過去兩年，伴隨芯片的短缺、對(duì)華禁令等一系列重大事件，光刻機(jī)從一種不為人知的先進(jìn)制造設(shè)備，一躍成為了大眾的新聞熱點(diǎn)。在這當(dāng)中，荷蘭光刻機(jī)廠商 ASML 幾乎是繞不開的存在。
原因并不復(fù)雜，因?yàn)?ASML 是全球唯一一家有能力制造先進(jìn) EUV 光刻機(jī)的公司，臺(tái)積電、三星、英特爾想要蘋果、高通等芯片設(shè)計(jì)公司制造先進(jìn)制程工藝的芯片，就必須使用該公司的 EUV 光刻機(jī)。而在實(shí)際情況中，EUV 光刻機(jī)的結(jié)構(gòu)之復(fù)雜、精密度之高，都讓它的量產(chǎn)極低，常年供不應(yīng)求，即便在過去兩年不斷提高產(chǎn)量，ASML 還是沒有滿足芯片行業(yè)的需求。
去年 10 月我們?cè)谖恼轮袑懙溃?/p>
（6 月）三星電子副董事長(zhǎng)李在镕開啟了自己的訪歐之旅，最關(guān)鍵的還是荷蘭，不僅與多名 ASML 高層舉行了會(huì)談，轉(zhuǎn)頭還向荷蘭總理要起支持：千萬確保 ASML 穩(wěn)定供應(yīng) EUV 光刻機(jī)。
但消費(fèi)電子市場(chǎng)的寒氣從去年年初開始，最終還是傳到了「永遠(yuǎn)缺貨不夠賣」的 ASML 身上。4 月 17 日，接近供應(yīng)鏈的媒體 DigiTimes 報(bào)道稱，臺(tái)積電、三星和英特爾瘋搶 EUV 光刻機(jī)的熱度已經(jīng)降溫，其中最大客戶臺(tái)積電開始砍掉部分 ASML 的 EUV 光刻機(jī)訂單，傳言比例達(dá)到了 40%。
臺(tái)積電，圖/Flickr
這件事可以說是情理之中，意料之外。首先從智能手機(jī)、PC 市場(chǎng)全面疲軟開始，需求的萎縮就會(huì)不斷向上游供應(yīng)鏈傳遞，只不過半導(dǎo)體行業(yè)的周期和供應(yīng)鏈都很長(zhǎng)，傳遞的速度相對(duì)較慢。ASML 全球高級(jí)副總裁、中國(guó)區(qū)總裁沈波在去年的一次媒體開放日也說過：
相比產(chǎn)業(yè)鏈里其他供應(yīng)商，半導(dǎo)體設(shè)備的一個(gè)特點(diǎn)是供貨周期相對(duì)偏長(zhǎng)。需求往下走的時(shí)候，我們差不多是最后一個(gè)感受到；需求往上走，我們則是第一個(gè)感受。
其次，發(fā)生在 ASML 身上的砍單消息，代表了代工廠也沒有看到行業(yè)復(fù)蘇、需求恢復(fù)增長(zhǎng)的拐點(diǎn)，故而選擇削減關(guān)鍵設(shè)備訂單這種偏保守的做法，以應(yīng)對(duì)大環(huán)境的不確定性。換言之，全球芯片需求的衰退，大概率還要繼續(xù)一段時(shí)間。
但以上的前提還是基于之前的市場(chǎng)現(xiàn)狀，未來一年仍然存在不少潛在的變局。
「不可理喻」的英特爾
4 月 13 日，英特爾宣布旗下代工服務(wù)部門（IFS）將與 ARM 進(jìn)行合作，基于 18A（1.8nm）工藝制造用于移動(dòng)設(shè)備的 SoC。兩家公司計(jì)劃，先期重點(diǎn)放在移動(dòng)設(shè)備上，之后會(huì)擴(kuò)大到汽車、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域，明顯看中了臺(tái)積電占有優(yōu)勢(shì)的市場(chǎng)。
