0.前言

在读这本书之前，建议大家先看看这条视频扫个盲，或者看下老石谈芯关于光刻机和芯片技术的内容，再看这本书就不会那么懵了。

光刻机是集精密光学、精密机械、自动化控制和软件工程于一体的系统，它不仅要实现极高的曝光分辨率，而且要具有极高的重复定位精度。先进光刻机也被喻为集成电路装备制造业中“皇冠上的明珠”。

ASML自身则专注于光刻机系统的集成和下一代产品的设计。

缩写：

• Natlab：飞利浦享有盛誉的前沿技术研发实验室，是光刻机和各项核心技术诞生的摇篮。
• Elcoma：飞利浦的半导体和材料部，是光刻机的需求方，经常是ASML的第一个客户。
• S&I：飞利浦科学与工业部，负责工业化产品的量产，包括光刻机的量产。ASML是S&I和ASM国际公司的合资企业。
• CFT：飞利浦制造技术中心，负责提供产品工程化的技术支持。
• Perkin-Elmer：最早销售工业用光刻机并领先市场的美国公司。
• GCA的David Mann公司：继Perkin-Elmer后光刻机领域的前沿公司。（一家美国公司）

光刻机名称：

• Lithography（简称Litho）：光刻。
• Photo repeater：最早的光刻机，重复曝光光刻机。（GCA的David Mann公司开发，先工光刻机制作接触式掩膜，然后再印到晶圆上）
• Aligner：对齐光刻机，用来保证套刻的准确性。
• Stepper：步进光刻机，一次曝光晶圆的一个区域。
• Scanner：扫描光刻机，用光缝扫描的方式曝光晶圆的一个区域。
• Lithography system：光刻系统或光刻机。现代光刻机是Stepper和Scanner的结合体。

名词解释：

• 晶圆：高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆
• 掩膜：
• 光刻胶：
• 接触式光刻：

这家公司现在的文化是很有攻击性的：不顾一切地成为赢者直到垄断市场。这种颠覆性的思想在ASML成立时就根植于其文化中，并孕育了后来的一切。

一家制造超级复杂的产品的公司，其企业文化在过去数年一直是“烂摊子”，但在几个月之内就彻底改变了吗？甚至在1984年春夏之交时建立的企业文化在30年后仍旧保持不变？

人物

• 贾特·斯密特（Gjalt Smit）：
  • ASML总架构师
  • ASML第一任首席执行官
  • 在ASML成立后的最初几个月内定义公司的那个人
  • 他在ASML种下了那粒种子——不计成本和闪电般的速度。这引导着ASML从一个微不足道的“小玩家”成为全球的“超级霸主”
  • 最早从飞利浦来的50名员工构成了ASML的技术团队。其中最了不起的事情是贾特·斯密特把焦灼混乱的员工组建成了一支充满热情的队伍，并且融合了很多截然不同的文化
  • ASML的故事还包括没有人情味的工作文化：“18个轮子的大卡车设计的时速是每小时60英里（1英里约为1609米）。你可以开到每小时90英里，但你不能总开那么快。在ASML，17年时间里我的时速一直是每小时90英里。”
• 阿瑟·德尔·普拉多（Arthur del Prado）
  • ASML大股东，与施密特不和
• 弗里茨·克洛斯特曼(Frits Klostermann)
  • Natlab的研发人员、科学家，主导造出了飞利浦集团第一台光刻机-6镜头重复曝光光刻机
• 里奥·图莫斯（Leo Tummers）：
  • 克洛斯特曼的领导
• 爱德·鲍尔（Ad Bouwer）：
  • 克洛斯特曼在研发飞利浦集团第一台光刻机的时候招募的设计师
  • 此人固执且执着，两人经常争论不休，但他在整个过程中发挥了巨大作用
  • 他被认为是Natlab当时最好的机械工程师，甚至可能是整个飞利浦最好的机械工程师。
• 安东·飞利浦（Anton Philips）：飞利浦的创始人
• 弗里茨·飞利浦（Frits Philips）：安东的儿子，在安东之后接管了该公司
• 哈霍·梅耶（Hajo Meyer）：Natlab的部门负责人之一
• 赫尔曼·范希克（Herman van Heek）和吉斯·布休斯（Gijs Bouwhuis）：
  • 联合创造了世界上第一台步进光刻机
  • 范希克是系统架构师，布休斯则研发了一种精确度最高的对准技术
  • 在随后的几十年里，荷兰的光刻技术传遍了全球
• 维姆·特罗斯特（Wim Troost）：
  • 1970s，从废料堆中救出了步进光刻机
  • 他是S&I的事业部董事之一，在飞利浦步进光刻机的发展历史中发挥关键作用
  • 如果说在后来的几十年里，有人可以代表飞利浦，那么这个人就是他
• 阿瑟·德尔·普拉多
  • ASML的前身ASM的创始人

