讓我們看看EUV光刻機(jī)的內(nèi)部
[導(dǎo)讀]“是說芯語”已陪伴您1038天PatrickWhelan正在透過他的潔凈室服面板凝視著事情的進(jìn)展。?在他面前是一塊閃閃發(fā)光的玻璃，大約有一個(gè)烤箱那么大，上面刻有許多挖出的部分以減輕重量，看起來像一個(gè)外星圖騰。Whelan的團(tuán)隊(duì)正在將它粘在一塊咖啡桌大小的大鋁板上。金屬和玻璃都非常...
“是說芯語”已陪伴您1038天
PatrickWhelan正在透過他的潔凈室服面板凝視著事情的進(jìn)展。?在他面前是一塊閃閃發(fā)光的玻璃，大約有一個(gè)烤箱那么大，上面刻有許多挖出的部分以減輕重量，看起來像一個(gè)外星圖騰。Whelan 的團(tuán)隊(duì)正在將它粘在一塊咖啡桌大小的大鋁板上。金屬和玻璃都非常光滑，經(jīng)過數(shù)周的拋光以去除微小的瑕疵。在接下來的 24 小時(shí)內(nèi)，隨著膠水凝固，工人們會神經(jīng)質(zhì)地監(jiān)控玻璃和金屬的位置，以確保它們完全融合在一起。
“這些將被放置在一起，達(dá)到微米級的精度，”Whelan指著設(shè)備告訴我。?附近的技術(shù)人員擔(dān)心他靠得太近，喊道：后退！?“我不碰！我不碰！” Whelan笑著說道。?精度在這里是一項(xiàng)嚴(yán)肅的工作。因?yàn)槲宜幍奈恢檬窃诤商m公司 ASML 位于康涅狄格州威爾頓的一間潔凈室里，該公司制造了世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)——這是用于制造晶體管、wire和其他微芯片基本組件的關(guān)鍵過程。這是一款令人夢寐以求的設(shè)備，成本高達(dá) 1.8 億美元，用于快速制作小至 13 納米的微芯片功能。如果您是英特爾或臺積電并且想要制造世界上最快的尖端計(jì)算機(jī)處理器，那么這種精度水平至關(guān)重要。機(jī)器最后在 ASML 荷蘭總部組裝，有一輛小型巴士的大小，并裝有 100,000 個(gè)微小的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，其中包括一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有一個(gè)每秒50000 次的激光。向客戶運(yùn)送一臺這樣的設(shè)備需要四架 747。?
這個(gè)玻璃夾（黑色矩形，上中心）用于固定掩膜，其中包含要轉(zhuǎn)移到硅片的芯片圖案。?
用于固定光照的玻璃夾的近景。
?“這是一項(xiàng)非常困難的技術(shù)——就復(fù)雜性而言，它可能與曼哈頓計(jì)劃類似，”英特爾光刻主管 Sam Sivakumar 說。?在威爾頓，Whelan和他的團(tuán)隊(duì)正在建造的glass-and-metal 模塊尤為關(guān)鍵。它將攜帶制造微芯片所需的圖案，當(dāng)機(jī)器用極紫外 (EUV) 光照射它時(shí)，它會來回?cái)[動，照亮芯片圖案的不同部分。然后光線將反射到餐盤大小的硅片上，將圖案“燃燒”到位。?Whelan走到一個(gè)視頻監(jiān)視器前，顯示這些玻璃金屬裝置中的一個(gè)在測試時(shí)來回拉動。它重 30 公斤，但它在模糊中移動。?“這比戰(zhàn)斗機(jī)的加速還要快，”Whelan說，他的胡須和眼鏡被他的裝備遮住了?！叭绻腥魏嗡蓜拥臇|西，它就會飛散?！备匾氖牵f，設(shè)備必須停在一個(gè)納米大小的點(diǎn)上——“所以你有地球上最快的東西之一，幾乎可以在任何東西的最小點(diǎn)上安頓下來。?這種速度和準(zhǔn)確性的結(jié)合是跟上摩爾定律的關(guān)鍵——隨著組件變得越來越小，微芯片中的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番，從而使芯片更便宜、更強(qiáng)大。晶體管封裝得越緊，芯片周圍的電信號就越快。?自 60 年代以來，芯片制造商通過每隔十年左右切換到波長更短的新形式的光來縮小組件。但到了 90 年代末，制造商仍停留在 193 納米光上——他們正在激烈爭論下一步該做什么。形勢越來越嚴(yán)峻。芯片制造商不得不使用越來越復(fù)雜的設(shè)計(jì)和技術(shù)來保持摩爾定律的運(yùn)行，但他們設(shè)法維持了另外 20 年的性能提升。?然后，在 2017 年，ASML 推出了其準(zhǔn)備好的 EUV 機(jī)器，它使用波長僅為 13.5 納米的光。憑借如此短的波長，芯片制造商可以比以往任何時(shí)候都更密集地組裝晶體管。CPU 可以更快地處理數(shù)字，使用更少的功率，或者只是變得更小。具有微小 EUV 功能的第一代芯片已經(jīng)在像谷歌和亞馬遜這樣的大公司工作，它們改進(jìn)了語言翻譯、搜索引擎結(jié)果、照片識別，甚至像 GPT-3 這樣的人工智能，可以與一個(gè)令人毛骨悚然的人類交談和寫作質(zhì)量。?EUV 革命也正在影響日常消費(fèi)者，因?yàn)?ASML 的機(jī)器被用于為產(chǎn)品制造芯片，包括一些蘋果智能手機(jī)和 Mac、AMD 處理器和三星的 Note10 手機(jī)。隨著 EUV 機(jī)器變得越來越普遍，它將提高性能并降低越來越多的日常設(shè)備的電源損耗。EUV 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更簡單的設(shè)計(jì)，這讓芯片制造商可以更快地行動并在每片晶圓上生產(chǎn)更多芯片，從而節(jié)省成本并轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者。?EUV 光刻的成功遠(yuǎn)未得到保證，因?yàn)楣饩€非常難以操縱，多年來專家預(yù)測 ASML 永遠(yuǎn)無法弄清楚。事實(shí)上，ASML 的競爭對手佳能和尼康在幾年前也都放棄了嘗試。所以ASML現(xiàn)在在市場上占有一席之地：如果你想創(chuàng)造最尖端的處理器，你需要一臺它的機(jī)器。ASML 一年只生產(chǎn) 55 個(gè)，而且賣給業(yè)界的芯片巨頭；目前也已安裝 100 多個(gè)。?“摩爾定律基本上正在瓦解，如果沒有這臺機(jī)器，它就消失了，”CCS Insight 的研究主管Wayne Lam 說?！皼]有 EUV，你真的無法制造任何領(lǐng)先的處理器?！?/span>?一家公司壟斷微芯片生產(chǎn)的如此關(guān)鍵部分是極為罕見的。更令人驚訝的是工作的艱巨性：ASML 花費(fèi)了 90 億美元的研發(fā)和 17 年的研究，這是一場不間斷的實(shí)驗(yàn)、調(diào)整和突破。EUV 現(xiàn)在就在這里——它正在發(fā)揮作用。但是實(shí)現(xiàn)它所花費(fèi)的努力和時(shí)間——以及它遲遲才出現(xiàn)——引發(fā)了一些不可避免的問題。EUV 能夠讓摩爾定律持續(xù)多久？接下來會發(fā)生什么？
