三萬字采訪，復盤ASML的崛起

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在去年九月，計算機歷史博物館邀請了 ASML 的前總裁兼首席技術官 Martin van den Brink并對其進行了采訪。眾所周知，ASML 是當今世界上最重要的公司之一。事實上，我傾向于認為它本質上是唯一一家維持摩爾定律生命力的公司。Martin van den Brink在ASML的崛起過程中，無疑扮演了很重要的角色。

為此，計算機博物館對其進行了長達數萬字的采訪，以從側面了解這家光刻機巨頭的成長。

以下為采訪速記翻譯：

Q：你能告訴我們一些關于你早年的經歷，成長過程是怎樣的，以及你是否有任何愛好或特別的興趣，你的父母是什么樣的，諸如此類的事情嗎？

Martin van den Brink：好的，首先，我公開過我早期的技能發展并不全面，我有閱讀障礙，所以這在開始階段對我讀完大學造成了一些障礙。因此，我在荷蘭教育體系中走了一條特殊的路徑，經歷了所謂的職業技術教育，比如初級技術教育、中等技術學校、高等技術學校，最后進入大學。所以當我進入大學開始學習物理時，我已經超過20歲了。我非常有興趣自己動手做東西，比如擁有自己的輕便摩托車之類的，或者對房子進行結構性改造。所以我最初非常注重實踐，這與我早期的教育經歷是一致的。

Q：明白。當你學習物理時，能告訴我們是什么吸引了你學習物理嗎？

van den Brink：這是個好問題。如果你看荷蘭早期的教育體系，我當時無法直接開始學習物理，所以我先成為了一名電氣工程師。所以我大部分的教育背景是在電氣工程領域，但我當時發現，作為一名電子工程師，翻閱 Motorola 和 TI 的目錄，研究芯片組和晶體管，然后將這些東西組合起來。對我來說，在那個時候，這些組件背后一定有一個世界，因此，一定有一個比僅僅連接組件和導線更廣闊的世界值得去探索。這促使我去學習物理，以獲得更廣泛的背景。這就是為什么我在本科和碩士階段選擇了物理。

Q：物理學的具體哪個方面？當然，這是一個非常大的領域。

van den Brink：是的。考慮到我剛才解釋的背景，我不是一個搞理論的人。雖然我很熱衷于扎實的理論，但我不是從理論的角度來開展我的工作或學習的。我在70年代末開始學習物理——事實上我是1980年開始的，那是第一次能源危機，所以我的碩士論文是關于區域供熱的，這與我在 ASML 的第一份工作毫無關系。事實上，這是我申請工作時的劣勢之一。但或多或少，我對能源危機投入了很多精力，我覺得我必須做點有益的事，所以我做了區域供熱研究。信不信由你，那時候我學到了很多關于熱建模的知識。信不信由你，今天，當你觀察先進的光刻機時，其精度在很大程度上取決于你處理熱問題的能力。所以歸根結底，我教育背景中扎實的一部分仍然可以應用在 ASML，盡管我在光學方面必須做大量的補課。

Q：是的，沒錯。我們稍后會回到光學在你們機器中的作用，那是絕對基礎的部分。你愿意告訴我們一些你從大學畢業后的情況嗎，你的第一份工作是什么，以及你最后是如何加入 ASML 的？

van den Brink：嗯，這很簡單。我的碩士論文是關于區域供熱的，本應在1984年1月畢業。所以我在83年底開始找工作。像許多人一樣，你會向像 Philips 這樣的大公司申請，我也是這么做的。我在1983年秋天受邀前往 Philips，然后那個業務部門——我當時由于年紀太大，無法被聘為研究人員。當時 Philips 的研究人員都是更年輕的人。考慮到我之前的教育經歷，我當時26歲，在那個年紀，你不會進入研究軌道。我走的是工業軌道，而那個工業部門——也就是科學與工業業務部，包含了光刻部門。

Q：Philips 當時是光刻領域的主要參與者嗎？

van den Brink：不，那是故事的另一部分，我們應該往回追溯得更早一點。但你知道，我們是怎么到那步的？我在那家公司四處參觀，看了各種各樣的事情，由于我有軟件副學位，他們想把我推向軟件領域。作為區域供熱研究的一部分，你需要大量的模擬工作。但我發現那并沒意思。于是，我準備在沒拿到工作的情況下回家，然后 Wim Troost，其中一位高管，給我看了 ASML 的手冊。我翻了翻手冊，“當然，我接受。好吧，我們三月見。”事情就是這樣發生的。所以那是最后一刻決定的，我沒有看——沒有和任何——沒有和我的潛在老板或同事談過。我只是被 Philips 的高管雇傭進了 ASML。

Q：現在，你能為觀眾解釋一下 Wim Troost 這個人是誰嗎？

van den Brink：Wim Troost，是的，還有他的老板 George de Kruyff。他們也是當時與 Arthur del Prado 一起負責合資企業的兩個人；他們向我展示，“如果你做這個，你將不會加入 Philips 這樣的大公司，而是加入這個合資企業，”我一點也沒有被那個分心。我說，我只是想做一個復雜的系統，而這似乎有很多讓我感興趣的方面，所以這就是為什么我接受了這個職位。

Q：明白。你在新工作中的首要任務是什么？你當時負責什么？

van den Brink：嗯，在1984年我加入時，Philips 和 ASMI 之間的合資企業才剛剛確定，我們整個團隊大約有50人，50個人，完全被任務壓得喘不過氣來，而且（當時）還沒有成功。在那之前，只有在奈梅亨和漢堡的半導體設施中有運行中的 Philips 系統，我們在（佛蒙特州）伯靈頓的 IBM 有一個系統，但它沒有投入生產。這就是我加入時的環境。我們當時有一臺四英寸晶圓機器，想法是，四英寸目前還可以，但我們需要達到下一個里程碑。我們需要轉向六英寸。由于我們沒有六英寸的計劃，大多數客戶沒有選擇我們，而我當時被要求負責新型六英寸步進式光刻機的對準系統和掩模版管理系統。

Q：那么對準系統是做什么用的？

van den Brink：在光刻中有三件事非常重要。首先是成像。如果成像不對，那就別提了，沒必要考慮下一步。接著是下一步，如果你有了圖像，你需要將其定位在正確的位置，因為它需要構建成一個三維結構。所以圖像，即后續的圖像，需要相互對準。如果它們不對準，各種堆疊的層就無法連接，因此對準精度需要達到你最小特征尺寸的一小部分，這被稱為套刻精度（overlay）。而對準就是那個子系統的一部分。當你搞不定這個時，一切都無從談起。當你搞定了成像和套刻精度，接下來你就希望產出盡可能多，即生產率。這就是光刻中的三要素。

Q：關于對準，為了進一步深入探討，它是依靠掩模版上的基準標記嗎？或者它是如何進行對準的？

van den Brink：在那個時候，我們以“通過鏡頭對準（TTL: through-the-lens ）”而聞名。這意味著我們直接將掩模版與晶圓對準，所以在一開始我們確實依賴標記，或者如你所說的基準點。隨著時間的推移，我們對此進行了不同的改變，但在那時，成名之作就是你直接從掩模版對應到晶圓，這意味著你的晶圓對掩模版有一個直接的參考。

Q：好的，為了設定當時的競爭格局，你能告訴我們當時你們的競爭對手是誰嗎？

van den Brink：嗯，我們當時當然有 PerkinElmer，他們的 Micralign 非常成功，我確定你們的歷史中心肯定也有這臺機器。那是一臺神奇的機器，他們在73年推出的。Philips 在實驗室里也有他們的第一臺步進式光刻機研究原型，大約也是在73年，當我加入時，人們吹噓這個 PerkinElmer 系統有多么愚蠢，而我們有多么先進。但真正的問題是，當時的市場還沒準備好接受先進的步進式光刻機，在70年代到80年代，通過1:1的投影對準，使用那樣一臺簡單的機器，你可以在幾個月內就賺回機器成本。所以那是一個非常成功的項目。成功到 PerkinElmer 在及時準備下一步時遇到了問題。于是 GCA、Nikon、Canon，以及后來的 ASML，順勢切入了市場。

Q：太棒了。那么，日本公司呢——

van den Brink：Nikon 和 Canon。我想在我們開始的時候，我們面對的是 GCA，PerkinElmer 已經不再扮演主要角色了。事實上，在 Philips 和 ASMI 成立合資企業之前，PerkinElmer 曾試圖收購 ASML，但后來失敗了，他們最終收購了列支敦士登的 Censor AG，但那家公司從未真正起色。所以就我們而言，真正的競爭對手是 GCA、Canon 和 Nikon，而 GCA 很快就無法跟上市場步伐了。所以在歷史的大部分時間里，我們的對手是 Nikon 和 Canon，而其他的像 COBILT、ASET，還有其他幾家如 Hitachi，他們從未扮演過實質性的角色。

Q：我想提的一件事是，我認為那是出自你的一句話，別擔心，是在《Focus》里的，大意是說機器在交付時仍然需要在現場進行一些重新配置。我覺得這非常吸引人，因為這融合了多領域的知識：光學、電子學、物理學，也許還有一些心理學。誰知道呢？

van den Brink：嗯，我在學習期間還輔修了心理學，我確實修了一門課，那是當時我教育背景的一部分。

Q：非常好，是的，嗯，我認為這很有用……

van den Brink：人們試圖讓我掌握 MBA 知識，比如商業計劃書里的數字。我覺得那些數字沒什么意思，所以我選擇去修哲學和心理學作為輔助教育。

Q：噢，我認為這實際上是一個非常好的選擇。

van den Brink：當我們開始行動，當我們不得不處理業務時，我們自然會學會業務。

Q：是的。現在，我想觸及關于 IMEC 以及你們與他們關系的一點。你能跟我們聊聊這個嗎？

van den Brink：是的，這是一個非常好的問題。在應用方面，我是一個搞機器的人，在我的職業生涯中，我可能在工作中學會了整個應用部分，但我本質上仍然是一個搞機器的人，對吧？也就是金屬、光學和運動控制。

Q：比如，相對于軟件而言。

van den Brink：是的，但也有軟件。我當時也輔修了軟件。在我受教育的時候，大學里還沒有計算機科學。所以你當時做的是，學習物理，然后輔修數學或數值數學，并且/或者編寫軟件程序。所以我在學習期間編寫了很多軟件程序，但不是為了商業用途。我仍然是一個搞機器的人，我發現為了讓系統在晶圓廠（fab）運行，它需要與掩模版、顯影機里的光刻膠配合工作，并且需要在生產中達到一定的良率等等。

van den Brink：在那方面我們當時一無所知。我想，在那方面，我們最初與 IMEC 的合作——他們能夠在他們的場所吸引大量的核心客戶，我們利用我們最先進的系統進行演練以了解其性能，這給了我們巨大的幫助，在直接從客戶那里學到這些之前，拓寬了我們對系統如何在晶圓廠中使用的理解。與成立于1984年（幾乎與 ASML 同年）的 IMEC 合作，使我們雙方的成功倍增：我們的成功和 IMEC 的成功是相輔相成的。直到今天，我仍然認為 IMEC 可能是所有主要客戶匯聚一堂的最大研究機構。當然，他們無法像我們在步進式光刻機上那樣擴大業務規模，但我們可以說，我們幾乎是共同推動了彼此的成功。

