1945年,二戰(zhàn)接近尾聲時,巴頓將軍率領(lǐng)第三集團軍,不顧破壞《雅爾塔協(xié)定》的風險,闖入劃給蘇聯(lián)的東德占領(lǐng)區(qū)。他們的目標不是[敏感詞]重鎮(zhèn),而是一家叫蔡司的公司。
這家公司是光學領(lǐng)域的佼佼者,戰(zhàn)爭期間為德軍生產(chǎn)望遠鏡、測距儀、航空攝像機等,是德軍[敏感詞]的重要供應(yīng)商。
當時戰(zhàn)爭尚未結(jié)束,但美蘇兩國已盯上了德國的科技資源,美國策劃的“回形針行動”,向歐洲派遣了一支由3000名科學家和專家組成的的技術(shù)部隊,評估篩選德國的科技資源。
蔡司公司,當時被美軍列為首要目標之一。
美國人原本打算用600多輛卡車將整個蔡司搬到西德去,不料,由于蘇軍推進太過迅速,措手不及之下,美國人決定“拿走公司的大腦”,將蔡司最核心的100多名員工轉(zhuǎn)移到西德,在那里建了個新蔡司。
當時美軍的行動主要基于[敏感詞]潛力方面的考慮,但恐怕誰也不會想到,這家靠生產(chǎn)光學鏡頭起家的家族企業(yè),在大半個世紀后,仍能影響整個世界高科技產(chǎn)業(yè)鏈的格局。
今天,當我們討論芯片面臨的卡脖子困境時,談?wù)撟疃嗟?,是光刻機,是阿斯麥(ASML)。但其實,光刻機背后,是一大批歐美的先進技術(shù)在支撐,而蔡司是其中最關(guān)鍵的一環(huán)。
目前[敏感詞]的極紫外光刻機(EUV),需要極其精密的光學鏡頭,目前全世界只有蔡司一家能夠做到,別無二家。
可以說,沒有蔡司,就不會有EUV光刻機,也就不會有7nm以下芯片,也就不會有iPhone14這樣強大的智能手機。
在油管上看到過一期關(guān)于蔡司與半導體工業(yè)的視頻,標題就是“沒有這家德國公司,整個現(xiàn)代文明都將崩塌”。這句話有些夸張,但很大程度上也確實反映了蔡司的重要性。
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1846年,中國還是大清朝道光年間,一個叫卡爾·蔡司的德國工匠創(chuàng)建了一個小作坊,生產(chǎn)顯微鏡和其他測量儀器,就是今天蔡司的前身。
170多年來,蔡司鏡頭憑借完美的設(shè)計和高超的工藝技術(shù),在光學領(lǐng)域始終走在世界最前列。
蔡司成立不久后,便與附近的耶拿大學建立了合作關(guān)系。1863年,耶拿大學一個叫恩斯特·阿貝的物理學家來到蔡司的車間,讓蔡司給他制造幾臺做物理實驗需要用到儀器。
這位物理學家后來成為蔡司的研究總監(jiān)和股東,對蔡司產(chǎn)生了深遠的影響。
阿貝將最前沿的光學理論引入到產(chǎn)品生產(chǎn)中。尤其是他1872 年提出的顯微成像波動理論,基于數(shù)學模型來設(shè)計光學鏡頭,取代了過去低效的試錯法,使蔡司成為光學領(lǐng)域的領(lǐng)先者。
1888年12月,公司創(chuàng)始人去世,阿貝做了個重要決定:把他所有的股份都放在一個名叫卡爾·蔡司的基金會里,他還拉來另外兩家公司也加入基金會,并為基金會制定了章程。
按照章程,蔡司公司的利潤為除了用于公司發(fā)展,剩余的利潤通過基金會來資助科學研究、文化活動和員工福利計劃。
阿貝還率先引入8小時工作制,提供帶薪休假等福利,而當時德國的其他工廠,工人每天平均工作10小時。
那時候,是1900年。德國首任總統(tǒng)西奧多·豪伊斯稱阿貝為“理性主義圣人”。
到1914年,[敏感詞]次世界大戰(zhàn)前夕,蔡司已經(jīng)發(fā)展成為世界[敏感詞]的相機生產(chǎn)公司,他們生產(chǎn)的雙筒望遠鏡也大受軍方歡迎,為公司帶來了滾滾訂單。
盡管20世紀上半葉戰(zhàn)亂不斷,德國又先后經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn),但蔡司的業(yè)務(wù)還是飛速擴張,從最開始的顯微鏡到相機、望遠鏡,再到后來的攝像機、天文望遠鏡,當年的小作坊,逐漸成為光學領(lǐng)域的無冕之王。
