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4月12日，彭博社以《美國(guó)曾有機(jī)會(huì)引領(lǐng)芯片制造，但卻錯(cuò)過(guò)了》為題撰文。

文章指出，美國(guó)早期曾在半導(dǎo)體技術(shù)開(kāi)發(fā)上發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，但現(xiàn)在荷蘭企業(yè)ASML壟斷了關(guān)鍵芯片制造工具極紫外光刻機(jī)（EUV）的生產(chǎn)，臺(tái)積電、三星等亞洲企業(yè)主導(dǎo)了先進(jìn)芯片制造。

這篇文章認(rèn)為，美國(guó)錯(cuò)失引領(lǐng)芯片制造的關(guān)鍵原因在于EUV光刻機(jī)。首先，早期很少有行業(yè)高管認(rèn)可EUV可行；第二，曾經(jīng)全球最大的芯片制造商英特爾，對(duì)何時(shí)引入EUV發(fā)生了誤判。

彭博社報(bào)道截圖

觀察者網(wǎng)編譯原文如下：

這是一次史無(wú)前例的戰(zhàn)略失誤。

早期，美國(guó)在開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體技術(shù)方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，而半導(dǎo)體技術(shù)是當(dāng)今人工智能革命的基礎(chǔ)。然而，現(xiàn)在是一家荷蘭公司壟斷了這一過(guò)程，亞洲制造商主導(dǎo)了生產(chǎn)。

極紫外光刻機(jī)（EUV）可以說(shuō)是目前世界上最重要的電子設(shè)備。

它們的出現(xiàn)，使得芯片制造能力實(shí)現(xiàn)了躍升，為新一代人工智能發(fā)展鋪平了道路。人工智能平臺(tái)（如OpenAI的ChatGPT和谷歌的Gemini）執(zhí)行了大量并行計(jì)算，代替了通常由人類(lèi)來(lái)執(zhí)行的大量任務(wù)。

這使獲得EUV技術(shù)成為美國(guó)等大國(guó)的國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全問(wèn)題。現(xiàn)在的問(wèn)題是，EUV僅由一家公司制造：ASML。每臺(tái)EUV都有一輛公共汽車(chē)那么大，成本超過(guò)2億美元。迄今為止，ASML已售出200多臺(tái)EUV，使該公司成為歐洲最有價(jià)值的科技股，市值超過(guò)3500億美元。

美國(guó)是如何放棄對(duì)這一關(guān)鍵技術(shù)控制的？部分原因是，早期在半導(dǎo)體行業(yè)中，很少高管認(rèn)為EUV是可行的。另一個(gè)原因是，一直是全球最大芯片制造商的英特爾公司，發(fā)生了誤判。

EUV光刻機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)

拋開(kāi)日本，支持ASML等研發(fā)EUV

半導(dǎo)體芯片由晶體管組成——本質(zhì)上是一系列門(mén)和開(kāi)關(guān)，它們是現(xiàn)代計(jì)算中0和1的物理表現(xiàn)。為了使計(jì)算機(jī)更強(qiáng)大，半導(dǎo)體工程師們一直在尋求把晶體管做得更小。上個(gè)世紀(jì)中葉發(fā)明的第一個(gè)晶體管大約有一厘米長(zhǎng)。現(xiàn)在它們只有幾納米，或者說(shuō)十億分之幾米寬。

在芯片制造的最初幾十年里，可見(jiàn)光被用來(lái)在硅片上刻蝕圖案來(lái)制造晶體管——這一過(guò)程被稱(chēng)為光刻——然后該行業(yè)才轉(zhuǎn)向紫外光。

在20世紀(jì)80年代，科學(xué)家們開(kāi)始探索芯片制造如何才能達(dá)到接近原子的體積，以保持創(chuàng)新的步伐。總部位于新澤西州的貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究人員開(kāi)始研究極紫外光技術(shù)，緊隨其后的是美國(guó)能源部的三個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室：勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室、勞倫斯伯克利實(shí)驗(yàn)室和桑迪亞實(shí)驗(yàn)室，該部門(mén)最終為這項(xiàng)研究投入了數(shù)千萬(wàn)美元。

隨著這些機(jī)構(gòu)在一些技術(shù)要素上取得進(jìn)展，他們意識(shí)到，要將極紫外光技術(shù)推向市場(chǎng)，行業(yè)支持是必不可少的。1997年，一家名為EUV LLC的公私合營(yíng)組織成立，其中包括美國(guó)公司英特爾、AMD和摩托羅拉。這個(gè)組織最終擴(kuò)大到包括光刻技術(shù)公司硅谷集團(tuán)和ASML，后者也參與了歐洲一個(gè)類(lèi)似的EUV研究聯(lián)盟。

當(dāng)時(shí)，日本的尼康和佳能是光刻領(lǐng)域最大的玩家，而日本似乎是美國(guó)在芯片制造領(lǐng)域主導(dǎo)地位的最大威脅。因此，華盛頓不愿在下一代技術(shù)的競(jìng)賽中幫助這個(gè)亞洲國(guó)家，而是支持硅谷集團(tuán)和ASML。這家荷蘭公司在EUV上重金押注。2001年，ASML斥資11億美元收購(gòu)了硅谷集團(tuán)，成為EUV競(jìng)爭(zhēng)中僅剩的一個(gè)玩家。當(dāng)時(shí)，它預(yù)計(jì)到2006年EUV將具有商業(yè)可行性。

