ASML企业运营模式案例研究

牛媛媛 王天明

(1.华东师范大学；2.上海立信会计金融学院，上海 201620；3.上海微电子集团装备股份有限公司，上海 201203)

0 引言

目前世界高端光刻机制造商有ASML、Nikon和Canon，呈三足鼎立之势，其中，ASML一家独大。

1980年当Nikon公司于开始介入光刻机业务时，美国GCA公司的步进式光刻机产品占有世界90%的市场份额。然而，自20世纪80年代以来，Nikon公司的步进式光刻机快速占有市场，并一举取代了GCA公司的市场垄断地位。Nikon公司光刻机业务起步主要得益于日本半导体芯片制造商的强有力支持，其中包括日立公司、NEC公司、SONY公司和东芝公司，1990年Nikon成为世界最大的光刻设备制造商。尽管Canon公司介入光刻机业务比较晚，但其以出众的光学和精密机械技术很快超越了GCA公司。Nikon和Canon以占有70%～75%的市场份额主导世界光刻机技术发展，并一直持续到1995年。

在20世纪90年代后期，世界光刻机市场经历了一次巨变，该变化是由突飞猛进的荷兰ASML公司触发的。ASML公司在1990年的市场份额还不到10%，到了1995年该数值提升到14%，1998年为23%，2000年升至30%。同一时期，Nikon和Canon的市场份额分别是45%和29%、44%和23%、36%和21%。在并购美国SVG光刻机公司后，ASML的市场份额于2001年上升至37%，2002年成为全球最大的光刻机设备供应商(市场份额为47%)，尤其是基于双台(TWINSCAN)技术和TWINSCAN平台开发出的浸液式光刻技术更进一步巩固了ASML的霸主地位。

ASML脱胎于荷兰的Philips公司，自1984年成立以来历经35年春秋，已经成长为半导体领域的世界知名跨国企业，在16个国家、60多个城市设有办事处。ASML已成为代表荷兰国家创新能力的一张高科技名片，2010年上海世博会的荷兰馆里就展示了ASML的最新机台模型。2018年， ASML分布于123个不同国家或地区的23247名员工的市场销售额创纪录达到109亿欧元，在半导体设备领域排名世界第二(美国的应用材料排名第一)，产品毛利率达46%。

伴随半导体产业的蓬勃发展，前道光刻机的市场规模也日趋扩大，从1984年的4.63亿欧元增长到2017年的近120亿欧元，但ASML的竞争对手却从1984年的8家下降到当前的3家(ASML、Nikon、Canon)，ASML在前道光刻机领域处于绝对的技术领先和市场垄断地位，所占市场份额从2005年的57%增加到2017年的85.4%。伴随ASML的成长壮大，ASML的主要竞争对手Nikon和Canon的市场份额分别从1995年的45%、29%下降到2017年的10.3%与4.3%。

1 ASML公司运作模式

从Philips公司离开的45名技术人员继续从事光刻机研发工作并成立了ASML公司，1985年公司搬至Veldhoven，现在成为ASML公司总部。成立之初，ASML公司为Philips和ASMI共同拥有，由于ASML公司从成立之初就一直亏损，ASMI不得不将其股份的50%转让给Philips公司，其余股份则在1988年转让给荷兰的两家银行。即使这样，ASML的商业化运营仍不理想，经过多种努力，Philips公司成功剥离了ASML的股份，为减少商业风险，1995年ASML股票在阿姆斯特丹证券市场和美国NASDAQ上市。1995年，美国克林顿政府推出“信息高速公路”计划，整个半导体市场开始复苏并蓬勃发展。2000年3月在ASML股票价格最高时，Philips卖掉了NASDAQ上的大部分ASML公司股票。目前，Philips公司仍拥有ASML公司5.8%的股份，是ASML的第二大股东，仅次于美国量子基金(10.8%)。

