ASML的创业故事：光刻巨头的成长之路

这个故事讲述了飞利浦的一个小项目如何在快速发展的半导体生态系统的边缘徘徊，然后在行业和荷兰费尔德霍芬找到自己的位置。公司的成立是新事物的开始，同时也是十年发展的延续。

1974 年，研究人员聚集在飞利浦研究院 NatLab 的 SIRE I 原型周围

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产业的分工

在 20 世纪 60 年代和 1970 年代，芯片制造商在内部构建了绝大多数半导体价值链——制造成品微芯片所需的所有步骤。随后，在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初，半导体制造技术的规模和复杂性快速增长。这种发展推动了半导体价值链的分工。半导体设备行业的出现是为了提供现成的尖端解决方案。有了这种现成的能力，芯片制造商和用户开发自己的芯片制造设备就不再有意义。

专业设备供应商对于开发用于在微芯片上打印图案的复杂光刻系统尤其重要。改进这些系统以便它们可以打印更小的特征是推动摩尔定律的关键。对于芯片制造商来说，更多的晶体管意味着以更低的成本获得更多的计算能力。

半导体生态系统的这种转变在飞利浦等大型多元化公司的内部体现出来，这些公司需要用于各种产品和应用的芯片。他们的内部设备开发提供了高标准。然而，飞利浦内部组织不支持将其光刻技术成熟到全行业竞争水平的敏捷性、适应性和需求。相反，像飞利浦这样的大公司剥离了制造设备业务，以便在这些技术过时之前赚钱。

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PAS 2000的雏形

正是在这种背景下，飞利浦开始开发自己的晶圆步进机，用于对硅晶圆进行图案化。原型机Silicon Repeater (SIRE) I 和 II 由飞利浦研究中心开发。飞利浦自动步进机 (PAS:Philips Automated Stepper) 2000 从这些研究原型中诞生。

1980年5月SIRE II原型机照片

在飞利浦研究中心，飞利浦的部门主要专注于基础研究，晶圆步进机有点反常。市场需求日益带动企业研发，工程制造装备应用较多。从 1978 年起，飞利浦科学与工业 (S&I) 部门以 PAS2000 的名义推动了商业化工作。

从飞利浦研究中心转移到 S&I 后，开发晶圆步进机成为真正的跨学科事务。两个部门的员工都力推自己的见解和工作方法。这种合作显然可以被视为迈向现在所谓的“系统工程”的第一步。

在庞然大物飞利浦内部，PAS 2000 项目只是一项非常小的活动。尽管如此，它还是遇到了时间压力和成本增加。面对资源稀缺，时任 S&I 的副主任维姆·特鲁斯特 (Wim Troost) 利用个人可自由支配的预算来维持项目的运转。他还寻求飞利浦董事会和荷兰政府的进一步支持。

PAS 2000 的集成团队

S&I 接手该项目后，Troost 等人很快意识到，外部客户的参与对于验证技术是不可或缺的。他们无力制造仅供飞利浦内部使用的 PAS 2000。如果他们想制造自己的光刻系统，就必须与多个客户密切合作，将其商业化。

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产业政策、投资者和企业家

从 20 世纪 70 年代末开始，在欧盟委员会的指导下，西欧各国政府重塑了产业政策。他们专注于创新和协作，瞄准新兴行业，特别是快速发展的半导体行业和微电子行业。这些政策是促进经济活动的新手段，如果可能的话，可以重振陷入困境的企业集团，其中许多企业（包括飞利浦）已经开始分崩离析。

应委员会的要求，飞利浦和其他企业向各自政府表达了这些行业的重要性。从欧洲最大的电子公司收到此消息后，荷兰政府对这一主题有了进一步的理解，并为他们的后续行动提供了依据。

不断上升的成本、全球竞争和技术进步迫使大型企业剥离非核心业务并重新调整业务重点。对于飞利浦来说，其中一项活动就是他们的晶圆步进机。与此同时，新兴的风险投资公司和创业驱动的初创企业和规模化企业为工业增长提供了新的范式。

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取得进步的压力

1982 年初，飞利浦的光刻产品雄心面临重大挑战。他们需要更多的工程资源。尽管他们找到了评估工具的外部客户 IBM，但能否在 1982 年夏天及时交付仍存在很大的不确定性。飞利浦研究中心的工程师立即伸出援手。S&I 高管经常访问海牙和布鲁塞尔，寻求荷兰政府和欧盟委员会的额外资金。