ASML

• 30多年前，整个光刻机市场被美国GCA和尼康垄断
• 他们花了10年时间使公司站在竞争者的前面
• 从20世纪90年代中期开始，他们又花了10年时间最终完全垄断了市场。
• 在第三个10年后的今天，ASML的光刻机在芯片精度和制造速度上已经藐视群雄
• 荷兰最大的出口商、荷兰最大的技术雇主和世界最大的芯片设备制造商
• ASML光刻机占据的市场份额有70%～80%之高，很多年里一直把佳能和尼康远远甩在后面

1.光刻机前历史(1962-1969)

飞利浦物理实验室（Natlab）：

• 一个只接收顶尖人才的超级大学，不需要像大学里那样上课，科研预算几乎没有上限
• 飞利浦创新之源，使得很多先进科技转化成了新产品：电视、收音机、日光灯、录像机

1961年：美国GCA的David Mann公司推出了971型Photo repeater（重复曝光光刻机），为最早的光刻机，第二年就卖了23台；全手动操作，曝光精度为1微米（其他仪器的精度只能达到25微米），接触式掩膜、氙气闪光灯、缩印照相；在整个1960s，该公司的市场份额一直保持在60%~70%，以产品品质卓越闻名，不仅自身品控极高，对供应商也很苛刻。

1963年：飞利浦的半导体和材料部Elcoma购买了一台971型光刻机，Natlab的研发人员-科学家弗里茨·克洛斯特曼(Frits Klostermann)-仔细测试了这台机器，认为他们的系统其实没有做到足够好。

1960s：Elcoma的半导体工厂决定开始生产集成电路，他们从美国订购的971型光刻机已经不能满足需求：一是精度不够，二是太耗费人力了（因为需要全手动操作），Elcoma和Natlab决定合作制造一台光刻机

1966年：克洛斯特曼获批制造他的光刻机，老板给了他绝对的自由和慷慨的预算，他决心制造出一台完美的光刻机，赶超美国。

他要解决的问题是：如何把集成电路的图案投射到照相底片上，然后通过接触式掩模将照相底片上的图案刻到芯片上。他参考了David Mann公司的方案，设计了一个6镜头曝光系统，可为单个芯片同时曝光6个不同的照相底片，每个底片有不同的图案，成为芯片中的一层。

研发的过程中必然会遇到一些技术问题，来自Natlab的技术为其提供了重要支持，既三张精密技术王牌：

• 线性光栅技术：一个光电标尺可以测量出0.1微米的位移，通过该技术测量的数据，新光刻机可以精准地进行闪光灯曝光。
• 液压轴承技术：可用于制造一个线性滑动系统，内部金属部件漂浮在受压恒定的油膜上，移动时没有摩擦，因此整个装置没有磨损。
• 空气轴承技术：可让6个镜头像6个气垫船一样在压缩空气中独立漂浮，使得镜头和照相底片之间的距离可被精确控制，可精确到1微米。

最终成品的性能也非常卓越：6个光掩模的图案偏差（回归误差）在整个表面保持在0.1微米以内。对于连续成像的光掩模，可以达到在30毫米的长度内对准误差只有0.25微米。在距离中心1.6毫米的直径范围内，该光刻机甚至可以刻出1微米宽的精细线条。这些在当时都是令人印象深刻的数字。

1967年5月：克洛斯特曼和鲍尔的6镜头重复曝光光刻机原型在Natlab研究展览上展出。

1967年夏：Natlab使用他们的6镜头装置制作的第一张掩膜交付Elcoma晶圆厂。一个月后，Natlab开始制造第二台这样的机器，截止1968年1月则达到了6台。