2018年，ASML公司实现年销售额109亿欧元，净获利25亿欧元(占销售额的23%)。截至2018年12月31日，ASML拥有员工23247名，研发员工8500多名，研发投入16亿欧元，主要用于EUV极紫外光刻技术、浸液光刻技术及一体式光刻工艺研发。2018年，ASML实现人均销售额46.9万欧元，人均净利润10.75万欧元，研发人员人均研发费用18.8万欧元，无论是销售额、净利润，还是研发投入，ASML都远高于竞争对手Nikon和Canon。

2018年ASML销售光刻机设备224台份，每台均价4866万欧元，其中包括17台最新的TwinscanNXT:2000i浸液式系统和17台TwinscanNXE:3400B EUV新系统，用于芯片制造商最先进的10nm以下工艺节点。TwinscanNXT:2000i浸液式系统产率达275片/小时，NXE:3400B EUV系统产率可达每小时145片以上。

在前道光刻机设备领域，ASML公司在短短的18年(1984-2002年)里就从一个名不见经传的小公司成长为销售额居世界第一位的光刻机设备制造商；又用了16年(2003-2019年)成为半导体领域顶级的高科技公司。上述巨大的成功并不是偶然的，它与ASML的企业运作特点、产品开发模式、市场准确把脉和勇于技术革新紧密相关。

1.1 ASML公司运作特点——优势互补、强强联合

ASML公司本质上是一组拥有核心技术的独立企业联盟，联盟由核心企业和固定供应商组成。ASML与全球700多家专业供应商合作，其中，ASML-Philips-Zeiss构成ASML企业联盟的核心。ASML负责光刻机整机技术，Philips负责高速高精度的运动台技术，Zeiss负责光刻机光学系统的开发。固定供应商提供光刻机相关的功能模块和单元组件，主要包括VDL、NTS GROUP、NEWAYS、IDE、Agilent等关键供应商。2016年，分布在全球的700多家供应商提供的功能模块和单元组件贡献了ASML光刻设备约85%的外购成本，其中，40家关键供应商占据所有外购成本的80%。荷兰本国供应商数量最多，占43%，成本贡献30%；欧洲其它地区供应商占17%，成本贡献54%，其中，一半以上来自Zeiss公司。2018年ASML光刻设备总成本的28.3%购自Carl Zeiss(2017年为26.6%；2016年为27.6%)；亚洲北美供应商数量占40%，成本贡献16%。这种由供应商网络组成的企业联盟具有优势互补、强强联合的优势，使得ASML能专注于自身独特的能力优势——整机系统设计、整机系统集成(软件和硬件)、产品服务与支持以及产品销售与营销。

另外，ASML与比利时的IMEC光刻研究中心保持着长期合作关系，IMEC为ASML新机型提供光刻工艺测试平台。通过该平台，ASML可以与光刻工艺专家和芯片制造商进行有效沟通，从而快速改进光刻工艺并将其固化到整机软件系统中。同时，ASML与大学(TU/e、Delft、Twente等)、研究机构(TNO、IMEC、PSI等)建立了长期广泛的技术合作关系。 ASML的核心联盟、固定供应商、合作大学和研究机构大多位于荷兰(Eindhoven)、德国(Aachen)和比利时(Leuven)三国交界的Eindhoven-Aachen-Leuven三角地带，地理位置近，交通便捷，合作便利。

Philips公司总部位于荷兰的Eindhoven，ASML公司总部位于Veldhoven，两公司距离仅20分钟车程，Philips CFT距离ASML公司也仅有几公里之遥。ASML将晶圆台和掩模台技术委托给Philips CFT、Philips研究机构和Philips的下属制造机构。晶圆台和掩模台技术具体包括运动平台技术开发、视觉系统、直线电机技术、材料工业、摩擦学、热控制、运动控制以及系统集成与测试。在新产品运动精密平台研发早期阶段，ASML公司也与Philips CFT和Philips研究机构联合开展了相关研究，ASML每年支付给Philips公司的研发费用占其从Philips公司总购买值的比例一直维持在30%～40%。

