华为终端的CEO余承东在月初的中国信息化百人会2020年峰会上做出了对于"根技术"重要性的呼吁。
具体到半导体行业而言，其核心就是生产设备和材料，EDA和IP也可以看做芯片在逻辑及物理设计阶段的生产设备和材料。
设计及制造阶段的生产设备和材料贯穿全产业链，堪称半导体行业的基石。
所谓"基石"，其重要标准就是在突如其来的急风骤雨中是不是扛得住，被人卡脖子的时候是不是真的卡得住。
这不禁让我想起了日本，尽管输掉了光刻机及存储芯片的王者地位，也丢掉了曾风光无限的SOC市场，却依然是全球半导体产业链里的不可或缺的那个角色。这一切都是因为其根技术的强大。
文章主要分四个部分：
- DUV时代光刻机霸主争夺战。
- “失败”的尼康竟然是EUV光刻机专利之王？
- 基础研究狂魔——日本。
- 日本的技术性格。
DUV时代光刻机霸主争夺战
光刻机，作为整个半导体产业的基础中的基础，是芯片从“虚拟”设计到物理实现的关键转换装置，没有它做图形转移，芯片设计在5nm,7nm乃至500nm制程下的物理实现都是空谈。
根据应用和分辨率，光刻机可分为前道光刻机（晶圆制造），封装光刻机（芯片封装）和面板光刻机。
- 前道光刻机市场
前道光刻机，主要用于微米级及纳米级芯片的制备，比如媒体们经常提起的13.5nmEUV（极紫外光）光刻机, 193nmDUV（深紫外光）光刻机皆为此类。是光刻机领域技术壁垒及利润率最高的方向，也是讨论最为激烈的一个方向。
2019年全球光刻机出货情况
佳能在前道光刻机市场上基本是在吃以前的老本，他们的主要地位是在面板光刻机上面，去年是世界第一；尼康最先进的前道光刻机可以做到22nm， 而7nm及以下制程需要用到的EUV光刻机，则只有荷兰ASML这么一个供应商。
ASML凭借其 EUV光刻机的独家地位加上市场对于7nm以下先进制程的旺盛需求，使得EUV光刻机基本得靠"抢"，严重的供不应求。
掌握了绝对的定价权的ASML独占整个光刻机市场的85%营收，处于绝对垄断地位。剩下的15%份额里，尼康佳能联手占了14%，给其他玩家的空间不足1%。
但在干法光刻机时代，光刻机领域的霸主是尼康。在进入21世纪后，尼康的霸主地位遭遇了荷兰ASML的逆转，在之后不到十年的时间里，更是被ASML甩了十万八千里远。
转折点就是那场著名的DUV干法光刻机 VS 浸没式光刻机之战。
当时要想从65nm突破到45nm，主要有两个技术路线：
- 尼康选择的157nm光源改进方案。
将193nm的光源波长降至157nm，但是因为光波长的降低，意味着很多在193nm时透明或吸收率较低的材料，对于157nm的光，吸收率会变高甚至会变成不透明（可能会被全部吸收），这使得到达晶圆的光线能量大幅降低，甚至达不到曝光的要求。
为达到这个目的，整个光刻机系统的光源，镜组乃至掩膜材料都需要大幅度的革新。
- ASML选择的浸没式光刻。
2002年台积电的林本坚博士跳出业界已经被157nm目标所固化的思维模型，提出了浸没式光刻的构想：基于193nm的成熟结构，在光源和透镜组不用做大幅度调整的情况下，将透镜与硅片之间的介质从空气变成水即可。
利用水1.44的折射率，使得到达晶圆的光波长变为了193nm/1.44=134nm！
干法光刻与浸没式光刻
当时的龙头尼康已经花了太多力气在157nm上，感觉离成功已很近了，所以并没有太热衷于浸没式的转型。毕竟浸没式还是个构想，实验室里能不能成功都不好说，更别提产业化了。
ASML这个当时还算"光脚的"自然无所谓，失败了也不影响自己的地位，但一旦成功，这后果就不堪设想了。。于是选择了与“铁哥们”台积电联合开发。
后来的故事大家也知道了，在尼康欣然宣布157nm光刻机研发成功之时，ASML的134nm浸没式光刻机也成了，分辨率更高，价格还更便宜，尼康瞬间石化。。
浸没式光刻机一役之后ASML反超了尼康，之后更是站在EUV联盟的肩膀上，完成了专利的原始积累，后期更是一举拿下EUV光刻机的技术难关，成为世界上唯一一家可以制造量产级EUV光刻机的厂商。
高技术壁垒的市场是典型的赢家通吃，之后尼康也渐渐的淡出了人们的视野，不时有人提及也是作为“DUV霸主争夺战”的失败主角出现。
“失败”的尼康竟然是EUV光刻机专利之王？
很多人都认为尼康已经放弃了，然而去年的一条《光刻机专利互殴最终和解：ASML蔡司赔给尼康1.5亿欧元+未来十年浸没式光刻机利润的0.8%的版税》的新闻把尼康又给炸了出来，这什么情况，尼康不是已经凉凉了吗。