与David Mann公司的光刻机相比，Natlab的光刻机不存在温度形变问题，成品良率较高，速度也很不错，在当时十分先进。飞利浦主要用它为集团内的公司制造掩膜，后来也对英国和美国销售掩膜。重复曝光光刻机成了飞利浦的拳头产品。

2.合法印钞机(1970-1975)

该阶段的关键人物是赫尔曼·范希克（Herman van Heek）和吉斯·布休斯（Gijs Bouwhuis），这两个人是天生的工程师。他们联手创造了世界上第一台步进光刻机。范希克是系统架构师，布休斯则研发了一种精确度最高的对准技术。在随后的几十年里，荷兰的光刻技术传遍了全球。

2.1 接触式光刻走到了尽头

接触式光刻浪费惊人：那时的芯片大约有10层，每一层都需要特有的光掩模，大约进行10次接触光刻后，掩模就报废了，而且也不是每个芯片都能正常工作，总体良率只有不到2%。

接触式光刻的局限：光刻版和晶圆从来都不是完全水平的，因此晶圆就会受到牛顿环的干扰，难以解决。整个行业微型化的风暴促使掩膜的线条往越来越细的方向发展，但这会导致掩膜变得越来越脆弱。

下一代方案：从1︰1的复制芯片模式转向直接缩微投射到晶圆上的模式。但实施难度极高：制造一个芯片需要连续多轮成像，所有这些曝光的图像都必须非常精确地套在一起。但是，机器如何确定前期曝光的确切位置呢？这些前期的图像现在隐藏在一层新的光刻胶下。

好在他们的前辈克洛斯特曼已经奠定了很坚实的基础：他的6镜头重复曝光光刻机生成的掩模彼此之间能完美地对准。

范希克和布休斯在精度上面临着相同的挑战，但他们的机器必须定位光刻胶下方的前期图案，并以极高的精度将新图案投射到它们上面，然后连续多次重复这一过程。

还有一种方案：电子束直写。

2.2 旅美见闻

Perkin-Elmer和优特公司正在研究非接触式光刻机，这种机器可以一次性曝光整个晶圆及其所有电路，但只能实现1:1的投影，不能实现微缩投影，而范希克和布休斯设想的机器可以做到。其中Perkin-Elmer的机器是给美国国防部造的，由于对准系统价格惊人，该公司并没有试图将其商业化。

范希克和布休斯在继续探究光学方案，光学方案最大的问题是对准问题：机器对于晶圆同一块区域的多次连续曝光必须以极高的精度精确叠加，但由于中间的化学和物理处理过程，他们在晶圆上制作的任何标记或其他图案最终都会消失不见，每次曝光前覆盖的光刻胶也给对准过程造成了困难。

美国人则不再相信光学方案，而是把希望寄托在电子束直写上。它虽然速度很慢，但比光学光刻要精确得多。每个人都期望电子束直写能使吞吐量得到提高。

2.3 制造成功

1971年5月，布休斯、范希克和爱德·鲍尔在技术文档105/71中说明了他们的方案，并表明需要70,000美元来制造一台样机：45,000美元用于光学部分，其余用于电子和机械部分。

这台机器很快就有了名字。克洛斯特曼研制的光刻机能在玻璃板底片上烧出图案；范希克和布休斯研制的机器能将这些图案直接投射到晶圆上，所以他们称之为晶圆重复曝光光刻机1代（Silicon Repeater1或SiRe1）。

他们是如何解决最棘手的对准问题的呢？那就是相位光栅和镜后测光。

相位光栅：当时几乎所有主要芯片制造商都在研究利用晶圆上某种鲜明的特征来确定位置，布休斯提出了可将相位光栅用于位移测量技术。相位光栅看起来有点像芦笋田，传感器使用光学偏振和相位对比技术，这使得它可以读取这些芦笋田，如果他们能把一个小型芦笋田放在晶圆上，并将掩模和其他东西都用偏振激光对准，那么理论上可以解决对准的问题。

镜后测光：让定位激光直接穿过镜头组而不是单独的镜头对光路进行投影和对准。多镜头系统会带来新的挑战，但被布休斯完美解决。镜后测光技术是皇冠上的明珠，后来由飞利浦与ASM国际公司的合资公司——ASML继承。

