全球最難的EUV光刻機,為什麼只能依賴德國蔡司公司的光學鏡頭

當一說起芯片,很多人往往會提到光刻機。而一說起光刻機,很多人應該首先想到的就是總部位於荷蘭的光刻機大廠阿斯麥(ASML),覺得阿斯麥是一家非常了不起的公司,因為臺積電、英特爾、三星電子、中芯、格芯等晶圓製造大廠,無不仰賴阿斯麥的光刻機設備。特別是在行業處於領先水平的極紫外光刻機。

然而,鮮少有人知道的是,在阿斯麥的背後,卻站立著一家世界上非常偉大的公司,它就是總部設在德國的卡爾蔡司。如果沒有蔡司公司的光學鏡頭,那麼阿斯麥的極紫外(EUV)光刻機便無從談起。目前,蔡司在全球擁有最多的極紫外光刻機專利,並已成為阿斯麥的合作伙伴之一,雙方之間有著十分緊密的關係。

蔡司致力於研發和銷售光刻技術、測量技術、顯微鏡、醫療技術、眼鏡片、相機與電影鏡頭、望遠鏡和天象儀技術。蔡司憑藉領先的解決方案,不斷推動世界光學發展和技術進步。蔡司共有四大業務部門,分別是半導體制造技術、醫療技術、工業質量與研究、消費品市場。蔡司在中國市場則細化為了六大業務部門,具體分為,工業測量、顯微鏡、醫療技術、視力保健、光學消費品和半導體制造技術。並且,中國廣州已經成為蔡司在全球的三大基地之一。

應該說,蔡司的產品和技術一直在影響和推動幾乎所有的行業。

不同人會通過不同途徑接觸到蔡司的產品。例如,阿斯麥沒有蔡司的光學鏡頭,也就沒法生產出世界上領先的極紫外光刻機;在工業測量上,蔡司的三座標測量機、車身全系列檢測解決方案,都是頂級裝備的代名詞;蔡司製造了全球第一臺顯微鏡,目前蔡司的顯微鏡包括了從光學顯微鏡、電子顯微鏡到X射線顯微鏡在內的全系列顯微成像與分析方案,覆蓋了從微米到亞納米水平的全範圍顯微分析,應用涵蓋生命科學、生物醫藥、材料科學、能源環境和以半導體為代表的高科技工業等領域;不少人因為自己近視眼而接觸到的,蔡司不僅有鏡片,也有隱形眼鏡,還有用於激光治療近視的設備,因為蔡司有針對近視的全方位解決方案,包括醫院眼科診斷和治療的各種設備;攝影愛好者就更不必說了,蔡司的鏡頭早已不是一個工具,而是成了一種文化……總而言之,任何行業,只要碰到與光有關的難題,客戶都會主動找到蔡司,請蔡司研發解決方案。顯然,蔡司也是德國的驕傲。

蔡司是全球光學和光電行業的技術領導者。並且以數不清的“最”創造了蔡司170多年的輝煌歷史。蔡司的歷史,就是光學的歷史。

170多年來,蔡司一直是那種站立於背後的隱形冠軍,一直堅持創新,堅持“助力客戶成功”。蔡司在全球近50個國家擁有3萬名左右員工、約30座工廠、50多個銷售與服務機構以及25個研發機構。蔡司不是上市公司,而是由卡爾蔡司基金會全資所有。

全球消費者對德國產品都有一個共同的印象,那就是精密可靠。深究原因,則是德國人對工業產品背後的科學理論、精準工藝、極致細節的不懈追求。可以說,嚴謹已經成為德國人的基因。但在中國人的眼中,德國人的嚴謹達到了死板的地步,就是死腦筋、一根筋。有人開玩笑說,到了德國,才知道死板還能一套一套的。

有人不禁要問,為什麼中國人就製造不出世界領先的產品呢?是沒有足夠多的錢嗎,顯然不是的,是沒有先進的設備嗎,也不完全是,是因為沒有頂尖的人才嗎,更不是了……中國人可能缺乏的,就是德國人那種一絲不苟、精益求精、追求極致的品質。

蔡司的創立,毫無疑問是個傳奇。170多年的歷史,是個很長很長的故事。

但蔡司自成立並推出第一臺顯微鏡的故事值得我們細心品味,對今天人們進行科技創業特別具有啟示意義。位於德國圖林根州的耶拿小城,以光學工業聞名於世,而耶拿“光學之城”的美譽當然要歸功於170多年前的“蔡司三劍客”。

全球最難的EUV光刻機,為什麼只能依賴德國蔡司公司的光學鏡頭

恩斯特•阿貝(左);奧托•肖特(中);卡爾•蔡司(右)

卡爾·蔡司(1816年-1888年),是一名光學儀器企業家,憑藉自己創立的蔡司公司而聞名於世。19世紀中葉,在完成機械師技能培訓後,30歲的蔡司在耶拿開始自己創業。蔡司當時向住在同區域的哥哥愛德華借來了100德國銀元,於1846年11月17日正式開始了他的“精密機械和光學工作坊”生意。蔡司剛開始時並沒有僱用員工,由他親自制作、維修並改進了不同的儀器。他用玻璃鏡片製作的放大鏡廣受好評,同時來自其他製造商的產品,例如溫度計、望遠鏡和眼鏡也廣受客戶的青睞。