英特爾美國(guó)芯片工廠

英特爾發(fā)生誤判

事實(shí)證明，這種看法過(guò)于樂(lè)觀。這項(xiàng)技術(shù)非常復(fù)雜。它包括用高功率激光以每秒5萬(wàn)次的速度轟擊錫滴，產(chǎn)生能發(fā)射極紫外光的等離子體。這樣的光在地球上不會(huì)自然產(chǎn)生，事實(shí)上它會(huì)被空氣吸收，這個(gè)過(guò)程必須在真空中進(jìn)行。然后，光線被一系列鏡子聚焦，反射到一個(gè)準(zhǔn)星上。掩膜上的圖案，可以阻擋和吸收一些光線，這樣就形成了要蝕刻到芯片上的電路圖案。

由于這些東西的運(yùn)行規(guī)模，由德國(guó)蔡司公司制造的鏡子必須要光滑得近乎不可思議：最大的瑕疵只有一個(gè)原子那么高。ASML表示，如果鏡子按比例放大到一個(gè)國(guó)家的大小，那么最高的凸起將只有1毫米高。用激光轟擊熔化的錫很麻煩。它需要定期清理，這意味著有很多停機(jī)時(shí)間。這使得人們很難想象這種機(jī)器是如何做到經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的：半導(dǎo)體制造設(shè)備幾乎需要每周7天、每天24小時(shí)不停地運(yùn)轉(zhuǎn)，才能證明數(shù)十億美元的建造成本是合理的。

直到2012年，業(yè)界才開(kāi)始認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)可能是可行的。而且它仍然需要注入大量的資金。因此，ASML轉(zhuǎn)向了其最大的客戶(hù)：臺(tái)積電投資14億美元，三星電子投資9.74億美元，英特爾投資41億美元。當(dāng)時(shí)，這三家芯片制造商總共持有ASML約四分之一的股票。

這一策略奏效了。到2018年，ASML開(kāi)始大量出貨EUV。盡管早期的大部分運(yùn)轉(zhuǎn)都是在美國(guó)完成的，而英特爾是ASML最大的行業(yè)支持者，但第一代EUV設(shè)備沒(méi)有一臺(tái)運(yùn)往英特爾。

這并不是ASML的選擇，而是英特爾的。

當(dāng)時(shí)英特爾的首席執(zhí)行官布萊恩·科再奇（Brian Krzanich）對(duì)這項(xiàng)技術(shù)能否產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)沒(méi)有信心。他把賭注押在了現(xiàn)有技術(shù)能夠繼續(xù)發(fā)揮作用上，直到他所看到的EUV問(wèn)題得到解決。他有充分的理由充滿自信：英特爾在尖端芯片制造工藝方面一直領(lǐng)先于同行。

事實(shí)證明這是一個(gè)錯(cuò)誤。使用EUV工藝的臺(tái)積電在2018年左右首次在技術(shù)上超過(guò)英特爾。包括蘋(píng)、英偉達(dá)和AMD在內(nèi)的科技公司自己設(shè)計(jì)芯片，然后委托臺(tái)積電制造。與此同時(shí)，英特爾正努力使用替代的“多重圖形化”芯片光刻技術(shù)可靠地工作。當(dāng)它將工藝調(diào)整到可以大規(guī)模生產(chǎn)的程度時(shí)，臺(tái)積電和三星已經(jīng)在生產(chǎn)更先進(jìn)的半導(dǎo)體了。

英特爾、英偉達(dá)和臺(tái)積電市值對(duì)比

英特爾高管不想重蹈覆轍

時(shí)至今日，英特爾仍在被當(dāng)初的誤判所困擾。

2021年接任英特爾首席執(zhí)行官的帕特?基辛格今年4月表示：“我們采取了很多措施來(lái)避免對(duì)EUV的需求，但正如你所看到的，這導(dǎo)致芯片功率、性能、面積和成本方面都存在不足。”

股市證明了這個(gè)錯(cuò)誤的嚴(yán)重程度。早在2012年投資ASML時(shí)，英特爾的市值是英偉達(dá)的15倍，幾乎是臺(tái)積電的2倍。現(xiàn)在，英特爾的規(guī)模只是這兩家公司的一小部分：英特爾的市值為1640億美元，臺(tái)積電的市值為6500億美元，英偉達(dá)的市值為2.2萬(wàn)億美元。

這在很大程度上是由于英特爾沒(méi)有接觸到EUV技術(shù)。基辛格急于確保自己不會(huì)重蹈前任的覆轍。英特爾正在大力支持下一代EUV：高數(shù)值孔徑。這種設(shè)備使用新的光學(xué)系統(tǒng)將光線聚焦到一個(gè)更小的點(diǎn)，該公司已經(jīng)在俄勒岡州的一個(gè)地方安裝了第一個(gè)預(yù)生產(chǎn)模型。

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