相位光栅和镜后测光技术的结合极具革命性和先进性，它使ASML在未来几十年的竞争中一直领先。这种结合和直线电动机（后来在Natlab实现）一起构成了ASML成功的技术基础。它是一项关键的发明，将使ASML征服全球市场，并成长为2000年后芯片光刻工艺的主要供应商。

投影系统并不是范希克和布休斯所面临的唯一光学挑战，这一过程还涉及大量的操作和快速精准的移动。为了快速制造一台原型机，范希克找来了鲍尔。当时，鲍尔被认为是Natlab迄今为止最好的机械工程师，甚至可能是整个飞利浦最好的机械工程师。鲍尔和Natlab的气动小组有着良好的关系，因此采用了压缩空气方案来实现移动。

为了顺利制造这台原型机，他们还得到了其他部门的帮助，比如Elcoma提供了机器控制系统的解决方案，位于法国的CERCO克服巨大挑战提供了满足他们苛刻要求的光学器件。

最终的成品是领先的：这台机器将掩模图案缩小至2英寸见方，并将图案投射在直径只有三四英寸的晶圆上。电路中最小的图案只有2微米宽。在最大的锐度下，每次步进可以成像7毫米见方的芯片。它还可以成像更大的芯片（10毫米×10毫米），但投影后的图像不够锐利。步进光刻机可以在1/10微米的误差范围内定位晶圆。曝光需要0.5秒，移动位置后再投影又需要0.5秒。在3分钟内，机器就能曝光整个晶圆。世界上没有什么比这更先进了。

但它仍然只是一个原型。步进式光刻机太复杂了，飞利浦甚至无法让这台机器在自己的工厂里面工作，更别提找到外部客户了。

2.3 美国产品

Perkin-Elmer的Micralign光刻机：Perkin-Elmer的工程师基于为美国空军制造的微型投影仪进行改进，这种投影仪仍然是1:1投影而不是微缩投影，但解决了接触式光刻机的掩膜浪费问题。他们改进了曝光系统，采用两个凹面的球形镜，解决了光的散射问题，以及球形畸变问题，最终使得整个曝光系统大大简化。1971年11月，Perkin-Elmer将这台机器制造了出来，命名为Micralign光刻机。

Micralign光刻机逐渐被芯片制造商认可，因为它使得掩膜可以无限使用，并且能大幅提高芯片良率，使得芯片制造成本大幅降低。其中Intel还使用它制造出了大名鼎鼎的8086处理器（1978年6月），一年后又制造出了8088处理器，Intel后来用这个处理器制造出了第一台个人计算机。

1970s，Perkin-Elmer成为一家制造芯片设备的大工厂。它拥有90%的光刻市场份额，是半导体行业最大的设备供应商。对于芯片制造商来说，Micralign光刻机堪称完美。自20世纪70年代中期以后，Natlab和许多美国芯片公司在步进光刻机的开发中一直处于落后地位。

David Mann的步进式光刻机：Micralign的火爆使得他们的光刻机没了销路，他们决定修改他们的光刻机模型，把它变成一台步进式光刻机。David Mann的高管不支持这一观点，但团队有很大的自主权，坚持走步进式光刻机路线。David Mann在研发步进式光刻机的时候，飞利浦也在研发，飞利浦因其技术闻名，他们曾向飞利浦寻求过合作，但得到了拒绝。

3.垂死挣扎(1976-1983)

3.1 维姆·特罗斯特

1978年初，Perkin-Elmer的Micralign光刻机正在迅速占领市场。Natlab和飞利浦的晶圆厂都购买了这种机器。看到商机的飞利浦高管们想要继续步进式光刻机研究计划，相关的两个部门是Natlab和飞利浦科学与工业部（S&I），前者偏研究，后者偏应用。飞利浦准备把研发任务从Natlab转到S&I以继续研发，当时S&I事业部的董事之一，领导S&I的工业数据系统（IDS）事业部的维姆·特罗斯特承担下了这个艰巨的任务。当时全世界都认为光学光刻技术只是一个临时解决方案，很快会被电子束、离子或X射线成像技术代替，就是在这种技术背景非常不确定的情况下，他与各种困难作斗争，延续了光学光刻技术的发展。

