ASML收购Mapper的背后故事：中美俄荷四方暗斗

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芯智讯浪客剑

近日，一名具有俄罗斯背景的ASML前员工因涉嫌窃取ASML和Mapper Lithography 的微芯片手册等文件而被荷兰政府拘留，引发各方关注。

这位工程师曾是电子束光刻设备厂商Mapper的员工，后来这家公司被ASML收购，于是包括该工程师在内很多员工也就成为了ASML的员工，Mapper公司及其产品线也被关闭。那么，为何这位工程师在窃取ASML资料的同时，还会去窃取已经“作古”的Mapper的资料呢？

这就不得不说一说Mapper这家电子束光刻机厂商在2019年被ASML收购背后，来自美国、荷兰、中国、俄罗斯各方势力之间的角力！

ASML的潜在“颠覆者”

Mapper公司创立于2000年创立，主要从事开发电子束光刻设备，其技术的前身来源于代尔夫特理工大学。在 1990 年代，粒子光学教授 Pieter Kruit 就开始研发基于电子束的芯片生产设备，随后他的两名学生 Bert Jan Kampherbeek 和 Marco Wieland 创办了Mapper。其中，Wieland 是该公司技术背后的驱动力，Kampherbeek 更专注于业务方面。

Mapper采用的是多列电子束光刻（Multibeam）技术，这是一种用微小的透镜将电子束分称上万个游丝束，然后通过这些电子束在涂有电子抗蚀剂的芯片上直接描画的光刻技术。

具体来说，从电子源发散的电子流以平行流的形式通过准直器微距透镜，落在 Apertute 阵列上。这些孔形成 >13000束射线。然后使用聚光镜阵列将每束光束聚焦到光束空白阵列的孔中心。

△Mapper技术图

△光束控制方案

该阵列采用 CMOS 和 MEMS 技术制成，包括接收来自激光系统的控制光（光）的光电二极管元件。这一决定是通过数据流量（每微列 7.6 Gbit/s）来解释的。淬灭的光线被投射到光束停止阵列上。未被拒绝的光束穿过光束光阑阵列并进入由偏转器和透镜阵列（偏转器和透镜阵列）组成的微柱阵列。阵列中的每个微透镜将单独的光束聚焦到晶圆上，并以 6 MHz 的频率和 1nm 的精度在 2 µm 的范围内偏转。光束在所有微透镜中同时偏转。

△Mapper技术中的编写策略

该技术的优势是分辨率高（可以达到10nm以内，优于EUV光刻机），性能稳定，更为关键的是无需昂贵是掩膜板，综合成本非常低（单台设备约1000万美元）。这也使得该技术曾一度被认为是能够与EUV光刻机竞争的技术路线。

虽然Mapper能够更容易的制造更微小的芯片，成本也更低，但是由于其速度太慢，效率低下，因此没有获得大客户的采用。2015年时，Mapper推出的Matrix 1.1 版本设备（FLX-1200）使用1326束光每小时只能生产1片基于28nm制程的晶圆，虽然曾获得晶圆代工大厂台积电的试用，但是因为效率太低而被放弃。

△最早的Mapper样机

相比之下，ASML的光刻机更适合大规模的芯片生产，它可以利用光线一次性实现一层图案，就像是复印机一样，远胜过Mapper那样“用笔来复刻”。

而为了提高光刻效率，Mapper当时的目标是推出13260支电子束的光刻设备Matrix 10.1，使得单台设备的生产效率提升到每小时10片晶圆。并且Mapper还计划推出由 10 台 Matrix 机器组成Matrix 10.10 集群版本，使得每小时的产量提升到每小时100片晶圆。这也将极大提升Mapper设备相对于ASML设备的竞争力。