Q：那么，IMEC 是一個——請幫我理解一下，是來自世界各地的公司，還是僅僅是歐洲的公司會去的地方？

van den Brink：是的，遍布全球，三星、臺積電、海力士、英特爾、美光，都在參與其中。

Q：那么他們會獲準使用這些設備并進行試用嗎？是這個意思嗎？

van den Brink：我覺得用“試用”這個詞有點太寬泛了。我們的機器是被用來進行他們的工藝開發。所以并不是說工程師們只是來看看我們的機器。他們是在為下一代芯片的競爭前階段做工藝集成，而在做這些工作時，他們需要進行曝光，我們的系統就在那里負責曝光。所以，我們始終是那種先進工藝的一部分。那些工程師通常是被派駐到 IMEC 工作的，一段時間后他們會回到母公司，而當進行設備選擇時，在 IMEC 的經驗當然總是會起到一定的作用——其中一些人已經習慣了 ASML 的系統。

Q：明白，對于那些不了解的人來說，IMEC 是一個由歐盟資助的全歐洲性質的研究機構，對嗎？

van den Brink：是的。由政府資助，還有Flemish政府，但它也由客戶資助。如今，很大一部分資金是來自他們的客戶，也包括像那些想要了解芯片是如何生產的無晶圓廠（fabless）大公司。

Q：明白。現在跟我們聊聊，稍微深入一點物理學，我回想起，你知道，當 Robert Noyce 顯然是去舊金山的一家相機店買了幾個16毫米幻燈機鏡頭，那就是他的第一臺接觸式/縮微打印機——最早的集成電路之一就是這樣制成的。所以你把那個與現在 ASML 光刻機中近一百萬個零件、成本和尺寸相比，光刻技術自早期以來走過的歷程簡直不可思議。我很想聽聽你的想法；你認為光刻技術有終點嗎，一個達到物理極限的終點？

van den Brink：所以這聽起來可能有點傲慢，但我認為光刻技術不太可能決定終點。非常可能的是，整個過程——這是一個非常面向未來的問題——更多地取決于芯片的發展方向，而不是光刻技術本身。所以如果你觀察芯片的歷史，在整體的縮放趨勢中，也就是我們所說的摩爾定律，在摩爾定律之下，有丹納德縮放定律（Dennard scaling）。來自 IBM 的 Robert Dennard，那個搞 DRAM 的人，他提出了一個非常簡單的假設：如果你把東西做得更小，東西就會變得更便宜、更快、能耗更低。

而這在芯片發展的前40年里，一直在推動著芯片的成功，即一切都變得好得多。這種情況持續到2000年代中期到2010年，當時功率密度達到了極限。所以你無法再提高主頻。而且每次當你做得更小時，并不是所有事情都如你所愿。于是就有了多核。今天，有了3D集成。所以我們看到，臺積電的劉德音（Mark Liu）在斯坦福大學教授黃漢森（Philip Wong）的支持下，在 IEDM上發表了一篇論文，他們說系統縮放可能會持續到至少2040年。它能夠交付系統。但這不僅來自于光刻。它還來自于系統集成之類的事情。

Q：比如芯粒（chiplets）？

van den Brink：比如芯粒，而且，我們今天看到的是縮放速度正在降低，物理層面的縮放速度，但系統集成方面的努力正在擴大。因此，至少在可預見的未來，至少從現在起10年、15年內，它將繼續縮放，而光刻縮放本身將繼續減慢，并且考慮到未來光刻縮放的情況，很可能不再需要轉向更短的波長。

Q：似乎——而且芯粒讓這一點變得相當明確——你可以優化運行每個芯粒所使用的工藝節點……

van den Brink：沒錯。是的，但芯粒還需要更多的東西，因為 EDA（電子設計自動化）廠商需要跟上，并確保能夠完成整個 3D 系統的優化。目前 NVIDIA 的高端芯片是你能買到的最好的，但從理論角度來看，它并不是你能擁有的最佳架構。所以，你每次都能看到的是，行業會圍繞某種特定技術進行整合，并盡可能長時間地利用這項技術，然后等待下一次顛覆。因此，為了獲得下一水平的計算性能，需要更多的顛覆，并且在未來10年內也會發生。

Q：對。我想你可能也會同意這一點，即有大量的應用場景根本不需要最新的工藝節點。

van den Brink：不計其數。

Q：也許大部分的……

van den Brink：我在這里說得有點激進，包括我的措辭，目前的 AI 幾乎是懶惰的，更傾向于擴大模型規模，傾向于增加學習周期，而不是簡化模型以減少學習周期。所以我們用高性能計算寵壞了這個行業，他們像用軟管接水一樣揮霍它。但從長遠來看，考慮到總能耗和成本等其他因素，這很難維持。長遠來看，這會成為一個問題。所以我們不僅需要致力于計算機系統的系統優化，建模的效率也非常重要。但目前——這就是為什么 AI 對高性能芯片有好處——目前，芯片可以在能耗和速度方面提供真正的價值。市場會接受它，因為它允許他們擴大模型規模，這是目前獲得 AI 智能最便宜的方法，或者說是迄今為止最便宜、最有效的方法。而且是的，數據量的增加也將帶動成熟半導體的出貨量。

Q：現在，你曾研制過一臺機器，我相信它叫 PAS 5500。

van den Brink：是的。

Q：你能跟我們聊聊它嗎？那是你的第一個重大項目嗎？

van den Brink：是的。在80年代我加入時，我處在一個“盲人國度”，在那里，如果你有一只眼睛，你就贏了。當時只有50個人。我本可以很快成長為一名首席工程師，并成為 PAS 5500——即 PAS 2500 團隊的一員，該團隊本應在我加入兩年后的1986年1月向 Philips 交付第一臺機器。但你剛走出大學校門，對光刻一無所知，卻需要在兩年內開發出一臺完整的機器，那并不是在我的全面領導下完成的。我只負責了對準系統和掩模版管理系統。1986年，我在 SPIE [的微光刻會議上發表了我的第一篇論文，我第一次來這里是在1985年，也就是我出現在圣克拉拉萬豪酒店的一年之內。我改進了對準系統，還改進了掩模處理系統。當時我還提議使用 SMIF [Standard Mechanical Interface] 盒來存儲掩模版，這早于 SMIF 盒在晶圓上的應用。

Q：那是什么？

van den Brink：SMIF 是由 HP 發明的一種標準機械接口。發明它的那個人叫 Mihir Parikh，我猜他可能也在（計算機歷史博物館的）歷史中心里。他把這個項目從 HP 剝離出來成立了公司，并開發了如今用于晶圓的 SMIF 盒。我當時將這個概念應用到了掩模版上。那是我們在第一臺 PAS 2500 上進行的創新之一，至今仍在沿用。

Q：所以，你們的機器必須能夠接收 SMIF 盒？

van den Brink：是的，但當時沒有其他人這么做。同時也因為人們意識到缺陷，尤其是掩模版缺陷，當然是非常致命的。就在同一時期，我們開始在掩模版上使用防塵薄膜（pellicle），但我們將它們放入 SMIF 盒中以提供更好的保護。

Q：明白。現在，有一件事確實讓我感到驚訝，那就是掩模版的造價，它們貴得令人難以置信。這其中有什么原因嗎——顯然它們必須是完美的，并且極其……

van den Brink：對掩模版的這種“偏執”是巨大的，是的，而且一直以來都是巨大的。我記得，當我談到光刻歷史時，有時我會談到基于成像的光刻。在那之前，即70年代之前，使用的是接近式對準（proximity alignments），你拿一個掩模版，讓它與晶圓接觸，然后在上面放一盞燈。等待幾秒鐘，然后顯影出影子圖像。這存在多個問題，但最顯著的問題是，在處理幾片晶圓后，你就會懷疑掩模版的質量，因為會有光刻膠粘在掩模版上。你的缺陷被留在了上面，然后接下來的每一片晶圓都會復制那個缺陷。

van den Brink：因此，掩模版曾是工藝中最昂貴的部分，也是光刻成本中最關鍵的因素之一，因為你必須不斷更換掩模版。所以，掩模版行業拼命工作，以確保每次你都有一個干凈的掩模版，讓客戶能夠在同一塊掩模版上處理更多的晶圓。當時掩模版的成本很高。后來，通過所謂的接近式光刻（proximity lithography）得到了改進，即在晶圓和掩模版之間留一個非常小的縫隙，但仍然有很大幾率產生缺陷。這已經有了進步，但光刻技術真正的突破發生在1973年，當時 PerkinElmer 推出了1:1投影對準機，掩模版和晶圓被成像系統隔開。今天，PerkinElmer 的殘余部分是 ASML 的一部分。我們在2001年收購了 PerkinElmer 的業務遺留。

van den Brink：所以我對這個故事非常熟悉。對那些人也非常了解。那是當時光刻領域最偉大、最重大的發明，當時 Philips 的人和一些其他人正在制造步進式光刻機，但他們（PerkinElmer）領先于所有人。更廉價的方法是，你有一片晶圓，一個掩模版，將它們分開，然后你幾乎可以手動推著同時固定在一個公共工作臺上的晶圓和掩模版，穿過一個照明系統。但當你開始迅速縮小尺寸時，精度就成了問題，所以你必須進行修正……你必須在整個晶圓范圍內實現修正和套刻精度，這在70年代末變成了一個日益嚴重的問題。

就在那時，在80年代，GCA 開始走向成功。還有 Nikon 和 Canon，你開始對單個裸片（die）或芯片進行子曝光，然后移動到下一個位置，下一個，再下一個。所以你就有了步進重復系統。后來演變成了步進掃描系統，至今仍是如此。與此同時，你最初將掩模版圖案尺寸縮小了5倍，現在是4倍，所以由于你做了縮小倍率，晶圓上的誤差就變得更容易容忍一些。

Q：在繼續之前再問一個關于這方面的問題：是什么機器或工藝制造了掩模版？

van den Brink：除了單束光學直寫機外，主要是電子束（e-beam）機器。是的。這很有趣，當我開始面試 ASML 或 Philips 的工作時，正如我所說，Philips 有處理光刻的業務部門，包括電子束和光學。所以當我三月份第一天上班時，我四處參觀并會見新同事，有人問我：“你是電子束業務的，還是光刻，即光學業務的？”我說是光學業務，許多人看著我，露出了非常同情的表情，說：“你知道嗎，你選錯行了。首先，光學部門將分拆成一個合資企業，”這在我入職前就知道了。第二點是，“1微米以下的一切都將屬于電子束，”這是40年前、41年前的說法。