在时间、资金和荷兰经济部的压力下，飞利浦 S&I 开始为其晶圆步进机寻找合作伙伴。这引致了与 Cobilt（一家制造掩模对准器和轨道的公司）的初步讨论，随后与光刻市场领导者 Perkin Elmer 进行了讨论。

与此同时，荷兰经济事务部、飞利浦和一家成长中的荷兰公司 ASM International（或简称 ASM）之间展开了三方对话。在欧盟委员会新颖的微电子计划 ESPRIT 的背景下，芯片公司对它们对美国设备的依赖表示了担忧。为了满足行业需求，该部和 Arthur Del Prado 本人提出将 ASM 作为潜在的解决方案。

作为 ASM 的创始人兼首席执行官，Del Prado 体现了新兴且流行的创业精神。他是半导体设备领域的先驱，于 1958 年首次将硅从硅谷引入欧洲。随后，他于 1981 年在纳斯达克首次公开募股，引起了轰动，这对荷兰公司来说尚属首次。Del Prado的远见和毅力通过展示高科技行业创业企业的变革潜力，推动他的公司声名鹊起。

这位企业家对飞利浦很感兴趣。他意识到大公司越来越多地通过剥离创新来降低成本。这使得他们受人尊敬的研究实验室成为事实上的“孵化器”。正如他在 1982 年 2 月所说：“我非常怀疑是否要认真努力地与光刻领域的竞争对手接触，这么晚了，与该领域的大公司合作......除非这种情况与飞利浦这样的大公司一起发生......”尽管如此，Del Prado 还是对飞利浦高管在创新方面合作的意愿表示怀疑。

几个月后，1982 年 10 月 7 日，Del Prado 了解到 PAS 2000 项目。他认为与飞利浦合作可能是他进入利润丰厚且享有盛誉的光刻市场的门票。此后不久，这位企业家表达了 ASM 的合作兴趣。该部赞同Del Prado 的观点，指出这种伙伴关系对荷兰的潜在战略利益。这种伙伴关系可能会推动荷兰在微电子领域的能力。

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寻求伙伴关系

然而，飞利浦认为 ASM 的地位太低，因此青睐 Perkin Elmer。尽管Del Prado具有企业家精神并取得了成功，但飞利浦高管仍将 ASM 视为暴发户。Perkin Elmer 是一家多元化的大型公司，拥有庞大的光刻工具安装基础，被认为是更强大的合作伙伴。

兴趣是相互的。到 20 世纪 80 年代初，晶圆步进机比 Perkin Elmer 的 Micraligns 能够以可接受的生产率对最小特征尺寸提供更多控制。在竞争加剧的情况下，这家美国公司寻求迅速巩固其市场地位。

Perkin Elmer 正在考虑与 Philips S&I 或位于列支敦士登的初创公司 Censor 合作。他们更喜欢飞利浦，理由是该公司的资源和 PAS 2000 的先进性。在拟议的合资企业中，Perkin Elmer 将发挥主导作用，负责销售和服务。飞利浦将贡献技术和制造能力。

然而，飞利浦犹豫是否授予其内部资源的访问权限，例如处于从属地位的飞利浦研究中心。这种犹豫使谈判时间过长，最终Perkin Elmer 与Censor合作。

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工程紧迫性

到 1983 年，Philips S&I 的晶圆步进机团队由大约 50 名工程师组成，面临着不确定性。他们将需要大约 1.2 亿荷兰盾（按当前定价水平计算约为 2.45 亿欧元）来升级、生产和销售该机器。尽管 Troost 竭尽全力、坚持不懈地努力，包括探索与瓦里安和松下的合作伙伴关系，但晶圆步进机小组还是来不及了。紧迫性显而易见。

受到有关 ASM 业绩的积极消息的鼓舞，S&I 技术总监 Georg de Kruyff 决定于 1983 年春天恢复与 Arthur del Prado 的讨论。在没有什么可失去的情况下，他和一些同事参观了 ASM 位于荷兰比尔托芬的总部。Del Prado非常渴望飞利浦的技术和合作伙伴关系，双方很快达成协议。

将光刻系统添加到其产品组合中将使 ASM 几乎成为半导体设备的一站式商店。这笔巨额投资几乎相当于 ASM 1982 年的全部收入。然而，飞利浦高管并不知道，Del Prado正准备在 1983 年秋天之前在纳斯达克上市更多的 ASM 股票，资金不会成为问题。

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ASML的开始

1983 年 9 月 5 日，飞利浦和 ASM 宣布了组建合资企业的意向。在接下来的几个月里，他们完善了合作伙伴关系的细节。考虑了经济部或其投资工具的股份。就进入飞利浦研究中心进行了谈判。指定了实物和现金捐助。起草了投资回报计划。一位雄心勃勃、富有远见的新总经理 Gjalt Smit 上任。

