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昔日半导体之王 百岁尼康的日子不好过

2017-04-26 09:19
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ASML通吃EUV光刻机,尼康沦为小角色

传统相机厂商转型的重要方向是专业光学领域。比如医疗领域的光学镜头、半导体光刻系统等等,但是这种专业领域的竞争比消费领域更加激烈。就拿半导体光刻来说,这是一种极为精密的光学技术,是把晶圆变成布满线路的半导体元器件。随着性能的需求不断提高,这些元器件上的线路要求越来越精密。

这就需要光刻机打出的蚀刻光的波长越来越短,精细度越来越高。这方面尼康本来处于领先地位,但是后来慢慢被一家叫做ASML的荷兰公司逐渐赶超。上游企业总共就那么几家,很快演变成赢家通吃。

日前,日本半导体设备和数码相机制造商尼康宣布,决定在德国、日本、荷兰地方法院起诉光刻机巨头ASML和德国光学巨头蔡司,ASML侵犯该公司11个欧洲专利,要求禁止其销售相关设备,并请求索赔38亿美元。EUV光刻技术让ASML几乎垄断了全球的高端光刻机市场,ASML去年全年营收约74亿美元,销售了139台光刻机,创历史新高。资料显示,ASML极紫外光刻机去年销售了四台,单台的平均售价达1.1亿美元。

两家公司之间的专利官司旷日持久,于去年谈判破裂,相关专利纠纷最早可以追溯到2001年12月,当时尼康向美国法院提交对ASML侵权诉讼。在2004年,尼康、ASML和蔡司三家公司达成专利交叉许可交易,其中一些专利是被永久授权的,另外一些专利的授权日期在2009年12月31日截止。双方同意互不采取法律行动的过渡期也在2014年12月31日结束。期间,ASML不再向尼康交付专利授权费用,ASML认为EUV光刻技术使其扩大了业务。在2010年,尼康试图重新和ASML、蔡司谈判新的专利授权。

随后,双方的专利纠缠一直到现在。尼康连同蔡司一起起诉是因为,ASML本质上是一家研发和组装公司,所有关键产品,光源和镜头来自蔡司和Cymbal,传送带来自VDL。

ASML公司产品上的曲线和折角。EUV与193nm光源的多重成像技术(左)相比,保证了产品有更加尖锐的形状(右)。图中线的最小宽度为24nm

ASML总裁兼CEO彼得·温尼克(Peter Wennink)则表示:“尼康的诉讼毫无依据,没有必要,为半导体市场制造了不确定性。”温尼克还称,阿斯麦曾多次试图与尼康谈判,希望能对当前的一份交叉授权协议进行延期,双方应该在市场上而不是在法庭上展开竞争。

市场专家VLSI Research总裁G. Dan Hutcheson表示,尼康是光刻系统的领导者,在1990年之前占据全球一半以上的市场。今天,ASML通过公开EUV光刻技术取得大部分高端市场。在竞争失利的情况下,只有8-9%市场的尼康希望通过专利诉讼获得所有研发投入的资金回报。

查询欧洲专利相关号码信息可知,包括1598855;1652003;1881521;2157480;2264531;2624282;2717098;2752714;2765595;2808737;2937734。日本专利号是4604452和5708546。

昔日半导体之王,尼康是如何举白旗投降的

根据日经新闻报导,日本半导体事业始于日本政府的产业计划,1970年代由官方与民间合作的结果,建立了从半导体设备到半导体生产线的完整事业。当时名为日本光学工业的尼康,借其光学技术推出先进的曝光装置,制造精密半导体的线路,是日本半导体产业在1980~1990年代与美国平起平坐的主因。

但是,1984年从荷兰电机大厂飞利浦(Philips)独立的ASML,由于积极与外界学校及厂商合作,并积极对合作单位公开技术,逐渐抓到市场契机,后来居上;而尼康坚持自我主义,对外合作与技术开放不够积极,市占率逐渐下滑。

特别重要的是2000年代初期,ASML因应市场需求,率先推出12吋晶圆曝光机,尼康与佳能(Canon)在此时的落后,导致市占率持续下滑。1993年尼康在曝光机市场的市占率曾接近50%,日厂总合近75%;2015年ASML的市占率已达81%,尼康与佳能合计不到19%,可说彻底失利。

虽然在2000年代失败的日本半导体大厂,并不只有尼康,日立制作所(Hitachi)、Sony、Panasonic等厂,也都面临问题,必须切割或缩小半导体事业部门,但这些公司在组织改造后,不管是放弃半导体事业的日立,还是专注单一产品的Sony或东芝(Toshiba),经营都有起色。

但尼康不同,当先进国家的半导体业开始转向水平分工,尼康依然坚持从头到尾自力而为的垂直整合,事业一直无法好转。

据一位曾在半导体晶圆厂工作过的人员表示,从其进入半导体行业起,尼康的芯片光刻机就在逐渐衰落,而荷兰ASML则一步步占据市场统治地位,尼康光刻机唯一剩下的优势就是同类机型价格不到ASML的一半。但英特尔在新制程中停止采购尼康的光刻机给了尼康致命一击。据了解,所有主流半导体产线中只有少数低阶老机龄的光刻机还是尼康或者佳能,其他基本都是ASML的天下。

据这位行业人士透露,Intel新CEO上台后,不再延续与尼康的620D合同,尼康推出了630D后,Intel也无动于衷,尼康投标失败。尼康光刻机的小问题不少,trace判定能力不行,经常出错。troubleshooting时非要有特定经验的人才能凭第六感觉判断问题。而且不能做到真正意义上的scan和etching同步,这与ASML的dual scan差太远,还有一系列小问题时而在不同的尼康机型上发生,操作系统上设计的架构有缺陷,这些虽然是原因之一,但都不是尼康的致命问题。

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