二戰(zhàn)期間,蔡司生產(chǎn)的光學元件在德軍[敏感詞]中起到了重大作用。當然,戰(zhàn)爭后期當盟軍對德國進行轟炸破壞時,蔡司也成為重要目標。
二戰(zhàn)時蔡司是德軍重要[敏感詞]供應(yīng)商
美國戰(zhàn)略情報局先后將1600多名德國科學家和工程師轉(zhuǎn)移,很多后來去了美國,其中最[敏感詞]的是研發(fā)德國V-2火箭的馮·布勞恩。這些科學家為后來美國贏得太空競賽打下了根基。
在這場行動中,蔡司的核心人才也被美軍搶走,而遲了一步的蘇聯(lián),只好把剩下的機器設(shè)備統(tǒng)統(tǒng)搬到蘇聯(lián),蔡司也自此一分為二,在兩種完全不同的體制下繼續(xù)存活。
蔡司是一家在大眾層面相對低調(diào)的公司,但在人類歷史上很多重大歷史時刻,都能看到它的身影。
1969年,阿波羅11號登陸月球,當時宇航員攜帶了兩臺哈蘇相機,搭載的就是蔡司生產(chǎn)的鏡頭,在月球上拍下了眾多意義非凡的照片。
1989年,柏林墻倒塌,東西德已分開數(shù)十年的兩家蔡司試圖合并。
當時東德蔡司人員臃腫,有多達5萬名員工,但其中許多人是只掛名不工作。對這個混得實在不怎么樣的東德“表兄”,西德蔡司實在沒啥興趣,不過最后還是迫于政治壓力勉強接受了合并。
80年代,隨著日本佳能、尼康的崛起,蔡司的鏡頭在相機領(lǐng)域開始失去競爭力,市場不斷被蠶食,就連以前的老客戶哈蘇相機,也開始轉(zhuǎn)向日本公司生產(chǎn)的鏡頭。
不過,就在這時候,一家成立不久的荷蘭小公司找上門來,開始了與蔡司相愛相殺至今的傳奇經(jīng)歷。
這家當時名不見經(jīng)傳的小公司,就是如今半導體產(chǎn)業(yè)皇冠上的明珠、光刻機領(lǐng)域的王者,阿斯麥(ASML)。
ASML對半導體產(chǎn)業(yè)來說有多重要?用ASML總裁彼得·溫寧克在2017年接受專訪時說的一句話就是:
“如果我們交不出EUV光刻機,摩爾定律就會從此停止?!?/span>
目前,摩爾定律的極限已實現(xiàn)5nm制程,接近3nm、2nm,想要實現(xiàn)這一制程節(jié)點,就一定要用到荷蘭ASML的EUV光刻機。
一臺EUV售價高達1億歐元,堪稱印鈔機,而且排隊搶著買還不一定能買到。
不過回到上世紀80年代,ASML剛成立時,境況只能用慘淡來形容。
ASML脫胎于大名鼎鼎的飛利浦,前期主要的技術(shù)來源也是飛利浦的NatLab實驗室。不過,1984年從飛利浦獨立出來時,ASML可以說是一窮二白,連辦公場所都是在飛利浦旁邊臨時搭的“窩棚”。
好在當時公司有個比較能“畫餅”的CEO,硬拉著一幫員工鼓舞士氣,一步步搞出了被市場接受的光刻機。
不過,在摩爾定律推動下,隨著集成電路的飛速發(fā)展,對光刻機的要求也越來越高,而對光刻機性能影響最關(guān)鍵的,是其中的光學元件。
ASML的工程師發(fā)現(xiàn),他們之前的光學鏡頭供應(yīng)商開始無法滿足需要。找來找去,蔡司進入了荷蘭人的視野。
當他們前往蔡司拜訪時,接待他們的是蔡司數(shù)學部門負責人格拉策爾,他是全球光學屆的翹楚,為哈蘇相機設(shè)計過廣角鏡頭,為此還贏得了NASA頒發(fā)的阿波羅成就獎。
在等級森嚴的蔡司,最重要的部門是數(shù)學部門,數(shù)學家屬于[敏感詞]階層,他們的工作是進行透鏡相關(guān)的計算。他們有自己寬敞的辦公室,就連午餐時間都比其他人要長。
ASML與蔡司的合作很不順利,很長時間里,兩家都在扯皮和掐架。
在半導體領(lǐng)域,蔡司自1968年便開始為電路板曝光設(shè)備提供鏡頭。不過,這塊兒一直屬于邊緣業(yè)務(wù),蔡司并不重視,對ASML這家成立沒幾年的小公司,當然更不上心。
