也就是說不需要採用混合鍵合技術了。具體內容可參考《被一則新聞“嚇倒”的裝置公司》。
照目前的發展進展來看，混合鍵合仍然是行業未來的發展方向。這點可以從Besi 2024年的混合鍵合裝置訂單中窺得一二。
2024年5月9日，Besi宣佈收到一家領先的半導體邏輯製造商的 26 套混合鍵合系統訂單。該訂單是Besi的最新一代系統，採用 100 nm 定位精度，計畫於2024年第四季度和 2025 年第一季度交付。
Besi總裁兼首席執行官 Richard W. Blickman 評論道：“獲得這一重要訂單凸顯了第二家領先邏輯製造商承諾採用混合鍵合組裝技術來滿足其最先進的資料中心應用。它還有助於確認 Besi 的混合鍵合系統在未來十年內下一代 AI 相關邏輯、記憶體和消費者相關計算應用中的良好長期前景和路線圖。”
2024年第一季度Besi收入為1.463億歐元，高於預期中值。與2023年第四季度相比下降 8.3%，主要原因是高性能計算和汽車終端使用者市場的出貨量下降，但高端移動應用的出貨量增加部分抵消了這一影響。二季度Besi的收入為1.512億歐元，同比下降7%，環比增長3.3%，主要原因是光子學和 2.5D 組裝應用的出貨量增加。二季度的訂單額為1.852億歐元，環比增長 45.0%，同比增長 64.5%，主要由於混合鍵合、光子學和人工智慧應用的 2.5D 組裝解決方案顯著增長，但汽車終端市場的持續疲軟部分抵消了這一增長。
一家估值10億美元的
AFM探針公司正在崛起
除了ASML、ASM、BESI以外，Nearfield Instruments（簡稱Nearfield）是荷蘭另一家有潛力的半導體裝置廠商，被外媒譽為是未來價值10億美元的公司。那麼，Nearfield有何競爭優勢？
成立於2016年1月的Nearfield是一家為先進半導體製造廠提供計量和過程控制裝置的公司。該公司開發了一種自動化高通量3D掃描探針計量裝置。它結合了原子力顯微鏡（AFM）技術，原子力分析是目前最準確、最無損的方法，可用於最佳化和監控具有挑戰性的CMP和蝕刻工藝步驟。
2020年12月，Nearfield宣佈首批Quadra發貨，Quadra是用於5 nm及以下節點的第一代高通量掃描探針計量系統。專為線上、裝置上、無損三維 (3D) 計量而設計。該系統對於加快先進半導體工廠的良率和最佳化大批次製造 (HVM) 良率至關重要。
但是AFM探針裝置是一個成熟且巨頭雄霸的市場。美國的Bruker和韓國的Park Systems各佔AFM探針市場的20%。從20世紀80年代推出第一台商用系統開始，Bruker就一直引領著原子力顯微鏡功能的擴展。但是AFM探針是一個潛力不錯的市場，根據行業研究公司MarketsandMarkets的資料，全球AFM市場預計將從2023年的 5.4億美元增加到2026年的6.31億美元，復合年增長率為5.2%。影響AFM探針市場的一個突出趨勢是納米技術的不斷進步，隨著半導體製造工藝越精細，所需要的AFM探針裝置會越多。
在AFM探針這個成熟市場中，要想突破並不容易，僅靠“模仿機器”是不行的，你必須擁有很強的競爭優勢。這對Nearfield來說可能是個好消息。
據Nearfield公司稱，其Quadra的獨特架構具有平行獨立多頭操作以及極快、精確定位和對準的能力。與其他針對線上計量應用的自動化單探針 AFM 計量工具相比，Quadra 的吞吐量優勢提高了100倍。此外，Quadra 的高採樣率使客戶能夠執行線上工藝監控，並確定批次間、晶圓間和晶圓內的工藝變化。Quadra還包含一種名為前饋軌跡規劃器TM (FFTP)的獨特新成像模式，這使 Quadra 能夠對記憶體（1z 及以上）和邏輯裝置（3 nm及以上）的高縱橫比密集結構進行裝置上無損測量。
Nearfield近幾年確實有了一定的發展勢頭。今年7月份，Nearfield宣佈，獲得了1.35億歐元的C輪投資。還顯著提高了Quadra計量系統的產出，該公司近日還宣佈，已從“一家亞洲客戶”處收到多個機器的訂單。根據Nearfield Instruments首席執行官Hamed Sadeghian的言論，業界猜測這個亞洲客戶很有可能是三星。
他表示：“我們很高興收到來自亞洲一家世界領先的先進晶圓廠的訂單，該晶圓廠繼續積極提高產能以滿足對 HBM 等支援AI應用的先進裝置日益增長的需求。”Nearfield總部位於鹿特丹，在荷蘭埃因霍溫和韓國平澤設有辦事處。
實際上，這非常符合三星的需求。三星在高頻寬記憶體（HBM）生產上面臨重大問題，急需趕上SK海力士。根據Yole Group的Vishal Saroha，三星目前在來自Besi的混合鍵合裝置上的投資超過SK海力士。這也解釋了對AFM探針的需求。混合鍵合要求非常幹淨的表面和精確尺寸的銅接點。Infinitesima、Nearfield和業內人士指出，後蝕刻和後CMP（化學機械拋光）是AFM探針的主要應用領域，使其非常適合HBM製造中的混合鍵合。
正如ASML在1990年代中期所經歷的那樣，三星是一個非常苛刻的客戶。一方面，這樣的關係提供了大量資訊，但另一方面，它也會佔用所有注意力。Nearfield將面臨挑戰，將三星必然要求的定製需求轉化為競爭力。
Nearfield要想在幾年內達到10億美元估值的高度，可能不是易事，光有一個客戶是遠遠不夠的，要想達到這一規模，必須得擁有一半左右的高端買家（如台積電、三星、英特爾、SK海力士和美光）裝機基礎才有戲。
寫在最後
荷蘭，這個面積不大的國家，在半導體裝置製造領域卻湧現出一批全球領先的企業。荷蘭半導體的發展可以歸因於以下幾個關鍵原因：1）荷蘭擁有世界領先的研究機構和大學，如埃因霍溫理工大學、代爾夫特理工大學等，這些機構為半導體行業提供了強大的科研支援。尤其是埃因霍溫地區，以其高水平的技術研發能力，被譽為“歐洲的矽谷”。2）荷蘭擁有完善的高科技產業生態系統，尤其是以埃因霍溫高科技園區為代表的創新中心，聚集了眾多科技公司、研究機構和初創企業。3）荷蘭政府對科技創新和高新技術產業的持續支援也是推動半導體行業發展的重要動力。
從ASML、NXP、ASM等老牌巨頭，到BESI、Nearfield等新興力量，荷蘭無疑是一個創新的熔爐，這個國家對尖端技術的擁抱從未止步。這一點無疑值得我們學習和借鑑。 (半導體行業觀察)