光刻巨頭ASML是怎麽煉成的

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四月二十二日清晨，記者坐著計程車在荷蘭第五大城恩荷芬（Eindhoven）城郊，綠草如茵的鄉間穿梭，前往世界半導體設備第一大廠艾司摩爾（ASML）總部。

車上播放的荷蘭語新聞廣播，突然連珠炮地提到「ASML」，顯然有大事發生。

抵達時，瘦高的德籍公關米卡（Niclas Mika）告訴記者，他們剛發布新聞，一位「美國大客戶」，承諾將採購十五臺台艾司摩爾的極紫外光（EUV）微影機台。

以一台EUV機台九千五百萬歐元的訂價計算，這可是一筆價值495億台幣的大訂單。

來得正是時候。今年是ASML花了三十年時間，耗資九十億歐元研發的EUV機台投入市場的關鍵年。但是市場仍有不少看衰的聲音。身為業界龍頭的英特爾這一出手，雜音頓時一掃而空。

最倒楣的，是一位新入行的歐系分析師，他剛發表一份長達五十多頁的研究報告，力主EUV機台在2018年之前都乏人問津。結果馬上被狠狠打臉。

當天早上，這位菜鳥分析師還打電話進ASML總部問了半天。「他想問出一些東西，來證明他沒錯得這麽離譜，」一位ASML法人部門主管忍著笑告訴記者。

結果當天，ASML在美國納斯達克的股價一舉大漲10.7％。高達453億美元（約1.4兆台幣）的市值，甚至幾乎是半導體設備第二大廠——美國應用材料市值237億美元的兩倍之多。

事實上，ASML過去五年的股價，已漲了249％。讓這家業界之外籍籍無名的專業設備廠，成為僅次於皇家殼牌石油以及聯合利華的荷蘭市值第三大公司。

EUV：半導體業的終極武器

這全靠總部後頭那棟最高機密的巨型廠房，裏頭身穿無塵衣的員工正在組裝，如同貨櫃車般大的EUV微影系統3350B之賜。這是令全球半導體業引頸期待的「終極武器」。

台積電、英特爾都寄望，這台史上最昂貴的「工具機」，會在2017年開始試產的七奈米制程大發神威，成為主力機種。

全球每年生產上百億片的手機晶片、記憶體，數十年來都仰賴程序繁瑣，但原理與沖洗照片類似的曝光顯影制程生產。

其中以投射出電路圖案的微影機台最關鍵、也最昂貴。過去十多年，全球最先進的微影機，都採用波長一九三奈米的深紫外光，然而英特爾、台積電量產的最先進電晶體，大小已細小到僅有數十個奈米。這形同用同一支筆，要寫的字卻愈來愈小，最後筆尖比要寫的字還粗的窘境。

要接替的「超細字筆」，技術源自美國雷根時代「星戰計劃」，波長僅有十三奈米的EUV；依照該技術的主要推動者英特爾規劃，2005年就該上陣，量產時程卻一延再延。

因為這個技術實在太難了。EUV光線的能量、破壞性極高，制程的所有零件、材料，樣樣挑戰人類工藝的極限。例如，因為空氣分子會干擾EUV光線，生產過程得在真空環境。而且，機械的動作得精確到誤差僅以皮秒（兆分之一秒）計。

最關鍵零件之一，由德國蔡司生產的反射鏡得做到史無前例的完美無瑕，瑕疵大小僅能以皮米（奈米的千分之一）計。

這是什麽概念？ASML總裁暨執行長溫彼得（Peter Wennink）接受《天下》獨家專訪時解釋，如果反射鏡面積有整個德國大，最高的突起處不能高於一公分高。

「滿足這類（瘋狂）的要求，就是我們的日常工作，」兩年前由財務長接任執行長的溫彼得說。

因為EUV的技術難度、需要的投資金額太高，另外兩大微影設備廠──日本的Nikon和佳能，都已放棄開發。ASML儼然成為半導體業能否繼續衝刺下一代先進制程，開發出更省電、運算速度更快的電晶體的最後希望。