如你所知，歷史已經定論，光學仍然存在，電子束也仍然存在，但電子束是一個耗時得多的過程，晶圓生產承擔不起。但對于掩模版來說它是必需的，因為你面臨著雞生蛋、蛋生雞的問題。你需要將你的設計轉換為一個直寫文件來刻畫掩模版，這就是電子束發揮作用的地方。

Q：我最近采訪了 Agilent 的首席執行官，我問他：“你看，你們的設備被廣泛使用，比如你們那臺100 GHz的示波器，當產品已經處于工程和物理可能性的極限時，你們是如何創造產品的？”所以我想問你同樣的問題。

van den Brink：嗯，繼續談談電子束和光學……任何工具的分辨率極限都是瑞利分辨率極限（Rayleigh resolution limit），或者說是最小分辨率截止極限，由曝光光的波長和光學系統的張角決定。現在，談到電子束，你也可以將確定的電子粒子表現為具有波長的連續波：你可以將電子的能量轉換為波長。你會得到同樣的方程。然后你會發現，在電子束上，你可以獲得任何你想要的實際分辨率，對吧？所以，你幾乎可以達到任何分辨率，唯一的限制是分辨率越小，系統速度就越慢。這與電子間的相互作用有關。

van den Brink：光學還存在以下問題：為了縮小——如果你觀察光學的瑞利極限，它大約與芯片制造發生的維度相同。所以，我們的問題一直以來都是，每次我們不得不選擇波長時，很快該波長就不再適合制造下一輪產品了。這就是為什么我加入時普遍的情緒是“電子束將會到來，因為電子束要簡單得多”。電子束的波長已經足夠小，你可以制造任何你想要的東西。然而，經濟性是它從未實現的原因。這就是為什么只有掩模版廠商能負擔得起繼續使用它。但隨著尺寸變得更小、更密集，掩模版的成本——包括其檢測、材料和工藝——都會增加。

其次，當你進入步進重復模式時，你的缺陷變得更加致命，因為如果你進行 1:1 投影，假設你在晶圓上制造 100 個芯片，你有一個 1:1 的掩模版，如果你有幾個缺陷，那么只有幾個芯片受影響。但如果在步進式光刻機上，掩模版有一個缺陷，你就會重復這個缺陷。如果晶圓上有 100 個或更多管芯，那么每一個管芯都會有缺陷。所以你的缺陷限制是非常瘋狂的，這也是掩模版昂貴的原因之一。我想如果你找個掩模版車間的人，他不會談論昂貴，而是會談論掩模版的價值，因為如果你有一個好的掩模版，沒有什么比一個好的掩模版更值得了，因為你只需把它放進步進機里使用，你每小時就能產出數百片高良率的晶圓。

Q：那么現在，每一層都有它自己的掩模版，對吧？

van den Brink：沒錯。是的。嗯，那是過去的情況。

Q：那么現在的典型芯片有多少層？

van den Brink：嗯，在我開始的時候，大概有 12、13 層。邏輯芯片有 20 層。今天可能超過 100 層了，當然如果你把雙重曝光（double patterning）算進去的話。所以，我們現在的層本身就由多次曝光組成，涉及多個掩模版和多個工藝步驟才能完成最終圖形化。

Q：回到 5500，它在市場表現如何？那是一個成功的產品嗎？PAS 系列？

van den Brink：這是一個很好的點。或多或少，有幾件事決定了光刻技術的里程碑。決定機器更迭節奏的是晶圓尺寸和波長的變化。掩模版的變化非常保守，并沒有改變多少次，對吧？所以，每次我們改變波長，主要改變的是光學系統，而不是機器。而每次我們改變晶圓尺寸，我們必須把整臺機器翻個底朝天，因為工作臺和機器框架需要適應更大的范圍。你還需要一個更大的晶圓搬運器。

5500。2500 是在 1986 年從 4 英寸到 6 英寸晶圓的轉變，當時我們在市場上還籍籍無名。所以，我們獲得了最初的業務，但在那個十年的剩余時間里都在虧損。到了 1980 年代末，出現了向 8 英寸晶圓擴展的需求。我當時接手了那個項目，全權負責整個 5500 計劃。但如果你改變了晶圓尺寸，它允許你重新思考機器的設計概念。

van den Brink：所以，在 5500 上我們所做的是，我們非常渴望建立一個模塊化系統。事實上，當我們向 IBM 出售第一套系統時，我們當時與 IBM 設定了這些里程碑，而后來成為 IBM 董事會成員的 John Kelly，在那時是負責設備工程的主管。這就是我結識 John 的緣由。我們當時與 IBM 合作，這個系統與其他系統不同：它是模塊化構建的。然而，我們當時還沒有該系統的訂單。為了說服 IBM 給我們訂單，我們在 91 年初決定向 IBM 演示我們可以構建整個系統。如果我們能展示如何在幾小時內組裝出一臺系統，IBM 就能信任 ASML 有能力做到。接著海灣戰爭爆發了。他們取消了行程，因為考慮到海灣戰爭期間潛在的敵對風險，美國公民出境旅游受到了警告，我們當時坐在那里想，“那我們該怎么辦？會議已經定好了。大家都準備就緒，蓄勢待發，但我們仍然沒有拿到 IBM 的訂單。”

于是，我們制作了一段組裝視頻，那段視頻至今仍然存在。我們照常進行了評估，只不過是在攝像機前，就像我們現在這樣，這在今天很普遍，但在那時，做這種事并不多見。于是，我們請來了攝像團隊。我們讓團隊中的每個人按照原計劃進行同樣的演示，拍攝了視頻，帶著視頻登上了幾乎坐滿了逃回美國的乘客的飛機，然后把視頻展示給 IBM 看，就像現場直播一樣。他們深受震撼。那段視頻中有一部分展示了我們可以在兩小時內組裝好 5500。我們找了幾名裝配工程師——工作流程本身就是演示的一部分——他們拿著這些模塊，得益于模塊化設計，他們能在兩小時內完成組裝，這給 IBM 留下了深刻印象，最終促成了訂單以及向 IBM 交付系統等后續事宜。當然，當我們結束評估，在晚上 8 點前去波基普西的烹飪學院吃晚飯時，廚師把我們叫了過去，他在廚房里放了電視，讓我們看喬治·布什宣布海灣戰爭爆發的新聞，但我們還是得返回。這就是關于 5500 的故事。

Q：是的，哇。除了 IBM，你們還有這臺機器的其他客戶嗎？

van den Brink：當然有。我們最初的客戶并不是那些老牌巨頭，不是 Intel，不是 Motorola，不是 Toshiba，也不是 TI。我們當時擁有的是那些我稱之為“饑渴的客戶”，比如 80 年代的 AMD、美光（Micron）和臺積電（TSMC）。臺積電——回到張忠謀（Morris Chang）的故事，在 80 年代它還不是一家大公司，只是一個小機構，但它們得到了 Philips 的支持，所以我們也向臺積電和那些客戶供貨，而這三家公司在今天，我會說，都是行業的贏家。所以我們很幸運，能擁有愿意與我們結盟的客戶，并與我們的客戶共同成長。5500 的特殊之處在于，我們開始吸引像 IBM 這樣的大客戶，后來還有三星和（當時的現代集團，即現在的） SK 海力士。

Q：是什么吸引這些客戶選擇了你們的具體產品？

van den Brink：所以，信不信由你，最初的客戶對光刻分辨率沒那么感興趣，因為反正他們當時處于落后地位，他們更關注成本。這在很多人聽來可能覺得 ASML 談成本很奇怪，因為我們給人留下的印象是昂貴。我們在售價很高的意義上確實昂貴，但我們談論的總是所有權價值（value of ownership）。這意味著相對于你支付的金額，你能獲得多少生產率。我們相信，多年來我們一直是所有權成本（cost of ownership）方面的冠軍，直到今天也是如此，這意味著機器運行得非常快。因此，高速運轉下的性能表現，在我們的歷史長河中很大程度上一直是我們的核心差異化優勢。

Q：請跟我們聊聊制造這樣一臺機器所涉及的一些不同學科。

van den Brink：以 2500 為例，這是我的第一個項目，我負責對準和掩模版處理。當我們開始組裝系統時，我們有測試架。我們嘗試在測試架上推行模塊化，并開始建造機器。當我們的工作臺（stage）可以運行后，就把它放入系統中。然而，在整臺機器完工后，突然之間，整個東西都發生了共振。由于速度的原因，當你開始加速時，動力學特性會震動整個系統，你無法獲得一個可預測的集成過程。

從那時起，我們決定采用數字控制，這在當時并不是常規做法，我們開始對整個機械架構進行仿真。直到今天，我們在這方面已經變得非常先進，我們依然認為 ASML 在機電一體化（mechatronics）領域是世界領先的。通過仿真，你可以精確地模擬物體的動力學行為以及你如何控制它，從而能夠將速度和精度推向極致。這就是機械、電子和軟件交匯融合的學科之一。

Q：另一個偉大的——比如像 COMSOL 這樣的程序，這種多物理場仿真程序能夠——

van den Brink：是的，在——回到我寬泛的物理背景，如果你談論仿真，機械和動力學仿真是非常精確的。如果你了解結構，你可以計算到三位有效數字的共振頻率，光學建模也非常精確。但談到熱力學——我的專長是區域供熱——熱力學很難精確建模，因為其邊界條件的準確性非常難以掌握。

Q：明白。讓我看看。我想問你一個宏觀的問題。我們提到過，每當發生兩件事之一時，ASML 就會采取相應的步驟：要么是晶圓尺寸改變，要么是波長改變。在我們深入探討之前，我很好奇更大的晶圓尺寸，比如硅錠（ingots）——硅錠的可獲得性與機器的可獲得性之間存在怎樣的博弈？

van den Brink：這是一個非常好的觀點。關于硅錠，你可能需要找更專業的人來談論如何獲得大型硅錠。但關于晶圓尺寸的情況是，工廠里大多數工具的生產率是隨晶圓表面積增加的。只有少數工具無法從更大的晶圓中獲益，那就是量測工具和光刻工具，因為它們的生產率是隨硅片的平方米數縮放的，與晶圓尺寸無關。所以，自從我們在 80 年代初放棄了整片晶圓曝光而轉向步進重復曝光后，如果你制造更大的晶圓，你在曝光晶圓上花費的時間會線性增加。因此，在晶圓廠中，量測和光刻的縮放方式與工藝工具不同，后者的生產率是按晶圓數量縮放的。但由于工藝工具在那時仍然是晶圓廠的主要成本支出，降低成本的一種方法就是轉向更大的晶圓。

