当今世界光刻机三大制造商是：日本Nikon、Canon和荷兰ASML，日本Nikon和Canon都是知名百年老牌照相机制造商，ASML则是1984才成立的合资公司，但如今ASML光刻机（曝光机）享誉全球，声势更超越Nikon。ASML后发制人却能迈向成功，这是怎么做到的？《科技新报》取得“若叶ヒロユキ”授权转载，以下为他的见解。
半导体制程的光刻机为用一块极精细图案的玻璃底板，通过高性能的缩小成像镜头，对涂有感光材料的硅片进行强烈激光照射的自动化曝光设备。这块硅片通常叫芯片。
一台光刻机综合了光学、机械、化学、软件等众多高技术要素，担任半导体制造最重要的部分，一台光刻机通常差不多与一辆2吨卡车一样大。
模块化革命的关键
现在最先进细微化电路设计采用的DUV（深紫外线）类型的光刻机，市场年供求量约为200~300台，最新机型价格约6亿美元，对制造商来说要采购这种设备，通常会慎重考虑，且由于产品开发周期的竞争形势大致2年换代，因此新手加入竞争圈相当不易。这不仅是设备本身昂贵，还在于一代代生产现场积累起来的技术。
当今光刻机制造商只剩下3家公司，就是日本Nikon、Canon和荷兰ASML。日本Nikon和Canon都是世界知名有近百年历史的老牌照相机制造商，而ASML是1984由荷兰飞利浦一个部门和ASM International共同出资成立的合资公司。ASML同时还是商社，所以采购能力很强是一大特征，这造成后来光刻机的历史进程差异。
Canon DUV光刻机。（Source：Canon）
2000年以前，世界最先进细微化制程的半导体光刻机市场占有率完全是Nikon的天下，但10年后的2010年，ASML的细微化光刻机市场占有率扩大到80%，Nikon只占20%，Canon则更早就退出细微化光刻机市场竞争。半导体光刻机对日本企业来说，最擅长的就是量身打造、精心设计，但ASML的模块化设计，很快效率就超越Nikon之上。
之后，半导体光刻机的模块化设计成为模块化革命的关键，加上同时可进行2片芯片的扫描曝光技术及液浸式曝光提高精度的技术，都成为关键课题。ASML由于后发参与，不用顾虑以往资产继承，很顺利进入新设计领域，Nikon虽然也努力转型模块化设计，整体速度却滞后不少，这既有企业本身原因，也有顾客面的原因。
Nikon液浸式光刻机。（Source：Nikon）
Nikon与ASML优势大不同
为什么ASML与Nikon命运不同？综观2005~2010年，这关键5年ASML与Nikon的顾客，当时美国英特尔各工厂占Nikon光刻机客户近半数，其次是东芝（当时也做光刻机）约占二成，可说英特尔的世界几乎没有ASML的份，但ASML却已获得韩国三星光刻机最大占有率，紧接是SK海力士和台积电。
Nikon的主要顾客是生产微处理器的英特尔，这些产品都是很复杂的设计。最终功能调试是英特尔自己做，但规格很窄，导致前段各种设备包括光刻机制作条件都要严丝合缝设计装配，且针对很多个别要求的产品，相同光刻机无法通用，就阻碍光刻机设计模块化。
相反地，三星电子和台积电生产的是DRAM、ASIC等通用性产品，追求产品通用性对生产线规格统一有推波助澜之效，也就是说不管哪家工厂生产，都能生产出相同芯片，换言之，设备自然也要追求通用性。
至于光刻机的构成要素，Nikon光刻机有投影系统、照明系统、控制台、对位系统、软件，当然还有机身，这些部分全是Nikon自制，只有照明系统采用德国蔡司。
结果是Nikon对各构成的知识相当丰富，且有很强的调整能力和与客户的对应能力，但各构成系统的最优化方面几乎没有积累。ASML情况与Nikon正好相反，顾客都是后来居上。设备搬入顾客工厂后还能微调模块，不断积累下一台光刻机优化模块化设计的经验。
ASML后发制人迈向成功
另一个注目点是，分析近20年学界业界论文，ASML的共同开发研究论文甚多，甚至包括外部供应链都有很多相关论文发布，Nikon的论文则几乎都是自己发布，共同论文、外部论文与ASML相比，数量大幅减少，且大部分仅限日本。从这点可看出，ASML光刻机的模块零部件相关供应链，有巨大信息共享能力，且信息收集方面还遍及光刻机以外领域；与Nikon相比，ASML完全是在做全球化光刻机。
Nikon细微化光刻机在市场被ASML反超的原因，一是过度拘泥所有零件内制化，过度拘泥技术资产和方式，唯一外购的光源与自家镜头搭配时，也是最优先考虑如何让镜头性能体现，且与外界和顾客的协作没有积累思考下一个新设计，这就导致无法创建设计通用性光刻机的平台。
最新的细微化光刻机的曝光线宽为7纳米，现在正向更精细的5纳米和2纳米发展，采用EUV（Extreme Ultraviolet，极短紫外线）液浸曝光方式，所谓液浸，就是镜头与曝光成像的光路是在液体内传递光线，不是普通摄影的空气传递，液浸方式曝光提高成像分辨率同时，也排除空气造成的光波传递误差和噪声，但这种方式并非ASML仅有，Canon和Nikon不同用途的光刻机也有广泛采用。
ASML光刻机后发制人成功，是由于手机这个人携带机器追求更高功能同时，又不能超出现有体积大小的限制，但手机以外的半导体芯片未必需要如此追求越小越好，如车载或高铁、飞机、军事、宇宙用途的半导体，优先考虑的都是可靠性，因此光刻机领域其实也各有用途的对应设计。ASML赶上智能手机迅速普及的时代，不能否认是种运气，但要在诸如车载半导体芯片领域扩大既有的日系光刻机市场，未必会像手机市场那么容易。
光刻机对半导体产业的重要性
半导体制程分为前期制程（主要是对芯片状态的各种工艺生产）和后期制程（主要是对切割后的芯片进行芯片加工），工艺要求和技术难度角度说，前期制程的难度远在后期制程之上，所以一个不足百人的中小企业略微投资些后期制程设备，在常规工厂环境就能进行半导体芯片的后期配线封装，但前期制程不仅需要多达几十种甚至几百种不同的设备，光是需要维持工厂环境的高净化度就是一笔不小的运营成本，因此很多人惊呼得不到光刻机，半导体产业就完蛋了了，其实给你光刻机，你没有其他配套的设备，同样无法生产半导体，缺一不可。
那么为什么世人这么在意光刻机的存在呢？因为光刻机是半导体设备中价格最昂贵的（没有之一），因此虽然ASML只生产光刻机，但是它却能在2018年开始在全球整个半导体设备厂商中登上世界第二，第一是美国的Applied Materials, Inc，第三是日本的东京电子。（编按：到2019年这个排行的变化也依然不大）
（图片来源：VLSIresearch）
（图片来源：VLSIresearch）
半导体设备从金额增至，虽然ASML异军突起，但这不代表ASML能垄断整个半导体设备，在光刻机以外的各种大量的自动化设备方面，日本毫无疑问依然以其强劲的实力占据了大部分的市场。这可以从去年日韩关系紧张后，日本限制出口给韩国半导体硅材料和高纯度光刻胶，结果导致了韩国半导体产业几乎遭受致命性的打击，而三星和台积电都有大量的日本设备，仅以台积电为例，2008年，笔者设计的一种半导体自动化设备在台积电就多达40几台在运行。