美股挖掘机阿斯麦：掌握全球芯片制造命脉 光刻机霸主继续书写传奇

  光刻是芯片生产流程中最复杂、最关键的步骤，光刻的工艺更是直接决定芯片的性能水平，一台动辄上亿美元，还不一定买的到。不管是台积电、三星号称自己的芯片代工有多优秀，苹果、英伟达、高通等都恳求产量，但事实上，这两家代工巨头没了光刻机就“寸步难行”。而如今的光刻机市场近乎被一家所垄断，那就是荷兰的半导体设备制造巨头阿斯麦(ASML)。

  1.占全球超七成的光刻机市场，更是唯一能量产EUV光刻机的公司，后者单台价格10亿元起步，支撑起台积电、三星的3-5纳米芯片工艺。公司预计，到2025年，全球所运行的光刻机中EUV光刻机所占比例将超过60%，因此将持续受益。

  2.今年将继续扩大产量，确保其客户台积电、三星、英特尔的扩产计划能如期进行，缓解全球半导体短缺的局面。公司今年营收有望提高20%左右；

  3.新一代光刻机已在路上，英特尔率先订购，可以明显提高良率、减少相关成本和缩短生产周期，甚至能应用于3纳米芯片以下的制程。每台售价约为3.4亿美元(人民币超20亿元)；

  4.与客户深度绑定，像英特尔、三星、台积电和海力士都是其股东，达成共生合作伙伴关系，与公司的供应商、研究伙伴、芯片设备制造厂商紧密联系，实现全球最顶尖的芯片制造生态链。

  受宏观环境影响，半导体行业股票承压。ASML今年跌超17.68%，动态市盈率回落至39.63.但从长久来看，ASML的基本面强劲，未来有进一步上行空间。

  全球的芯片制造生态已较为成熟，主要分成芯片设备制造商(ASML、应用材料、拉姆研究)、芯片代工厂(台积电)、IDM(设计到制造都包揽的公司，英特尔、三星)、芯片设计自动化(ARM)、芯片公司(苹果、高通、英伟达等，仅设计芯片，交台积电、三星外包制造)、芯片组装和测试。

  而芯片设备制造商便是这个生态里最上游的部分，没有先进的设备，芯片制造厂就“巧妇难为无米之炊”，尤其是光刻机。因此，ASML在芯片生产中有近乎垄断的地位。

  早在1984年，ASML从荷兰的电子制造商飞利浦独立，成为一家合资公司，主营光刻机业务。

  但在当时，ASML在制造光刻机的公司中排名垫底，届时的竞争对手有尼康、GCA、Kasper等等。

  根据摩尔定律，当价格不变时，集成电路上所能容纳的元器件数目每隔大约18~24个月就会增加一倍，性能也将提升一倍。每一次制程的前进，也会带来一次芯片性能质的飞跃。

  然而，上世纪90年代，GCA和尼康遇到瓶颈。光刻机的光源波长卡在193nm、芯片制程缩小至65nm时，就无法再进一步，提升半导体制造工艺也陷入了僵局。

  注：芯片由无数晶体管组成，晶体管越小，芯片能容纳的晶体管就越多，性能就越强。

  尼康等公司主张以空气为介质的“干式”光刻技术的突破，而台积电光刻研发技术负责人的林本坚在2002年提出“浸润式光刻”，当光线通过浸在液体中的微缩影镜头时，就能将影像借由折射率进一步缩小。这一想法不被当时的主流公司所接受。

  但这也成为ASML逆袭的关键，公司迅速与台积电展开合作。2004年，两家公司共同研发出第一台浸润式微影光刻机，波长达132nm，全面碾压尼康的157nm，从此一往无前。