考慮到英特爾的路線圖，18A 工藝的量產(chǎn)計(jì)劃在 2025 年，與 ARM 合作的收獲期至少要到那之后，但英特爾對(duì) EUV 光刻機(jī)的需求，又該加上一筆。
不同于臺(tái)積電和三星，自從帕特·基辛格（Pat Gelsinger）上任 CEO 以來推行 IDM 2.0，英特爾在制程工藝上的推進(jìn)就越發(fā)激進(jìn)。相應(yīng)的，英特爾對(duì) EUV 光刻機(jī)的需求也越來越大，相對(duì)另外兩家也更加迫切。
帕特·基辛格，圖/英特爾
此外，由于臺(tái)積電最先進(jìn)工藝的產(chǎn)能通常比較緊張、價(jià)格以及芯片行業(yè)的逆全球化進(jìn)程等因素，英特爾先進(jìn)工藝的需求也在推進(jìn)，包括 Intel 3、20A 都拿到了客戶訂單。而在三家中，英特爾由于代工業(yè)務(wù)的起點(diǎn)低，也一直在爭(zhēng)取更多的客戶訂單，變數(shù)反而最大。
當(dāng)然，另一方面也是因?yàn)橛⑻貭栠^去曾經(jīng)在 EUV 光刻機(jī)上判斷失誤。基辛格在接受采訪時(shí)就說過，英特爾曾是 EUV 技術(shù)研發(fā)的重要推手，包括 ASML 研發(fā) EUV 光刻機(jī)也得到了英特爾的不少幫助，但是在 10nm 節(jié)點(diǎn)上英特爾并沒有選擇 EUV 光刻路線，而是嘗試了 SAQP 四重曝光技術(shù)生產(chǎn)先進(jìn)工藝。
之后的故事后來我們都知道了——英特爾在 14nm 節(jié)點(diǎn)上「優(yōu)化」了好幾代，遲遲沒有實(shí)現(xiàn) 10nm，最終也選擇了 EUV 光刻路線。但就 EUV 光刻機(jī)的數(shù)量而言，時(shí)間決定了英特爾沒有多少「儲(chǔ)備」。
EUV 光刻機(jī)，圖/ASML
儲(chǔ)備少、需求大，所以盡管大家都在面對(duì)下游的需求萎靡，但英特爾還是選擇加大購買力度，包括去年搶了 ASML 新光刻機(jī) High-NA EUV 的首發(fā)訂單，也是為了保證 18A 節(jié)點(diǎn)的順利推進(jìn)。（High-NA 即高數(shù)值孔徑，從當(dāng)前的 0.33 提升到 0.55，從而允許更小的工藝制程和更高的生產(chǎn)效率。）
而按照 ASML CEO Peter Wennink 的說法，單臺(tái) High-NA EUV 的價(jià)格在 3 億到 3.5 億歐元（約合人民幣 22.6 億元到 26.4 億元）之間。
AI 戰(zhàn)爭(zhēng)，開啟軍備競(jìng)賽
與英特爾不同，ChatGPT 的爆火出乎所有人的意料，如果說去年年末推出第一波熱潮還存在質(zhì)疑，到今年已經(jīng)在全球范圍內(nèi)掀起了一場(chǎng) AI 戰(zhàn)爭(zhēng)。
從國(guó)外的 OpenAI（和微軟）、谷歌、亞馬遜、Facebook、X.AI（馬斯克剛成立）等，到國(guó)內(nèi)的百度、阿里、騰訊、商湯、光年之外（美團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)始人王慧文成立）等，都在進(jìn)入 AI 大模型的戰(zhàn)場(chǎng)。而在主流視野之外，還有更多尚不知名的大模型，比如開源的 BLOOM、復(fù)旦的 MOSS、斯坦福的 Alpaca。
Office 365 Copilot，圖/微軟
不僅如此，大量基于大模型的 AI 應(yīng)用層出不窮，還有 Office、搜索引擎這些用戶規(guī)模巨大的傳統(tǒng)工具不斷引入生成式 AI，這些都在快速增加算力的消耗，同時(shí)自然也需要龐大的算力進(jìn)行「補(bǔ)充」。
