探訪ASML核心實驗室，揭秘下一代光刻革命！
2025-05-23 22:02:07 EETOP在荷蘭一家巨型實驗室那戒備森嚴的大門背后，有一臺機器正在改變微芯片的制造方式。這就是荷蘭阿斯麥（ASML）公司耗費近十年時間研發出的高數值孔徑（High NA）光刻機（這里的“NA”即代表數值孔徑Numerical Aperture）。這臺機器造價超過 4 億美元，是全球最先進、最昂貴的芯片制造設備。
2025 年 4 月，CNBC（美國消費者新聞與商業頻道）獲準探訪了這座實驗室。在此之前，就連 ASML 團隊自己都未曾公開拍攝過 High NA 的真實面貌。實驗室里，High NA 認證團隊負責人阿西亞?哈杜（Assia Haddou）向 CNBC 獨家近距離展示了這臺 "比雙層巴士還要龐大" 的機器。
這臺光刻機由四個模塊組成，分別在美國康涅狄格州、加利福尼亞州、德國和荷蘭制造，隨后運至荷蘭費爾德霍芬的實驗室完成組裝、測試和驗收，之后需再次拆解以便運輸。哈杜介紹，運送一套 High NA 系統需要 7 架部分裝載的波音 747 貨機，或至少 25 輛重型卡車。
2024 年，全球首臺商用 High NA 光刻機在英特爾位于美國俄勒岡州的芯片制造廠（晶圓廠）正式投產。截至目前，ASML 僅向客戶交付了 5 臺這種龐然大物。目前，只有少數幾家能夠負擔得起這些機器的廠商，包括臺積電、三星和英特。
High NA 是 ASML 極紫外（EUV）光刻機的最新型號。作為全球唯一的 EUV 光刻機制造商，ASML 的設備是目前唯一能將最精細電路藍圖投射到芯片上的光刻設備。沒有 EUV 光刻機，英偉達、蘋果和 AMD 等科技巨頭的芯片設計將無法實現量產。ASML 向 CNBC 透露，所有 EUV 客戶最終都將采用 High NA 技術，這其中還包括美光、SK 海力士和日本 Rapidus 等其他先進芯片制造商。
"這家公司完全壟斷了這個市場。"Futurum Group 分析師丹尼爾?紐曼（Daniel Newman）評價道。
2025 年 2 月 24 日，ASML 首席執行官 Christophe Fouquet在加州圣何塞辦公室的專利墻前，接受了 CNBC 記者凱蒂?塔拉索夫（Katie Tarasov）的專訪。
兩大核心客戶已證實，High NA 相比 ASML 前代 EUV 機型實現了顯著飛躍。在 2025 年 2 月的行業會議上，英特爾宣布已使用 High NA 生產了約 3 萬片晶圓，且設備可靠性達到前代機型的 2 倍。同期，三星披露 High NA 可將其芯片生產周期縮短 60%—— 這意味著芯片每秒可完成更多運算。
High NA 之所以能降低芯片成本，得益于雙重提升：一是速度與性能的突破，二是良率（每片晶圓可用芯片比例）的提高。其核心優勢在于更高的分辨率 —— 通過配備更大的透鏡孔徑，High NA 能以更少的步驟完成更精細的芯片圖案投影。
"High NA 有兩層核心價值：首先是 ' 微縮 '，讓單片晶圓容納更多元件；其次是減少多次光刻，提升生產速度與良率。"ASML 技術執行副總裁約斯?本肖普（Jos Benschop）解釋道。本肖普自 1997 年（ASML 上市兩年后）加入公司，曾主導推動 EUV 技術的全面研發，而這項技術從立項到成熟耗時超 20 年。
2025 年 4 月 24 日，ASML 技術執行副總裁 Jos Benschop 在荷蘭費爾德霍芬向 CNBC 的 Katie Tarasov 介紹了 High NA 芯片制造
"我們險些在研發中折戟。" Fouquet感慨道，"這是一場豪賭 —— 項目啟動時，沒人能保證技術可行。"
直到 2018 年，ASML 才通過技術驗證讓 EUV 光刻機落地，此后全球主要芯片廠商開始大規模采購。這項曾被視為 "不可能" 的技術，原理是通過產生極紫外光線（波長僅 13.5 納米，相當于 5 股 DNA 鏈寬度），將芯片設計藍圖通過掩膜投射到涂有光刻膠的硅晶圓上。為生成 EUV 光線，ASML 以每秒 5 萬滴的速度噴射熔融錫滴，每滴錫滴被強激光擊中后產生比太陽表面更熱的等離子體，其爆炸瞬間釋放的光子即形成 EUV 光源。