「如果我們交不出EUV的話，摩爾定律就會從此停止，」溫彼得緩緩地說。因此，三年前，才會出現讓ASML聲名大噪的驚天交易。

英特爾、台積電、三星等彼此競爭的三大巨頭，竟聯袂投資ASML41億、8.38億、5.03億歐元。（台積電已於今年五月出售ASML的5％持股，獲利214億臺幣）

溫彼得解釋，當時各大廠都要求EUV的研發進度加快，他告訴這些顧客，「希望加快EUV的研發進度，我們就得加倍研發支出。」

於是，ASML研發經費倍增到現在的每年十三億歐元的規模。多出的一倍，ASML自己出一半，三大半導體巨頭合出另一半。

「能夠讓顧客幫你買單，制造做到最厲害就是這樣了，」臺灣半導體設備大廠，帆宣總經理林育業佩服地說。

「ASML（在半導體業）的關鍵地位，真是無與倫比，」上銀董事長卓永財也表示。

十三年前的上一場革命

半導體業上一個革命性變革，發生在十三年前。現任台積電研發副總、世界微影技術權威林本堅，在當時力排眾議，認為將市面既有的一九三奈米微影透過水折射，效果可較當時被期待接棒的一五七奈米為佳。

ASML也迅速呼應台積電，一年後，推出世界第一台以水為介質的浸潤式微影實驗樣機。該技術大受歡迎，迅速成為業界主流，日本的Nikon與佳能投入巨資研發的一五七奈米微影技術，竟從此被擱置。

這是這家半導體設備業的後起之秀，成為世界第一的關鍵轉折。該公司在微影市場的市占率因此從二○○一年的二五％，一路快速爬升到現在的八○％。

為何在歷史性的關鍵時刻，ASML可迅速抓住機會，並達成技術的跳躍發展？

溫彼得對這個問題胸有成竹， 「這得歸功於我們『開放式創新』（open innovation）的架構。」

最關鍵技術自己發展

日本一橋大學創新研究中心教授中馬宏之，曾對日本微影雙雄的敗因深入檢討。他在研究論文指出，艾司摩爾微影機台有九○％以上零件向外採購，比例遠比競爭對手Nikon與佳能為高，「這種獨特的採購策略，是ASML成為市場領導者的關鍵。」

中馬宏之認為，高度外包的策略，讓ASML可以快速取得各領域最先進的技術，讓自己專註在客戶的需求，以及系統整合等兩大關鍵重點。

這種大膽的外包策略，最大的隱憂在於，半導體科技發展快速，每個供應商每一年都有嚴苛的新任務待達成，萬一有人掉隊，拖累整個系統的進度怎麽辦？

「有些（關鍵）技術我們得自己發展，」ASML總裁暨技術長布令克（Martin van den Brink）說，他是三十一年前ASML從飛利浦獨立出來的第一批工程師成員。

例如，兩年前台積電公開表示，EUV要商用化，全新光罩的原生缺陷（defect）還必須進一步降低十倍。否則制出晶圓的良率會低到市場難以接受。

不找供應商找的是長期夥伴

布令克率領的技術團隊，針對這個重大的技術瓶頸，在今年推出革命性的可移動光罩薄膜（removable pellicle）技術，大受業界好評。

「我們只挑選最關鍵的部份來突破，」布令克得意地笑著。

二0一一年，ASML到台灣林口設立研發中心，並開始甄選台灣供應商。最後共有五家台廠入列，包括半導體設備廠帆宣，以及上銀旗下的大銀微系統。

帆宣南科廠內，無塵室裏頭組裝中一個個窗型冷氣大的機電模組，便是ASML當前主力機種，浸潤式微影機臺的部件之一。造價不下於一台進口車。

ASML對品質要求極為嚴苛，帆宣投入研發初期，長達三年時間，只有極少量訂單。負責的主管苦不堪言，跑來問總經理林育業，「不要做了好不好？」

但通過考驗之後，ASML就當帆宣是「自己人」。其他美國大廠要求代工廠「一顆螺絲釘都不能變」，奉行「開放式創新」的ASML態度截然不同，「他希望你改，還會邀請你參與設計，」林育業說。