無一例外，它們背后的硬件基座都是大量的高性能 GPU，基本以英偉達(dá) A100、H100 GPU 為主，由臺(tái)積電 7nm/4nm 工藝制造。盡管還沒有到一季度財(cái)報(bào)公布的時(shí)間，但外界已經(jīng)在猜測(cè)英偉達(dá)能「贏多少」了。與此同時(shí)，臺(tái)積電來自英偉達(dá)的訂單也在不斷增長(zhǎng)。
長(zhǎng)期來看英偉達(dá)可能也難一家獨(dú)大，AMD 和英特爾，谷歌以及一票自研 AI 芯片的互聯(lián)網(wǎng)公司，還有可以期待一下的國(guó)產(chǎn) GPU 廠商。谷歌在本月早些時(shí)候就宣布，旗下第四代 TPU 驅(qū)動(dòng)的 AI 超級(jí)計(jì)算機(jī)勝過了英偉達(dá)上一代旗艦 GPU A100 驅(qū)動(dòng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)。但不管如何，最終這些芯片需求都要轉(zhuǎn)換為代工廠的訂單，從而影響到 EUV 光刻機(jī)的市場(chǎng)。
換言之，接下來生成式 AI 以及大模型的發(fā)展程度，也將很大程度上影響代工廠對(duì) EUV 光刻機(jī)需求的緊迫性。
算力爆炸，需要技術(shù)進(jìn)步
需求和市場(chǎng)，對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)當(dāng)然很關(guān)鍵，但生產(chǎn)和效率同樣重要。就像指導(dǎo)了半導(dǎo)體行業(yè)半個(gè)世紀(jì)的「摩爾定律」，生產(chǎn)端以此推進(jìn)半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步；需求端以此作為依據(jù)，提前規(guī)劃和開發(fā)更先進(jìn)的產(chǎn)品。
而如果按照 OpenAI 的報(bào)告所述，全球頭部 AI 模型訓(xùn)練算力需求每 3-4 個(gè)月翻一番，意味著陡然加快的算力消耗曲線，也意味著規(guī)模更龐大的芯片需求和更高的芯片技術(shù)要求?；蛘哂酶?jiǎn)單的說法——按照現(xiàn)有的技術(shù)，成本上無法支撐算力需求后續(xù)的暴增。
英偉達(dá) CEO 黃仁勛在今年 GTC 開發(fā)者大會(huì)也說，「芯片需要新的技術(shù)，可能在算力上會(huì)有十倍的需求量?！?/span>
黃仁勛，圖/英偉達(dá)
當(dāng)然，這是一個(gè)長(zhǎng)期的方向。一方面，半導(dǎo)體行業(yè)還在推進(jìn) 2nm 及以下的工藝制程，臺(tái)積電、三星和英特爾都規(guī)劃在 2025 年前后實(shí)現(xiàn) 2nm 量產(chǎn)，英特爾甚至還有 18A(1.8nm）的量產(chǎn)規(guī)劃。
另外，制造環(huán)節(jié)上的技術(shù)改進(jìn)也在提高整體的生產(chǎn)效率，以英偉達(dá)聯(lián)合 ASML、臺(tái)積電研究出的「計(jì)算光刻」為例，通過計(jì)算激光的衍射效應(yīng)，讓越來越復(fù)雜的掩膜板制造變得更有效率。
而且相比起市場(chǎng)前景的不確定性，制造技術(shù)的進(jìn)步，勢(shì)必會(huì)提高已有需求產(chǎn)品的效率，也為未來的恢復(fù)乃至爆發(fā)做好準(zhǔn)備。