重要的是，现有的 50 名飞利浦 S&I 员工获得了颇具吸引力的雇佣条款。但由于他们已经在飞利浦工作了一辈子，他们认为合资企业是飞利浦资产剥离的一种形式。人们不愿意对一家没有市场准入且关键技术必须重新设计的初创企业抱有信心。尽管如此，该小组仍有 47 人签约。

飞利浦与ASML签署合资公司

1984 年 4 月 1 日，ASM Lithography 开始运营。它最初位于飞利浦 S&I 位于埃因霍温的 Strijp TQ 大楼。这家新颖的公司注入了新的资源和竞争性的方法，重振了飞利浦进军光刻市场的努力。

ASML 在埃因霍温的第一个办事处

ASM Lithography飞出了起跑器（ASM Lithography flew out of the starting blocks）。该合资企业得到了补充资源、相对高度的自主权、飞利浦最先进的工程实践以及鼓舞人心的技术和商业挑战等综合因素的推动。它迅速增加了更多的员工，新员工的热情很快蔓延到原来的晶圆步进团队。

起草了商业计划来升级 PAS 2000 的最大缺点：其液压晶圆台（ hydraulic wafer stage）。尽管 Troost 不喜欢在半导体洁净室中使用基于石油的技术，但他早在 1980 年就选择了成熟的技术，而不是更具创新性的电气阶段。即使在当时，很明显 PAS 最终需要进行现代化改造。现在是时候让现代化早日成为现实了。

这家初创企业的规模很快就超出了其设施。通过添加一些不舒服的棚屋，这个问题暂时得到了解决。Veldhoven 被选为永久总部所在地。一座地标性建筑凸显了新公司的形象和承诺。

从一开始，ASML 就被视为创新驱动型企业家精神的体现，并有望确保荷兰未来的经济能力。年轻的企业带着冲动和热忱，踏上了充满不确定性却又充满希望的未来。

搬迁到 Veldhoven 可能是这个故事的结束，但对于 ASML 来说这只是一个开始。早期在飞利浦外棚里的日子为 ASML 成长为我们今天所知的公司奠定了基础。该团队富有创造力和决心，追求技术创新，突破可能的极限。

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起步卑微

基于 20 世纪 70 年代初以来的研发工作，同年我们推出了第一个系统：PAS 2000 步进机。

我们发展迅速，飞利浦和 ASMI 扩大了投资，帮助 ASML 取得成功。1985 年，我们带着 100 名员工搬进了位于 Veldhoven 新建的办公室和工厂，距离飞利浦研究实验室仅几公里。1986 年，我们将 PAS 2500 步进机推向市场，采用新的对准技术，这将成为我们机器未来许多创新的基础。同年，我们与镜片制造商卡尔蔡司建立了现有的合作伙伴关系。

ASML 在 Veldhoven 的第一座建筑

到了1988年，飞利浦在台湾建立了合资代工厂后，我们开始进军亚洲市场。在美国，我们的员工人数从几名增加到 84 名，分布在五个办公地点。但在市场竞争激烈、供应商众多的情况下，这家来自荷兰的名不见经传的小公司却无法突围。

ASML的客户很少，无法自力更生。更糟糕的是，股东ASMI无法维持高水平的投资，回报甚微，决定退出，而全球电子行业形势每况愈下，飞利浦宣布了大规模的成本削减计划。

我们这家年轻的、吞噬现金的光刻公司的生死存亡悬而未决。出于对正在进行的研发的坚定信念和迫切需要资金的指导，ASML 高管联系了飞利浦董事会成员 Henk Bodt，后者说服了他的同事伸出了最后的援助之手。

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从伸出援助之手到首次公开募股

这笔投资得到了很好的利用。年内，我们推出了突破性平台 PAS 5500。PAS 5500 凭借其行业领先的生产力和分辨率，吸引了 ASML 实现盈利所需的关键客户。这是走向成熟的第一步。

PAS 5500 平台的早期广告

PAS 5500 是 ASML 成名的平台。在推出之前，ASML 在光刻市场上排名第三，落后于巨头尼康和佳能。但PAS 5500平台的成功很快让ASML上升到了第二位，并为其成长为全球光刻机领导者奠定了基础。

PAS 5500 源自飞利浦研究人员在 20 世纪 70 年代发起的一系列系统。该平台的名称本身就体现了它的传统以及我们与飞利浦的长期合作关系：飞利浦自动步进器 (PAS)。

