要点:
ASML耗时近十年研发的价值逾4亿美元的High NA极紫外光刻机，凭借其尖端光刻技术，正引领全球晶片制造迈入新时代。
在荷兰一处高度机密的实验室内，一台价值超过4亿美元的先进设备正悄然改变全球微晶片的制造方式。这是由阿斯麦/ASML耗时近十年研发的高数值孔径/High NA极紫外光/EUV微影机器，也是目前全球最先进、造价最高的晶片制造工具。
在半导体制造领域，光刻技术一直被视为决定晶片性能与产能的关键瓶颈。作为全球光刻设备领域的领导者，ASML最新推出的High NA极紫外光刻机，正是在这一背景下应运而生，它不仅代表了光刻技术的顶尖水平，更预示着晶片制造进入了一个全新的时代。
High NA极紫外光刻机：开启晶片制造新时代
极紫外光刻/extreme ultraviolet lithography，简称EUV，又称作超紫外线平版印刷术, 是一种使用极紫外光波长的微影技术，目前用于7纳米以下的先进制程，于2020年得到广泛应用。
如今，High NA是ASML最新一代的极紫外光微影设备。 ASML也是全球唯一能够生产EUV微影机器的公司，而EUV技术则是当今唯一能够实现最先进晶片蓝图所需精度的工具。像是英伟达/Nvidia、苹果/Apple与AMD等科技巨头的晶片设计，若无EUV，根本无法实现量产。
今年四月，High NA认证团队负责人Assia Haddou首度公开近距离观察这台巨型设备，她形容它的体积“比双层巴士还要大”。
High NA系统由四个主要模组构成，分别在美国康乃狄克州、加州、德国以及荷兰制造，最终集中至荷兰费尔德霍芬的ASML总部进行组装、测试与验证，再拆卸并运送至客户手中。根据Haddou的说法，整个系统的运输需动用七架满载零件的波音747飞机，或至少25辆大型卡车。
目前，全球首台商用High NA系统已交付英特尔，并预计于2024年在美国俄勒冈州的晶圆厂安装使用。截至目前为止，全球仅有五台这类机器完成交付。此外，只有少数企业具备使用此类技术生产晶片的能力，包括台积电、三星与英特尔等业界龙头，正加紧利用此设备以生产数以百万计的先进晶片。
ASML表示，其现有的所有EUV客户最终都将采用High NA技术，其中包括美光、SK海力士以及日本新创晶片公司Rapidus。有分析师对此评价道，“ASML已经完全垄断了这个市场。”
当被问及“究竟是什么因素阻止公司将机器售价定得更高”时，ASML负责人解释说，随着设备技术的进步，晶片生产的整体成本反而会下降。 “摩尔定律告诉我们，必须持续降低成本。市场相信，降低成本能带来更多机会，而我们必须积极参与这个过程。”
而该公司的两大主要客户也证实，High NA相比ASML先前的EUV设备带来了显著改进。英特尔在二月的一场会议中透露，迄今已利用High NA生产约3万片晶圆，且该机器的稳定性是前代产品的两倍。同场会议上，三星指出，High NA能将晶片制造周期缩短60%，意味着晶片产能和效率大幅提升。
ASML高NA技术革新：提升晶片解析度与产能
由于速度与性能的提升，高NA技术能有效降低晶片成本。同时，高NA也提高了产能，意味着每片晶圆上可生产出更多晶片。
这得益于其能以更高解析度投射晶片设计。高NA沿用了与EUV机器相同的工艺，但其镜头孔径更大，能以更少的曝光步骤完成更细微的晶片图案。
ASML技术执行副总裁Jos Benschop表示，“高NA带来两大核心优势。首先，也是最重要的，是晶片尺寸缩小，让每片晶圆能容纳更多元件。其次，透过减少多次曝光的需求，加速制造流程并提升良率。”
早在2018年，ASML成功验证了EUV技术的可行性，主要晶片制造商开始大量釆购这台机器。二十年前，这个想法几乎被视为不可能：如何产生大量极其微小的极紫外线光束，通过越做越细的掩模，将晶片设计精准投射到涂有光刻胶的硅晶圆上。
为了产生EUV光，ASML以每秒5万滴的速度喷射熔融锡液，用强激光照射每一滴锡液，激发出比太阳表面还炽热的等离子体。微小的爆炸释放出波长仅13.5纳米的EUV光子。