特罗斯特是一个工作狂，他有着无限的精力和非凡的职业道德，经常加班到8点才到家，即使在晚饭后，工作也填满了他的业余时间。他适时地将项目一个又一个地揽入他分管的部门，抓住每一个可以赚钱的机会，鼓励和支持他的员工尝试各种各样的项目。他对当时社会所宣扬的价值观深信不疑：跨国公司有责任为社会服务，必须提供和保障就业。于是，他经常出现在人力资源部门，从冗余员工的卡片目录中挑选适合新项目的人。

在20世纪70年代中期，特罗斯特的业务遍及欧洲。S&I在德国和爱尔兰帮助乳品工厂实现了自动化，在比利时帮助钢铁厂实现了自动化，并在意大利建立了环境监测网络。

特罗斯特有一笔隐藏的储备金：飞利浦实行非常详细的记录制度，对成本、预算、小时工资和收入进行严格的财务检查，但飞利浦的财务部门很难对特罗斯特的部门进行严密监督，因为他的项目有时会延误，而且需求也会不断变化。这一例外使S&I在规则上有了一定程度的自由。以防项目出现紧急情况，特罗斯特保留着一笔隐藏的储备金。

这些储备金为特罗斯特提供了很大的操作空间，他甚至可以投资一分钱不赚的活动。当特罗斯特从Natlab那里接手步进光刻机时，他就利用隐藏的储备金来维持其研发。公司的财务主管们知道这件事后，也只能沮丧地看着。尽管他们不赞成特罗斯特的行为，但没有人能动他：他们都依赖他为公司创造的业绩。在始终未有订单，甚至飞利浦自己的晶圆厂也不买的情况下，他一直坚持步进光刻机的研发。

3.2 特罗斯特的信

特罗斯特的团队从Elcoma找到了4台SiRe1的复制品，测试后发现都不能工作。然后他考虑寻求外部合作，IBM当时（1978年）经营着世界上最先进的晶圆厂，经过沟通后，IBM同意使用他们的机器，但是这台机器必须在1982年6月8日发货。

当时有光学光刻和电子束直写两种技术路线。前者已有原型机可用，即由Natlab研发SiRe2和由S&I研发的SiRe2的工业版本PAS2000；后者也有技术团队在做，虽然电子束直写的精度优势明显，但其速度太慢，不能满足当时旺盛的商业需求。

两个团队经常关于技术路线的问题吵得不可开交，导致工作难以推进。这时候，特罗斯特为了将每个人都调整到一致的方向，写了一封臭名昭著的信，强制选择了光学光刻方案，要求其在SiRe2的基础上开发其工业版本PAS2000，并且放弃了电动晶圆台方案，继续采用液压方案，尽管后者有很多缺点。

特罗斯特要求团队在开始提出新想法之前，得先造出Natlab原型机的精确复制品。但直到1980年，S&I甚至连一台能正常启动和运行的机器都没有制造出来。团队意识到，芯片成像系统的研发可能比飞机和电话交换机难。而且当时人力资源也不够：步进光刻机项目只有几个人，而电子束直写机项目却有几十个人。

3.3 GCA打出制胜牌

1978年，GCA的David Mann公司的DSW 4800（Direct Step to Wafer）研发成功，这是世界上第一台商用步进光刻机。

该机器的技术其实并不够先进，精度有些低，有些技术问题处理得也比较粗糙。但性能已经足够好，且设计简单、容易制造、相当便宜，可以尽快推向市场。

David Mann是当时唯一一家能够交付步进光刻机的公司。在第一个客户德州仪器获得好评之后，David Mann的产品迅速风靡市场，IBM、仙童半导体、国家半导体，甚至欧洲的西门子都成为了它的客户。很快，该公司的产能就跟不上需求了。

在20世纪70年代末和80年代初，当S&I还在手忙脚乱地试图让其PAS 2000能正常工作时，David Mann的设备已经获得了前所未有的成功。此时，David Mann的步进光刻机还获得了一个新的名称——GCA步进光刻机。

3.4 电动晶圆台

液压晶圆台方案不是一个好的方案，主要原因是油压轴承使用的油会挥发，他会污染晶圆厂的超净室，一旦发生大规模泄漏，清理干净需要几个月的时间。

制造电动晶圆台需要造直线电机（直线电机扫盲），简单来讲，这是一种可以沿着轨道直线运动的电机，为了满足光刻机的使用场景，这种电机还需要具备极高的移动平稳性和静态精度。