Carl Zeiss半导体分部，具体提供光刻机的投影物镜和照明单元，距离ASML约有4小时车程，ASML所有的投影物镜和照明系统均由Carl Zeiss公司提供。Carl Zeiss在20世纪80年代也曾为GCA公司和日立公司提供物镜单元，后来两家公司的市场占有率持续萎缩，Carl Zeiss就逐渐成为唯一给ASML提供物镜照明系统的供应商，这种供应关系具有排他性。Carl Zeiss公司承担了ASML光刻设备所有曝光系统的研发和制造工作，范围覆盖物镜和照明系统的研究与开发、单一透镜和反射镜镜片的工艺制造、物镜光学系统的集成，以及物镜系统的测试与调整等。此外，通过合理的机制设计，ASML与Carl Zeiss有效避免了排他性合作关系下潜在的利益冲突，该机制包括ASML与Carl Zeiss之间建立定期相互交换研发工程师和科学家的制度，以及共同开发、利益共享机制等。2017年，ASML间接收购了德国Carl Zeiss半导体分部SMT股份有限公司的24.9%股份，以促进EUV光学系统进一步发展。

ASML公司集成了全荷兰、欧洲甚至世界范围内最专业的制造商来设计、研发与制造光刻机，充分展现了优势互补、强强联合的企业集群优势。为了研发出光刻机不同单元技术，需要相关公司的长期投入，而这种优势互补的企业联盟结构最能够发挥各自专长，最大程度上降低了主要单元的研发商业风险。强强联合的联盟企业均是光刻机相关单元系统的专业制造者，从而确保了这种合作的有效性，有效缩短了功能单元系统的开发周期，保证了研发质量。另外，良好的利益共享机制也保障了这种优势互补、强强联合合作体系的稳定性和长效性。

1.2 ASML产品的开发模式——模块化产品与专业化平台

ASML光刻机采用模块化的设计、制造、集成和调试，光刻机的主体单元按照模块化架构分成8大功能组、50多个功能模块。8大功能组分别是：物镜、光源、照明、晶圆台、掩模台、传输、对准、框架等。这种采用模块化设计的光刻机架构刚好适应了ASML公司的组成特点，企业组织与产品架构完美对应，刚好诠释了康威定律(Conway’s Law)。各模块分系统与单元组件在ASML企业联盟和关键供应商内部完成设计、制造、组装以及调试后，经过测试验收后交付给ASML，最终在ASML的总成净化车间内完成整机装配、集成和调试。在整机调试完成后分解成若干大单元，将其包装并空运到用户的Fab厂房，再次进行整机安装、集成和调试后交付给客户试产。通过采用这种模块化操作，从接收客户订单到设备交付使用的周期大幅缩短，如拆机包装和运输1-5周、客户现场安装调试及交付1-4周。目前整个周期已缩短至3～4个月，优于Canon公司，领先Nikon公司。

快捷的光刻机整机安装、集成和调试已经成为ASML的核心竞争力之一，这完全得益于ASML光刻机产品的模块化架构和模块化开发方式。

ASML光刻机采用专业化平台开发模式，目前已经形成2大类、4种产品平台。两大类包括PAS类平台和TWINSCAN类平台。PAS类平台主要针对直径200mm晶圆的光刻以及其它光刻微制造领域的特殊应用，目前主要形成PAS 5500平台产品。TWINSCAN类平台是ASML成功的根基，主要针对300mm晶圆的光刻，目前形成3种主流平台产品，分别是：TWINSCAN XT平台，主要针对干法光刻机产品；TWINSCAN NXT平台，主要针对浸液光刻机产品；TWINSCAN NXE平台，主要针对EUV光刻机产品。

目前仍在销售的4种系列平台产品及其推出时间分别是PAS 5500(1991)、TWINSCAN XT(2003)、TWINSCAN NXT(2008)和TWINSCAN NXE(2013)，每种专业化产品平台都对应一系列衍生产品系列。