蔡司的生意蒸蒸日上,於是在短時間內擴大了生產規模,僱用了首批員工,遷入較大的廠房。工廠生產的簡易顯微鏡為蔡司帶來超出預期的利潤,不僅在價值上,質量上也高出同行的產品。

然而,蔡司並不滿足於此,接下來的幾年裡他仍然繼續改進他的顯微鏡技術。特別是當時普遍採用的“試錯法”他認為已經過時了,這種方法的程序是通過更換鏡片,然後改變鏡片間距,直至到達成可用的光學系統為止。針對試錯法的低效能系統,蔡司摒棄了傳統的做法,自己開發出一種利用計算方法來生產將來的顯微鏡鏡片的思路。因此,這位追求精準的工程師在 1866年選擇了一位特別的員工來實現他這個理想中的生產工藝。從此時開始,他和物理學家恩斯特·阿貝 (1840年–1905年)開展通力合作,致力於實現他的偉大目標,開發出一款光學特性超越市場其他同類產品的顯微鏡。蔡司那時已經50歲,而阿貝才剛滿26歲。也許他們不是一代人,但是他們有著相同的遠見。這支團隊精心研發了六年,優化並重塑顯微鏡,直到1872年,蔡司終於推出一款光學性能超越所有同行產品的顯微鏡。這一競爭優勢為該團隊帶來了國際間的讚譽,科學家和醫師們對蔡司顯微鏡推崇備至。蔡司通過分紅來獎勵阿貝的成功,並在1875年促成阿貝成為公司的股東。

公司快速成長,產品銷售量劇增,越來越多的僱員加入蔡司。然而,當時還有一個問題尚待解決,雖然蔡司和阿貝成功地製造了出眾的顯微鏡鏡片,但他們仍然買不起特殊的光學玻璃。他們夢想著有一天在耶拿能夠自己生產出高質量水準的光學玻璃。但是要如何才能實現這一夢想呢?

幸運地是,阿貝認識奧托·肖特(1851年–1935年),一位來自德國維滕的28歲化學和玻璃專家,開發了一種少量融合玻璃的程序。這個程序允許嘗試不同是成分組合。他融合了一種具有全新的光學特性的玻璃類型,鋰玻璃。肖特在1879年毫不猶豫地送了一份這種玻璃的樣品給世界知名的物理學家阿貝——此舉開啟了一段成果豐碩的合作關係,而這段合作關係不久後變得更為緊密。肖特後來定居耶拿,並專門設立了一間玻璃實驗室,此實驗室後來成為“耶拿肖特玻璃廠”。肖特在此地首先開發製造了新型的光學玻璃材料,然後發明了一種耐熱抗化學反應的硼硅玻璃(今以“耶拿玻璃”聞名於世)。這使得他能夠提供更廣泛的產品組合。蔡司、阿貝和肖特——三個人的強強聯合註定會獲得巨大的成功。

這種新型玻璃的出現鋪平了通往高性能顯微鏡的道路——復消色差物鏡。阿貝曾說過,“如果沒有肖特的加入,蔡司和我的事業至多僅有今日的一半,他是一個有創造力且精力充沛的人,在80年代初期給我們帶來了他的專業能力。”肖特則專門生產用於新型蔡司顯微鏡的玻璃,在1884年成立了肖特及合作伙伴玻璃技術實驗室,所有權屬於蔡司、阿貝和肖特三人。耶拿玻璃也因此成為世界上最有名的玻璃之一。

蔡司在創造出劃時代的顯微鏡後不久,也就是在1888年去世,他在遺囑中將自己的股權轉移給了兒子洛迪裡克。洛迪裡克將股權出售給阿貝。1889年,阿貝成立卡爾·蔡司基金會。該基金會又成立了一個新的集團,作為蔡司公司的所有者。1891年6月30日,肖特公司的一半加入基金會。1919年,全部肖特公司都交由基金會管理。可以說,蔡司、阿貝和肖特三人之間在科學與利益上合作與友誼,即便到今天都仍是難得一見的。

全球最難的EUV光刻機,為什麼只能依賴德國蔡司公司的光學鏡頭

蔡司和阿貝兩人不僅代表著在科學上開疆闢土的先鋒精神和勇往直前的企業家魄力,也代表著強烈的社會責任感和傑出的社會政治功績。1888年蔡司去世後,阿貝成功地與蔡司家人一同將公司和玻璃廠移轉給卡爾·蔡司基金會。最主要是,他想確保公司的存在不受私人利益影響。阿貝在1896年訂定了基金會的章程。從此,公司的利潤被用來惠澤耶拿大學和耶拿市民。該章程的法律規定也極具先鋒精神,在一個尚無勞動法規、僱主與員工的關係仍是家長制的時代裡,他訂立了可行的法律依據來保障勞工的權利。儘管其他公司後來也引入例如每日工時9或8個小時的規定(從 1900年開始),這些工作條件在蔡司早已成為一種常態。

(文章來源:我為科技狂整理)


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