荷兰半导体不止ASML(ASMLUS)

  荷兰，这个面积不大的国家，在半导体设备制造领域却涌现出一批全球领先的企业。

  ASML(ASML.US)作为荷兰半导体产业的瑰宝，在全球半导体设备制造领域占据着举足轻重的地位。ASML是荷兰最大的出口商、荷兰最大的技术雇主，也是世界最大的芯片设备制造商。这还在于ASML的光刻机。截止2024年9月24日，ASML的市值为3229亿美元。2023年ASML全年净销售额达到276亿欧元，毛利率51.3%，净利润78亿欧元。

  光刻是当今芯片行业必不可少的关键步骤，先进光刻机被喻为集成电路装备制造业中“皇冠上的明珠”。光刻机主要负责把集成电路版图精确地投影在晶圆片上。光刻机是集精密光学、精密机械、自动化控制和软件工程于一体的系统，它不仅要实现极高的曝光分辨率，而且要具有极高的重复定位精度。

  30多年前，整个光刻机市场被美国GCA和日本的尼康垄断。30年后的今天，美国已基本上没有光刻机的足迹，尼康也已落后，反倒是，ASML的光刻机一骑绝尘。从1984年的几乎一无所有，到成长为光刻机界无可争议的领导者，ASML背后有着许多不为人知的故事。

  20世纪80年代，ASML艰难起步。1984年，电子巨头飞利浦和芯片机器制造商先进半导体材料国际公司 (ASMI) 成立ASM Lithography，位于荷兰埃因霍温飞利浦办公室旁边的一间漏水棚里，同年，ASML推出了第一款系统PAS 2000步进机。1985 年，ASML拥有了100名员工，搬进了位于费尔德霍芬的新建办公室和工厂。1986 年，ASML又推出PAS 2500步进机，同年与蔡司建立合作伙伴关系。1988年，飞利浦在台湾建立合资工厂后，开始进军亚洲市场。然而，ASML客户寥寥，无法自力更生，更糟糕的是，股东ASMI无法维持高额投资，决定退出。全球电子行业形势急转直下，飞利浦也宣布了一项大规模的成本削减计划。ASML岌岌可危。最终在飞利浦董事会成员 Henk Bodt的劝说下，说服同事们伸出最后的援助之手。

  20世纪90年代，ASML步入正轨，也正式IPO。在这十年中，ASML推出了突破性的平台 PAS 5500，这也是ASML“最长寿”的光刻系统。ASML指出，至今仍有90%以上的PAS 5500仍然活跃在各细致划分领域的产线上，并且寿命将至少延长至2035年。PAS5500对于ASML意义非凡，帮助其收获了IBM这个大客户，使其在90年代从成立不足十年的初创公司一跃成为市场的亚军。1995年，ASML成为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时出售了一半股份，并在随后几年出售了剩余股份。

  2000年代，浸没式系统大发展。ASML利用浸入式技术大幅度提高了系统的分辨率，并利用革命性的双级 TWINSCAN 技术大幅度提高了生产效率。2003年，业界首台浸没式机器TWINSCAN AT:1150i首次亮相，随后是 TWINSCAN XT:1250i、XT:1400i，2006 年，第一台用于浸没式的量产机器 XT:1700i 面世。2007 年，ASML推出了 TWINSCAN XT:1900i 浸没式系统，其数值孔径为 1.35，是业内最高的。

  从2010 年代开始，ASML引入EUV光刻技术，再次改变了半导体行业的面貌。2010年将第一台EUV光刻机TWINSCAN NXE:3100运送到一家亚洲芯片制造商的研究机构。2013年推出了第二代EUV系统 NXE:3300，2015年推出第三代EUV系统 NXE:3350。2016年，EUV光刻技术迎来转折点，客户开始批量订购ASML的第一款可投入生产的系统NXE:3400。NXT1970Ci 和 NXT1980Di成为芯片行业的主力机。

  步入2020年代，没有人能够预测世界在新十年初将面临的挑战。但是ASML继续无畏向前。2020年初，EUV进入大批量生产阶段，ASML出货了100套EUV系统。2023年12月ASML向英特尔交付了第一台High-NA EUV光刻系统的首批模块——TWINSCAN EXE:5000，这将代表着尖端芯片制造向前迈出的重要一步。

  今年，ASML迎来40周年，四十年来，ASML从始至终坚持创新，不断突破技术瓶颈，为全球半导体产业的发展做出了卓越贡献。目前，ASML正在积极布局“全景光刻”战略，满足日益复杂的芯片制造需求。

  其实在荷兰，在ASML之前，还有一家老牌半导体设备公司ASM International NV（简称：ASM），上文我们所述的与飞利浦联手成立ASML的母公司就是它。