PAS 5500产品平台对应的系列产品有：PAS 5500/100D、PAS 5500/275D、PAS 5500/350C、PAS 5500/450F、PAS 5500/750F、PAS 5500/850C、PAS 5500/8TFH、PAS 5500/1150C及其以前生产的型号机。上述系列产品采用的光源是：i-line，DUV-KrF 248，DUV-ArF 193，线宽涵盖280nm,150nm,130nm,110nm,90nm。

对应TWINSCAN XT平台衍生的系列产品有：TWINSCAN XT 400L、TWINSCAN XT 860M、TWINSCAN XT 1060K、TWINSCAN XT 1460K及以前生产的型号机。该系列产品采用的光源是：i-line，DUV-KrF 248，DUV-ArF 193；线宽有220nm,110nm,90nm, 65nm。

TWINSCAN NXT平台衍生的系列产品有：TWINSCAN NXT 1965Ci、TWINSCAN NXT 1970Ci、TWINSCAN NXT 1980Di、TWINSCAN NXT 2000i，该系列产品均采用DUV-ArF 193光源以及浸液光刻，并支持双曝光工艺。TWINSCAN NXT 2000i是目前最先进的浸液式光刻系统，可以大规模制造7nm工艺节点。

对应TWINSCAN NXE平台衍生的系列产品有：TWINSCAN NXE 3400B、TWINSCAN NXE 3400C。该系列产品采用EUV光源，线宽将终结摩尔定律的光学极限。TWINSCAN NXE 3400B是新一代商用的EUV光刻系统，融合了产率、最高分辨率以及最先进的套刻和焦深性能。

正是这种以专业化平台为依托的新产品开发模式大大加快了ASML新产品开发速度，缩短了产品上市周期，且产品质量和性能指标都符合客户预期。

1.3 ASML的市场驱动机制——引领市场、开拓创新

半导体市场一直遵循摩尔定律发展。晶圆直径依次经历150mm200mm300mm450mm变化，450mm晶圆的光刻设备目前仍处在研发阶段，300mm硅片是半导体行业使用的主流晶圆。光刻机使用的光源历经汞灯i-line、DUV-KrF 248、DUV-ArF 193、EUV，光刻工艺代线宽历经从900nm到7nm的技术发展。

ASML瞄准未来并引领市场发展。PAS2500系列产品针对直径150mm硅片的光刻，光源配置采用G-line、i-line、DUV-248，线宽900nm、500nm；PAS5500系列产品针对直径200mm硅片的光刻，采用i-line、DUV-248、DUV-193的配置光源， PAS5500实现了步进机向扫描机的跨越，PAS5500/550是ASML开发的第一台商用扫描机，线宽280nm、150nm、130nm、110nm、90nm。针对直径300mm硅片的光刻，为了提高产率，并有效处理运动台驱动反力，ASML在业界率先提出双台概念，并首创出TWINSCAN平台，在此基础上，ASML根据产品特点和关键技术，形成了TWINSCAN AT、TWINSCAN XT、TWINSCAN NXT、TWINSCAN NXE系列平台产品，最早研发出的TWINSCAN AT平台已经废止，目前市场上存在TWINSCAN XT、TWINSCAN NXT、TWINSCAN NXE三种商用平台且各有分工。其中，TWINSCAN XT主要用于干法光刻机系列；TWINSCAN NXT主要用于湿法光刻机系列，并支持DoublePattern光刻工艺；TWINSCAN NXE主要用于EUV光刻机系列。

由此可见，ASML紧密跟踪光刻设备市场发展动态，适时推出满足芯片制造商需要、具有高技术复杂度的尖端光刻机产品，从而引领该行业市场。ASML之所以能够实现市场引领，与其强大的开拓创新能力密不可分。