原来在DUV光刻机之战中败北，甚至在EUV光刻机领域市占为零的尼康根本就没有放弃先进光刻技术的研发。
前阵找到一份由国家02专项信息服务团队编撰的名为《集成电路产业关键技术专利分析报告》的资料，看完后真的惊呆了：
拥有EUV相关专利最多的国家不是荷兰，也不是美国，而是日本！
而拥有EUV光刻专利最多的公司也不是ASML，竟然是尼康！
这。。。是什么样的一种精神？
EUV光刻技术专利最早优先权地区及受理地对比
专利科普：
最早优先权最高的国家/地区：代表技术来源地；
专利受理国家/地区：代表了技术的流入地，也可以认为是专利产业落地的地区。
在1997年，英特尔，AMD, 美光，摩托罗拉，SVGL（硅谷光刻）以及ASML共同组成EUV联盟（EUVLLC）的时候是故意把日本公司排除在外的，然而，从下面一张图可以看出被踢出局的尼康不仅没有放弃EUV的研发，其专利反而比EUV联盟的产业代表ASML还高产。
直到2013年，EUV光刻机市场大局已定，尼康才算是真正"退出"了EUV的研发“竞赛”（有传闻说尼康已经开始了下一代光源光刻技术的研发）。
EUV光刻技术主要申请人申请时间趋势
EUV光刻技术主要申请人，最多的是尼康！（截止2015年）
再来看EUV相关专利的方向细分：
EUV配套的掩膜及光刻胶材料的研发主力是日本的住友化学、富士胶片公司（腹肌南波湾）、信越化学；
而在光刻设备方面的专利则是：ASML公司、尼康、佳能，蔡司；
尼康除了在掩膜及光刻胶材料方面没有涉及外，在其他方面的研发比重都非常高，比ASML全能多了，大有想凭一己之力造出EUV光刻机的气势。尽管最后它出局了，但是EUV光刻机配套材料的核心供应商里却留下了他的小伙伴：信越化学，住友化学的身影。。另外还有家叫日本凸版（TOPPAN）更是世界顶级掩膜供应商，全球最先搞定商用EUV光刻掩膜的就是他们，那是2005年。
对日本半导体而言，好像也不算惨败。
基础研究狂魔——日本
再看下其他几个半导体产业链关键领域的专利情况，设计——制造——封装测试以及半导体材料：
集成电路设计类专利最早优先权国家/地区及专利受理国家/地区对比
集成电路工艺制造类专利最早优先权国家/地区及专利受理国家/地区对比
集成电路封装测试类专利最早优先权国家/地区及专利受理国家/地区对比
集成电路材料类专利最早优先权国家/地区及专利受理国家/地区对比
从设计到制造，封装测试以及半导体材料的专利来源地占比最高的全都是日本！但技术落地的国家则变成了美国，这倒是符合实际情况。
这日本是基础研究狂魔啊？！
然而，武功再高也是要出来练练的，技术再强也是要市场落地造福人类的，EUV光刻机从2006年第一台原型机问世，到满足量产的产能及误差标准的NXE3400B出货，整整过了九年，也就是在这竞赛的九年时间里，尼康乃至整个日本在基础专利方面的优势并没真正转化为光刻机的市场份额。
这是为何？
日本的技术性格
再回到尼康不及时改变研发策略，导致兵败如山倒的DUV时代。有两种说法:碍于面子以及在157nm方向上投入太多，一旦放弃，成本会全部沉没。
如果是真的碍于面子问题，尼康又何必在ASML都已经开始收割市场份额之后，也进军沉浸式光刻机的研发和制造呢，不如像佳能那样直接放弃沉浸式光刻机专注于面板光刻机，做个面板光刻机的老大不挺好。在前道及面板光刻机领域拿个双亚军图个什么呢？
既然沉浸式光刻机的研发可以基于193nm 干式光刻机之上，也就是说并没想象中的那么难以掉头，后面尼康开始沉浸式光刻机的研发，不也很快就取得了突破性的进展，并且还和ASML,蔡司打了近十年的浸没式光刻机的专利官司，最后还赢了，这说明他们一直是有相关积累的。（专利情况也表明他们是多线作战的。）
当年尼康研究的157nm光刻机，其方向和EUV的研究方向其实是比较一致的，本质都是在寻找"短波长的光无法透过现有材料"的解决方法，大量的试验及专利其实对于EUV的研发也是有价值的，并非一文不值，谈不上完全沉没。
所以说所谓的碍于面子或者怕成本会完全沉没的说法，是不怎么能站住脚的。
那么如何解释呢？
我觉得，首先是可能有点"大公司"病，市场龙头对于技术革新都非常的谨慎，一般都喜欢渐进式的去提升技术，这也给了"小公司" 颠覆的机会。 加上日本人的技术性格：追求技术极致很容易到达忘我的状态，如果技术的革新会让质量变得不可控，他们会选择放弃技术革新。