ASML 使用這款由 KUKA Robotics 制造的橙色機(jī)器人在潔凈室地板上移動重型 EUV 機(jī)器。?當(dāng) Jos Benschop 于 1997 年加入 ASML 時(shí)，他已經(jīng)離開了 Phillips 一段時(shí)間，并涉足了一個(gè)擔(dān)心其未來的芯片行業(yè)。幾十年來，芯片制造工程師已經(jīng)掌握了光刻技術(shù)。這個(gè)概念很簡單。你設(shè)計(jì)芯片的組件——它的導(dǎo)線和半導(dǎo)體——然后將它們蝕刻成一系列“掩?！?，就像你制作一個(gè)模板來在 T 恤上放置圖案一樣。然后將每個(gè)掩模放在硅片上并通過它照射光線（大致相當(dāng)于在模板上噴漆）。光使“光刻膠”（resist）變硬，這是晶片表面的化學(xué)層；然后其他化學(xué)品將該圖案蝕刻到硅中。在 60 年代，芯片制造商在此過程中使用可見光，波長小至 400 納米。然后他們轉(zhuǎn)向 248 nm 的紫外光，并逐漸將其降低到 193 nm——通常稱為深紫外光。?但是到了 90 年代末，他們已經(jīng)盡可能縮小了深紫外線的范圍，而且他們不確定如何縮小。他們似乎需要一個(gè)新的光源。當(dāng)時(shí)的 ASML 是一家只有 300 人的小公司，曾成功銷售其深紫外光刻工具。但他們意識到，為了保持相關(guān)性，他們需要進(jìn)行一些認(rèn)真的研發(fā)。?Benschop 是一位身材高大、棱角分明的高管，態(tài)度熱情而詼諧，他被聘為該公司新項(xiàng)目的第一位研究員工。他開始參加每年舉行兩次的大型會議。在那里，來自主要芯片公司和政府機(jī)構(gòu)的深思熟慮的人會摸著下巴，爭論下一步使用哪種形式的光。?“What would be thenext kid on the block?”去年夏天我們在 Zoom 上講話時(shí) Benschop 就是這么說的。專家們琢磨了幾個(gè)選項(xiàng)，都存在很大的問題。一個(gè)想法是使用離子噴霧在芯片上繪制圖案；那會奏效，但沒有人能想出如何大規(guī)模地快速做到這一點(diǎn)。發(fā)射電子束也是如此。有些人主張使用波長很小的 X 射線，但他們也面臨著挑戰(zhàn)。最后的想法是極紫外線，其波長可以低至 13.5 納米——非常接近 X 射線?？雌饋聿诲e(cuò)。?問題是 EUV 需要一種全新形式的光刻機(jī)?，F(xiàn)有的使用傳統(tǒng)的玻璃透鏡將光聚焦到晶片上。但是 EUV 光會被玻璃吸收；它停止死亡。如果你想聚焦它，你就必須開發(fā)像太空望遠(yuǎn)鏡中使用的那樣的曲面鏡。更糟糕的是，EUV 甚至?xí)豢諝馕?，因此您需要使機(jī)器內(nèi)部成為完全密封的真空。你需要可靠地產(chǎn)生 EUV 光；沒有人知道如何做到這一點(diǎn)。?英特爾和美國能源部都修改過這個(gè)想法。但這些主要是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。要創(chuàng)建可行的芯片制造光刻機(jī)，您需要開發(fā)可以快速工作并批量生產(chǎn)芯片的可靠技術(shù)。?經(jīng)過三年的深思熟慮，2000年ASML決定賭上公司，押注EUV。他們是一家小公司，但如果他們能做到這一點(diǎn)，他們就會成為一個(gè)巨人。?Benschop 回憶說，要解決的工程問題太多了，“我們沒有動力自己做?！币虼?，ASML 的高管們開始召集為其現(xiàn)有機(jī)器制造組件的公司。第一個(gè)電話打給了蔡司，這家德國光學(xué)公司多年來一直為 ASML 制造玻璃鏡片。?蔡司的工程師擁有 EUV 方面的經(jīng)驗(yàn)，包括為 X 射線望遠(yuǎn)鏡制造極其精密的透鏡和反射鏡。訣竅是在 EUV 反射鏡的表面涂上交替的硅和鉬層，每層只有幾納米厚。它們共同產(chǎn)生了一種圖案，可以反射多達(dá) 70% 的 EUV 光。?問題在于如何打磨它們。這臺機(jī)器最終需要 11 個(gè)鏡子來反射 EUV 光并將其聚焦在芯片上，就像 11 個(gè)乒乓球運(yùn)動員將球從一個(gè)球彈到另一個(gè)球目標(biāo)一樣。由于目標(biāo)是蝕刻以納米為單位的芯片組件，因此每個(gè)鏡子都必須非常光滑。而最微小的缺陷會使 EUV 光子誤入歧途。?
左圖：這種拋光的光學(xué)元件是能量傳感器的一部分，有助于控制光刻機(jī)內(nèi)部的光強(qiáng)度。右圖：仔細(xì)觀察拋光裝置。此處顯示的玻璃片以一定角度設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)正確的斜角。
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這些拋光單元用于平滑進(jìn)入 ASML 的 EUV 機(jī)器的組件。
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一些像左上角所示的光學(xué)器件經(jīng)過機(jī)械拋光。一個(gè)組件可能會在多階段拋光過程中花費(fèi)數(shù)周時(shí)間，技術(shù)人員會檢查到納米精度的平滑度。
?為了讓你了解這個(gè)規(guī)模。假設(shè)你可以你把浴室里的鏡子吹到德國那么大，它會有大約五米高的凸起。蔡司的工程師們?yōu)樘胀h(yuǎn)鏡制造的最光滑的 EUV 反射鏡被吹成相同的尺寸后，凸起只有 2 厘米高。這些用于 ASML 的鏡子必須平滑幾個(gè)數(shù)量級：如果它們有德國那么大，它們最大的缺陷可能不到一毫米高?！斑@些確實(shí)是世界上最精確的反射鏡，”負(fù)責(zé)蔡司下一代 EUV 光學(xué)器件開發(fā)的 Peter Kürz 說。?蔡司工作的很大一部分是檢查鏡子以尋找缺陷，然后使用離子束將單個(gè)分子敲掉，經(jīng)過數(shù)月的工作逐漸平滑表面。?在蔡司開發(fā)反射鏡的同時(shí)，Benschop 和其他 ASML 供應(yīng)商正在應(yīng)對他們的另一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)：如何創(chuàng)建能夠產(chǎn)生穩(wěn)定 EUV 流的光源。?這困擾了他們多年。?要產(chǎn)生 EUV，您需要創(chuàng)建等離子體，這是一種僅在極高溫度下才存在的物質(zhì)相。在早期的實(shí)驗(yàn)中，用激光脈沖照射鋰以產(chǎn)生 EUV 光，他們改用錫，從而產(chǎn)生更大的爆發(fā)。?到 2000 年代初，ASML 與圣地亞哥公司 Cymer 和德國激光公司 Trumpf 合作，制造了一些類似于 RubeGoldberg 的裝置。