ASML拥有一支数量庞大且涉及多学科多领域的高科技研发团队，每年用于研发的费用数以亿计。表1显示，自2015年以来，ASML的研发人数占员工总数的比例一直维持在35%左右，研发人员逐年递增，2018年达8500多人。表2显示，自2008年以来，ASML的研发费用约占销售额的16%，研发投入逐年增长，2018年全年研发费用支出达16亿欧元，主要用于EUV极紫外光刻技术、浸液光刻技术及一体式光刻工艺研发，以维持并扩大公司技术优势。

表1 ASML公司研发人员数量变化情况(2015-2018年)

注：表中原始数据来源于ASML相关年报

ASML每年数量可观的技术专利申请量和专业技术领域的学术论文发表量标志着其拥有源源不竭的创新能力。ASML的第一项专利为“Device for exchanging masks”，于1984年5月授权。1984年4月-1991年2月，ASML公司的专利申请量维持在每年4～6项，1990年后有了较大幅度增长，2002年8月，自ASML推出“专利奖励计划”(Patent Award Program)以来，专利申请量骤增，平均每两位工程师就有1位申请了专利，1/3的创新建议转化为专利并申请保护。截至2018年12月31日，ASML在全球半导体设备和芯片制造国家拥有约12000项专利或专利申请，业务涵盖各个领域，其中，约300项的新专利申请可能在未来几年扩展到其它国家。ASML-Philips-Zeiss企业联盟每年在SPIE发表的学术论文、会议论文涉及多个方面，独立发表或与芯片制造商、分系统模块制造商、材料提供商、大学和研究机构合作发表的文献量逐年递增，超过竞争对手Nikon和Canon，这些都标志着ASML拥有强大的开拓创新能力。

表2 ASML公司研发费用变化情况(2008-2018年)

注：表中原始数据来源于ASML相关年报

表3 ASML公司光刻设备平均售价比较(2015-2018年)

注：表中原始数据来源于ASML相关年报

ASML的创新能力集中体现在光刻机设备性能上，这些创新也为ASML带来了良好的市场口碑和丰厚的经济回报，每年售出的光刻机设备均价从2000年初的约820万欧元/台(2000-2003年年均价)骤增到现在的4520万欧元/台(2015-2018年年均价)。通过实施技术创新，光刻设备性能大幅提升，设备技术复杂度也随之提升，在15年里ASML的光刻机平均售价增长了约5.5倍，这也为继续创新提供了不竭动力和资金源泉。

ASML于1980年代研发出PAS 2000/5000平台及其系列产品，费用支出达5000万欧元；1990年代研发出PAS 5500平台及其系列产品，费用支出约4亿欧元；2000年代研发出具有里程碑意义的TWINSCAN平台及其浸液光刻，经费支出达15亿欧元之多；2010年后对NXE EUV加大研发力度，集中欧洲与北美研究机构进行联合攻关，研发投入20余亿欧元。

强大的创新能力是ASML产品不断推陈出新的动力源泉，是ASML公司30多年技术积累的厚积薄发。由此不难理解为什么在光刻机设备领域具有里程碑意义的双台技术和浸没式技术最早在ASML诞生，并通过进一步技术改进和质量完善，成功实现商业化应用。针对下一代EUV光刻技术，ASML公司20多年来一直怀抱着攻坚克难的执着精神进行探索和研发，终于在2018年实现了EUV光刻设备具有经济性的量产产率。ASML所有这些具有开拓性的技术创新大大推动了半导体产业发展，为芯片制造商提供强大的支撑服务，持续推进摩尔定律向前发展，逐步逼近光学极限。

1.4 ASML公司治理特点——管理委员会负责公司治理，两个总裁分管技术和运营

ASML董事会管理委员会目前采用两总裁体制：一位总裁兼任首席执行官，对公司财务运营和经营管理总负责；另一总裁兼任首席技术官，对公司产品应用和技术开发总负责。该体制类似中国航天业的“两总”制(总指挥和总工程师)。