直线电机的成功研制，使得Natlab后来的光刻机拥有极高的加速度，进而使其吞吐量比竞争对手大得多。

3.5 拯救计划

步进式光刻机团队在研发PAS2000时遇到了一系列的问题：一是Natlab提交的关于SiRe2的文档并不完善，关键细节缺失，也没有记录选择特定技术方案的原因；二是团队力量不足，不仅人数少，资质还很平庸，所有最优秀的人都在电子束直写的团队，因为他们手里已经有了3台订单。以至于PAS2000这个名字都被人嘲笑，荷兰语中这个名字的意思是机器要到2000年才能做好。

1982年年初，眼看IBM的光刻机无法交付，团队的负责人越级找到了哈霍梅耶，梅耶要求集中Natlab和S&I的优势力量攻关。然而两个团队的文化有巨大差异：在产品部门人员眼中，研发人员工作草率。毕竟Natlab制造的东西只是原型，证明它能正常工作后就移交给专利部门，之后再写一篇论文，工作就完成了。相比之下，S&I的产品开发过程高度标准化。每个部件、每个模块、每个系统都有其12位的12NC编码以及随附的部件列表、图表和手册。使用信息丰富的12NC数据金字塔（用来处理订单和指导仓储）来记录设备和机器的细节。所有这些文档不仅用于制造机器，在交付后的售后服务和维修中还需要其记录的数字编码。这是S&I必需的一种约束形式，虽然不灵活，但对于大规模生产可靠、可维护的设备和仪器是必不可少的。

经过3个月的痛苦合作，1982年7月1日，飞利浦终于向位于伯灵顿的IBM交付了一台光刻机。这台机器在IBM的工厂经过3个月的测试，测试结果基本符合要求。但是提出了一系列改进建议，比如外形太粗糙了，显得像一个原型，菜单和软件太复杂，对用户不够友好，镜头分辨率不够高，液压系统是硬伤，但对准系统很好，尽管有一些不足，但PAS2000在吞吐量、可靠性和文档方面得分很高。IBM会考虑购买飞利浦的机器，但改进后的光刻机必须符合要求。

3.6 金砖做的茅房

于此同时，电子束直写机也获得了订单，特罗斯特已经涉足了整个芯片光刻领域，此时的他对光刻机的发展有了更加深远的计划，但这一点并未得到飞利浦高管的支持。公司的财力有限，在光刻机市场难有作为。鉴于光刻机市场及光刻技术的发展速度和复杂性，S&I的管理层否决了这项计划。竞争非常激烈，只有投入巨资，才能成功。政府方面也没有投资，IBM也一直没有下订单。Natlab的实验机器还存在各种各样的问题，距离商用机器还相去甚远。

这些年来，维姆·特罗斯特失去了信誉。他没有资源或权利来继续研发他的步进光刻机，项目终究未能取得成功。而此时，Perkin-Elmer和GCA都能交付设备，在20世纪80年代初，这两家公司主导了光刻市场。1981年，Perkin-Elmer在全球交付了2,400台Micralign光刻机。全世界有多达125家工厂和实验室在使用这种机器。GCA也在快速崛起。1981年，GCA销售了200台步进光刻机，它是步进光刻机市场的领头羊。与每年从装配线上走下的数百台机器的GCA相比，S&I为Elcoma开发的5台步进光刻机就像是过家家。如果S&I不能交付可商用的机器，那么它该如何在价格、稳定性、质量、维护和服务方面进行全球竞争？

持续的僵局带来的是灾难性的影响。S&I能够在光刻机业务上取得成功的希望日渐渺茫。
特罗斯特没法从飞利浦获得一分钱的支持，他还赴美国寻求过风投资本家的支持，但最终以失败告终。此时恰逢全球经济衰退，飞利浦收入锐减，飞利浦已经决定将所有非核心业务，包括光刻机制造业务，卖掉或寻求合资。特罗斯特找了一些公司，其中包括荷兰的ASM国际公司（Advanced Semiconductor Materials），当时他们已经小有名气，但是规模太小，而且ASM交付的生产设备与步进式光刻机属于完全不同的类别，后者的技术更复杂，更具战略性。大一些的公司如Cobilt，Perkin-Elmer和Varian，但都已失败告终。