有一個(gè)加熱容器可以使錫保持液態(tài)。它進(jìn)入一個(gè)噴嘴，將一滴熔化的錫——“人類頭發(fā)直徑的三分之一，”該公司出生于澳大利亞的技術(shù)開發(fā)副總Danny Brown說——在將其射入機(jī)器的底部，相機(jī)系統(tǒng)跟蹤其進(jìn)展。當(dāng)它到達(dá)發(fā)光室的中心時(shí)，激光脈沖會撞擊錫滴。錫在溫度達(dá)到約 500,000 K 的爆發(fā)中燃燒，產(chǎn)生發(fā)出 EUV 光的等離子體。該機(jī)制重復(fù)此過程，每秒射出并破壞錫滴 50,000 次。?“這不是直截了當(dāng)?shù)?，但讓我們這么說吧，”Brown說。?盡管他們現(xiàn)在可以產(chǎn)生 EUV 光，但布朗和他的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)了新問題。錫爆炸產(chǎn)生的離子會堵塞光學(xué)元件。他們意識到，為了清理這些東西，他們可以將氫氣泵入光室，在那里它會與錫離子發(fā)生反應(yīng)并幫助將它們舀走。?但他們很快落后于計(jì)劃。Benschop最初預(yù)測到 2006 年他們將“批量”擁有 EUV 機(jī)器。實(shí)際上，到那一年他們只生產(chǎn)了兩個(gè)原型。原型工作，蝕刻圖案比歷史上任何光刻機(jī)都更精細(xì)。但他們的速度非常緩慢。光源還是太微弱了。在光刻中，每個(gè)光子都很重要；您生成的越厚，您可以越快地將圖案放置到硅上。?與此同時(shí)，這臺機(jī)器正在發(fā)展到令人難以置信的復(fù)雜尺寸。它包含移動晶圓的機(jī)械臂、將標(biāo)線（保持圖案的大塊玻璃）加速到地球重力的 32 倍的電機(jī)，以及整整 100,000 個(gè)零件、3,000 根電纜、40,000 個(gè)螺栓和兩公里長的軟管。更糟糕的是，一切都是相互關(guān)聯(lián)的：讓一部分工作，它會在其他地方產(chǎn)生問題。例如，事實(shí)證明，來自 EUV 光的熱量在微觀上改變了鏡子的尺寸。這迫使蔡司和 ASML 開發(fā)可以檢測任何變化的傳感器，觸發(fā)軟件使用精密執(zhí)行器來改變鏡子的位置。?“當(dāng)我們糾正一個(gè)問題時(shí)，我們繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)問題，”Benschop 說?！澳闩肋^每一座山，你都會看到下一座更高的山。”?微芯片行業(yè)的許多觀察家看著 ASML 一次又一次地落后于計(jì)劃，便認(rèn)為他們最終會失敗。?
這些渦輪分子泵去除空氣和其他氣體，以在 EUV 機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生真空——這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)?EUV 光會被空氣吸收。泵以 30,000RPM 的速度旋轉(zhuǎn)并逐個(gè)排出單個(gè)氣體分子。
Evercore 的半導(dǎo)體行業(yè)分析師 CJ Muse 表示：“95% 的聰明人認(rèn)為 EUV 永遠(yuǎn)不會奏效。”?ASML 知道EUV很難，為此他們和業(yè)界其他人正在執(zhí)行更加復(fù)雜的技巧，以盡可能地?cái)U(kuò)展深紫外光的性能，將更多的晶體管封裝到芯片上。一種稱為“浸入”的技術(shù)就被采用，其做法就是在芯片上放一層水，它折射入射光并使其聚焦成更緊密的圖案。?光刻工程師還開發(fā)了一種在芯片層上多次圖案化和雕刻的技術(shù)——也就是所謂的“多重圖案化”——以產(chǎn)生更精細(xì)的細(xì)節(jié)?？傊?，這些方法將芯片組件推低到 20 納米。?但這些古怪的創(chuàng)新也讓芯片制造變得更加復(fù)雜。浸入需要在精細(xì)的光刻過程中控制水的存在，這絕非易事。芯片設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)改變他們的設(shè)計(jì)以使用多種圖案是很麻煩的。深紫外線已經(jīng)耗盡了動力——每個(gè)人都知道這一點(diǎn)。?到 2010 年代中期，EUV 離成功終于又更進(jìn)一步。Brown和他的團(tuán)隊(duì)深入研究了科學(xué)文獻(xiàn)，尋找從每個(gè)錫滴中獲取更多信息的方法。作為一名研究等離子體物理學(xué)的前大學(xué)研究員，他因提出尖銳的科學(xué)問題而在 ASML 內(nèi)部廣為人知；首席技術(shù)官開玩笑地給了他一塊牌匾，上面寫著“Scientifically Accurate ButPractically Useless.”。?不過，這一次，沉浸在科學(xué)文獻(xiàn)中是有回報(bào)的。它提出了用激光擊中每個(gè)錫滴兩次的概念。第一次爆炸會將液滴壓平成煎餅形狀，這使得第二次爆炸（百萬分之一秒）能夠產(chǎn)生更多的 EUV。Brown的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種方法來大規(guī)模地做到這一點(diǎn)。?其他的發(fā)現(xiàn)是偶然的。隨著他們焚燒錫的能力提高，這個(gè)過程產(chǎn)生的碎片比氫氣可以清除的要多。鏡子性能下降。有一天，他們發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事情：在機(jī)器打開進(jìn)行維護(hù)后，鏡子并沒有那么快退化。事實(shí)證明，進(jìn)入的空氣中的氧氣有助于逆轉(zhuǎn)污染。ASML 在設(shè)計(jì)中偶爾添加少量氧氣。?到 2017 年年中，該公司終于進(jìn)行了一個(gè)設(shè)備演示，以行業(yè)友好的速度蝕刻芯片——每小時(shí) 125 片晶圓。在他位于圣地亞哥的辦公室里，Brown在荷蘭觀看了演示。他興高采烈；他換上了夏威夷襯衫，宣稱他終于可以去度假了。?“這東西就像zzzt zzztzzzt zzzt，”他回憶道，模仿標(biāo)線拉動的速度，以及機(jī)械臂大約每 30 秒在新晶圓中滑動一次?！斑@是最后一張多米諾骨牌，基本上說，'是的，EUV 光刻將會發(fā)生。'”?那一年，ASML 終于開始出貨將徹底改變芯片制造的機(jī)器。一旦市場意識到ASML壟斷了尖端工具，其股票開始飆升，達(dá)到549美元，使該公司的市值幾乎與英特爾相當(dāng)。?如果您是像我這樣對減速機(jī)感興趣，那么這臺機(jī)器真的很漂亮——甚至稱得上是工程奇跡。當(dāng)我訪問威爾頓時(shí)，他們帶我過去查看構(gòu)成設(shè)備頂部的一大塊銑削鋁。它長八英尺，寬六英尺，厚兩英尺。它像宇宙飛船的底盤一樣閃閃發(fā)光，它拿著玻璃標(biāo)線，上面還安裝了巨大的桶形分子泵。每個(gè)泵都包含以 30,000 RPM 旋轉(zhuǎn)的微小葉片，將所有氣體吸出機(jī)器以在內(nèi)部產(chǎn)生真空?！皩?shí)際上，它們一次一個(gè)地將氣體分子擊開，”Whelan告訴我。?有人可能會爭辯說，ASML 的主要成功與其說是制造機(jī)器，不如說是測量機(jī)器。當(dāng)我脫下我的無塵套裝時(shí)，我參觀了機(jī)械車間，那里有大塊玻璃正在雕刻用于標(biāo)線。每塊玻璃磨完后，它會被放置在機(jī)器上，在幾周內(nèi)逐漸磨平數(shù)百小時(shí)。正如機(jī)械車間經(jīng)理Guido Capolino)告訴我的那樣，他們一直在測量玻璃，看看有多少瑕疵被去除，從粗微米開始。他指著我們身后的一臺拋光機(jī)，玻璃碎片在濕拋光混合物的頂部緩慢旋轉(zhuǎn)。