林育業接受訪問時，雖為能打入「高不可攀」的艾司摩爾供應鏈沾沾自喜，但他也一再認真地反問記者，「EUV是不是確定能量產？」

這充分反映當前業界的焦慮，不但擔心EUV能否克服所有技術障礙，達到量產要求；另一派更擔心即使EUV上陣，但高昂的生產、設計成本，會讓IC設計廠望之卻步。摩爾定律仍舊會因為經濟投資報酬率下滑而止步。

面對種種質疑，溫彼得依舊信心滿滿，要大家不要擔心，「我們會搞定的！」

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專訪ASML執行長溫彼得

政府角色在為企業制造胚胎

《天下》於四月造訪ASML荷蘭總部的一個多月後，回到台灣，在竹科外圍一棟辦公大樓，專訪ASML總裁暨執行長溫彼得（Peter Wennink）。以下是專訪摘要：


問：之前摩爾定律差一點因經濟理由走不去，但後來iPhone出現，推動業界對省電、高效制程的迫切需求，才逆轉局勢。造價高昂的EUV制程會不會遇到類似困境？

答：我有另一種看法，iPhone能出現，是因為浸潤式微影技術（造就的新一代省電處理器、高密度記憶體），這是真的。

人們常問我，「Peter，下一個殺手級應用是什麽？」

我都回答：我不知道。但我能確定一件事，當我們持續推動摩爾定律，讓晶片性能大幅提升，自然有人會找出用途。世界上有很多聰明人，賈伯斯是其中一個。

現在新一波的浪潮是物聯網，沒錯，物聯網所用的感測器不需要太先進的制程。但它們背後的基礎建設，更省電的伺服器、雲端硬碟非常需要。

問：ASML出自飛利浦。而當年的飛利浦是有名的高度垂直整合，樣樣自己做。你們為何會走出「開放式創新」的研發模式？

答：只有一個字就是：窮困（poverty）。窮困激發創意。

1984年，我們懷抱著顛覆產業的夢想，從飛利浦獨立出來。當時飛利浦經濟情況很糟，正執行一個很大規模的裁員計劃，沒辦法給我們經費。

那我們怎麽辦？我們去找政府爭取經費，去找供應商，告訴他們我們的構想，問他們一起做好嗎？我們跟你分享利潤。我們因此打造一個很大的研發網路。

ASML的供應商不只供應零件，還供應知識。我們還有很多研發夥伴，包括荷蘭的大學、歐洲研究機構。例如，我們跟距離不遠的比利時校際微電子研究中心（IMEC）關系很密切。他們永遠可以用很低的價格，拿到我們最新的機台；我們也可以借此提前了解下一代晶片技術的需求。

問：飛利浦雖然已解體，但卻蘊育出ASML。請問荷蘭是怎麽做到的？可以給面臨後PC時代的台灣一些建議嗎？

答：長期對研發的持續投入非常重要，這也是我對荷蘭政府的建議，因為我認為荷蘭政府對於基礎研究仍不夠重視。

基礎研究主要該由政府、企業支持的法人機構進行，它們負責制造源源不絕的「胚胎」，企業承接之後再將之扶養成人。

企業應該與研究機構密切合作，拿到胚胎之後就該專注。為什麽ASML這麽成功，因為我們專注。

當初飛利浦樣樣都做，最後解體了。這證明大型企業巨人的時代已經不合時宜了。未來的主流該是企業、研究機構分工的「開放式創新」。

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