Q：是的。而且，我的意思是，我認為摩爾最初論點的核心至少有一半在于，晶圓密度與成本和效率同樣重要——

van den Brink：是的，所以人們狹隘化了摩爾定律的含義——鑒于丹納德縮放定律（Dennard scaling）的成功——將其僅僅等同于縮放，但摩爾定律要宏大得多，我認為丹納德定律只是摩爾定律的一個子集。如果你更仔細地閱讀他的文章，我相信你在 Intel 的同事會在這方面幫助你，他所擁有的——他的愿景是驚人的。看看今天發生的事情，3D 集成和芯粒（chiplets），他在 65 年就已經（部分地）預言了這些。

Q：噢，這很有意思。我會再去讀一遍。太棒了。

van den Brink：嗯，你必須——你不能只把他看作是把東西變小。系統縮放（System scaling）就在他 65 年的文章里。Gordon Moore 如此具有遠見且準確，真是令人驚嘆。

Q：我想 Noyce 似乎也說過一些話，如果解讀得當，在某種程度上也能暗示芯粒的概念……

van den Brink：是的，雖然不那么明確，但像今天某些人那樣狹隘地解釋 Gordon 預測的趨勢對他是不公平的。如果你看他對縮放的觀點，它是包含更大的系統和堆疊的。

Q：還有對封裝的強調……

van den Brink：沒錯。

Q：請告訴我們多年來供應鏈對 ASML 的重要性。

van den Brink：好的。這對我來說是一個復雜的話題，因為我大概應該大談特談我們是多么無限聰明，以及我們如何深思熟慮地選擇了供應鏈系統來讓公司變得更好。但現實情況不同，如果你規模很小，只有 50 個人，你的能力非常有限，想要快速前進只有一條路，那就是尋找盟友。這意味著我們與 GCA、PerkinElmer、Nikon 不同。我們沒有進行垂直整合，所以我們盡可能多地與供應商合作，并不是因為我們覺得這是最聰明的做法，而是因為這是唯一的快速起步的方法，這種方法最終在我們的整個發展歷程中幫助了我們快速行動。給你舉個例子，如果你從干式光刻轉向使用水的浸沒式光刻，你需要一種公司內部根本不具備的工藝能力和勝任力。因此，如果你擁有一個強大的知識網絡來做這件事，你就能取得更大、更快的進步。這就是為什么在這些新領域，我們相對于競爭對手總能移動得比較快。

Q：其中一部分是通過收購實現的，對吧？當然還有招聘。

van den Brink：嗯，我們的收購策略是雙重的。我們的第一項收購是為了拓寬我們在光刻曝光方面的能力。所以，今天我想除了步進機業務外，我們還有一個目前銷售額達數十億美元的大型應用業務，通過不僅嘗試進行曝光，還嘗試對曝光進行量化評價，并建立反饋回路以及在掩模上設置 OPC，使我們擁有了比單純光刻更廣泛的能力基礎。并不是每一個要素都要涉及，而是在我們覺得可以發揮作用的地方。例如，我們在 90 年代末收購了 Mask Tools，2006 年又通過收購 Brion 進行了強化，這使我們現在成為了 OPC 領域的全球領導者之一。

Q：你能告訴我們 OPC 是什么意思嗎？

van den Brink：是的，我正準備說。OPC 是光學鄰近匹配（譯注：此處作者口誤，通常指 Optical Proximity Correction 光學鄰近校正）。如果你在縮短波長方面遇到了瓶頸（我們一直以來都在縮短波長），你仍然希望獲得更高的分辨率，但鑒于波長限制，分辨率就在那里。你正接近我們所說的衍射極限。當你接近衍射極限時，成像對于每一個特征來說不再是線性的，所以如果你在掩模上有不同的特征，它們不會被線性地印刷出來。而現在你所做的是——既然這是光學問題，你可以非常準確地預測這種線性度是多少——你在掩模上給出一個補償量，稱為光學鄰近校正（OPC），這樣你的掩模看起來不像預期的晶圓圖案，但當你對掩模進行成像時，它就會呈現出讓芯片工作所需的預期圖案，這就是 OPC。

為什么這很重要？因為 OPC 當然能為你的建模提供可信度。而那種 OPC 知識和仿真能力，現在使我們能夠為了獲得最大的工藝窗口（process windows）來設定系統。如果你看我們面前的這臺攝像機，對大多數人來說，只有對焦和曝光時間，僅此而已，非常簡單。而今天的核心光刻機里有數千個旋鈕，用來調整照明輪廓、調整 NA（數值孔徑）、調整光學系統、調整整個系統。現在，既然你可以在 OPC 中進行建模，這種建模能力就能幫助你改進系統設置，以獲得更好的圖像、圖像工藝窗口和控制能力。這與量測技術（metrology）相結合，能帶給你好得多的光刻結果。因此，通過這種整體協作的方法（holistic approach），我們能夠比最初沒有這種方法時更好地達到成像邊緣。事實上，以前你只是盲目地把工具發給客戶，希望它能起作用。今天你對它有了更多的控制。

Q：那么，這是否在部分程度上與計算光刻（computational lithography）有關？

van den Brink：是的。在當今的 AI 熱潮之前，我們的計算光刻已經包含了大量的 AI，我們在那個時代就已經領先地擁有了系統的數字孿生（digital twin），那是我們在光學建模的幫助下創建并可以進行優化的。這極大地減少了實驗性調整的工作量。因此，我們的客戶設定工藝和系統的時間比沒有這種技術時快得多，而實現更快的產能爬坡是非常有價值的。

Q：所以，當人們談論啟動一臺光刻機時，通常是一個耗時數月的過程。本質上，他們是在嘗試為所有這些變量找到合適的設置。

van den Brink：沒錯。在那方面，軟件和 AI 極其重要，因為歸根結底，你可以更快、更省力地完成這項工作。如果你必須通過實驗來探索這個空間，你的生產爬坡速度會慢得多。

Q：這簡直就像一個蒙特卡洛模擬器。存在著上百萬種不同的可能性，而它們全部——

van den Brink：詳細來說，昨天我剛和 Brion 團隊的人討論過。我說當我學習物理時，我當然意識到對于 OPC，你可以模擬掩模版上的特征在晶圓上看起來是什么樣，但你無法模擬掩模版上的特征“應該”長什么樣才能在晶圓上得到理想的特征，因為光具有因果性。光是從掩模版傳向晶圓的，而不是反過來。所以你只能進行正向計算。這種計算本身已經非常復雜了，需要你求解所有的麥克斯韋方程組之類的東西，但現在你必須逆向操作。所以你現在做的是：先正向計算，展示一個特征，“它的成像效果如何？哦，我不喜歡這個圖像。”那我們就向右移動一點。向右移之后，再次進行正向成像模擬，將其放入一個循環中，并且你必須對整個掩模版都這樣做。這是一個龐大到變態的計算量。

Q：現在請談談這個，我這里有一份筆記說，你們傾向于將 90% 的零部件都交給供應商。

van den Brink：噢，是的，供應鏈。

Q：請詳細聊聊。

van den Brink：在飛利浦實驗室（Philips Research）時期，我們是法國一家光學供應商 CERCO 的客戶——這家公司現在已經不存在了。我剛才說過，我最初的項目之一是對準系統，但我也負責光學資格認證。所以我去過幾次 CERCO。那套透鏡是一個雙波長系統，考慮到極嚴苛的組裝公差，它是非常難以制造的，而他們無法生產出這種透鏡。所以在我在 ASML 的第一年，我們被迫轉向蔡司（Zeiss），并與蔡司在光學方面開展合作。蔡司與 GCA 和日立（Hitachi）有過合作史。如果你讀過關于 GCA 的歷史書，你會發現他們與蔡司的合作經歷相當復雜，這還是委婉的說法。當時蔡司與 GCA 以及日立的業務都在下滑，而我們正是在蔡司的這種經驗基礎上，與其建立了戰略合作伙伴關系，而我們的競爭對手——尼康、佳能——當時說：“這幫家伙（ASML）自己根本不掌握核心能力。”

蔡司與 ASML 的關系隨時間推移不斷演進，這種相互依賴有幾個好處，因為你擁有了一家極其專注于光學的公司，和另一家極其專注于將光學元件集成到整個系統中的公司。所以我們擁有一批關鍵供應商：負責光學的蔡司，供應晶圓臺和掩模臺的 Berliner Glas，以及后來的 Cymer。晶圓臺是一個極其難啃的部件，在今天的 EUV 光源之外，它可能是最難的部件，因為晶圓臺承擔了多重功能。它必須極其平整，任何平整度的偏差都會導致精度和失焦問題。它必須耐磨。它必須受控溫。我們是用溫控水來實現的，而且它必須對缺陷極其不敏感，這需要非常復雜的技術。

特別是在進入 EUV 領域時。在非 EUV 或非真空環境下，你使用的是真空吸盤；而在 EUV 或真空系統中，你使用的是靜電吸盤，這些東西結合在一起——水冷系統和數千伏的靜電吸盤——極其復雜。一些供應商（如蔡司）足夠成功，可以獨立完成，但像 Cymer 甚至 Berliner Glas 這樣的供應商則無法負擔必要的投資。所以我們最終收購了這兩家公司。因此，我們在獲取供應能力方面非常挑剔。我們更傾向于擁有像蔡司以及現在的通快（Trumpf）那樣的關系，因為它們足夠強大，能夠維持自己的創新動力。

Q：我在讀關于你和公司的事跡時發現了一個有趣的細節：在圣地亞哥有兩個老太太，她們負責纏繞像頭發絲一樣細的微型導線，而她們竟然處于某種“關鍵路徑”上。事實是這樣嗎？

van den Brink：嗯，正如我今天早上向同事解釋的那樣，無論是用于光刻的光源，還是獨立的量測設備，以及光刻機集成的量測系統（比如對準系統），它們對于成功都至關重要。所以我從一開始就和圣地亞哥的那群人合作。我認識 Cymer 的創始人。當時我們還有更多的激光器供應商，比如哥廷根的 Lambda Physik。但在引入準分子光源之初，功率只有幾瓦。而今天，它是 100 瓦。我們與這些人合作多年，致力于提高光源功率。而且每當你更換波長時，你都會遇到麻煩。我們是從 248 納米的準分子激光器開始的。

Q：你知道激光介質是什么嗎？

van den Brink：是準分子，也就是一種混合氣體。在 248 納米波長的情況下，氟化氪（KrF）是關鍵氣體。對于 193 納米，則是氟化氬（ArF）。但問題在于，如果一臺激光器在 248 納米運行，而你需要它在 193 納米工作，你就必須填充不同的氣體。我至今還記得，當我們考慮轉向 193 納米時，我們對光源極度擔憂。在第一次實驗中，我們的功率從 10 瓦左右驟降到了約 10 毫瓦。而今天，氟化氬激光器也能在 100 瓦下運行了。