這個(gè)位于 ASML 圣地亞哥工廠的桌面實(shí)驗(yàn)裝置用于測試液滴發(fā)生器組件——EUV 機(jī)器光源的一部分。
光刻機(jī)內(nèi)部的反射鏡會積聚來自 EUV 光源的錫碎屑。鏡子被清潔和拋光后，這臺機(jī)器用于檢查它們。
“對于這里的可變性，我們處于埃和納米級，”他說。在標(biāo)線中使用玻璃至關(guān)重要；它不像金屬那樣受熱變形。但它非常難以雕刻——這是工程師必須慢慢解決的另一個(gè)問題。?ASML 在 EUV 方面的成功贏得了整個(gè)微芯片行業(yè)的公司深深的尊重。Chris Mack 在芯片光刻領(lǐng)域擁有 4 年的經(jīng)驗(yàn)，目前是 Fractilia 的首席技術(shù)官，這是一家為芯片制造制造軟件的公司。他說 ASML 及其合作伙伴成功的原因——其他人甚至不敢嘗試——純粹是頑固的堅(jiān)持。?“他們剝了洋蔥，”他告訴我。“他們走了，哦，現(xiàn)在我得到了下一層。然后他們拉那層。然后沒有人真正知道它的核心是腐爛還是會變好。他們只是不斷地剝皮。值得稱贊的是，他們從未放棄?！?/span>?現(xiàn)在，他們有能力繼續(xù)制造越來越小的組件，英特爾、臺積電和三星等大公司可以制造更快、更節(jié)能的芯片。?“我們的設(shè)計(jì)師可以松一口氣了，”英特爾的 Sam Sivakumar 說。“摩爾定律還活著。”?隨著越來越多的 EUV 機(jī)器上線并且其成本攤銷，該技術(shù)將滲透到越來越多的日常設(shè)備中。
EUV 光源位于 ASML 潔凈室的測試臺中。
回看過去多年的發(fā)展，ASML 在 EUV 方面的成功需要與從德國、美國到日本（這使得化學(xué)品對光刻掩模至關(guān)重要）等世界各地的公司進(jìn)行大量合作。?現(xiàn)在，ASML 已經(jīng)在開發(fā)該設(shè)備的改進(jìn)版本。下一代產(chǎn)品有更高的數(shù)值孔徑，它將能夠?qū)?EUV 光聚焦到更清晰的程度，使其能夠蝕刻可能低于 10 納米寬的組件。這種“高數(shù)值孔徑”的 EUV 機(jī)器將具有更大的反射鏡，因此整個(gè)機(jī)器也需要變得更大。英特爾目前是這些下一代機(jī)器的第一個(gè)客戶，它預(yù)計(jì)到 2025 年將銷售其第一批使用它們制造的芯片。?ASML 和大多數(shù)觀察家認(rèn)為 EUV 將幫助芯片發(fā)展至少到 2030 年，甚至可能更長時(shí)間。畢竟，芯片設(shè)計(jì)人員開發(fā)的一些讓深紫外線持續(xù)這么長時(shí)間的技巧應(yīng)該可以用 EUV 重復(fù)。?但在未來十年左右的某個(gè)時(shí)候，芯片行業(yè)縮小功能的愿望將開始遇到一些物理限制，這些限制甚至比他們目前所克服的更難。一方面，量子問題開始出現(xiàn)。事實(shí)上，他們已經(jīng)有了：使用 ASML 的 EUV 機(jī)器的芯片制造商必須與“隨機(jī)錯(cuò)誤”搏斗——EUV 光線自然會誤入歧途，在芯片上產(chǎn)生不正確的圖案。這些還不是引人注目的問題，但隨著小型芯片制造商的發(fā)展，它們會越來越皺眉。?假設(shè)“高數(shù)值孔徑”使摩爾定律持續(xù)到2030 年，那么接下來會發(fā)生什么？行業(yè)專家認(rèn)為 ASML 將繼續(xù)探索更高數(shù)值孔徑的設(shè)備，使他們能夠?qū)?EUV 聚焦在越來越小的點(diǎn)上。與此同時(shí)，芯片設(shè)計(jì)人員正在研究改進(jìn)芯片的策略，這些策略不那么依賴于進(jìn)一步的小型化，例如向上擴(kuò)展架構(gòu)并通過堆疊芯片層構(gòu)建到第三維。至于在 EUV 之后會出現(xiàn)什么光刻技術(shù)，目前還沒有人知道。英特爾的 Sivakumar 也無法預(yù)測；Mack 表示，除了High NA EUV 之外，“沒有其他東西”正在密集開發(fā)中。?在威爾頓潔凈室里，Whelan讓我看了一眼他們的High NA EUV 機(jī)器。他卷起一扇巨大的車庫式門，把我領(lǐng)進(jìn)了一個(gè)足球場那么大的全新無塵室。角落里有一張閃亮的鋁制標(biāo)線床。它就像我在最初的 EUV 機(jī)器上看到的那樣，但它不能再舒適地放在客廳里了；它幾乎和地鐵車廂一樣大，重達(dá) 17 噸。他們不得不在屋頂安裝起重機(jī)來移動它。?Whelan說，“這將成為幫助我們繼續(xù)將摩爾定律推向未來的機(jī)器?！?/span>
原標(biāo)題：Inside the machine that saved Moore's Law，翻譯自MIT科技評論
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華為要搶的不是風(fēng)頭，而是客戶。
逆變器全球第一、中標(biāo)沙特紅海新城項(xiàng)目，將全球最大儲能項(xiàng)目收入囊中……
當(dāng)世人還將目光停留在華為之于通訊和IT業(yè)的逆襲和崛起，它已悄然在另一個(gè)世界性產(chǎn)業(yè)變革里成了執(zhí)牛耳之人。
在10月16日迪拜全球數(shù)字能源峰會上，華為力挫美日德和國內(nèi)對手，一舉簽下全球最大儲能項(xiàng)目沙特紅海新城，規(guī)模達(dá)到1300MWh（兆瓦時(shí)）。
這將是人類第一座新能源之城，未來城市運(yùn)轉(zhuǎn)全部電力來自新能源，實(shí)現(xiàn)100%碳中和，對全球新能源發(fā)展具有載入史冊的戰(zhàn)略意義和標(biāo)桿效應(yīng)。
儲能解決的是清潔能源如風(fēng)電光伏的不穩(wěn)定性，是全球能源變革的重中之重，沙特紅海新城儲能為代表的化學(xué)儲能則是儲能的重中之重。拿下這個(gè)項(xiàng)目，也標(biāo)志著華為已在全球能源大變革時(shí)代成了引領(lǐng)潮水方向的人。