这种EUV光的波长约等于五条DNA链的宽度，极其微小，且几乎被所有已知物质吸收，因此整个曝光过程必须在真空环境中进行。 EUV光线通过镜面反射聚焦，就像相机镜头一样。为了解决光被镜面吸收的问题，德国蔡司光学公司为ASML制造了全球表面最平整的专用镜子。
ASML的旧一代DUV设备使用波长为193纳米的深紫外线，精度较低。 ASML仍持续生产DUV机器，在这一领域与日本的Nikon和佳能竞争，但它是全球唯一成功实现EUV光刻的企业。
ASML大约从2016年起开始研发价值4亿美元的高NA机型。高NA机台与DUV机型工作原理相同，依旧使用EUV光源，但关键区别在于数值孔径/NA的提升。 NA越高，镜头开口越大，镜子能捕捉到的光线角度越宽广。更多来自陡角的光线使高NA机型能一步完成越来越细微设计的转印。相比之下，低NA机型则需通过多个掩模多次曝光完成。
提高NA不仅提升解析度，还减少了对多次掩模和曝光的依赖，节省时间和成本，但高NA机型造价更高。此外，这些设备耗电量巨大。有专家对此指出，“如果不逐步提升AI芯片的能效，到2035年左右，训练模型的能源消耗可能达到全球水平。”这也是ASML自2018年以来，成功将每片晶圆曝光所需功率降低60%以上的原因。
与此同时，从中国市场到美国晶圆厂，ASML凭借其复杂且全球化的供应链布局和技术战略，持续推动着半导体制造的前沿发展。
从中国到美国：ASML的全球供应链与技术战略
ASML以其突破性的极紫外线/EUV设备闻名，但其较早期的深紫外线/DUV设备在2024年仍占公司业务的60%。去年，ASML共售出44台EUV设备，起价达2.2亿美元。相比之下，DUV设备价格较低，介于500万美元至9000万美元之间，但销量更大，2024年销售了374台传统DUV设备。
中国是这些DUV系统的主要市场，占ASML2024年第二季度业务的49%。中国市场销售高峰源于，去年才完成的“大量积压订单”。据相关数据显示，到2025年，中国的业务增长率将恢复到20%至25%的“历史正常水平”。
美国的出口管制禁止ASML向中国出售EUV设备，这项禁令始于特朗普政府。有专家对此表示，“中国自行开发EUV设备的可能性非常小，但仍会使用最先进的DUV技术生产智能手机等设备。”
在人工智能AI竞争激烈的背景下，美国对先进技术流入中国的担忧加剧，带动了芯片股飙升，ASML股价在7月创下历史新高。不过，由于面临特朗普政府实施的关税等关键不确定因素，ASML股价自那时起已下跌超过30%。
ASML技术副总裁表示，公司并不清楚关税具体将如何影响业务。 ASML依赖约800家供应商，关税带来的影响非常复杂。
制造一台高NA设备涉及多次进口和出口环节。设备的四个模块分别在美国、荷兰和德国制造，随后运至荷兰费尔德霍芬组装和测试，再拆卸后运往美国或亚洲的晶圆厂。
长期以来，亚洲市场贡献了ASML超过80%的业务，2024年美国市场份额约为17%，但增长迅速。 ASML全球拥有4.4万名员工，其中8500人在美国18个办事处工作。
2024年，大部分高NA设备出货给英特尔，该公司正在俄亥俄州和亚利桑那州兴建新晶圆厂。尽管英特尔近年业绩面临挑战，但依然是ASML的“重要合作伙伴”，并对美国半导体自主“至关重要”。
同时，ASML正在亚利桑那州建设首个美国培训中心。该中心将在“未来几个月”内开幕，计划每年培训1200名EUV和DUV技术人员。 ASML表示，“这不仅满足美国需求，也将为全球培养更多人才。”
目前，ASML还计划继续提升下一代设备Hyper NA的数值孔径。 ASML已设计了下一代设备的光学草图，预计超高NA设备将在2032年至2035年间进入市场，但未对价格进行预测。此外，ASML重点满足高NA设备需求，计划今年至少再出货5套系统，并在未来数年将产能提升至20台设备。
在这场半导体技术的竞赛中，High NA不仅代表了制造工艺的极致突破，更象征着人类对极限创新的不断挑战。它不仅提升了芯片性能和生产效率，更为全球数字经济的发展注入了强劲动力。未来，随着这一技术的普及与升级，芯片制造将变得更加精密高效，推动智能设备、人工智能乃至整个科技生态进入一个全新的高度。这不仅是科技进步的里程碑，更是驱动世界迈向更智慧、更互联未来的关键引擎。
