日經BP精選——獨家探訪阿斯麥總部：極紫外光刻機王者的煉成之路

世界最大的半導體製造裝置企業荷蘭阿斯麥控股（ASML Holdings）是AI時代具有代表性的歐洲企業。阿斯麥是全球唯一成功開發出用於製造最先進半導體的極紫外（EUV）光刻機的企業，這類裝置對於像美國輝達（NVIDIA）生產GPU（圖形處理器）等最尖端晶片不可或缺。

在半導體光刻機領域，阿斯麥掌握9成的份額，總市值目前位列歐洲第三。我們通過對總部的獨家採訪，深入探訪了其強大實力的秘訣。

光刻原理“與40年前相同”

“這台裝置就是我們的起點”，在荷蘭南部費爾德霍芬的阿斯麥總部，技術公關負責人Mark Assinck一邊這樣說著，一邊指向了一台高約1米的小型裝置。

這是一台使用被稱為g線或h線的汞燈光源的半導體光刻裝置“PAS-2000”。它是1984年由荷蘭飛利浦（Philips）與ASM International共同出資設立的阿斯麥推出的第一款產品。如今，阿斯麥已發展為年銷售額超4兆日元的巨型企業，而這台裝置正是它的原點。

Mark Assinck表示，PAS-2000的運作原理“就像幻燈機一樣”。通過畫有電路圖案的幻燈片將光投射到晶片晶圓上。它通過投影印有電路圖案的“幻燈片”來將光線照射到半導體晶圓上。這台裝置曾用於製造微米（μm）等級的半導體，但其基本原理與如今適用於奈米（nm）等級製造的極紫外光刻機“並無本質差別”。

極紫外光刻機佔銷售額的4成

另一方面，裝置的價格和體積則發生了巨大變化。據Mark Assinck介紹，當前的低NA（數值孔徑）極紫外光刻機售價約為2億歐元，高NA裝置價格則超過3.5億歐元。正是由於裝置單價極高，極紫外光刻機在2024財年（截至2024年12月）的銷售額中佔比約達4成。

如今的極紫外光刻機高度超過3米，與PAS-2000相比體積要大得多。PAS-2000的光源波長為436奈米（nm），NA為0.3。NA是評估光線收集效率的關鍵參數。而最新一代極紫外光刻機則使用13.5奈米的光源波長，NA值也從現有的0.33提升至0.55。隨著鏡頭尺寸放大和光學系統日益複雜，裝置的整體規模也越來越龐大。

成功研發極紫外光刻機實現飛躍

阿斯麥能夠取得如今的行業地位，關鍵在於2010年代後期全球唯一成功實現了極紫外光刻機的商業化。這種裝置對於製造最先進的GPU、CPU（中央處理器）、DRAM等核心半導體產品不可或缺。全球領先的半導體廠商，如台積電（TSMC）、韓國三星電子（Samsung Electronics）、美國英特爾（Intel）等，均已在量產工廠中引進了阿斯麥的極紫外光刻機。而曾參與競爭的尼康（Nikon）和佳能（Canon）則在開發競賽中敗北，被阿斯麥遠遠甩在身後。

極紫外光刻機的累計出貨量達到300台左右。力爭實現尖端半導體代工的日本Rapidus也在2025年4月之前在北海道千歲工廠引進了1台。

以每秒2萬次確認晶圓的位置

阿斯麥的極紫外光刻機的特點是作為產品名稱的“TWINSCAN（雙掃描）”。這是在極紫外光刻機以前就採用的方法，使用兩個晶圓載台(Wafer Stage)，平行處理晶圓的測量和光刻，可提高生產效率。

在光刻前掌握晶圓的位置，根據資料進行光刻。據悉，通過感測器每秒確認2萬次晶圓的位置，以0.25nm以內的精度自動調整。“除了高精度測量和對準位置之外，溫度管理也很重要。即使是幾千分之一度的溫差也會影響光刻精度，可能會毀掉整個半導體晶片”，Mark Assinck說道。

極紫外光刻機以一定間隔從光源射出直徑25μm的錫（Sn）液滴。對此照射2次二氧化碳雷射，可產生波長為13.5nm的電漿光。這個過程每秒重複5萬次。在將電漿光反射到多個鏡面鏡頭上之後，通過反射型光掩膜和更多鏡面鏡頭將電路圖案轉印到晶片晶圓上。

相關供應商達到約5000家

據悉，約800家供應商參與極紫外光刻機的生產。包括與極紫外光刻相關的材料和裝置在內，整個生態系統達到近5000家公司。Mark Assinck說，特別是在光刻膠（感光材料）等相關材料方面有優勢的“日本企業是不可或缺的存在”。

日本企業通過比利時的晶片研究機構imec等，與阿斯麥進行長期合作。例如，許多日本的光刻膠製造商利用imec清潔車間的極紫外光刻機來開發極紫外光刻膠。日本企業還將參與阿斯麥和imec於2024年6月新建的支援高NA的極紫外光刻的聯合實驗室。

阿斯麥生產的極紫外光刻機以模組為單位，分批運往半導體製造商的工廠。在半導體工廠組裝極紫外光刻機需要兩周以上的時間，這是其他光刻機的數倍。

負責裝置維護和解決故障的技術人員也部署在客戶方。例如，在Rapidus千歲工廠，阿斯麥會為引進的每台光刻機配置20～30名常駐人員。除了光學之外，真空技術和測定等方面的專家也很重要，阿斯麥有約1萬名職員負責顧客支援，佔總數的四分之一。

中國或獨自開發極紫外

阿斯麥也是深受中美對立影響的企業。美國從拜登前政府時期開始就與荷蘭政府等聯手，禁止向中國出口極紫外光刻機。在阿斯麥的年銷售額中，面向中國市場的比例目前約佔4成，在沒有極紫外光刻機的情況下也實現了這一營收。

據悉，在出口管制的背景下，中國已開始獨自開發極紫外光刻機。中國最大的通訊裝置企業華為技術等正在推進尖端半導體的自產化。企業和政府有可能在推動中國極紫外光刻機的開發。

極紫外光刻機的研發門檻極高，中國企業未來能達到何種水平的成本、生產效率和精度還是未知數。儘管如此，在不計成本的狀態下，Mark Assinck也承認“投入巨額資金後取得成功的可能性也並非為零”。 (日經中文網)