在俄罗斯建立工厂

Mapper 早期的资金主要来源于ASM International 的创始人 Arthur del Prado，以及 ASML 的联合创始人 Philips。

2012 年，Mapper 获得了总部位于俄罗斯莫斯科的投资基金 RUSNANO的4000万欧元投资，该基金专注于通过共同投资纳米技术项目来发展俄罗斯纳米技术产业。此后这个俄罗斯投资基金逐渐将其在Mapper的股份增加到了27.5%，并推动Mapper在莫斯科建立了一家工厂来生产必要的零件。此外，Mapper 还从荷兰政府获得了数千万欧元的创新信贷。

Mapper在接受俄罗斯投资后，2014年在俄罗斯股东的推动下，Mapper在莫斯科建立工厂，主要生产Mapper自身所需的零部件。这一切在当时都没有受到任何反对，即使是在俄罗斯吞并克里米亚期间。

据了解，Mapper当时在莫斯科的工厂占地两千平方米，其中一半是洁净室，配备了现代化的高度自动化设施。除了具有相关光刻工艺之外，还采用了氧等离子体蚀刻、反应离子蚀刻、使用博世工艺对硅进行深度蚀刻、等离子体增强化学气相沉积和离子束沉积等技术。最为关键的是，还包括Mapper 专门开发的光刻计量系统用于控制制造产品的几何形状 (Hyper)、电光特性 (Stigmatix) 和最终纯度 (Particlix)。

根据规划，该工厂首先制造所谓的垫片，用于分离电子光学元件，然后计划生产用于电子束聚焦和准直的电子透镜，2015年开始制造包含电子器件的MEMS控制电极。相关生产人员也都在Mapper荷兰公司工厂接受了数月的培训。该工厂还吸引了与微电子行业领先的国际公司合作的经验丰富的专业人士，包括技术总监Denis Shamiryan，其曾在IMEC和Global Foundries工作了约15年。

RUSNANO董事总经理 Dmitriy Lisenkov曾表示：“对于 RUSNANO 来说，Mapper光刻技术项目占有特殊地位。Mapper处于半导体价值链的最前端，对于Mapper的投资加强了 RUSNANO 微电子项目之间的协同作用”

Mapper陷入财务危机，曾寻找中国合作伙伴

但是在2016年，随着享年 84 岁普拉多的去世，Mapper 一下子失去了他最重要的支持者。因为普拉多在他的遗产中记录了他的所有资本都应该用于癌症研究，这是因为他答应过他的妻子——她在很小的时候就死于这种疾病。

Mapper 在 2018 年初陷入了资金链危机，尽管在这之前已经获得了超过2亿欧元的注资，当时其新机器几乎已经准备就绪，他们的阶段性终点就在视线前。这也使得Mapper迫切需要寻找投资者。

当时，Kampherbeek 飞往世界各地，并与日本、新加坡和美国的芯片机制造商交谈，但没有成功。随后，Marco Wieland前往了中国成都市，他试图吸引当地投资者和政府来支持其在中国开发EUV光刻机替代品。而Kampherbeek 则飞往了中国北京与投资基金进行谈判，并发现他们非常感兴趣。

但是，Mapper公司正急于快速达成交易以防止即将到来的公司破产。而中国投资者无法对于Mapper的意外报价做出如此迅速的反应。这也使得双方之间的合作错过了最佳时机。

被美国国防部坑惨了

2018 年夏天，Mapper 还向美国国防部寻求帮助。当时美国国防部希望最现代的芯片也能够在美国本土制造，但是美国芯片制造商 Intel 和 GlobalFoundries 已经落后了他们的亚洲竞争对手——台积电和三星当时已经开始利用EUV光刻机进行了芯片生产。因此，美国国防部希望借助Mapper 技术来小规模制造先进芯片，但前提是俄罗斯投资者Rusnano必须离开。

为此，美国国防部也开始与美国军工厂商接洽，希望他们入股Mapper，以摆脱俄罗斯股东Rusnano，但是美国军工厂商对此似乎并不感兴趣。于是，美国国防部曾给SecureFoundry公司打了电话，该公司的创始人 Lex Keen 曾经是一名海军陆战队员和美国网络司令部的技术总监。美国国防部暗示 Lex Keen介入Mapper，随后 Lex Keen会见了Mapper的管理团队，并要求Kampherbeek 为 Mapper 制定救援计划。