化學(xué)儲能系統(tǒng)包括儲能電池系統(tǒng)、逆變器等硬件，材料包括鋰電、半導(dǎo)體和芯片等。華為在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢，不但有整體方案的領(lǐng)先，也更有從硬件到軟件的核心支撐。
據(jù)伍德麥肯茲發(fā)布的2020全球光伏逆變器供應(yīng)商市場排名，華為當(dāng)年的光伏逆變器出貨量已占全球23%，超過第二位陽光電源4個(gè)百分點(diǎn)。也就是說，華為已經(jīng)成為逆變器領(lǐng)域的全球老大。
也在十月，華為宣布正式成立四大軍團(tuán)：海關(guān)和港口軍團(tuán)、智慧公路軍團(tuán)、數(shù)據(jù)中心能源軍團(tuán)和智能光伏軍團(tuán)，向產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大舉進(jìn)攻，其中兩個(gè)都與能源直接相關(guān)。在軍團(tuán)成立大會上，華為高層把智能光伏軍團(tuán)目標(biāo)定為“全球王者”，數(shù)據(jù)能源軍團(tuán)目標(biāo)定為“領(lǐng)導(dǎo)者”。
除了自身的核心產(chǎn)品和技術(shù)，更強(qiáng)調(diào)作為整體方案解決者的華為，還在新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域擁有眾多本土企業(yè)作為合作伙伴，很多企業(yè)也都樂于加入華為的陣營，形成合力走向世界并改變世界。
這次華為斬獲沙特大單，也意味著國內(nèi)一大批相關(guān)企業(yè)都能分到蛋糕。
捷報(bào)傳出當(dāng)日，相關(guān)概念股便迅猛拉升，掀起了一輪“華為新能源”行情。
而沙特訂單之外，華為新能源已開創(chuàng)了多個(gè)全球第一和重大突破。
2021年9月，華為一次通過全球首條100%輸送清潔能源的“空中走廊”青海光伏電站“青豫直流”逆變器涉網(wǎng)性能測試；
2021年5月，華為助力全球單體最大水上漂浮式光伏電站——華能德州丁莊水庫一期并網(wǎng)發(fā)電；
2020年11月，全球最大的超低能耗體育建筑——五棵松冰上運(yùn)動中心分布式光伏項(xiàng)目由華為承建；
2020年9月，華為助力全球最大的2.2GW單體光伏電站——青海省海南州特高壓項(xiàng)目成功并網(wǎng)……
接二連三的好消息都指向一個(gè)結(jié)論：一個(gè)新能源領(lǐng)域的華為，正在崛起。
雖然主打新能源和能源數(shù)字化的華為數(shù)字能源公司2021年6月才注冊，但華為在能源領(lǐng)域的布局和拼殺已超過三十年。
華為的數(shù)字能源業(yè)務(wù)始于自身的通信電源。其間幾個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)分別是：華為成立之初的電源事業(yè)部，華為在深圳注冊莫貝克公司；華為電氣成立；華為電氣賣身艾默生，八年后競業(yè)協(xié)議結(jié)束，華為重啟網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)。
這個(gè)過程中，能源業(yè)務(wù)從來不是華為的主角，但卻兩次在華為遭遇滅頂之災(zāi)時(shí)挺身而出。一次是2001年?duì)奚约簽槿A為過冬，一次是2019年華為遭遇美國制裁后成為華為新的增長極。
華為剛成立之初，找不到能為華為通信設(shè)備生產(chǎn)配套電源設(shè)備、并配套提供電源解決方案的企業(yè)，華為只能自己研發(fā)電源技術(shù)。
1993年，任正非赴美考察，發(fā)現(xiàn)一家叫CP的電源公司，當(dāng)時(shí)CP公司所生產(chǎn)的電源在國際市場占有率最高，不僅技術(shù)先進(jìn)，且體積小、效率高。
回國后任正非馬上注冊了深圳莫貝克通訊實(shí)業(yè)股份有限公司（簡稱：莫貝克），為華為配套電源產(chǎn)品與解決方案。
莫貝克是華為以每年不低于33%的投資回報(bào)承諾，與全國21家省會城市郵電系統(tǒng)聯(lián)合成立的。通過這個(gè)與郵電系統(tǒng)以確定性利益保障的合作，華為一箭雙雕解決了當(dāng)時(shí)急缺的資金，也綁定了主要客戶源，為早期華為包括交換機(jī)的研發(fā)與市場拓展都起到相當(dāng)大的作用。
莫貝克原本不承擔(dān)盈利任務(wù)，只是華為的寄生企業(yè)，員工薪水、股東分紅等開支均由華為買單。但善于由點(diǎn)到面的任正非，很快將其推向了更大的發(fā)展空間，并逼迫其不斷練出新的核心能力。
關(guān)鍵轉(zhuǎn)折是，1995年，入職華為沒幾個(gè)月的李玉琢被任正非派到莫貝克做總經(jīng)理。
李玉琢日后在文章里回憶，那是一段“瘋狂的日子”。
李玉琢回憶，1995年下半年剛接手時(shí)，任正非給他的目標(biāo)是：“用兩到三年的時(shí)間把莫貝克做成中國第一。”但是剛過完年，在1996年2月的會議上，任正非就要求把莫貝克做成“亞洲第一”。
李玉琢當(dāng)面問任正非：“不是中國第一嗎？”
任正非說：“我說過這樣的話嗎？”
李玉琢感覺被當(dāng)頭一棒，他事后總結(jié)：“這就是任正非，這就是華為的風(fēng)格?！?/span>
一個(gè)月后，第二次“當(dāng)頭一棒”來了。
李玉琢收到任正非的親筆信：“華為不再買莫貝克的電源了，太貴，我們買國外的，比你們便宜。”
李玉琢看了之后，咬咬牙對員工說：“華為市場不能丟。第一，盡快研究降低二次電源成本，質(zhì)量不能降半點(diǎn)，但材料成本電路設(shè)計(jì)成本必須大降；第二，銷售部要開發(fā)更多客戶；第三，主動找華為采購部談判，同意降價(jià)?！?/span>
最后，莫貝克參考國外競品價(jià)格，把價(jià)格降低了幾乎一半。
過了沒一個(gè)月，第三次“當(dāng)頭一棒”來了。
任正非找到李玉琢：“莫貝克包括你在內(nèi)，都在華為拿工資，這不合適吧？”
李玉琢心里大驚，九個(gè)月前任正非“忽悠”他們?nèi)ツ惪藭r(shí)，信誓旦旦地說：“你們?nèi)ツ惪耸莿?chuàng)業(yè)，我保證你們的的待遇三年不變?！?/span>
李玉琢馬上問任正非為何出爾反爾，任正非說：“三年不變是工資不降低，不是華為開支三年。你們要做獨(dú)立公司，能養(yǎng)活自己的員工?！?/span>
李玉琢感覺任正非的要求實(shí)在過分，但是又無話反駁，一時(shí)血?dú)馍嫌?，脫口而出說：“好！從5月份之后我們自己開工資。”
但剛應(yīng)承下來，任正非馬上打下第四棒：“不是五月份，從今年1月份所有我替你發(fā)的工資都要退回來?！?/span>
于是從1996年5月開始，莫貝克開始自己養(yǎng)員工，并且在后來把該退的工資都退給了華為。
任正非步步緊逼的結(jié)果是，到了1996年底，莫貝克整整盈利5000萬元。
李玉琢在年會上流下淚水，回憶任正非這一年四大棒，把一個(gè)寄生企業(yè)活生生打成了現(xiàn)金奶牛。