所以，我們過去常常將初始光源從幾乎微不足道的功率水平（這在經濟上其實是不可行的），推向可以實現高產能的功率水平。因為系統的成本要求你必須具備體面的生產率，無論從晶圓廠的占地面積還是成本角度來看都是如此。所以當我們做 EUV 時，我們天真地以為：“這不過是老調重彈，對吧？我們從低功率開始，然后逐漸做高。”結果證明這比我們預想的要難得多，其中就包括液滴發生器帶來的挑戰。

即便在今天，液滴發生器依然是一個關鍵元件。因為每當我們掌控了液滴發生器，我們就想進一步提升產能，所以我們想增加頻率，接著你就需要增加液滴壓力。因此，在收購 Cymer 之后，我們審視了一下并認為：Cymer 只能負擔大約 100 到 200 人研發光源。但我們覺得，照這個勢頭，我們永遠無法走到終點。于是我們做了一個大膽的決定，向 Bob 和 Cymer 提議收購公司，并將整個團隊擴充到了 1500 人。大部分人員在維和芬，并與圣地亞哥的人員協同工作。

Q：那么這些員工，他們是作為供應商專門服務于 ASML 嗎？

van den Brink：沒錯。這是一種獨特的能力。我們經歷了許多學習周期，但我們最初天真地以為我們知道它是如何工作的，并能很快達到高功率。直到最近我們才達到了 1000 瓦，那是一個我們從未夢想過能實現的數字。

Q：那么更多的功率能讓你縮短曝光時間嗎？

van den Brink：當然，沒錯。這只是益處之一。

Q：對了，那種激光介質會分解嗎？所以你必須不斷提供更多的氣體？

van den Brink：沒錯。無論是準分子激光器，還是射擊錫液滴的 CO 2激光器，都是氣體激光器，你必須刷新氣體。對于 CO2來說問題稍小一些，但對于準分子激光器，及時刷新氣體確實是提高頻率的一個難題。

Q：《華爾街日報》曾有一篇很棒的文章，我相信你也看過了，里面有你們機器的照片，拍得非常漂亮。我想問問，EUV 是從哪里開始的？波長是多少？

van den Brink：這是一個非常好的問題。在我們的歷史上，傳統上所有的光刻師（包括尼康和佳能）都使用我們所謂的折射光學系統。也就是說，你有一個裝滿鏡片的筒，通過它們將光線從掩模版傳輸到圖像中。光線必須穿過 30 個元件，這可能涉及到多達 60 到 70 個表面，以及許多種材料。

Q：也就是許多小透鏡和玻璃片？

van den Brink：對。并不小，有些可以很大。當你改變波長時，會發生幾件事。首先，當波長縮短時，光子能量會增加，這是基本物理規律，對吧？光子能量與光源波長成反比。因此，就像你在夏天的陽光下會被曬傷一樣，玻璃受到的損傷可能非常顯著。克服這一問題的方法是減少使用的玻璃種類，轉而使用能耐受更短波長的特定玻璃。這一直做到了 193 納米左右，這曾是一個極限。隨后我們考慮轉向 157 納米。在 193 納米及以上，我們使用的是由康寧和一家名為旭硝子（Asahi Glass）的日本公司提供的合成石英。

但到了 157 納米，你必須改用氟化鈣（CaF2）。我們天真地開始了氟化鈣的研究，以為我們能搞定它。但當我們進行實驗時，我們發現氟化鈣本質上是一種雙折射材料，這意味著如果材料中存在任何殘余應力，它在不同角度下會有不同的折射率，這會徹底毀掉圖像。一旦我們意識到這一點，由于當時 EUV 還沒準備好，我們轉向了浸沒式光刻。但隨后我們也陷入了僵局，因為浸沒式技術允許你將數值孔徑從 0.9 提高到 1.3，但這已經是路線圖的終點了。在那之后，你就需要改變波長，或者轉向 X 射線，或者轉向電子束。

van den Brink：我們都知道粒子光學（我將電子束和離子束稱為粒子光學）面臨著根本性的產能挑戰。因為如果你想讓帶電粒子近距離聚集，它們就會開始相互干擾，導致圖像模糊。而獲得清晰圖像的唯一方法是讓每一個電子或離子排成隊，一個接一個地落到成像面上，但這樣你的電流就會下降，曝光時間則會爆炸式增長。這就是粒子光學的悲劇所在。

所以我們渴望繼續留在光學領域。當時，X 射線（接觸式 X 射線）已經被放棄了。我們在研發早期就跳過了那一環，但隨后我們需要轉向不同的波長。如你所知，EUV（極紫外光）早在 80 年代就在日本發明了，所以它不是我們的發明。但在行業發展的過程中，像貝爾實驗室（Bell Labs）和利弗莫爾實驗室（Livermore labs）都曾聯手嘗試過。現在，你必須讓波長從 193 納米跳躍到足夠低的水平，才能獲得實際收益。為什么這很重要？

因為一旦離開 193 納米，光線就無法穿透透鏡了，你必須使用反射光學系統。傳統的每一個透鏡元件、每一個表面都有 99.9x% 的透射率，但對于反射鏡，一旦波長低于 200 納米，每個表面的損耗會迅速達到 30%。所以重點在于，你必須尋找能獲得足夠反射率的材料，以維持產能。最終確定的波長在 13 納米左右（注：原文此處 30 nm 疑似口誤，EUV 標準波長為 13.5 nm），這與 193 納米拉開了足夠的差距，同時仍能保證傳輸效率。

因為如果你使用反射光學，你就會損失一半的立體角。如果你早上對著鏡子看自己，如果你只對自己感興趣，你可以無限看下去；但大多數人不只對自己感興趣。你需要對掩模版進行成像，所以你必須以一定的角度觀察鏡面，這樣你就損失了一半的角度。這意味著從邏輯上一開始你就損失了一半的孔徑機會。因此，你需要足夠大幅度的波長縮減來獲得足夠的收益。而今天，我們已經接近 EUV 的衍射極限了。

Q：顯而易見，這需要蔡司深度參與設計和表征鏡頭。

van den Brink：是的，沒錯。

Q：你能談談與蔡司的長期合作關系嗎？

van den Brink：我告訴過你，我的第一份工作是對準和掩模處理，當時我還兼職管理 CERCO，但后來我們意識到必須找蔡司。但與蔡司合作的訣竅在于，我們必須修改鏡頭，以便讓對準系統穿過去。我是對準專家，所以我從 80 年代初就開始參加蔡司的評估會議，并且這一做就是 40 年。每隔幾個月，我們就會去那里待上幾天，審查所有的細節，哪怕是細枝末節。在這些年的共同努力中，我們快把對方逼瘋了。鑒于最終的成功，雖然德國的高管們起初對分享核心技術有些猶豫，但共同的成功讓這種關系變得越來越緊密。

Q：是的，我知道你可能不想給供應商排名，但可以公平地說，蔡司可能是最重要的供應商之一。它會是最重要的那個嗎？也許吧？我不知道，我不想把話塞進你嘴里。

van den Brink：嗯，我想我不應該在公開場合說蔡司對我們最重要。不，我們所有的供應商都很重要，但確實有一部分供應商能提供獨特的能力，蔡司就是其中之一。

Q：明白，也就是那些你必須與之緊密合作的供應商。

van den Brink：但其實還有更多。

Q：比如 Cymer。

van den Brink：Cymer 也是，但他們當時已經精疲力竭了。所以，我們不得不向公司注資以擴大團隊規模。事實上，EUV 時間線的推遲和持續研發的資金消耗，對 Cymer 的經營來說是個大問題。

Q：明白。他們當時的市場主要在哪里？

van den Brink：只有光刻。他們當時已經 100% 是我們的供應商了，我們也很樂意維持現狀，因為該公司有能力獨立推動路線圖。但在 EUV 階段，這種模式崩潰了，因為從準分子激光器到 CO2激光器、發生器和錫液滴的技術跨度巨大，所需的研發規模極其驚人。

van den Brink：回到你提到的錫液滴和圣地亞哥繞線的事情，我剛才忘了說。我們確實將那個制造過程工業化了，現在不再依賴那幾位女士，而是實現了自動化。雖然你仍然無法直接開箱即用，但由于制造方式的一致性，你的經驗積累會變得更加精深。這就是我們處理液滴發生器的方式。

Q：確實。你能簡要介紹一下浸沒式光刻（immersion lithography）的工作原理，以及為什么它是芯片制造的一大進步嗎？

van den Brink：好的，浸沒式光刻在物理教科書上隨處可見。但在當時，我們無法想象把水引入系統。雖然我相信我們能處理工藝方面的問題，但還是推遲了它。相比于搞定浸沒式技術，我們當時寧愿去挑戰讓 157 納米波長投入使用，直到在 157 納米上遇到了無法逾越的障礙。直到我們產生了如下洞察：基于技術細節，面對晶圓的最后一個光學元件是平的，所以我們有了平整的晶圓和平整的表面。

現在，如果你去游泳池并戴上泳鏡，那是一個平面，東西看起來很清晰。如果你摘掉泳鏡，一切都會變得模糊。這就是因為眼球是球體而不是平面，你必須通過調整這個額外透鏡的屈光度來校正像差。如果你只有一個平面透鏡，你只需要稍微移動一下焦點，就能獲得不錯的圖像。所以我們在浸沒式技術上所做的是，我們沒有在全新的鏡頭上進行實驗（那需要開發一套全新的光學系統），而是找了一個平面透鏡，在中間注水，在保持相同孔徑和分辨率的情況下，我們將焦深（depth of focus）翻了一倍。我們成功改善了對焦。

van den Brink：所以，相比競爭對手，我們能夠跑得快得多，原因有兩點：一是之前提到的平面元件，二是第二個我們還沒討論的要素。我們之前談到了晶圓尺寸的革命，1984 年我的第一次經驗是 6 英寸……是的，1984 年是 6 英寸。8 英寸是 IBM，那是給 IBM 做的機器。12 英寸是在 2000 年。在 2000 年時我們說：“好吧，我們現在有了這些大晶圓，但我們需要再次提升生產率。”在傳統光刻中，晶圓進入后，你需要測量圖案和焦點的位置，然后相對于鏡頭移動晶圓并開始曝光。這種測量過程會消耗你的時間。

于是我們認為，鏡頭是系統中最高昂的部件，所以我們必須最大化鏡頭的利用率，確保它始終在進行曝光。因此，我們引入了雙工件臺（two stages）。一個工作臺測量新進入的晶圓，另一個工作臺對已經測量過的晶圓進行曝光。然后我們非常迅速地交換這兩個工作臺。這樣做將量測問題、對準問題、調平問題與曝光問題解耦了，我們可以并行工作。事實上，那是對競爭對手的致命一擊，我們在所有產品線上都擊退了競爭對手。到那時，我們的生產率是無敵的。

而且，它還讓我們獲得了更高的精度，因為我們有更多時間去測量更多的點，對吧？我們將整個過程并行化了，而通常情況下，測量和曝光是按順序進行的，所以你必須做出妥協。現在你可以花費更多時間（去測量），且不犧牲任何成本。