  在光刻机的世界中，只有赢者通吃的道理。各大客户纷纷将订单转向ASML。短短几年，ASML市场占有率就达到了70%。

  但ASML并没有就此停步，公司联合多家美国研究机构、供应商等，近20年来潜心研发极紫外光刻(EUV)技术。极紫外光刻使用波长更短的激光(13.5nm)，起步就可以制造7纳米级别的芯片，甚至为5纳米和3纳米做好了准备。相对于深紫外光刻，EUV要重新研发刻蚀材料、光刻胶、刻蚀工艺等等，对精度的要求进一步提升，目前只有ASML一家公司能制造EUV光刻机。

  当前，台积电、三星、英特尔等芯片制造商就是购买了ASML的EUV光刻机。台积电通过全面采用EUV技术成功制成5纳米工艺的芯片（3纳米芯片量产也已在路上），供货给苹果、高通等厂商。

  一台EUV的价格在1.5亿欧元左右(超10亿元)。ASML预计，到2025年，全球所运行的光刻机中，EUV光刻机所占的比例将超过60%。

  事实上，ASML是全球最高端技术的“结晶”。一台光刻机的重量约为180吨，内部有超过10万个零件(一些更是超过30万个！)，供应商超700家，90%零部件都是由他国进口而来。ASML光刻机的光学器件以及镜头全部来自德国的蔡司，蔡司的光学镜头是业内公认的顶尖水准；轴承则来自于瑞典、采用日本的光学技术、美国的光源设备，集合了多国的力量才能组装出一台。

  不仅如此，ASML与客户深度绑定，像英特尔、三星、台积电和海力士都是其股东，达成共生合作伙伴关系，同时与公司的供应商、研究伙伴、芯片设备制造厂商紧密联系，实现全球最顶尖的芯片制造生态链。

  根据公司年报，2021年总营收186亿欧元(约1303.97亿人民币)，同比增长33%；纯利润是59亿欧元(约413亿人民币)，同比增长66%；毛利率为53%。

  ASML去年共销售309台光刻机(EUV光刻机销量为42套，贡献63亿欧元营业额)，并试图继续扩大产量，以确保其客户台积电、三星、英特尔的扩产计划能如期进行，从而缓解全球半导体短缺的局面。公司预计今年的净销售额将上升20%左右。

  EUV业务方面，公司在2021年第四季度收到了一份TWINSCANEXE:5000订单(该设备在2018年已经收到了四份订单)，2022年初收到了下一代TWINSCAN EXE:5200的第一份订单，标志着0.55 NA EUV市场化进入下一阶段。

  根据ASML同时发布的公告称，TWINSCAN EXE:5200的第一份订单来自于英特尔，后者同样是首个下单TWINSCAN EXE:5000的客户，TWINSCAN EXE:5000和EXE:5200均提供了0.55数值孔径，比前代EUV光刻机0.33数值孔径透镜的精度提高了，可以为更小的晶体管功能提供更高分辨率的模式。目前，台积电等生产7nm-5nm制程的芯片采用的都是0.33 NA EUV光刻机。

  过去几年，ASML一直在研发高数值孔径(0.55 NA)EUV光刻机。这种EUV光刻机采用最新的光学设计，具有更高的分辨率(由13nm升级到8nm)，可以使芯片面积缩小1.7倍，晶体管密度增加2.9倍。与目前的0.33 NA EUV光刻机相比，0.55 NA光刻机可以明显提高良率、减少相关成本和缩短生产周期，甚至能应用于3纳米芯片以下的制程。0.55 NA光刻机的价格也相当昂贵，每台售价约为3亿美元(约合人民币19亿元)，比0.33 NA光刻机售价高出一倍。

  这意味着ASML不仅在光刻机技术上更进一步，继续巩固垄断地位，议价能力也进一步得到提升。

  电子产品、VR/AR、超算、电动汽车、无人驾驶、5G、大数据、AI、物联网等，现代科技的发展离不开芯片，为满足各类需求以算法需求，芯片效能逐步的提升的同时，还须减少相关成本，因此各地芯片制造厂对EUV光刻机的依赖会只多不少。ASML在当前中高端光刻机市场已无可替代，并不断向更高的技术发起进攻，未来前景是无限的光明。

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