  ASM成立于1968年，有55年的历史。ASM最初做熔炉沉积市场，并于20世纪70年代初在荷兰开始生产这些设备。

  此后，ASM在全球各地不断扩张。20世纪70年代中期，ASMPT在香港成立，成为后端半导体组装和封装设备的市场领导者。ASM于2013年剥离了其在ASMPT的多数股权，但至今仍保留少数股权。ASM美国公司也成立于20世纪70年代，现在主要做外延设备。20 世纪80年代初，ASM日本公司成立，为当今的等离子 CVD 产品奠定了基础。随后，ASM在20世纪80年代中期与飞利浦公司合资开发光刻技术，即今天的ASML。ASM于1988年出售了其在ASML的股份。

  ASM在16个国家设有业务，所以某一种意义上，ASM已经是一家全球性公司。

  ASM其主要聚焦在ALD（原子层沉积）和外延领域。ALD业务是ASM的王牌。凭借超过55%的全球市场占有率，ASM在ALD领域处于绝对领头羊。ALD是市场上最先进的沉积方法，可以制造出具有卓越材料的品质、均匀性和保形性的超薄膜。ALD也是晶圆厂设备市场中增长最快的细分市场之一，预计在2022至2027年期间，ALD的年均增长率（CAGR）为10%至14%。

  硅外延是ASM第二大产品线，硅外延（Si Epi）业务正在稳步增长，ASM的目标是在2025年前至少达到30%的市场占有率。近年来，ASM通过并购，在垂直炉和PECVD领域也占据较为细分的市场。

  ASM也是先进工艺节点发展下的受益者。过去几年，ASM的收入持续稳步增长，从2019年的12.84亿欧元增加到2023年的26.34亿欧元。其中设备销售占其收入的84%，备件和服务占16%。

  2023下半年，ASM获得了首批GAA试生产线活动的重要订单，该公司认为，GAA对其公司而言是一个重大转折点，相较于之前的技术节点，GAA的更复杂器件架构将增加ALD的需求，例如更多的偶极层和功函数层。硅外延（Si Epi）也是GAA的关键技术，用于构建形成晶体管核心的纳米片。

  ASM公司预计2nm/GAA在高产量制造（HVM）中的引入将显著推动2025年逻辑/代工销售的增长。GAA 2nm技术预计在2025年进入高收益制造将成为ASM的重要驱动力。预计到2027年，GAA节点的逻辑/代工支出将占WFE总市场的40%以上。而ASM正处于前所未有的强劲地位。

  成立于1995年5月的BE Semiconductor Industries NV（Besi），是一家总部在荷兰杜伊文的半导体封装设备公司。这家荷兰设备制造商因为所生产的混合键合设备，搭上了AI顺风车，获得了市场和投资者的关注。整个2023年，Besi的股价大涨了141%（从2022年的56.56欧元，到2023年末的136.45欧元），使Besi成为欧洲科技行业估值最高的公司之一。

  不过今年年初到现在，BESI的股价又跌去了27%。很大的一个原因是由于一则新规定，“制定HBM4标准的标准化组织JEDEC正商榷打算放宽HBM4的封装厚度，由720微米放宽到775微米。”如果是按照这一个厚度标准，有业内消息称，利用现有的键合技术就可以充分实现16层HBM4。也就是说不需要采用混合键合技术了。

  照目前的发展进展来看，混合键合仍然是行业未来的发展趋势。这点可以从Besi 2024年的混合键合设备订单中窥得一二。

  2024年5月9日，Besi宣布收到一家领先的半导体逻辑制造商的 26 套混合键合系统订单。该订单是Besi的最新一代系统，采用 100 nm 定位精度，计划于2024年第四季度和 2025 年第一季度交付。

  Besi总裁兼首席执行官 Richard W. Blickman 评论道：“获得这一重要订单凸显了第二家领先逻辑制造商承诺采用混合键合组装技术来满足其最先进的数据中心应用。它还有助于确认 Besi 的混合键合系统在未来十年内下一代 AI 相关逻辑、内存和消费的人相关计算应用中的良好长期前景和路线年第一季度Besi收入为1.463亿欧元，高于预期中值。与2023年第四季度相比下降 8.3%，根本原因是高性能计算和汽车最终用户市场的出货量下降，但高端移动应用的出货量增加部分抵消了这一影响。二季度Besi的收入为1.512亿欧元，同比下降7%，环比增长3.3%，根本原因是光子学和 2.5D 组装应用的出货量增加。二季度的订单额为1.852亿欧元，环比增长 45.0%，同比增长 64.5%，主要由于混合键合、光子学和AI应用的 2.5D 组装解决方案明显地增长，但汽车终端市场的持续疲软部分抵消了这一增长。

  除了ASML、ASM、BESI以外，Nearfield Instruments（简称Nearfield）是荷兰另一家有潜力的半导体设备厂商，被外媒誉为是未来价值10亿美元的公司。那么，Nearfield有何竞争优势？