不久莫貝克公司更名“華為電氣”，并在四年后的千禧年以30%的中國市場份額成為國內(nèi)最大的通信電源生產(chǎn)商，是華為最賺錢的部門。
華為在能源領(lǐng)域的基礎(chǔ)，也就此奠定，但隨后，任正非卻又再來了一次改變。
1999年底，任正非等領(lǐng)導(dǎo)層認(rèn)為，國內(nèi)競爭日益激烈，華為必須集中所有能量與對手在通訊領(lǐng)域競爭，繼而決定：剝離非核心業(yè)務(wù)。
2001年，任正非寫下那篇著名的《華為的冬天》，他在文章里寫：“誰有棉衣，誰就活下來了。”
與之對應(yīng)，華為電氣被更名為安圣電氣，以7.5億美金的價(jià)格轉(zhuǎn)讓給艾默生，換取華為“過冬”的小棉襖。
安圣電氣并入艾默生后，華為繼續(xù)給予其巨大的支持，艾默生甚至因此實(shí)現(xiàn)了有史以來首次年度兼季度雙增長，其2002年第四季度收益2.39億美金。
但被“賣”給艾默生的安圣電氣核心骨干們，卻沒能真正成為艾默生的人，因自身攜帶的華為氣質(zhì)，最終難以融入這家公司，紛紛選擇了離職。
這些從安圣離開的人，相當(dāng)部分最終選擇了自主創(chuàng)業(yè)。如今，他們創(chuàng)辦的公司中，已有多家在A股上市，這批創(chuàng)業(yè)者被稱為“華為電氣-艾默生”系，這些企業(yè)則成了華為能源的伙伴。
也因此，有評論認(rèn)為，由于出售后的競業(yè)協(xié)議限制，表面看，華為從能源市場上銷聲匿跡了。但實(shí)際上安圣舊部與華為的關(guān)系從未割裂，這也為日后華為重啟能源業(yè)務(wù)保留了火種。
坊間傳說，即便安圣被出售，任正非也都要求華為與安圣保持著密切聯(lián)系，包括一些重要的會議都必須帶上安圣的人。
2008年，與艾默生的競業(yè)協(xié)議結(jié)束后，華為立刻以通訊能源配套為核心，按下了能源業(yè)務(wù)的重啟鍵，并將更能滿足通訊能源需求的新能源及儲能，能源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化作為發(fā)展重點(diǎn)。
已經(jīng)在行業(yè)“消失”多年的華為，面對強(qiáng)敵環(huán)伺，諸侯割據(jù)的局面，把大象送回巔峰分幾步？
答：分三步。
在數(shù)次會議和研究后，華為選擇集中所有優(yōu)勢，從光伏逆變器切入。
為什么選擇光伏逆變器？
首先，光伏有巨大發(fā)展前景，且可與華為通訊能源需求更好匹配。
逆變器是光伏產(chǎn)業(yè)的核心設(shè)備，左手連著光伏發(fā)電系統(tǒng)，右手連著電網(wǎng)、儲能。逆變器也被稱為“光伏電站大腦”，光伏發(fā)的電是直流電，必須經(jīng)過逆變器變成交流電才能使用，逆變器的質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)電量。
其次，逆變器制作與華為的老本行通訊設(shè)備業(yè)務(wù)，以及華為電氣的電源管理業(yè)務(wù)具有相通之處，可以迅速復(fù)制遷移技術(shù)和供應(yīng)鏈優(yōu)勢，導(dǎo)入現(xiàn)有供應(yīng)商，大大降低逆變器研發(fā)成本和采購成本。
華為在能源領(lǐng)域的核心是提供面向新能源時(shí)代的整體解決方案，而逆變器則是華為可以將終端芯片與數(shù)字技術(shù)融入逆變器產(chǎn)品，把單一產(chǎn)品升級成以逆變器為核心的智能光伏解決方案的重要支點(diǎn)。
于是，2010年，逆變器業(yè)務(wù)獨(dú)立出來，被設(shè)為華為企業(yè)BG網(wǎng)絡(luò)能源部門重點(diǎn)板塊。據(jù)華為官網(wǎng)資料，其中軟件團(tuán)隊(duì)配備上百人，超過80%有博士學(xué)位。
華為進(jìn)入時(shí)，逆變器領(lǐng)域已經(jīng)是一個(gè)成熟的內(nèi)卷市場。
光伏逆變器主要類型有組串式、集中式與微型逆變器三種。當(dāng)時(shí)，集中式逆變器的市場份額最大，市占率接近9成。
但華為最終選擇了小眾的組串式逆變器。
首先，華為判斷國家政策會推動大型地面電站向分布式光伏電站轉(zhuǎn)型；其次，組串式逆變器短期內(nèi)價(jià)格高，但長期看發(fā)電量回報(bào)高于集中式逆變器；最后，當(dāng)時(shí)集中式逆變器競爭已經(jīng)激烈到打起價(jià)格戰(zhàn)，如果華為正面競爭，無異于傘兵對著敵人密布的機(jī)槍口跳傘。
選擇被忽略的細(xì)分市場，在對手來不及設(shè)防時(shí)，華為已經(jīng)推出自己的第一款組串式逆變器。
2013年，華為逆變器以取代集中式逆變器的姿態(tài)出現(xiàn)在市場，首年合同出貨量高達(dá)1GW。
一年后，華為不再只賣逆變器，而是賣以逆變器為核心的全套智能光伏解決方案，對電站進(jìn)行數(shù)字化改造，扛起光伏行業(yè)智能化升級的大旗。
例如傳統(tǒng)組串式逆變器出故障要工人去幾個(gè)足球場那么大的實(shí)地去排查，但是華為的智能光伏系統(tǒng)在電腦端動動手指就可以解決，由GPS、熱成像儀、無人機(jī)等傳回現(xiàn)場故障并分析原因，進(jìn)一步拉開與對手的差距。
在2014年末，華為智能光伏電站解決方案的出貨量為4GW，距離行業(yè)第一指日可待。
陽光電源奮起反擊。不僅大力推廣自己的組串式逆變器，且與多個(gè)光伏電站簽定協(xié)議，優(yōu)先使用陽光電源的產(chǎn)品，與華為展開“誰是行業(yè)第一”的生死對決。
華為內(nèi)部也一直擔(dān)心產(chǎn)品被對手超越，定期展開紅藍(lán)軍演練，模擬與對手的攻防轉(zhuǎn)換，不斷對傳統(tǒng)逆變器做改進(jìn)，例如去掉熔絲、去掉外置電扇、硅進(jìn)銅退（銅質(zhì)原料換成硅制）等。
產(chǎn)品持續(xù)迭代創(chuàng)新的同時(shí)，華為更以強(qiáng)大的銷售和市場執(zhí)行，異軍突起。
逆變器行業(yè)以傳統(tǒng)制造業(yè)工廠為主，電力行業(yè)以國企為主，都不擅長市場競爭和公關(guān)營銷。
華為作為中國最知名科技公司之一，在品牌和銷售上，發(fā)出的是降維攻擊。
有同行稱，智能光伏方案并非華為首創(chuàng)，但的確是華為第一個(gè)提出來的，風(fēng)頭都被華為搶走了。
他錯(cuò)了，華為要搶的不是風(fēng)頭，而是客戶。
華為銷售，比起對手給客戶的印象是：形象更好，英語更好，且有專業(yè)背景，能用技術(shù)交流的方式打動客戶。
為了拿下客戶，他們可以在對方公司蹲守幾個(gè)月。
更有業(yè)內(nèi)人士回憶，在線下招標(biāo)會，通常是一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)帶一個(gè)助理就參加了，但是華為每次都是浩浩蕩蕩一支隊(duì)伍，高級經(jīng)理、經(jīng)理、銷售等各級別，去與客戶各個(gè)級別的人一對一溝通。