當時,ASML雄心勃勃,推出了具有革命性意義的PAS 5500光刻機,可以成像0.5~0.6微米的細節(jié),獲得了市場認可,ASML計劃批量生產(chǎn)。
但這一機型需要的光學鏡頭不僅要求極高,數(shù)量也多,而蔡司蝸牛一般的速度,根本無法滿足要求。
ASML也想過找替代供應(yīng)商,但都以失敗而告終。沒辦法,光刻機所需要的光學鏡頭變得越來越精密,越來越復雜,看遍全世界,只有蔡司一家能做到。
蔡司的作風古板而傳統(tǒng),當時還在用傳統(tǒng)的工匠打磨方式生產(chǎn)鏡頭:手動拋光,肉眼分辨瑕疵,反復修正,這需要有多年工作經(jīng)驗的技工才能做到。在蔡司,這種技工被稱為“金手指”,每名技工的平均培養(yǎng)時間是6~10年。
1990年,蔡司有6名這樣的“金手指”,PAS 5500光刻機需要的i線鏡頭,他們就算拼命苦干,每年也只能交付10個。
這時候,蔡司終于開始意識到,公司傳統(tǒng)的手工生產(chǎn),是時候退出歷史舞臺了。
蔡司的光學實驗室(O-Lab)開始研發(fā)下一代鏡頭生產(chǎn)技術(shù),主要目標便是實現(xiàn)精度更高、速度更快的自動化生產(chǎn)。
他們自己設(shè)計開發(fā)各種關(guān)鍵技術(shù):激光干涉測量、自動拋光、自動控制,將蔡司的鏡頭帶向了下一代,也讓ASML一步步走上光刻機霸主之位。
在講述ASML歷史的《光刻巨人》這本書中,蔡司的身影伴隨始終。憑借其先進的工藝技術(shù),半個世紀以來,蔡司推動芯片制程縮小了三個量級。
如今,蔡司的四大事業(yè)群中,半導體制造已被排到[敏感詞]位,全球80%的半導體芯片,需要使用蔡司制造的鏡頭,才能制造出比頭發(fā)絲還要細數(shù)千倍的半導體結(jié)構(gòu)。
可以說,這家低調(diào)的德國公司,是半導體領(lǐng)域的幕后之王。
一臺EUV光刻機,由超過10萬個零件組成,涉及5000多家供應(yīng)商。幾個核心部分,除了蔡司的鏡頭,它還需要美國Cymer公司的的光源系統(tǒng),德國的精密儀器等等。
完全可以說,光刻機是西方現(xiàn)代工業(yè)體系的集大成,是人類工業(yè)革命以來制造業(yè)的皇冠。
中國要突破這條產(chǎn)業(yè)鏈的所有環(huán)節(jié),靠山寨和逆向工程顯然不可能,必須沉下心來,在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域有所作為。
正如任正非曾感慨:我們國家修橋、修路、修房子,已經(jīng)習慣了只要砸錢就行,但芯片只砸錢不行,還要砸數(shù)學家、物理學家、化學家……
回顧歷史,光是蔡司一家,背后就是長達170多年的技術(shù)積淀,無數(shù)科學家和工程師在反反復復的試驗與探索中,才將光學技術(shù)推進到了今天登峰造極的地步。
而ASML這家相對年輕的公司,除了技術(shù)上攻堅克難,更重要的,恐怕還包括市場運作和供應(yīng)鏈整合。這種繼承全球資源為我所用的模式,對ASML的成功起到了關(guān)鍵作用。
比如,在EUV研發(fā)后期,ASML引入了大客戶投資,英特爾、臺積電和三星共同出資數(shù)十億歐元,參與EUV光刻機的研發(fā)。
這不僅減輕了ASML自身的資金壓力,還提前搞定了主要客戶,逼迫競爭對手不得不放棄研發(fā)同類產(chǎn)品。
卡著光刻機脖子的,既有蔡司這樣技術(shù)雄厚的百年老店,也有ASML對整個產(chǎn)業(yè)鏈的整合能力。所謂卡脖子,表面看卡的是某幾項技術(shù),實際上背后是整個體系的較量。
那么與此相對應(yīng),我們需要的,既有對基礎(chǔ)科學的持續(xù)深耕,也有開放的心態(tài),以及培育[敏感詞]創(chuàng)新公司的土壤。
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