  成立于2016年1月的Nearfield是一家为先进半导体制造厂提供计量和过程控制设备的公司。该公司开发了一种自动化高通量3D扫描探针计量设备。它结合了原子力显微镜（AFM）技术，原子力分析是目前最准确、最无损的方法，可用于优化和监控具有挑战性的CMP和蚀刻工艺步骤。

  2020年12月，Nearfield宣布首批Quadra发货，Quadra是用于5 nm及以下节点的第一代高通量扫描探针计量系统。专为在线、设备上、无损三维 (3D) 计量而设计。该系统对于加快先进半导体工厂的良率和优化大批量制造 (HVM) 良率至关重要。

  从20世纪80年代推出第一台商用系统开始，Bruker就一直引领着原子力显微镜功能的扩展。但是AFM探针是一个潜力不错的市场，根据行业研究公司MarketsandMarkets的数据，全球AFM市场预计将从2023年的 5.4亿美元增加到2026年的6.31亿美元，复合年增长率为5.2%。影响AFM探针市场的一个突出趋势是纳米技术的慢慢的提升，随着半导体制造工艺越精细，所需要的AFM探针设备会越多。在AFM探针这个成熟市场中，要想突破并不是特别容易，仅靠“模仿机器”是不行的，你必须拥有很强的竞争优势。这对Nearfield来说可能是个好消息。

  据Nearfield公司称，其Quadra的独特架构具有并行独立多头操作以及极快、精确定位和对准的能力。与其他针对在线计量应用的自动化单探针 AFM 计量工具相比，Quadra 的吞吐量优势提高了100倍。此外，Quadra 的高采样率使客户能够执行在线工艺监控，并确定批次间、晶圆间和晶圆内的工艺变化。Quadra还包含一种名为前馈轨迹规划器TM (FFTP)的独特新成像模式，这使 Quadra 能够对内存（1z 及以上）和逻辑设备（3 nm及以上）的高纵横比密集结构进行设备上无损测量。

  Nearfield近几年确实有了一定的发展势头。今年7月份，Nearfield宣布，获得了1.35亿欧元的C轮投资。还明显提高了Quadra计量系统的产出，该公司近日还宣布，已从“一家亚洲客户”处收到多个机器的订单。根据Nearfield Instruments首席执行官Hamed Sadeghian的言论，业界猜测这个亚洲客户有很大的可能性是三星。

  他表示：“我们很高兴收到来自亚洲一家世界领先的先进晶圆厂的订单，该晶圆厂继续积极努力提高产能以满足对 HBM 等支持AI应用的先进设备日渐增长的需求。”Nearfield总部在鹿特丹，在荷兰埃因霍温和韩国平泽设有办事处。

  实际上，这非常符合三星的需求。三星在高带宽内存（HBM）生产上面临重大问题，急需赶上SK海力士。根据Yole Group的Vishal Saroha，三星目前在来自Besi的混合键合设备上的投资超过SK海力士。这也解释了对AFM探针的需求。混合键合要求非常干净的表面和精确尺寸的铜接点。Infinitesima、Nearfield和业内人士指出，后蚀刻和后CMP（化学机械抛光）是AFM探针的主要应用领域，使其很适合HBM制造中的混合键合。

  正如ASML在1990年代中期所经历的那样，三星是一个非常苛刻的客户。一方面，这样的关系提供了大量信息，但另一方面，它也会占用所有注意力。Nearfield将面临挑战，将三星必然要求的定制需求转化为竞争力。

  Nearfield要想在几年内达到10亿美元估值的高度，可能不是易事，光有一个客户是远远不足的，要想达到这一规模，必须得拥有一半左右的高端买家（如台积电、三星、英特尔、SK海力士和美光）装机基础才有戏。

  荷兰，这个面积不大的国家，在半导体设备制造领域却涌现出一批全球领先的企业。荷兰半导体的发展可以归因于以下几个关键原因：1）荷兰拥有世界领先的研究机构和大学，如埃因霍温理工大学、代尔夫特理工大学等，这些机构为半导体行业提供了强大的科研支持。尤其是埃因霍温地区，以其高水平的研发技术能力，被誉为“欧洲的硅谷”。2）荷兰拥有完善的高科技产业ECO，尤其是以埃因霍温高科技园区为代表的创新中心，聚集了众多科技公司、研究机构和初创企业。3）荷兰政府对科学技术创新和高新技术产业的持续支持也是推动半导体行业发展的重要动力。

  从ASML、NXP、ASM等老牌巨头，到BESI、Nearfield等新兴力量，荷兰无疑是一个创新的熔炉，这一个国家对尖端技术的拥抱从未止步。这一点无疑可以让我们学习和借鉴。