说说德国蔡司与ASML荷兰光刻机（一）

 　　由于美国禁止高通台积电等企业给华为供应芯片，引发了国内对光刻机的普遍关注，荷兰光刻机是西方各国高科技集合的产物，不是一朝一夕就能赶上的，我们仍需努力。今天我们就给大家讲讲德国蔡司和荷兰光刻机的历史渊源。

　　一、

　　蔡司公司迄今已经超过170年历史，中间的风风雨雨不敢多讲，我们从二战开始说。

　　二战期间，蔡司是德军望远镜、测距仪和各种火炮战机瞄准镜的主要供应商。其著名的T镀膜使得狙击手的望远镜不会因阳光反射暴露位置，极大提高了战斗力。

　　因为当时的德国光学技术领先于美国，所以在1945年4月巴顿将军率领第三集团军不顾破坏雅尔塔协定的风险，闯入划给苏联的东德区域，占领了蔡司所在的耶拿和德累斯顿。

　　美国人准备用600辆卡车把蔡司整个搬到西德去，但是苏军在德国的迅速推进使美国的计划泡汤了。美国最后只带走了蔡司的84个和肖特的41个核心技术和管理人员，在西德奥柏科亨新建了一个蔡司，这就是今天蔡司的总部。

　　苏联则大量掳走了剩下的专家和蔡司工厂的设备。神奇的是，在耶拿祖祖辈辈磨玻璃的工匠们自己重新再来，迅速重建了东德的耶拿蔡司。

　　在1990年两德合并时，西德蔡司有15000员工，而东德蔡司有50000员工。

　　由于政客的撮合，西德蔡司不情愿地合并了亏损中的老国企东德蔡司。当时西德蔡司已经被日本打得节节败退自顾不暇，自己旗下的Contax(康泰时)和Pentax(宾得)相机早都被迫卖给日本人。蔡司引以为豪的机械快门在日本人电子测光电子快门等各种电子技术打击下毫无还手之力。

　　曾和蔡司配合登月的瑞典哈苏，也开始转向日本技术，这在当时是一个沉重的心理打击。

　　二、

　　而在这时，正好是亏损了5年的ASML准备起飞的时候。同样缺钱正在裁员的蔡司成了个“绊脚石”。一年几十套光刻机镜头的生意对蔡司来讲确实是不大的生意，但对ASML来讲却是生命线。1990年的时候，蔡司6名高级技工一年只能磨出10套i线光刻镜头。

　　机器粗磨后，激光测画出镜头表面的起伏图。然后这些在蔡司被称为“金手指”的工匠完全靠手感，一边看着图一边精细地打磨掉高差几十纳米的部分，以达到对称的感觉。

　　因为缺人，蔡司跑遍全球去找这样的工匠，但是仍远远找不到所需的四十个人。

　　更糟糕的是，即使是出品的镜头，也是问题不断。

　　三、

　　工匠们打磨到完美的镜头，在IBM光刻试验时仍发现投影图案的扭曲。经过长达数月的精密测量，仍不能找到镜头本身曲面和设计存在的问题。

　　最后，结论是镜头玻璃里存在的微小应力可能是图像失真的根本原因。然而，蔡司旗下另一家百年玻璃专家肖特(Schott)表示很难把应力降到光刻机需要的这种细微程度。

　　更多的问题在芯片工厂出现了。美光公司(Micron)发现蔡司镜头用一段时间后透光率会显著下降，经过仔细分析发现是极其细微的碳沉积在镜头表面。

　　这个诡异的问题更是没人可以预料到的。

　　蔡司的镜头组是用低压氦气密封的，因为这种惰性气体折射率比真空的差值比空气低六倍。结果最终发现镜头粘接用的胶水里面是含碳的，它在光刻机的高能紫外线催化作用下起了反应。

　　四、

　　具体这些问题最终如何解决，并不是本文想探讨的。

　　ASML成立后经历了九死一生，各种问题不断，它几乎10年没赚到钱。特别是具有远见卓识的ASM老板Del Prado，他亲自促成了公司的创建;但他在基本没有犯错误的情况下，仍亏损3500万美元黯然出局。

　　这只是大时代的洪流，大型研发项目由单一个人或公司承担越来越难。

　　今天，7nm的单款芯片研发投入高达3亿美元。即使像华为这样不差钱的公司，依然需要依赖ARM、台积电和Cadence等公司的支持。而年投资超过100亿美元的台积电，也依赖于各种半导体设备和原材料厂商。

　　那么，面对我国目前的情况，我想把话题再扯远一点，看看美国是怎么崛起的。

　　未完待续，敬请期待......