由于極紫外光幾乎能被所有物質吸收，整個光刻過程必須在真空環境中進行。光線通過反射鏡系統瞄準透鏡（原理類似相機），而德國蔡司為 ASML 特制的反射鏡是全球最平整的表面，以解決光線損耗問題。
ASML 的舊款 DUV（深紫外）光刻機使用波長 193 納米的光源，精度較低。盡管 ASML 仍在生產 DUV 機型（與日本尼康、佳能競爭），但它仍是全球唯一掌握 EUV 光刻技術的企業。
High NA 研發始于 2016 年左右，但關鍵差異在于 "數值孔徑"—— 更大的透鏡開口允許更多光線以陡峭角度入射，使 High NA 能通過單次曝光完成傳統 EUV 需要多次光刻的精細圖案。
"曝光次數越多，工藝復雜度呈指數級上升，良率也會下降。" Fouquet指出。盡管 High NA 設備成本高昂，但通過減少掩膜使用和曝光次數，長期來看反而能降低芯片生產成本。此外，這類設備的能耗巨大 —— Fouquet警示："若不持續提升 AI 芯片能效，到 2035 年，模型訓練可能耗盡全球能源。" 為此，ASML 自 2018 年以來已將單次晶圓曝光能耗降低 60% 以上。
盡管 EUV 是 ASML 的技術名片，但 2024 年其營收仍有 60% 來自舊款 DUV 光刻機。當年 ASML 售出 44 臺 EUV 光刻機（起售價 2.2 億美元），同時賣出 374 臺 DUV 設備（價格 500 萬 - 9000 萬美元）。中國大陸是 DUV 的主要市場，2024 年二季度占 ASML 在華業務的 49%。Fouquet解釋，這一峰值源于此前積壓的 "大量訂單"，預計 2025 年對華業務占比將回落至 20%-25% 的 "歷史常態"。
受美國出口管制影響，ASML 被禁止向中國出售 EUV 光刻機（禁令始于特朗普政府時期）。Futurum Group 分析師紐曼認為，中國自主研發 EUV 目前還不可能，可能只能通過 DUV 技術生產智能手機等中端芯片。在生成式 AI 競賽背景下，美國對先進技術外流的擔憂加劇，這曾推動 ASML 股價在 2024 年 7 月創下歷史新高，但隨后因特朗普關稅等不確定性因素，股價回落超 30%。
ASML 技術執行副總裁本肖普坦言，公司無法預判關稅對供應鏈的具體影響 —— 其全球 800 家供應商涉及復雜的進出口鏈條。以 High NA 為例，四個模塊在美、荷、德三國制造，運至荷蘭組裝測試后拆解，再運往美、亞等地的晶圓廠。
長期以來，亞洲貢獻了 ASML 超 80% 的營收，而美國市場份額在 2024 年為 17%，并快速增長。ASML 全球 4.4 萬名員工中，8500 人分布在美國 18 個辦事處。2024 年多臺 High NA 交付給英特爾，后者正投資在美國俄亥俄州、亞利桑那州建設新晶圓廠。盡管英特爾近年技術迭代遇阻，Fouquet仍稱其為 "關鍵合作伙伴"，對美國半導體自主化 "至關重要"。
相比之下，臺積電在先進制程上領先英特爾數年。CNBC 近期探訪了臺積電亞利桑那新廠（已投產），作為美國本土最先進的晶圓廠，其引入 High NA 的需求可能很快顯現。與此同時，ASML 正在亞利桑那州建設首個美國培訓中心，預計 "未來數月" 內開放，目標是每年培訓 1200 名 EUV/DUV 技術人才，"不僅滿足美國需求，還將面向全球"。
ASML 已啟動下一代 Hyper NA 光刻機的研發，計劃進一步提升數值孔徑。Fouquet透露，公司已完成部分光學設計草案，"技術難度未必高于 High NA"，預計需求將在 2032-2035 年間出現，但未透露定價計劃。
當前，ASML 正全力提升 High NA 產能，計劃 2025 年再交付至少 5 臺設備，并在未來幾年將年產能提升至 20 臺。