最后一點是，當你采用浸沒式技術時，如果你把量測系統放在鏡頭周圍，一旦系統中注水，量測就不起作用了。但我們的量測系統位于鏡頭旁邊的“干式站”上，所以我們可以非常迅速地轉向浸沒式技術，這得益于平面透鏡以及我們擁有雙工件臺系統。當然，你應該在歷史中心記下這些都是智慧的結晶，但你可以想象，這其中也包含了一些運氣。

Q：是的，我的意思是，這在某種程度上有點反直覺。你知道，加水反而讓東西變得更清晰，但我猜……

van den Brink：不，這就是游泳池的例子。你可以自己試一下，戴泳鏡或者不戴泳鏡。如果你不戴泳鏡去觀察，你得不到清晰的圖像。因為水的折射能力（折射率）與空氣有本質不同，大約有 50% 的差異，這就是為什么你無法用球狀的眼球在水下看清東西。

Q：我想一些科學顯微鏡也有油浸鏡頭吧？

van den Brink：是的，這些都是已知的，同樣的道理，同樣的原則。如果你在中間用油，甚至用折射率更高一點的介質會更好。但我們選擇了水，沒有用油，因為關于油驅動的工作臺，我們在 1984 年經歷過一次技術轉型的“創傷”——當時我們正在對比電力驅動工作臺與舊式的油壓工作臺。

Q：到處都是油嗎？

van den Brink：是的，如果潔凈室里出了問題，那地方聞起來就像個修車鋪。

Q：噢，不。那浸沒式之后呢？還有后續的技術嗎？

van den Brink：有的。我首先想說的是，我們剛才談到的 EUV（極紫外光刻），最初是 80 年代末在日本發明的，后來在貝爾實驗室和荷蘭的一些機構進行了嘗試。到了 90 年代末，英特爾以及由勞倫斯利弗莫爾國家實驗室（National Livermore Labs）牽頭的 EUV LLC 聯盟接手了這項技術。我們在 1995 年就已經將 EUV 定義為光學光刻的繼任者。當時在荷蘭，FOM 研究所（Rijnhuizen 的物質基礎研究基金會）有一位叫 Fred Bijkerk 的先生，他在 90 年代初就是最早進行 EUV 曝光嘗試的人之一。

Q：那是大學實驗室嗎？

van den Brink：我覺得它更像是一個科學研究所。FOM 的全稱是物質基礎研究基金會，我認為它當時屬于大學系統（可能在烏得勒支），或者現在已經不存在了。如今，那個團隊已經整體轉到了屯特大學（University of Twente），大部分時間在為蔡司工作。他們是涂層專家，負責確保鏡頭獲得所需的透射率，現在依然很活躍。但當時我們很清楚，EUV 將是一場相當宏大的冒險。

所以，出于成本考慮，我們明確必須盡可能延長光學光刻的壽命。這成了一個自我實現的預言。首先，我們在 1995 年確定 EUV 為終極目標的同時就開始了延長（光學光刻）的工作。我依然記得大概是在 1994 年，我第一次擔任 CTO 時的那場董事會，他們問我的第一個問題差不多是：“給我們看看未來 100 年的路線圖。”于是我把 EUV 放了上去，當時我們稱之為“軟 X 射線（soft X-ray）”。但營銷人員覺得“極紫外（Extreme UV）”是個更好的營銷詞匯，因為 IBM 當時的“硬 X 射線”計劃失敗了，所以我們將這種光稱為軟 X 射線。

我們成功延長了壽命——最初我們的執行路線圖上甚至沒有 193 納米，也沒有浸沒式。因此，在全力推進 EUV 之前，我們利用 193 納米波長和浸沒式技術擴展了紫外光刻的極限。當時我們正忙于 EUV 的基礎研究，制造原型并進行實驗。我們在 90 年代末啟動了 EUV 研究計劃，最終在 IMEC（比利時微電子研究中心）和奧爾巴尼（Albany）落地，并在 2005 年推出了原型機。

2005 年也恰好是我們向浸沒式光刻轉型的時期。即便如此，EUV 的工業化又花了 10 多年時間。原因在于我們發現 EUV 太貴了。算一下設備成本：一臺 DUV 設備的價格不到 1000 萬美元，而一臺 EUV 設備的價格已經逼近 1 億美元。我們當時覺得這太離譜了。于是業界開始討論：如果 EUV 沒戲，我們該如何繼續縮小尺寸？答案是“多重曝光（Double patterning）”。多重曝光從多個方面拯救了我們，也拯救了我們的客戶。

首先，我們的客戶可以在不更換新光刻機或新技術的情況下繼續縮小尺寸。其次，多重曝光其實并不便宜，因為晶圓不再是進一次光刻機和工藝設備就行，它至少要進兩次。隨著時間的推移，在多重曝光技術的末期，有些層甚至需要 10 次曝光才能完成。

因此，非 EUV 光刻的成本發生了變化，以至于在某個時間點，EUV 反而變得“便宜”了。這就是最終轉型發生的原因。坦率地說，最初 EUV 確實太貴、太難了。但多重曝光救了我們，因為我們不僅沒有少賣機器，反而賣得更多了——每一層現在都需要多次曝光。這為我們贏得了完成 EUV 研發的時間和資金，也讓我們能把 EUV 作為一個“降低成本”的方案（而非增加成本）推向市場。這不僅是單次曝光成本的降低，更是集成成本的降低，因為多余的工藝層和相關的循環時間都消失了。英特爾在媒體上已經說得很清楚了：晚于臺積電采用 EUV 讓他們處于了劣勢。

Q：確實。是什么讓 EUV 變得經濟合算？是來自客戶方的驅動，還是來自你們——

van den Brink：不，首先，我認為我們在通過降低成本來提高經濟性方面，過去本可以做得更好，現在也依然有提升空間，我們也一直在努力。但其中最大的杠桿是光源功率。這就是為什么收購 Cymer 如此重要。光源功率是一個重大挑戰，因為圍繞光源的物理學非常復雜。如果我們 15 年前就掌握了現在關于光源的所有知識，我們的進度會快得多。但為了找到正確的頻率、正確的液滴位置、正確的量測手段、正確的混合氣體，以及確保錫不會堵塞反射鏡等等，我們經歷了大量的實驗探索。

Q：謝謝你提到這一點，因為這是你們機器中最有趣的部分之一，我想深入挖掘一下，也就是“錫燒蝕（tin ablation）”或者隨便怎么稱呼它，就是在你們機器中使用汽化的錫。首先，是誰想到這個主意的？

van den Brink：汽化的錫是由錫自己“發明”的。當你是一個直徑 30 微米的液滴，卻被一個 30 千瓦的光源射中時，除了蒸發，你別無選擇。

Q：我想也是。是的。

van den Brink：你沒得選。你直接就消失（汽化）了。

Q：但我的意思是，比如為什么選擇“錫”？這是怎么決定的？

van den Brink：哦，那在很早以前就決定了，甚至在 Cymer 之前。這一部分我剛才跳過了。我們當時有兩種光源原理：激光等離子體（LPP）和放電等離子體（DPP）。激光等離子體是用激光照射材料，收集產生的光并傳輸過去。放電等離子體就像放電燈，有一個充滿氣體的管子，通過放電產生等離子體。

Q：就像閃光燈之類的。

van den Brink：是的。我們在奧爾巴尼（Albany）做了第一臺 Alpha 演示機，然后是 IMEC，第一臺設備配備的是放電光源，因為當時我負擔不起更昂貴的系統。那是菲利普斯研究中心（Philips Research）做的。菲利普斯在德國亞琛（Aachen）有很強的實力，他們在那里研究放電照明燈泡，EUV 與之有一定的協同效應。所以，請再次記住“外包能力”這一點。當時我們能從放電光源中獲得 5 瓦左右的功率，但這無法繼續擴大規模。通過這種放電光源，我們已經對各種材料進行了實驗，隨后發現錫是從熱能轉化為 EUV 轉換效率最高的材料之一。而現在，這種加熱過程不再是通過放電，而是通過激光來實現。

Q：所以，這大概源于 30 年代早期的光譜研究之類的成果。

van den Brink：沒錯。這在科學上早有記載，但直到 21 世紀初才開始投入實踐。

Q：但我的意思是，這看起來簡直復雜得令人著迷。

van den Brink：嗯，問題在于你需要液態錫。所以一切都必須在約 270 攝氏度（錫的熔點）下運行，而且錫這東西喜歡濺得四處都是，對吧？這是另一個難題。

Q：是的，那你該如何清理真空腔體的污染？

van den Brink：這簡直成了我這輩子面臨的最大課題。每當人們說“讓我們換個波長試試”時，我都會說：祝你好運，因為你得把這整套流程再重走一遍。在實驗層面，記得嗎，雖然動力學機械建模可以做得很精確，光學建模也是，但一旦涉及到熱力學和等離子體，情況就會變得異常復雜，你必須主要依靠極其耗時的實驗來進行研究。

Q：是的，你之前提到過系統的熱工程非常復雜。

van den Brink：因為你必須精準地控制，要么刻意避開熔點，要么必須達到熔點。如果你向系統注入 30 千瓦的熱量，你必須擁有完美的冷卻系統和配套設施，以確保在允許熔化的同時也得防止在無法管控的地方發生熔化、蒸發、冷凝或凝固。所以這是一個巨大的工程細節問題。

我想就你列出的問題補充兩點關于我從業期間世界發生的變化。首先，看看以前的 IBM、貝爾實驗室、日立或東芝，它們都采取垂直整合戰略，這意味著你自己研發、自己設計產品、自己制造。如果你需要特殊的工具來制造，你也得自己造。歷史就是這樣的。

以飛利浦為例，他們做了 100 年燈泡。他們成功的秘訣在于能造出極其高效的燈泡生產機器。那種機器比這個房間大好幾倍，基本上是沙子進去，燈泡出來。由于他們太擅長這個了，沒人能模仿。這種原則當時被應用到了各個領域。

所以飛利浦在 70 年代初開始思考如何制造下一代光刻機時，初衷只是為了在飛利浦內部使用。沒人想過要賣給外面。而在我進入這個行業、也就是加入 ASML 之前，行業開始意識到：既然工廠的流程都標準化了，如果每個芯片制造商都在生產 CMOS 或硅晶圓，為什么還要各自獨立研發同樣的機器呢？

于是你看到了設備行業的興起，GCA 和應用材料公司（Applied Materials）就是其中的代表。標準化制造、外包通用設備，讓你能以最快的時間、最低的研發成本（NRE）生產出最便宜的半導體，不再讓客戶等待，這在以前是做不到的。飛利浦在適應這一進程上相對較慢，因為他們在燈泡業務上太成功了，深知控制了制造就控制了命運。所以他們可能比其他玩家堅持得更久，但最終他們還是確信必須把光刻業務拆分出去。因為飛利浦本身也產芯片，他們不太可能成功地向競爭對手供應光刻系統。