讓對手更羨慕的是，華為由于沒上市，財(cái)務(wù)承壓性好。
因此開推介會，線上請媒體宣傳，線下花錢砸活動，讓客戶先免費(fèi)使用甚至贈送設(shè)備，眼皮都不眨一下，短期不盈利也沒關(guān)系。而對手通常是賣一臺機(jī)器賺一臺的錢，要精打細(xì)算。
除了直銷，華為還有遍布各地的代理網(wǎng)絡(luò)，賬期靈活，相當(dāng)于請了攻占市場的外援，補(bǔ)充華為銷售力量。因此在第三步，華為以壓倒性的優(yōu)勢打贏了銷售白刃戰(zhàn)。
在華為的大力推動下，組串式逆變器性價(jià)比和市場接受度不斷提升，并在2017年實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，組串式逆變器總出貨量高出集中式逆變器近4GW，且持續(xù)增長。
在光伏行業(yè)站穩(wěn)腳后，華為橫向拓展智能光伏方案的應(yīng)用場景，進(jìn)入千行百業(yè)。
例如農(nóng)業(yè)，在大棚或魚塘鋪設(shè)光伏裝置；在西北落后地區(qū)解決用電難題；與機(jī)場、高鐵、體育館合作，降低碳排放；甚至推出面向個(gè)人家庭的24小時(shí)綠電計(jì)劃。
除了致力于應(yīng)用新能源，華為也致力于為舊能源做智能化解決方案。率先在山西建立了煤礦創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，將5G用于提升礦山服務(wù)。
2019年5月開始，美國對華為進(jìn)行了制裁，核心業(yè)務(wù)受到重創(chuàng)。同年，華為網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)銷售額突破300億人民幣，同比增長40%，成為華為的收入支柱之一。
歸根到底，華為進(jìn)入各行各業(yè)的邏輯，都是研發(fā)先在整條產(chǎn)業(yè)鏈上尋找可切入點(diǎn)，最大限度發(fā)揮既有優(yōu)勢，在對手忽略的地方發(fā)起側(cè)翼進(jìn)攻，撕開市場缺口，華為銷售鐵軍再一擁而上，與對手展開白刃戰(zhàn)，迅速攻占市場，接下來就是產(chǎn)品和市場策略的不斷迭代，從0直接做到100，這就是戰(zhàn)功赫赫的華為模式。
一份金融危機(jī)時(shí)期華為的內(nèi)部資料中寫道：“每次經(jīng)濟(jì)危機(jī)都會產(chǎn)生一家偉大的公司，希望這一次華為能抓住機(jī)會?！?/span>
在美國制裁危機(jī)中，能源成為了華為的又一次重大機(jī)會。
在碳達(dá)峰、碳中和背景下，減少碳排放的關(guān)鍵在于使用清潔能源和舊能源數(shù)字智能化。
全世界能源結(jié)構(gòu)正面臨“大洗牌”，其背后是一場新舊交替的技術(shù)革命，其結(jié)果將是推動人類告別化石能源時(shí)代并再掀工業(yè)革命。這是比5G更大更持久的產(chǎn)業(yè)變革，也是當(dāng)今世界最大的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，世界主要經(jīng)濟(jì)體都面臨著轉(zhuǎn)型壓力和發(fā)展機(jī)遇。
2021年，任正非在華為年度工作會議上下令：“抓住數(shù)字能源大發(fā)展的機(jī)會窗，撲上去、撕開它?！?/span>不久后，網(wǎng)絡(luò)能源部開始密集招兵買馬。
6月，華為斥資30億元注冊華為數(shù)字能源公司，網(wǎng)絡(luò)能源部的員工統(tǒng)一換上了華為數(shù)字能源公司的胸卡，喊出“用比特管理瓦特”的口號。
華為數(shù)字能源產(chǎn)品線副總裁方良周曾揭示華為在數(shù)字能源的野心：“構(gòu)筑數(shù)字世界能源底座?！?/span>
目前，華為的能源變革之戰(zhàn)已相當(dāng)?shù)赝暾馗采w了從新能源到傳統(tǒng)能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級的核心領(lǐng)域，擁有著從核心產(chǎn)品到整體解決方案的完整作業(yè)能力以及強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟資源，其業(yè)務(wù)版圖已覆蓋到全球170多個(gè)國家和地區(qū)，并在多個(gè)領(lǐng)域擁有世界級地位。
憑借這一基礎(chǔ)，華為將有望在這一場全人類的能源大變革中成為最大最強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)贏家之一。
當(dāng)碳中和為化石能源敲下喪鐘，地球第一座新能源之城始建，真正的能源革命才剛剛開始。
像奔赴一場歷史性的盛大宴會，華為的能源故事，也才剛剛開始。
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PatrickWhelan正在透過他的潔凈室服面板凝視著事情的進(jìn)展。?在他面前是一塊閃閃發(fā)光的玻璃，大約有一個(gè)烤箱那么大，上面刻有許多挖出的部分以減輕重量，看起來像一個(gè)外星圖騰。Whelan 的團(tuán)隊(duì)正在將它粘在一塊咖啡桌大小的大鋁板上。金屬和玻璃都非常光滑，經(jīng)過數(shù)周的拋光以去除微小的瑕疵。在接下來的 24 小時(shí)內(nèi)，隨著膠水凝固，工人們會神經(jīng)質(zhì)地監(jiān)控玻璃和金屬的位置，以確保它們完全融合在一起。
“這些將被放置在一起，達(dá)到微米級的精度，”Whelan指著設(shè)備告訴我。?附近的技術(shù)人員擔(dān)心他靠得太近，喊道：后退！?“我不碰！我不碰！” Whelan笑著說道。?精度在這里是一項(xiàng)嚴(yán)肅的工作。因?yàn)槲宜幍奈恢檬窃诤商m公司 ASML 位于康涅狄格州威爾頓的一間潔凈室里，該公司制造了世界上最先進(jìn)的光刻機(jī)——這是用于制造晶體管、wire和其他微芯片基本組件的關(guān)鍵過程。這是一款令人夢寐以求的設(shè)備，成本高達(dá) 1.8 億美元，用于快速制作小至 13 納米的微芯片功能。如果您是英特爾或臺積電并且想要制造世界上最快的尖端計(jì)算機(jī)處理器，那么這種精度水平至關(guān)重要。機(jī)器最后在 ASML 荷蘭總部組裝，有一輛小型巴士的大小，并裝有 100,000 個(gè)微小的協(xié)調(diào)機(jī)構(gòu)，其中包括一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)擁有一個(gè)每秒50000 次的激光。向客戶運(yùn)送一臺這樣的設(shè)備需要四架 747。?
