在前面的芯片之战系列中,八姐分析了多家全球有名气的、有影响力的半导体巨头,包括美国的高通、中国台湾的台积电、韩国的三星等,这些巨头在技术上和业务上是彼此竞争的关系。今天,我们要分析的这家公司在荷兰,这家公司的主要业务不是制造半导体,而是生产用于制造半导体产品的设备--光刻机。它就是阿斯麦(ASML.O)。ASML不是上面所提到的半导体巨头的客户,但这些巨头不光不敢得罪它,还要努力讨好,因为他们要想成功地制造出芯片来,就必须用到光刻机。
光刻机堪称现代光学工业之花,其制造难度之大,全世界只有少数几家公司能够制造。目前全世界能生产性能稳定的最高精度光刻机设备的只有ASML,它是全球唯一一家成功开发EUV光刻机(极紫外线光刻机)的公司。这也是"光刻大佬一声吼,全球半导体抖三抖"这句话的由来。
下面我们就来看看这家执掌全球芯片命门的企业。
EUV光刻机垄断者,营收持续增长
ASML是目前世界上最大的光刻机制造商是;1984年ASML从飞利浦独立出来,专门致力于研发光刻技术,得益于近乎完美的德国机械工艺以及世界顶级光学厂商德国蔡司镜头,再加上美国提供的光源,ASML迅速发展,到如今占到了全球光刻机总销售收入的78%。
截止2017年底,ASML在16个国家60多个城市设有办事处,在荷兰、美国、中国大陆、中国台湾、韩国均设有研发与生产中心,公司共有员工超过19000名,其中7000名以上属于研发人员。目前ASML总市值将近900亿元,在全球半导体设备商中排名第一。
ASML的主要业务是光刻机。随着ASML的壮大,高端光刻机市场基本被垄断,Intel的晶圆工厂生产成本也日益增加,所以Intel大力扶持日本尼康以平衡ASML,而ASML独步全球的工艺水平和稳定性能最终击败尼康成为高端光刻机的王者,尼康则开始面向低端领域;如今全球最大的晶圆代工厂台积电是ASML最大的股东,三星,Intel也占有ASML的股份。
在光刻机领域,ASML可以说是处于绝对领先的地位。在45纳米以下制程的高端光刻机市场中,占据80%以上的市场份额,而在EUV光刻机领域,目前处于绝对垄断地位,市占率为100%,处于独家供货的状态。
阿斯麦的主要客户为全球一线的晶圆厂,除了英特尔、三星和台积电这三大巨头之外,国内的中芯国际也是阿斯麦的客户。
最近几年,阿斯麦的营收呈增长态势。2012至2016年,由于半导体行业升级减速,半导体行业发展缓慢,设备行业出现低增长甚至衰退。阿斯麦的营收增速也有所放缓,但仍维持在10%左右的增长率。2016年下半后,14nm与10nm制程陆续进入量产,公司浸没式的 DUV光刻设备需求持续强劲;同时公司推出的 EUV光刻系统,成为一线晶圆厂的资本支出的重点。2016年营收达到新高的67亿欧元,增长8.1%,净利润15亿欧元,增长5.5%。2017年半导体行业还是景气,公司业绩开始增速。公司2017年营收、净利润大幅增长。营业收入达到90.53亿欧元,同比增长33%,净利润达到21.19亿欧元,同比增长53%。2017年公司业绩的大幅增长主要是受到下游半导体产业复苏,以储存器为代表的厂商纷纷扩产带动设备需求,以及全球范围内掀起晶圆代工厂兴建潮带动设备需求提升所致。
(图片来源:观研天下)
储存器是最大下游设备客户。ASML 2017年营收中,设备营收达到63.74亿欧元,占总营收的70%,服务收入为26.79亿欧元,占比30%。下游设备客户中,储存器客户份额最大,达到29.68亿元,占设备收入的46.6%,总收入的32.8%。其次是Foundry客户和IDM客户,分别占设备收入的35.9%、17.5%。
亚洲是主要设备下游市场,大陆市场居第四。ASML2017年营收中,设备营收达到63.74亿欧元,占总营收的70%,其中前三大下游市场是韩国、中国台湾、美国,占比分别达到36%、26%、13%,主要是因为三星、台积电、英特尔是ASML的三大主要客户。ASML在中国大陆营收达到7.2亿欧元,占比为11%,是第四大市场。
(图片来源:互联网)
持续推动行业制程水平
阿斯麦是光刻技术的重要推手。