如果你想深入了解這個故事，可以去請教張忠謀。他在代工業務方面有著偉大的哲學：代工廠不應該設計芯片，你不應該與客戶競爭。事實上，這也是 ASML 成立初期的主要問題，當時飛利浦在 ASML 擁有很大話語權，客戶總會猜疑：“飛利浦賣給我們的是最好的機器，還是最差的？”這就是初期的掙扎。

事實上，這種模式已經演變到連芯片供應商都不自己制造芯片了，因為制造外包給了臺積電。這種供應鏈模式已經延伸到了我們的客戶。而 ASML 甚至更早，因為我們自己不具備（所有）能力，所以必須外包。從第一天起，我們就依賴供應鏈。我想請你注意這種行業性的巨變，ASML 參與其中，但這不限于 ASML，還包括我們的聯合解決方案提供商以及我們的客戶。

我想分享的第二點是關于那些大型企業研究機構。曾幾何時，像飛利浦實驗室、貝爾實驗室、IBM 研究院這些大財團都依賴在實驗室里發明方案再引入工業界。結果證明，這種由研究驅動工業的效率在我加入時也失去了動力。你可以看看今天的飛利浦實驗室和當年的對比，看看現在歸諾基亞所有的貝爾實驗室和當年的對比。我去過貝爾實驗室很多次。

有一次我去貝爾實驗室，正和應用材料公司（Applied Materials）洽談電子束系統的合資事宜，當時的實驗室主任 Bill Brinkman 接待了我，并向我展示了入口處的陳列。他向我介紹了所有著名的貝爾實驗室研究員，其中相當一部分是諾貝爾獎得主。我當時想：“我進錯公司了。”Bill 帶我參觀了晶體管實驗室，作為一個年輕的物理學家，你肯定會想：“天哪，這里就是一切開始的地方。”但現在結果不同了，這些龐大的研究實驗室無法再與工業界緊密銜接。

van den Brink：所以在我的任期內你所看到的，以及像英特爾這種從未設立龐大中央研究院的公司所做的，是擁有自己的、精干的研究團隊，并配合一個知識網絡，針對某些關鍵課題去尋求外部合作。這就是今天所有大公司的運作方式。

中央研究提供了機會并由業務驅動，但你仍需謹慎規劃每一步。你必須建立起自己的知識網絡，確保知道針對哪些問題或能力該向誰求助。我之前舉過 ASML 浸沒式系統的例子，當時我們需要關于如何處理水的專業知識。我認為這兩個故事在一定程度上解釋了早期那些事情發生的原因。

Q：確實。ASML 與客戶之間的耦合似乎非常緊密，你們會認真傾聽他們的需求，甚至幾乎是在“共同設計”。這么說準確嗎？

van den Brink：我看到這種情況在客戶聯盟中逐漸發展起來。我們在 90 年代就有這類聯盟，會邀請客戶參加系統的設計評審。我們盡可能多地邀請客戶，但這并不是讓他們共同設計。因為懂制造芯片并不意味著懂制造機器，反之亦然。所以這些評審更像是一種相互教育。在這種互動中，你會觸發對方未曾想到的點，他們會說：“噢，其實我們可以這樣處理。”

有時他們會說：“你們是這么做的，但能不能也換成那種方式？”這種反饋對我們很有幫助。這些評審不僅能讓客戶實時了解我們的進度，對 ASML 的團隊也非常有啟發性——通過接觸客戶來驅動創新。這種模式非常成功，并逐漸積累了下來。最初可能始于 EUV 與國家實驗室、EUV LLC 的合作，以及與開發首臺機器和早期光源的飛利浦實驗室的合作，但后來這種模式被制度化了。

2012 年，我們啟動了共同投資計劃，當時英特爾希望推進 450 毫米（18 英寸）晶圓。

Q：是的，給我們講講那個。

van den Brink：我們試圖讓三大客戶——英特爾、臺積電和三星達成一致。當時的決策者分別是三星的權五鉉（O.H. Kwon）、臺積電的張忠謀和英特爾的 Bill Holt。臺積電和三星要求不僅要做 450 毫米晶圓，還要投入 EUV。通過這個計劃，我們允許客戶持有 ASML 近 25% 的股權。利用這筆資金，我們在原有的 R&D 預算之上又增加了 13 億美元。只要我們把錢花在刀刃上，就能在客戶的支持下獲得巨大的推動力，事實證明這非常成功。

接著發生的第二件事是，在這個聯盟中，你與這三家客戶坐在一起討論 450 毫米和 EUV 的進展。突然間，英特爾發現其實沒人真正對 450 毫米感興趣。于是在計劃啟動一年后，450 毫米項目被取消了，聯盟的大部分資金轉而投向了 EUV。這非常重要，幫助我們集中了資源。

我有時會告訴我們的合作伙伴——得益于這個聯盟，從相對比例來看，我們可能是對 450 毫米項目投入資金最少的公司。而這個聯盟后來以不同的形式延續到了 High NA（高數值孔徑）EUV 階段。

Q：很有意思。所以，450 毫米項目的某種失敗或終止反而幫你們推進了 EUV？

van den Brink：當時臺積電和三星不希望英特爾獨占那 25% 的股份。我們也非常渴望避免讓英特爾主導我們的路線圖——早年我們在 SVG 身上看到過這種教訓，那并沒有什么好處。所以我們很希望三星和臺積電也加入進來。當然，他們當時很好奇英特爾打算如何搞定 450 毫米項目，因為那個項目的價值主張面臨巨大挑戰。但他們說：“好吧，如果我們參與，必須把 EUV 也納進來，因為這對我們很重要。”所以，是三星和臺積電推動了 EUV 部分。

隨后，如果英特爾要求我們在 450 毫米上投入更多資金，另外兩家就會說：“我們為什么要搞 450 毫米？告訴我們必要性在哪里。” 450 毫米之所以沒成，部分原因正是由于這個聯盟。整個行業意識到 450 毫米時代不會到來，也是在這種緊密的合作聯盟中達成的共識。這種與客戶的深度合作能幫你集中精力去做真正重要的事情，而不是跑偏。

Q：沒錯。你能透露一下 ASML 的預算中有多少比例投入到了研發（R&D）嗎？

van den Brink：我有一個簡單的準則：研發投入應占營收的 10% 到 20% 之間，具體比例主要取決于業務周期。如果你某一年投入了 15%，即便下一年的絕對支出額保持不變，如果業務下滑，占比就會升到 20%；如果業務增長，占比就可能降到 10%。

所以我對業務變動的適應速度較慢，盡量維持在 10% 到 20% 之間，因為我們確實希望長期路線圖能保持穩定。這可能與美國同行管理預算的方式有所不同，但是……

Q：設計最新款機器花了多少所謂的 NRE（非經常性工程費用）？

van den Brink：數十億。

Q：呃，我是說設計費用——

van den Brink：我們現在的研發投入是每年 40 億。

Q：哇。

van den Brink：這并不難算。假設營收大約 300 億，取 10% 就是 30 億，這跟我給出的數字是一致的。

Q：荷蘭的勞動力環境對 ASML 有什么影響嗎？

van den Brink：嗯，過去確實有關聯。正如我昨天解釋的，公司的成功部分決定了你招聘優秀人才的能力。今天，ASML 并不孤立依賴荷蘭勞動力市場。事實上，我們身處歐盟，每個歐洲公民都可以自由來 ASML 工作。所以我們有來自全歐洲乃至全世界的人才。我們總部擁有超過 120 個國籍的員工，我不認為有很多公司具備這樣廣泛的人才能力，而這都要歸功于公司本身的成功。

我也見證了這種變化：早期我們只有 50 個人時，你很難說服別人加入，因為你總會被問到：“你怎么保證你們明年還存在？”對吧？那時大家都很擔心工作保障，現在那種顧慮已經消失了。在取得一定成就后，特別是 1995 年上市后，越來越多的資深工程師和能人開始對我們感興趣。成功吸引成功，我們的“人才池”并不局限于荷蘭。當然，國際供應鏈也起到了緩沖作用。

Q：真引人入勝……

van den Brink：此外，我們對 Cymer、SVG 以及 Brion 的收購也幫助我們提升了國際影響力，使我們不僅局限于維和芬（ASML 總部），還擴展到了全球其他地方。

Q：我想問問還有沒有什么我忘了問的問題，既然已經聊到這兒了……我覺得大部分我都覆蓋到了。

van den Brink：High NA（高數值孔徑）。這不在你的清單上，不過沒關系。

Q：噢，請講。

van den Brink:我告訴過你，我非常熱衷于長期路線圖，并與客戶共同定義它，因為不同的客戶有不同的長期愿景。在討論中，英特爾在定義長期路線圖方面提供了非常有價值的參考。我記得，我們在 90 年代末開始在實驗室研發低數值孔徑（0.33 NA）。但在 2008 年的 SPIE 會議上，我做了一個報告，蔡司也做了獨立的報告，當時我們就已經宣布了 High NA 計劃，即從 0.33 提升到 0.7 以上。

當時我們與蔡司在方案設計上遇到了很大困難，花了好幾年時間。而且我們當時也不急，因為 0.33 NA 還在前面。到了 2015 年左右，我們確定了一個方案：利用非對稱放大率（asymmetrical magnification）來解決角度敏感性等一系列技術細節問題。通過這個方案，我們可以獲得高產能的 High NA 系統。為了實現它，我們必須斥巨資增加蔡司的基礎設施，因為反射鏡需要做得更大。

有一點我還沒告訴你：理論上，當你從低 NA 轉向高 NA 時，光學元件的尺寸會大幅增加。在空氣/真空中，數值孔徑如果達到 1，就意味著透鏡是無限寬的。所以你必須避開 1，因為 1 是空氣/真空的折射率。如果你用的是水，折射率是 1.5，極限大約在 1.3。對于 EUV，也有類似的限制。如果你想要一個均勻的瞳孔，1 就是一個基本極限。所以 EUV 的優化非常復雜。特別是對于 EUV，當你增加角度且必須使用反射式光學時，低 NA 的尺寸是這樣的，高 NA 則會像這樣急劇膨脹。

van den Brink：所以光學元件的尺寸是一個令人擔憂的問題，它要求我們徹底重構基礎設施。考慮到成本，蔡司當時對此并無太大興趣。于是我們與蔡司簽訂了一份被稱為“High NA 合同”的協議，我們收購了蔡司（半導體業務）25% 的股份，并就制造 High NA 系統達成了共識。

但當時情況很明確，董事會同意我啟動這個名為 High NA 的重大項目，但前提是我們必須先拉攏客戶。在 2016 年那個時點，我們的客戶甚至還沒開始運行 0.33 NA 設備。因此，我們繼續致力于完善 0.33 NA 技術，其中一個關鍵里程碑是向客戶演示 250 瓦的光源功率。只有達到這個功率，0.33 NA 才能被稱為經濟可行的解決方案，因為如果功率上不去，單片成本就太高了。

