4月12日，彭博社以《美國曾有機會引領(lǐng)芯片制造，但卻錯過了》為題撰文。

文章指出，美國早期曾在半導體技術(shù)開發(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（EUV）的生產(chǎn)，臺積電、三星等亞洲企業(yè)主導了先進芯片制造。

這篇文章認為，美國錯失引領(lǐng)芯片制造的關(guān)鍵原因在于EUV光刻機。首先，早期很少有行業(yè)高管認可EUV可行；第二，曾經(jīng)全球最大的芯片制造商英特爾，對何時引入EUV發(fā)生了誤判。

彭博社報道截圖

觀察者網(wǎng)編譯原文如下：

這是一次史無前例的戰(zhàn)略失誤。

早期，美國在開發(fā)半導體技術(shù)方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用，而半導體技術(shù)是當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程，亞洲制造商主導了生產(chǎn)。

極紫外光刻機（EUV）可以說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（如OpenAI的ChatGPT和谷歌的Gemini）執(zhí)行了大量并行計算，代替了通常由人類來執(zhí)行的大量任務。

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

美國是如何放棄對這一關(guān)鍵技術(shù)控制的？部分原因是，早期在半導體行業(yè)中，很少高管認為EUV是可行的。另一個原因是，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光刻機內(nèi)部結(jié)構(gòu)

拋開日本，支持ASML等研發(fā)EUV

半導體芯片由晶體管組成——本質(zhì)上是一系列門和開關(guān)，它們是現(xiàn)代計算中0和1的物理表現(xiàn)。為了使計算機更強大，半導體工程師們一直在尋求把晶體管做得更小。上個世紀中葉發(fā)明的第一個晶體管大約有一厘米長?，F(xiàn)在它們只有幾納米，或者說十億分之幾米寬。

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

在20世紀80年代，科學家們開始探索芯片制造如何才能達到接近原子的體積，以保持創(chuàng)新的步伐。總部位于新澤西州的貝爾實驗室的研究人員開始研究極紫外光技術(shù)，緊隨其后的是美國能源部的三個國家實驗室：勞倫斯利弗莫爾實驗室、勞倫斯伯克利實驗室和桑迪亞實驗室，該部門最終為這項研究投入了數(shù)千萬美元。

隨著這些機構(gòu)在一些技術(shù)要素上取得進展，他們意識到，要將極紫外光技術(shù)推向市場，行業(yè)支持是必不可少的。1997年，一家名為EUV LLC的公私合營組織成立，其中包括美國公司英特爾、AMD和摩托羅拉。這個組織最終擴大到包括光刻技術(shù)公司硅谷集團和ASML，后者也參與了歐洲一個類似的EUV研究聯(lián)盟。

當時，日本的尼康和佳能是光刻領(lǐng)域最大的玩家，而日本似乎是美國在芯片制造領(lǐng)域主導地位的最大威脅。因此，華盛頓不愿在下一代技術(shù)的競賽中幫助這個亞洲國家，而是支持硅谷集團和ASML。這家荷蘭公司在EUV上重金押注。2001年，ASML斥資11億美元收購了硅谷集團，成為EUV競爭中僅剩的一個玩家。當時，它預計到2006年EUV將具有商業(yè)可行性。

英特爾美國芯片工廠

英特爾發(fā)生誤判

事實證明，這種看法過于樂觀。這項技術(shù)非常復雜。它包括用高功率激光以每秒5萬次的速度轟擊錫滴，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自然產(chǎn)生，事實上它會被空氣吸收，這個過程必須在真空中進行。然后，光線被一系列鏡子聚焦，反射到一個準星上。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。

由于這些東西的運行規(guī)模，由德國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原子那么高。ASML表示，如果鏡子按比例放大到一個國家的大小，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時間。這使得人們很難想象這種機器是如何做到經(jīng)濟實惠的：半導體制造設(shè)備幾乎需要每周7天、每天24小時不停地運轉(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)界才開始認為這項技術(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：臺積電投資14億美元，三星電子投資9.74億美元，英特爾投資41億美元。當時，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開始大量出貨EUV。盡管早期的大部分運轉(zhuǎn)都是在美國完成的，而英特爾是ASML最大的行業(yè)支持者，但第一代EUV設(shè)備沒有一臺運往英特爾。

這并不是ASML的選擇，而是英特爾的。

當時英特爾的首席執(zhí)行官布萊恩·科再奇（Brian Krzanich）對這項技術(shù)能否產(chǎn)生規(guī)模經(jīng)濟效應沒有信心。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。

事實證明這是一個錯誤。使用EUV工藝的臺積電在2018年左右首次在技術(shù)上超過英特爾。包括蘋、英偉達和AMD在內(nèi)的科技公司自己設(shè)計芯片，然后委托臺積電制造。與此同時，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。當它將工藝調(diào)整到可以大規(guī)模生產(chǎn)的程度時，臺積電和三星已經(jīng)在生產(chǎn)更先進的半導體了。

英特爾、英偉達和臺積電市值對比

英特爾高管不想重蹈覆轍

時至今日，英特爾仍在被當初的誤判所困擾。

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避免對EUV的需求，但正如你所看到的，這導致芯片功率、性能、面積和成本方面都存在不足?！?

股市證明了這個錯誤的嚴重程度。早在2012年投資ASML時，英特爾的市值是英偉達的15倍，幾乎是臺積電的2倍?，F(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，臺積電的市值為6500億美元，英偉達的市值為2.2萬億美元。

這在很大程度上是由于英特爾沒有接觸到EUV技術(shù)?；粮窦庇诖_保自己不會重蹈前任的覆轍。英特爾正在大力支持下一代EUV：高數(shù)值孔徑。這種設(shè)備使用新的光學系統(tǒng)將光線聚焦到一個更小的點，該公司已經(jīng)在俄勒岡州的一個地方安裝了第一個預生產(chǎn)模型。

本文系觀察者網(wǎng)獨家稿件，未經(jīng)授權(quán)，不得轉(zhuǎn)載。