ASML公司董事会管理委员会负责公司治理，现有成员6人。他们拥有丰富的行业任职背景，都曾在国际大公司中担任要职，在相关的科学、技术、财务和营销领域拥有丰富的资源，是相关领域先进的技术专家和管理专家。董事会的部分成员还在与ASML有合作关系的供应公司、大学和研究机构中担任兼职工作。

现任ASML总裁兼首席执行官彼得·温宁克(Peter Wennink)于2013年7月1日被任命。他于1999年加入ASML公司，担任执行副总裁、首席财务官和管理委员会成员。彼得在财务和会计方面拥有深厚的背景。在加入ASML之前，他曾在Deloitte Accountants担任合伙人，专注于高科技和半导体设备。除了在ASML担任职务外，彼得还是荷兰皇家特许会计师协会会员、埃因霍温理工大学监事会成员、FME-CWM的董事会成员(FME-CWM是荷兰科技行业的雇主组织)。

现任总裁兼首席技术官马丁·范登布林克(Martin van den Brink)于2013年7月1日被任命。他于1984年初加入ASML，是ASML第一批创始人雇员之一，并担任多个工程职位，负责包括产品开发引入模块化设计、实施开放的创新政策以及TwinScan双台架构、浸没式光刻技术和极端紫外(EUV)光刻技术等几乎所有的重大技术决策。1995年，马丁被任命为技术副总裁；1999年被提升为市场营销与技术执行副总裁，并被任命为ASML管理委员会成员。马丁于1984年获得荷兰特温特大学物理学学位，2012年被阿姆斯特丹大学授予物理学荣誉博士学位，并于2014年获得荷兰狮子骑士勋章。他因对纳米技术的贡献而获得2014年IEEE Cledo Brunetti奖，并因对微电子行业的杰出贡献而荣获2015年IEEE Robert N Noyce奖章，2019年马丁获得了IMEC创新终身奖，以表彰其为微芯片所作出的个人贡献。

2 ASML企业运作模式启示

由于地理位置、国情文化、产业配套等方面存在差异，ASML企业运作模式很难在中国被原封不动地复制，但其成功的运行机制值得学习和借鉴。

ASML自身拥有的核心技术及其市场表现是其与其它供应商合作的前提和关键，是组建企业联盟的基石。联盟内的核心企业和关键供应商地理位置接近，交通快捷，沟通便利。ASML与供应商合作并不是采用OEM方式，放手任由供应商去作，而是委派专家和工程师与关键供应商一起组建项目研发团队，共同制定概念方案和技术路线，并具体控制与项目进度相关的各个环节，实现在总体上和细节上全面关注并指导项目进展。

ASML与大学和研究机构拥有长期友好合作关系，许多带有试探性的创新技术自提出后，均是先通过大学和研究机构进行原理验证并开发出实验原型后，再将研究成果拿到ASML联盟内企业进行产品工程级的改进和完善，而后作为技术储备，或以最快速度应用到光刻机产品中。ASML通过对大学和科研机构进行项目资助，联合培养硕、博士，很多人毕业后都留在ASML及其联盟企业内工作。此外，大学、科研机构与联盟企业间的人员交流机制健全，企业研究人员可以指导学生，亦可以到大学从教或是深造，大学、科研机构的老师和研究人员也可以根据项目性质到企业任职，人才流动机制健全，流动渠道比较畅通与自由。

ASML在技术领域的厚积薄发完全得益于其强大的技术研发队伍和30多年的经验积累以及技术积淀。ASML为企业家精神提供了自由的土壤，使多学科多领域专家和科学家有充分的自由去实现有助于ASML技术优势的新技术与新概念，非垂直的层次结构也使得组织中任何地方产生的想法都有可能变成现实。

同时，ASML联盟内的中高层(技术层和管理层)定期互换以及技术工程师的定期互访机制、董事会管理委员会的两总裁制、董事会成员的丰富资历等，这一切都为ASML的健康肌体注入了新鲜“血液”，使之一直保持着旺盛的创新活力。