他们计划是这样的：美国特勤局在Mapper订购了两台机器，总价值 2000 万美元。如果美国国防部代表 NSA 提前支付这笔款项，那么SecureFoundry 将获得向美国政府服务供应芯片机的分销权，而 Mapper 可以继续获得新资金和一些大客户。

美国国防部也对此做出了积极的回应，但依然要求俄罗斯投资者必须先离开。为此Lex Keen在阿姆斯特丹会见了 Rusnano 的代表。理想情况下，Rusnano 想让 Mapper 破产。但 Lex Keen 说服他们，通过将俄罗斯股东的利益交给外部信托来放弃他们对 Mapper 的控制权。

随后，SecureFoundry 与荷兰经济事务部密切协商，Mapper 在那里仍有 3200 万欧元的未偿还贷款。Lex Keen 收到了荷兰驻华盛顿经济特使的签署声明：他们已获准投资 Mapper，荷兰经济事务部不必立即收回贷款，而且似乎没有什么能阻止救援。

2018年12月初，Lex Keen 在代尔夫特向 Mapper 的聚集员工发表讲话。他说，交易已经完成了，该公司避免了破产。但是，当Lex Keen在一天后飞回来时，他接到了来自其员工的一个令人不安的电话信息：美国国防部不再回应。他们处于静默模式。

事实证明，Mapper 最终成为了美国国防部内部政治的受害者。尽管他们已经为 NSA 的两台机器预留了 2000 万美元，但负责这笔交易的人还有另一个需要支付的项目，而他的继任者接手手，将这笔钱转移到另一个项目，即英特尔生产国防芯片的工厂。与此同时，美国军工业的一个利益集团也正在美国国防部内部干预对于 Mapper的投资案。

2018年底，美国政府的转动速度比以往任何时候都慢。前总统老布什的葬礼使华盛顿瘫痪了好几天，当美国国防部再次试图为 Mapper 交易申请预算时，又遇到了另一堵墙——联邦政府关门。美国政府于 12 月 22 日封锁。美国民主党人正在阻止特朗普总统在墨西哥边境修建隔离墙的计划。在这期间，美国遭遇了历史上最长的35天预算冻结期。

此时，Mapper已经没有多余的时间了，该公司的 技术人员已经几个月没有拿到薪水了。12 月 19 日，Mapper 就已经申请了延期偿付。一直到12 月 28 日，Mapper也未得到资助，于是宣布破产。

美国向荷兰施压：必要时销毁它

当美国国防部意识到他们错过了 Mapper 的交易时，他们开始恐慌开始。美国政府担心，随着Mapper的破产，其技术遗产将会被带到俄罗斯和中国。毕竟，俄罗斯Rusnano是Mapper的大股东，如果Mapper破产，那么其技术资产将会由其债权人来进行处置，并且当时Mapper在俄罗斯的公司仍在发展。此外，Mapper此前已经与中国的投资者以及中国的SMEE 进行了交谈，中国投资者也对Mapper的 Multibeam 技术表现出了浓厚的兴趣，可能会收购Mapper的技术资产。

相比之下，荷兰政府并不认为，Mapper破产后技术流向俄罗斯或中国存在有多大的风险。但是，美国国防部在12月底向荷兰国防部和经济事务部发送紧急信函，要求他们进行干预，以防止Mapper的技术落入中俄之手。

美国驻荷兰大使亲自敦促荷兰首相马克·吕特 （Mark Rutte）：这项技术绝不能流向中国或俄罗斯，要确保它留在荷兰，必要时销毁它。

ASML收购Mapper

在美国的施压下，荷兰经济事务及气候国务秘书Mona Keijzer在2018年圣诞节前向当时的ASML CEO彼得·温宁克 （Peter Wennink）求助，表示“你必须买下 Mapper”。她传达的信息是，如果中俄想采取行动，荷兰法律不能禁止他们这样做——虽然一项法律目前正在制定中，但尚未获得批准。