我們給董事會立了軍令狀，用一年左右的時間爭取到 High NA 的訂單，也就是把之前的“客戶聯盟”擴展到 High NA 領域。但有些客戶當時并不愿意，因為 0.33 NA 連起碼的產能都還沒跑出來。這一切在 2018 年初迎來了轉機：我們剛剛演示了 250 瓦功率，0.33 NA 可以開始投入生產了，緊接著我們就拿到了 High NA 的訂單。這就是 High NA 的起點，事情就是這樣發展的。

Q：High NA 的吸引力究竟在哪里？

van den Brink：哈哈，這一部分我們剛才跳過了一點。我們談到了分辨率和波長，對吧？波長的核心公式是“波長除以張角”。就像相機里的 F 值（光圈值）一樣，它本質上就是張角，也就是孔徑，只是記法不同。F 值越小，透鏡就越大，價格也就越貴。

特別是當你用那種長焦攝影鏡頭時，整個系統非常巨大。光刻機也是一樣，在更高 NA 下，體積會急劇膨脹。波長是基礎，如果你假設能把透鏡造得無限大，那么 1 的孔徑就是給定波長下的分辨率極限。

但起步時的 NA 要低得多，我們 1984 年的第一款產品孔徑只有 0.28——幾乎只是理論極限的四分之一。這些年來，我們在給定波長下不斷推高孔徑極限。我認為我們最大的干式孔徑是 0.91（用于 248 納米系統），那已經是一個巨大的鏡頭了。

Q：所以到這一步，鏡頭已經變得巨大無比了。

van den Brink：是的，隨著 NA 的提升，鏡頭尺寸變得非常瘋狂。我剛才提到了波長的選擇：你總是希望使用最短的波長，因為這樣可以用最緊湊的光學系統實現最高的分辨率。即便如此，0.33 NA 的鏡頭已經很大了，但還算適中。如果你在此基礎上將孔徑翻倍到 0.6 或 0.55（即 High NA 的孔徑），光學系統的體積幾乎會翻兩到三倍。這一直是一個巨大的挑戰。

Q：從客戶的角度來看，這會增加產出嗎？還是？

van den Brink：不，它增加的是占地面積。所以你必須做出補償——我記得三星的金奇南（Kinam Kim）曾對我說：“馬丁，你的算術不對。”我問什么意思？他說：“我需要的是每小時、每平方米產出同樣的晶圓。所以如果你把機器造大了一倍，我就需要兩倍的產能，因為我不想增加占地面積……我的晶圓廠已經夠大了。”

所以歸根結底還是經濟學問題。正如我一開始所說的，ASML 的成功在于我們始終把經濟性放在首位。擁有好的鏡頭、好的套刻精度和成像質量固然重要，但它必須讓人負擔得起，而這主要通過提升產能、優化占地面積和成本控制來實現。

Q：我想談談軟件，因為它是非常關鍵的一部分，尤其是在你們的新機器中。請給我們講講軟件在 ASML 機器中是如何應用的。

van den Brink：軟件可以說是公司最大的部門，也是最核心的能力。尤其是如果你把位于圣克拉拉的 OPC（光學鄰近校正）團隊也算進去的話。首先，最關鍵的是我們模擬系統的能力，我們通過建模來理解它。如果我們能計算出所有調節旋鈕對光刻效果的影響，那么接下來的第二點就是將這些知識應用到系統內部，去驅動各個子系統。模型為你劃定了應用空間，讓你知道如何設置系統。接著，你必須在可行的地方修改或增加旋鈕來調整圖像，以實現整體優化，這就是控制軟件，也就是另一個要素。

控制軟件的另一個元素是工件臺（stages）。例如，我提到過早期我們在測試臺上測試工件臺，但裝進機器后它就變得不穩定。這與不同機械部件之間的相互作用有關——你會遇到共振頻率，導致無法控制。就像晶圓臺移動一步，你設定一個目標點，驅動它以一定速度運行，到達那里需要時間。伺服系統穩定下來（settling）也需要時間，而這個穩定過程就是你的生產率。所以我們所做的是為機械部件建立“數字孿生”來進行詳細建模。現在我們了解了系統的行為，就能預判阻尼，從而直接達到目標點，實現零穩定時間。當然，這還需要前饋控制。建模越細致，這一步就越成功。

Q：“精確復制（Copy Exact）”背后的真相是什么？

van den Brink：我們從來沒有實行過那個。

Q：好吧，因為我讀到過——

van den Brink：我們從沒用過。那是英特爾的術語，我相信現在的英特爾也會說這個詞已經過時了。但英特爾在制程節點接力上的執行歷史曾非常成功。雖然現在人們在談論英特爾面臨的巨大挑戰，但對英特爾的歷史也必須客觀：多年來他們在執行力上一直保持著殘酷的成功。當然，對于這樣一個龐大且成功的公司，每兩年就要出一個新設計來引領行業制造更先進的芯片，犯錯是難免的，而你通過快速修復來解決錯誤。

但如果業務規模很大，很多地方的人都在搞發明、做改動，很快你就會搞不清楚誰在干什么。所以在大約 20 年前或更早，在經歷了一次重大生產失誤后，他們引入了“精確復制”方法論。他們規定：“我們只能做精確復制。”這意味著你發布一個生產配置，無論發生什么都要保持不變，只有我們能決定改動什么。我確信如果你去問臺積電，代工業務及其客戶中也依然保留著類似的做法。但英特爾可能在這方面做得有點過頭了。

Q：那么在技術管理方面，你有什么哲學嗎？ASML 現在有數萬名員工，你是如何……？

van den Brink：說實話，為了管理這么龐大的團隊，我們本可以多借鑒一點“精確復制”。我們談論的是 40 億歐元的預算，約 4 萬名員工，其中約 2 萬名工程師（這還不算供應鏈），協調這些人本身就是個大問題。因此，工程組織的另一個增長要素是我所說的“系統工程”，它幫助我們實現了模塊化。就像我之前講 IBM 的故事時提到的，由于模塊化，我們的系統可以在短短兩小時內組裝完成。

一種方法是建立一個小團隊。從大團隊中選出一小部分人負責系統設計，并將系統切分為具有明確接口的子系統，然后將這些子系統分配給溝通壓力較小的更小的團隊。這也是為什么大型研究實驗室會失敗的原因之一。以前的步進式光刻機可以由 10 個人設計和制造，但現在行不通了，事情變得極其復雜。所以現在的技巧是：對于任何復雜系統，都要將其切成碎片，甚至是多個層級的碎片。將這些模塊分配給專人，然后再進行集成。我認為隨著時間的推移，ASML 已經變成了一家不僅僅是做設計的公司，而是一家能夠將供應商和各子團隊提供的模塊高度集成的公司。關鍵在于對“接口定義”要毫不留情。你必須控制接口，在這里就必須應用“精確復制”。必須嚴格控制，因為如果你不控制接口，當所有零件聚在一起時，它們就無法彼此“對話”，對吧？

Q：這在某種程度上讓我想起了波音早期的模式，比如在 787 夢想客機上，他們曾說“我們不會在內部制造這么多東西”。

van den Brink：那簡直是“噩夢客機”，是的。

Q：結果非常糟糕，但你們卻完成得非常出色。

van den Brink：“出色”可能有點言過其實了。如果你要把這寫進歷史書，說是出色也行。但如果你親身經歷過真實發生的一切，你會發現這種“出色”處處都有其局限性。

Q：明白。據我所讀到的資料，冒昧地說，對你和其他人來說，這都是一段壓力巨大的職業生涯。

van den Brink：沒錯，確實如此。

Q：關于這一點，你有什么感想嗎？

van den Brink：是的，有那么幾次我簡直要把自己逼瘋了，甚至差點撐不下去，但這些事也只能在事后談起。當它發生時——當那種壓力籠罩你時，那感覺并不好。對我來說，如果回過頭去看，最大的掙扎是在 IPO（上市）之前，為了 IBM 的 6 英寸系統所做的拼搏，那時候我們根本沒錢。

當時飛利浦正走出危機，他們經歷了一個被稱為“百夫長行動（Operation Centurion）”的重大業務拐點，必須提高效率——他們正在削減飛利浦內部的各種項目，而我們卻是出了名的“燒錢大戶”，而且極度缺錢，當時還沒上市。在資源極其有限的情況下，試圖讓那臺機器跑起來，壓力真的非常大。

但我確信，每個人的職業生涯中都會有那么一段時期，當你回首往事時會感慨：“那會兒可能確實有點用力過猛了。”這不僅是對你自己，還包括你施加給團隊的壓力。所以，這不只是我一個人的事，團隊中的一些成員如今回想起來可能也會說：“唉，也許我們本來可以用一種壓力沒那么大的方式來解決問題。”

Q：我只是覺得，偉大的成就往往需要超乎尋常的努力，有時情況就是這樣。那么，對于那些對技術、集成電路、計算機之類感興趣的年輕人，你有什么建議嗎？

van den Brink：有的。我經常被問到這個問題。在 AI 時代，我可以給出很多建議，但我會敦促年輕人選擇一項他們既能享受其中又能擅長的專業能力，讓他們能借此改變現狀、做出貢獻。很多年輕人熱衷于管理，去讀 MBA 之類的。我對此并不是很感冒。我一直認為（我剛才可能也提到了），商業方面的復雜程度遠不及物理學。所以，商業上的事情你完全可以在鉆研技術的同時順帶把它給做了。

也許有人會反駁這一點，但對于年輕人來說，擁有能針對特定問題提出解決方案的能力，是最好的成才機會。到了我這個年紀，主要依靠的是經驗。幸運的是，我擁有非常豐富的經驗，我是那些幸運兒之一，親歷了從起步到巔峰的全過程。可能很多人沒有這樣的機會。

但對你而言，你必須確保能以自己的方式去創造價值。在我看來，在專業領域做到極致是最好的途徑，而不是僅僅去做組織管理。管理方面的能力隨著時間的推移自然會有的。

Q：說得太好了。我有位侄女，在她五歲左右時我問她：你長大后想做什么？她說：“我只想做一個有用的人。”這聽起來真的很棒——

van den Brink：這可能對每個人都適用，但我對“如何變得有用”會更具體一點——努力深耕專業內容，這樣你才能真正改變一些事情。

Q：這確實是一種不同的能力。

van den Brink：是的，更具針對性。

Q：好的，馬丁，非常感謝你今天加入我們。這是一次非常愉快的交流，非常感謝。

van den Brink：謝謝，謝謝。

*免責聲明：本文由作者原創。文章內容系作者個人觀點，半導體行業觀察轉載僅為了傳達一種不同的觀點，不代表半導體行業觀察對該觀點贊同或支持，如果有任何異議，歡迎聯系半導體行業觀察。

今天是《半導體行業觀察》為您分享的第4404內容，歡迎關注。

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