特罗斯特成了一个被抛弃的人。与管理层的争论，与其他主管的冲突，他不得不插手细枝末节的做法……所有这些都使特罗斯特无法突破公司的玻璃天花板，最终进入飞利浦真正有影响力的领导层。20年来，他一直待在事业部主管的位置上，尽管在20世纪70年代，S&I是公司管理人才的孵化地之一。在他周围，S&I的无数同事都步步高升。大家普遍认为特罗斯特不能在未来成为执行官。他太在乎细节和工程方面，而忽视了大局。他提出的建立半导体设备部门的建议，在他们看来就是井蛙之见，他的个人爱好已经让他失控了。

在与Cobilt、Perkin-Elmer和Varian公司的谈判失败后，特罗斯特几乎信誉尽失，高管强制要求他停止光刻机项目，团队的核心成员和离开了项目。

4.达成协议（1983~1984）

ASM国际公司的CEO是阿瑟·德尔·普拉多。这个人也是工作狂，吃饭睡觉都在公司。他富有冒险精神，1980s初，ASM已经在半导体市场站稳了脚跟，收入逐年大幅增长，而同期的Elcoma和飞利浦却裁员数千人。

普拉多从1976年就开始向飞利浦寻求合作，但飞利浦从未给过他机会。1983年，当Natlab终于愿意合作时，Natlab的光刻机已经穷途末路了。此时，飞利浦认为ASM规模太小，1980年，ASM的总收入才3700万美元，而仅新一代光刻机的研发费用就超过5000万美元，与光刻机所需的先进技术相比，ASM制造线焊机所需的专业技术简直不值一提。飞利浦认为，德尔·普拉多低估了光刻机的复杂性。

1983年春，飞利浦在报纸上看到ASM在纳斯达克发行了100万股股票的新闻，它们意识到ASM还是挺有钱的，于是便开启了合作谈判，ASM当时已经是飞利浦光刻机业务的最后一根稻草。

1983年9月8日，飞利浦S&I和ASM宣布将创立一家合资企业（ASM光刻系统公司，缩写ALS），负责研发、制造市场领先的光刻设备。这家公司由两家分别持股50%，ASM偏销售，飞利浦偏研发，ASM多次表示想使用Natlab的技术，但被明确拒绝。飞利浦在合资企业的管理中表现得及其官僚主义，ASM才是真正向合资企业投入资金的公司，飞利浦投入的只是过时的库存、材料、模块、工作时间，以及17台不能用的PAS2000。

1984年3月9日，合资企业的合同终稿才敲定，新公司被获准使用Natlab的技术，但需每年向Natlab支付收入的1.5%作为研发费用。

5.杠杆剥离（1984）

本章的主角是贾特·斯密特。他是飞利浦的前员工，因为受不了飞利浦的官僚文化而离职，加入了IT&T（美国国际电话电报公司）设在荷兰的办事处当销售经理，他用了4年的时间帮助其获得了PTT（荷兰国有邮政和电话服务公司）的巨额订单。后来飞利浦和ASM创立合资公司（当时还没有名字，后来叫ASML）的时候，他被猎头发现并推荐给了阿瑟·德尔·普拉多。

1983年年底，斯密特去参加了合资公司的面试，面试官是普拉多。斯密特指出，他的老东家飞利浦是个不懂商业和营销的公司，他对合资公司飞利浦方的管理者特罗斯特心存戒备，特罗斯特是他的前上司，代表了飞利浦僵化、刻板的文化。普拉多认为斯密特是个才华出众、深谙营销的敏锐的科学家，志在管理、战略、路线制定和赢得胜利，非常了解销售和财务策略。斯密特则认为普拉多是一个有远见的人，他创立了一家跨国公司，为半导体行情提供了各种令人印象深刻的设备，与飞利浦的交易将使得这家公司成为一家一站式半导体商店和一个技术供应商，最关键的是，他可能被允许使用Natlab的技术。

斯密特入职后，从特罗斯特那里接手了一个由47名飞利浦员工组成的士气低落的团队。一方面，他们认为自己是被飞利浦抛弃的人，是用所谓的“杠杆剥离”手段摆脱的不必要的负担。另一方面，他们认为这家公司的光刻机业务前景堪忧。当时GCA一年能交付几百台光刻机，而亚军尼康也在迅速占领市场，而他们只有17台无法出售的原型机，市场份额为0。