就在 Mapper 宣布破产的第二天，彼得·温宁克随后在接受BNR 电台记者采访时说：“我们肯定会和他们谈谈。”虽然，ASML 没有看到用电子束技术生产芯片有任何好处，因为ASML的EUV光刻机正在大型芯片工厂中运行。不过，ASML对于Mapper 的技术和专利知识很感兴趣。因为该技术不仅可以用来生产芯片，还可以用电子束来检查半导体缺陷，即不是是用于产生芯片，而是用于测量芯片。这也将是 ASML 在其美国硅谷工厂开发的检测设备的完美补充。

因此，时任ASML 的技术总监 Martin van den Brink 和研究主管 Jos Benschop 已经访问了代尔夫特的Mapper 几次，询问创始人 Marco Wieland 是否愿意加入ASML。ASML还询问他们是否可以接管 Mapper，但当时并未到认真的报价。

直到2019年1月，Mapper破产受托人组织了一次 Mapper 资产拍卖，以偿还最大的债权人Del Prado 的基金和荷兰经济事务部。SecureFoundry 的 Lex Keen 是竞拍候选人之一。这位前海军陆战队员在短时间内吸引了一群荷兰投资者来竞标破产的Mapper。

受托人还在与Mapper已经接触的中国投资基金接洽。通过这种方式，他们认为会推高价格，但同时他又违背了美国不允许Mapper 的技术进入中国的计划。

但是，对于荷兰政府来说，拍卖的预期结果是肯定的：Mapper 技术必须留在荷兰。尽管 ASML 必须支付最高价格，但该公司仍遵守荷兰政府的要求，在 Mapper 遗产落入中国人手中之前接管它。

ASML在拍卖会上最初的出价是3500万欧元，虽然有SecureFoundry 等竞争者，但最终以7500万欧元拿下了Mapper，该公司的240 名员工随后也加入了ASML。

没有Mapper 2.0，但电子束光刻技术仍在发展

美国国防部和美国能源部试图说服 ASML 继续推动 Mapper 的多电子束光刻技术研发，以生产具有唯一代码的标准芯片。ASML礼貌地拒绝了这个要求，并建议美国最好使用不同的技术来做到这一点。ASML 对 Mapper 2.0 完全没有兴趣，他们认为那只会分散其人才的注意力。因此，ASML在收购Mapper后，就关闭了电子束光刻机产品线。

SecureFoundry也希望多电子束光刻机技术能够复活。他将在 2021 年将最后一台装 Mapper设备从欧洲运到美国，并等待 ASML 授予 Mapper 的技术许可证，但这种机会很小。

Marco Wieland也放弃了他的旧梦想，开始在 ASML 从事芯片检测系统方面的工作。Bert Kampherbeek 则选择了不同的职业，他的新公司开发用于种植郁金香的农业机器人，这是荷兰的另一款出色的出口产品。

虽然，荷兰Mapper破产被ASML收购了，但是Mapper俄罗斯工厂并未破除，在母公司破产后，该工厂完全被Rusnano收购。目前Mapper俄罗斯公司仍然很活跃，该公司已隶属于俄罗斯军用无人机制造商 Astron。

在俄乌冲突之后，Mapper 和 Astron 均受到了美国制裁，这意味着美国公司不允许与这两家公司进行贸易。但是，俄罗斯也开始了全力研发基于电子束光刻技术的设备，以满足俄罗斯芯片自主化制造的需求。虽然电子束光刻仍存在效率较低等问题，但是对于现阶段的俄罗斯来说，仍是一个不错的选择。

此外，在美日荷联合对华进行半导体设备限制的北背景下，中国在继续沿着ASML所走的DUV、EUV技术路线进行攻关的同时，也有在研发基于电子束的光刻技术。日本、奥地利也有厂商在基于电子束光刻技术开发掩模板制造设备。