Ted Shafer 是 ASML 的长期员工，现任成熟产品销售经理，他的整个职业生涯都与这一突破性平台密切相关。

“我在 PAS 5500 推出的同一年加入了 ASML，即 1991 年，”Ted 回忆道。“我的第一份工作是担任应用工程师，负责将有史以来第一批 PAS 5500 运送到位于美国菲什基尔的 IBM。我的职责是优化系统性能并帮助客户工厂的新型系统达到生产级成熟度。”

第一个 PAS 5500 系统以及 Ted 对其优化的努力促使 IBM 推出了 System/390 系列，用他们的话来说，该系列在当时是“IBM 有史以来提供的最强大的计算机”。

凭借这些领先产品，ASML在1995年成为了一家完全独立的上市公司，在阿姆斯特丹和纽约证券交易所上市。飞利浦在首次公开募股中出售了一半的股份，并在接下来的几年中出售了剩余的股份。首次公开募股带来了进一步推动我们增长的资金，我们扩大了位于 Veldhoven De Run 的研发和生产设施，该设施后来成为我们的新总部。

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TWINSCAN 和浸没式技术铺平了道路

2001年，我们推出了TWINSCAN系统及其革命性的双阶段技术。这些系统在测量和对准下一个晶圆的同时曝光另一个晶圆，从而最大限度地提高系统的生产率和准确性，从而提高客户的所有权价值。

同年，我们完成了对Silicon Valley Group 的收购，进一步增强ASML在半导体技术进步方面的能力。TWINSCAN AT:1150i 作为第一台浸入式机器于 2003 年首次亮相，随后是 TWINSCAN XT:1250i、XT:1400i，并于 2006 年推出第一台批量生产的浸入式机器 XT:1700i。

2007 年，我们推出了数值孔径为 1.35 的 TWINSCAN XT:1900i 浸入式系统，这是业内最高规格的产品。借助这项新技术，我们使客户能够通过透镜和晶圆之间的水层投射光线来生产更小的芯片特征。

2007 年晚些时候，我们收购了 BRION，这是一家领先的半导体设计和制造优化解决方案提供商。这是我们“整体光刻”战略的开始。我们将光刻系统的知识与优化光刻之前、期间和之后芯片制造工艺的技能相结合。我们整体光刻战略早期阶段的另一个关键产品是 YieldStar，这是我们的计量系统，可在芯片制造过程中提供实时测量和校正。第一个 YieldStar (250D) 于 2008 年交付给客户。

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用EUV再次改变时代

2010年，我们向亚洲芯片制造商的研究机构运送了第一台极紫外（EUV） 光刻工具原型（TWINSCAN NXE:3100），标志着光刻新时代的开始。EUV 光刻使用较短波长的光来制造更小的芯片特征，从而产生更快、更强大的芯片。

2013年，我们收购了位于圣地亚哥的光刻光源制造商Cymer，以加速EUV的发展。同年，我们推出了第二代 EUV 系统 (NXE:3300)，随后于 2015 年推出了第三代 EUV 系统 (NXE:3350)。EUV 光刻技术在 2016 年迎来了转机，当时客户开始订购我们的第一个生产就绪系统 NXE:3400 。在此期间，我们不断提高浸没式光刻系统的性能，芯片行业的主力NXT1970Ci和NXT1980Di被安装在世界各地的客户工厂中。

2016 年，我们收购了领先的电子束计量工具供应商Hermes Microvision (HMI) ，扩大了我们的整体光刻产品组合。在我们的共同努力下，电子束图形保真度计量系统 (ePfm5) 于 2017 年首次发货。

继2018年总部位于荷兰代尔夫特的高科技公司Mapper清算后，ASML同意收购该公司的知识产权资产 。

2020 年初，EUV 进入大批量生产，我们庆祝了第 100 台 EUV 系统发货。但 2020 年的重要意义还在于另一个原因：新冠肺炎 (COVID-19) 大流行。我们遍布世界各地的团队通过创新新方式远程支持客户、利用其专业知识 应对大流行病以及伸出援手支持当地社区，证明了他们的适应能力和即兴发挥的能力。

2020年11月，完成了对Berliner Glas集团的收购 ，我们正式欢迎Berliner Glas团队加入ASML大家庭。该集团的技术玻璃部门于 2021 年 4 月剥离给 Glas Trösch 集团 。

2023 年，我们推出了第一套下一代 EUV 系统 ，其数值孔径高达 0.55（称为“高数值孔径”）。该平台称为 EXE，具有新颖的光学设计和明显更快的平台。

展望未来，ASML还将继续创造奇迹。