斯密特知道，要想占竞争中占据一席之地，他们的新产品得有一些革命性的、让竞争对手望尘莫及的卖点才行。其实合资公司的底子并不差：飞利浦原型机的对准技术已经非常卓越，而来自Natlab的电动晶圆台技术更是领先于时代（如果飞利浦允许他们使用的话）。他将新产品命名为PAS-2500，并定下了2年内上市销售的目标。

为了达到这样的目标，斯密特打出了一套组合拳。

产品架构方面，他打破常规，将整个产品划分成几个模块并行开发，最终再组装成一个完整的产品。

人员组织方面，采用扁平化组织，推广授权文化，没有等级，让每个人都能积极主动地工作。

公司定位方面，确定在整个产业链中只做研发和组装，不自己生产任何元件（人力做不到）。

研发流程方面，开发人员在生产早期就参与进来，并亲自选择零部件，后续如果有变化要详细记录，直到最终版本确定下来，这样可以确保研发人员的发明可以快速有效地转化为可靠的产品。这种想法在Natlab从未有过，这个部门的显著特征就是无政府状态，绝妙的想法是唯一重要的，没人关注如何把想法落地。

物流管理方面，施密特找来了威尔·贝特朗（Will Bertrand）。贝特朗在Elcoma做博士研究的时候做过一件了不起的事，他设计了一个生产时间更短，可靠性更高的生产管理系统，使得芯片产量提高了12%。这正是斯密特寻找的人：一个既有科学背景，又有实践经验的人。他们要打造的系统，是一个将要引导一万个零件从河流汇入大海的系统，缺乏这方面的经验是致命的。贝特朗的事例体现了ASML这家公司核心文化之一：在任何缺乏经验的领域雇佣最高水准的外部专家，无论要花多少钱。

财务管理方面，施密特找来了杰拉德·韦尔登肖特（Gerard Verdonschot）。为了使得每一个部门协同合作，达到最终目标，金钱是支柱之一。

市场机会方面，当时整个行业处于LSI（大规模集成电路）到VLSI（超大规模集成电路）的转换阶段，LSI领域已无机会，因为市场上到处都能买到满足要求的光刻机，但在VLSI领域尚无完整解决方案，如果合资公司能在该领域破局，那么整个半导体行业都将被它拿下。

供应商方面，Natlab自己有镜头实验室，但是制造的水准连入门都算不上，他们的长期合作伙伴CERCO已经到了技术和生产瓶颈，无法为他们提供满足要求的光刻机镜头。制造光刻机镜头不仅需要巧妙的思考和精确的计算，还需要有10年经验的工匠和经验丰富的“天使之手”研磨和抛光，行业唯一具有这样技术实力的蔡司，已经被GCA等公司占据了产能，无法提供新的研发力量来给他们定制镜头了。

市场背景方面，日本制造迅速崛起，GCA一路衰落。美国公司更关注技术的先进性，而日本公司则更关注产品质量，以惠普为例，他们提供的芯片有将近5%的比例需退回，而且不提供备件，而日本公司的同类产品，不仅质量卓越，甚至连备件的质量都非常好。打出口碑的日本企业在半导体市场获得了大量订单，在1986年，日本企业甚至在256K DRAM芯片市场拿到了90%占有率。1984年年底，GCA已经风雨飘摇，尼康则在各方面都做好了成为行业领导者的准备。尼康擅长精密技术和自产光学，他们的镜头质量甚至比蔡司的还要好。而此时的蔡司也开始走向衰落，为GCA提供的镜头问题也越来越多。

财务预算方面，他像董事会提出了一个自己都无比震惊的预算-1亿美元。为了说服董事会，他自己私下演练了8天，他告诉董事会，要做到行业前三才会有客观的利润，而要达成这个目标，投资必须达到行业第一。董事会反应不一，有的成员被行业第一的愿景所感染，从飞利浦来的董事会成员则没有太震惊，因为投资一条普通的生产线就需要上亿美元，何况是光刻机这么高端的产品。

凝聚团队方面，他认识到，团队的成员其实都是极具天赋且富有经验的人，只不过被飞利浦的官僚主义消耗掉了。只需要一个共同的伟大的目标，就可以激活他们，改变团队消极、负面的气氛。他甚至托人把自己的给董事会讲的故事拍成了卡通片，用通俗易懂的形式来向他们解释他们的目标。