这两者一叠加，威力巨大，很容易走入一种脱离现实的迷局之中（也就是钻牛角尖）。
盛田昭夫在他的《日本制造》一书中所提到的：索尼刚到美国办厂的时候，发现美国工人非常的讲规章制度，他们对某种零件规定的公差范围为±5，那么美国工人就会按这个来，不会多，也不会少；但日本工人则不会，他们会在不耽误工期的前提下，去把公差降到零，哪怕无休止的义务加班。
尼康正是典型的日本公司，看看他们这些年搞的几乎没有亮点的尼康微单，佳能都开窍了好吗？
曾经看过日本的汤之上隆对于日本半导体产业溃败的相关分析，我简单列几点：
1. 过于追求技术和质量的极致，却忽视了市场的需求和实际的应用场景：比如一般的PC寿命也就5-10年，非得花费大量的精力和物力去造能用25年的DRAM。（脑补了下祖传256M内存条和十核i9处理器，2080Ti插在一块主板上的场景。。）
2. 存储芯片在某种程度上来说属于技术门槛相对"较低"的领域，也就是说比较容易入门，如果有补贴的持续加持，各家的差距缩小只是时间问题，势必会导致存储市场的竞争极其惨烈。这也是“在可靠性上用力过猛”的日本存储厂商，在不到十年的时间里，就被“以不断提升存储容量为重心，通过大规模量产以及补贴来弥补良率不足”的韩国三星，海力士的彻底碾压的原因。
3. 同样的，以此技术性格去做SOC（System on chip，片上系统芯片）也遭遇惨败就不难理解了，SOC其本质也是电子系统，和各种电子产品一样，其规划设计是需要紧扣市场的需求来权衡定制的，迭代速度非常的快，也是不需要以百年传承的标准去做的东西。如果牛角尖钻多了，风口可能都过去好几个了。
这是这种性格的弊，同样它的利也是显而易见的。
在美国数十年如一日的"一打一扶"（*压打**日本，扶持韩国）的策略下，日本半导体衰落成无"芯"国只是时间问题，结果日本的半导体专利却在持续的提速增长，特别是在材料，设备等方面，无论是技术端还是产品端都在产业链中占据了举足轻重的地位，传感器，汽车电子等方面也占据了极高的市场比重。这类产品还真都是需要以一种精益求精打磨的态度才能做得好的。
政客在白宫前砸日本录音机
2019年的日韩掐脖子大战，日本打了三张牌，停止了高纯度氟化氢，光刻胶，氟化聚酰胺对韩国的出口，逼得三星和SK海力士当家的飞到日本去"求饶"...值得一提的是拥有集成电路材料类专利最多的公司是韩国三星，然而并没有什么用，专利数量重要，但质量更加重要。
集成电路材料类专利公司
而后来有专业人士解读，日本手里的牌根本不止这三张，比如先进制程必须的超高纯度晶圆，光罩材料，化学清洗干燥设备（化学机械研磨CMP设备及其配套），匀胶显影机, 面板光刻机，蒸镀设备等等，之前算是扔了4个K吧，4个A，双王还捏手里没打呢。
尽管之前韩国半导体风光无限——"海力士存储器工厂起个火，十八线的网吧都要抖三抖"，然而这次掐脖子大战的秒跪，却让世人发现尽管半导体产业去韩国化非常的难，但去日本化却是几乎不可能，哪怕日本在全球半导体产值上来讲似乎已经算不得什么大佬。
这就是掌握了根技术的力量。
日本拿的19个诺贝尔奖里，物理占了8席，化学占了7席的现状，也是其在根技术上下了苦功的明证吧。
最后
日本的科技行业兴衰，我觉得很难被几句话或几个观点所概括，它只是随着客观环境的变化而变化罢了，尽管他们有着光刻机，DRAM ,SOC领域惨痛失败及出局的历史，但他们依然是世界科技强国，原因很简单，它有杀手锏，不信出来走两步，互掐下脖子看看。
这就是值得我们去思考的地方：在困境乃至被彻底封杀的绝境之中的自己应该做什么，是放弃抵抗，缴械投降还是整合现有的能获取的资源去做最大的努力，等待曙光的到来？
基础累积到一定程度，自然会产生意外之喜，历史上的技术升维也是多年积累而迸发出来的，比如当年蒸汽机，交流电及电力网络，无线电通信，半导体集成电路。。。出现的时候，也有人想去阻止，但其势能哪里是人力可以阻止，最后他们都成了“名垂青史”的历史笑柄。
坚持根技术的耕耘，就是在呵护科技的火种，无论是逆境还是顺境，都应当对它足够的敬畏和重视。
从哪里开始？就先从努力让"生物，化学，物理，材料"等基础学科脱掉 "天坑"，"劝退"的帽子开始吧。
火种不灭，希望就在。
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