最早的光刻机采用接触式曝光,掩模直接贴在晶圆片上来进行曝光,容易有制程污染与掩模寿命问题;后来的接近式光刻机,利用气垫在掩模和硅片之间制造微小空隙,但也影响了成像精度。一直到 80年代的扫描投影曝光,利用光学镜头来调整距离与改善成像质量,才能做到微米以下的精度,而在ASML成立当年,它就推出了第一台油压驱动PAS2000步进式光刻机,1986年推出PAS 2500步进式光刻机,提高了掩模的使用效率与光刻精度,将半导体工艺制程向上提升一个台阶。由此,ASML开始在市场上建立起一定的名气,同年与透镜制造商卡尔蔡司建立密切的合作关系,为此后发展打下重要基础。
199年PAS 5000光刻机面市,由于能显著降低芯片生产所需的时间,PAS 5000取得了巨大的成功。此后2000-2001年,具有双工作台、浸没式光刻技术的Twinscan XT、Twinscan NXT系列研制成功,大幅提高工作效率与精度,成为市占率大幅提升的关键,一举奠定ASML在光刻机领域的霸主地位,尼康、佳能市场份额被急剧压缩。2007年推出浸没式(湿式)系统进一步拓展了ASML的市场份额,达到75%-80%,自此确立了在光刻设备行业内的绝对龙头地位。
(图片来源:中国报告网)
从2012年开始,光刻机技术没有发生革命性变化,著名的摩尔定律开始失效,半导体行业发展缓慢,2015年甚至出现了2.3%的负增长。半导体行业迫切需要使用EUV来提高光刻能力。
2013年ASML的EUV光刻机研发成功,使用的光源是22nm;2017年更先进的EUV光刻机研成功,使用的光源是13nm,使得7nm线宽的制程可以实现。要想开发10纳米以下的制程,EUV光刻机是必须的设备,而全球只有ASML麦一家有EUV光刻机。
目前,ASML的EUV光刻机已经开始出货,由于EUV光刻机的生产难度和成本都非常大,导致ASML2017年全年出货12台,2018年预计出货24台,到2019年预计出货30台。今年,已有中国的企业向其订购了一台最新型的使用EUV技术的光刻机,价值1.2亿美元,预计将于2019年年初交付。
独特的开放式创新模式和知识产权管理制度
ASML有一个非常奇特的规定,那就是只有投资ASML,才能够获得优先供货权,即要求它的客户要先投资自己才行。这样奇特的合作模式使得ASML获得了大量的资金,包括英特尔、三星、台积电、海力士都在ASML中有相当可观的股份,可以说大半个半导体行业都是ASML一家的合作伙伴,形成了庞大的利益共同体--就算是技术研发出现了失误,英特尔挤挤牙膏就好了,并不会威胁到ASML的市场占有率。
而且不仅仅是来自合作伙伴的资金支持,更多的还有技术支持。开放式创新是ASML的核心价值观。ASML的研究团队与全世界众多知名的大学和科研机构建立广泛的合作,共同在最尖端的技术领域进行创新然后分享成果和风险,各自拿走自己需要的技术。不仅与大学和研究机构合作,ASML与供应商的合作也非常开放,它会向供应商提供大量的背景技术用于促进研发,乐于与合作伙伴分享自己的知识与技术,以最快和最有效率的方式促进创新,改善产品。
截止目前,ASML在全世界范围内约有12000件专利和专利申请,在中国的专利申请达到1326件,在EUV光刻技术上拥有世界第二的专利申请量。ASML的专利策略也非常独特,几乎所有的专利集中在光刻机及其零部件上。
向供应商和研发合作伙伴开放分享技术,但只拿属于光刻机的部分,只申请光刻机应用方面的专利。合作伙伴可以将这些应用在光刻机领域的尖端技术应用在其他领域,申请其他领域的专利,开拓市场,大家各取所需,相互促进。这就是ASML与合作伙伴能深度合作的秘诀;也是为什么ASML几乎是高端光刻机零件的唯一买家,还有那么多供应商和研究机构、大学愿意与其合作的原因。
光刻机这种高精度光机一体化设备,其研发过程是没有什么捷径可走的,精度只能依靠自己尝试然后一步步提升。没有一微米的基础,就不可能造90纳米的设备,没有90纳米的基础,就不可能造45纳米的设备。八姐认为,ASML之所以可达到目前的这种领先水平,是它自创立以来到现在几十年一步一步逐渐积累出来的。另外,它独特的开放式创新模式和知识产权管理制度也值得我们深入研究和学习。目前,对于国内的企业而言,制造出国际一流水平的光刻机所面临的困难很多很多,但八姐期待,未来我们自己的光刻机产业也能够给国人带来一个接一个的惊喜。