這個(gè)玻璃夾（黑色矩形，上中心）用于固定掩膜，其中包含要轉(zhuǎn)移到硅片的芯片圖案。?用于固定光照的玻璃夾的近景。?“這是一項(xiàng)非常困難的技術(shù)——就復(fù)雜性而言，它可能與曼哈頓計(jì)劃類似，”英特爾光刻主管 Sam Sivakumar 說。?在威爾頓，Whelan和他的團(tuán)隊(duì)正在建造的glass-and-metal 模塊尤為關(guān)鍵。它將攜帶制造微芯片所需的圖案，當(dāng)機(jī)器用極紫外 (EUV) 光照射它時(shí)，它會來回?cái)[動，照亮芯片圖案的不同部分。然后光線將反射到餐盤大小的硅片上，將圖案“燃燒”到位。?Whelan走到一個(gè)視頻監(jiān)視器前，顯示這些玻璃金屬裝置中的一個(gè)在測試時(shí)來回拉動。它重 30 公斤，但它在模糊中移動。?“這比戰(zhàn)斗機(jī)的加速還要快，”Whelan說，他的胡須和眼鏡被他的裝備遮住了?！叭绻腥魏嗡蓜拥臇|西，它就會飛散?！备匾氖牵f，設(shè)備必須停在一個(gè)納米大小的點(diǎn)上——“所以你有地球上最快的東西之一，幾乎可以在任何東西的最小點(diǎn)上安頓下來。?這種速度和準(zhǔn)確性的結(jié)合是跟上摩爾定律的關(guān)鍵——隨著組件變得越來越小，微芯片中的晶體管數(shù)量大約每兩年翻一番，從而使芯片更便宜、更強(qiáng)大。晶體管封裝得越緊，芯片周圍的電信號就越快。?自 60 年代以來，芯片制造商通過每隔十年左右切換到波長更短的新形式的光來縮小組件。但到了 90 年代末，制造商仍停留在 193 納米光上——他們正在激烈爭論下一步該做什么。形勢越來越嚴(yán)峻。芯片制造商不得不使用越來越復(fù)雜的設(shè)計(jì)和技術(shù)來保持摩爾定律的運(yùn)行，但他們設(shè)法維持了另外 20 年的性能提升。?然后，在 2017 年，ASML 推出了其準(zhǔn)備好的 EUV 機(jī)器，它使用波長僅為 13.5 納米的光。憑借如此短的波長，芯片制造商可以比以往任何時(shí)候都更密集地組裝晶體管。CPU 可以更快地處理數(shù)字，使用更少的功率，或者只是變得更小。具有微小 EUV 功能的第一代芯片已經(jīng)在像谷歌和亞馬遜這樣的大公司工作，它們改進(jìn)了語言翻譯、搜索引擎結(jié)果、照片識別，甚至像 GPT-3 這樣的人工智能，可以與一個(gè)令人毛骨悚然的人類交談和寫作質(zhì)量。?EUV 革命也正在影響日常消費(fèi)者，因?yàn)?ASML 的機(jī)器被用于為產(chǎn)品制造芯片，包括一些蘋果智能手機(jī)和 Mac、AMD 處理器和三星的 Note10 手機(jī)。隨著 EUV 機(jī)器變得越來越普遍，它將提高性能并降低越來越多的日常設(shè)備的電源損耗。EUV 技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)更簡單的設(shè)計(jì)，這讓芯片制造商可以更快地行動并在每片晶圓上生產(chǎn)更多芯片，從而節(jié)省成本并轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者。?EUV 光刻的成功遠(yuǎn)未得到保證，因?yàn)楣饩€非常難以操縱，多年來專家預(yù)測 ASML 永遠(yuǎn)無法弄清楚。事實(shí)上，ASML 的競爭對手佳能和尼康在幾年前也都放棄了嘗試。所以ASML現(xiàn)在在市場上占有一席之地：如果你想創(chuàng)造最尖端的處理器，你需要一臺它的機(jī)器。ASML 一年只生產(chǎn) 55 個(gè)，而且賣給業(yè)界的芯片巨頭；目前也已安裝 100 多個(gè)。?“摩爾定律基本上正在瓦解，如果沒有這臺機(jī)器，它就消失了，”CCS Insight 的研究主管Wayne Lam 說?！皼]有 EUV，你真的無法制造任何領(lǐng)先的處理器?！?/span>?一家公司壟斷微芯片生產(chǎn)的如此關(guān)鍵部分是極為罕見的。更令人驚訝的是工作的艱巨性：ASML 花費(fèi)了 90 億美元的研發(fā)和 17 年的研究，這是一場不間斷的實(shí)驗(yàn)、調(diào)整和突破。EUV 現(xiàn)在就在這里——它正在發(fā)揮作用。但是實(shí)現(xiàn)它所花費(fèi)的努力和時(shí)間——以及它遲遲才出現(xiàn)——引發(fā)了一些不可避免的問題。EUV 能夠讓摩爾定律持續(xù)多久？接下來會發(fā)生什么？
ASML 使用這款由 KUKA Robotics 制造的橙色機(jī)器人在潔凈室地板上移動重型 EUV 機(jī)器。?當(dāng) Jos Benschop 于 1997 年加入 ASML 時(shí)，他已經(jīng)離開了 Phillips 一段時(shí)間，并涉足了一個(gè)擔(dān)心其未來的芯片行業(yè)。幾十年來，芯片制造工程師已經(jīng)掌握了光刻技術(shù)。這個(gè)概念很簡單。你設(shè)計(jì)芯片的組件——它的導(dǎo)線和半導(dǎo)體——然后將它們蝕刻成一系列“掩?！?，就像你制作一個(gè)模板來在 T 恤上放置圖案一樣。然后將每個(gè)掩模放在硅片上并通過它照射光線（大致相當(dāng)于在模板上噴漆）。光使“光刻膠”（resist）變硬，這是晶片表面的化學(xué)層；然后其他化學(xué)品將該圖案蝕刻到硅中。在 60 年代，芯片制造商在此過程中使用可見光，波長小至 400 納米。然后他們轉(zhuǎn)向 248 nm 的紫外光，并逐漸將其降低到 193 nm——通常稱為深紫外光。?但是到了 90 年代末，他們已經(jīng)盡可能縮小了深紫外線的范圍，而且他們不確定如何縮小。他們似乎需要一個(gè)新的光源。當(dāng)時(shí)的 ASML 是一家只有 300 人的小公司，曾成功銷售其深紫外光刻工具。但他們意識到，為了保持相關(guān)性，他們需要進(jìn)行一些認(rèn)真的研發(fā)。?Benschop 是一位身材高大、棱角分明的高管，態(tài)度熱情而詼諧，他被聘為該公司新項(xiàng)目的第一位研究員工。他開始參加每年舉行兩次的大型會議。在那里，來自主要芯片公司和政府機(jī)構(gòu)的深思熟慮的人會摸著下巴，爭論下一步使用哪種形式的光。?“What would be thenext kid on the block?”去年夏天我們在 Zoom 上講話時(shí) Benschop 就是這么說的。專家們琢磨了幾個(gè)選項(xiàng)，都存在很大的問題。一個(gè)想法是使用離子噴霧在芯片上繪制圖案；那會奏效，但沒有人能想出如何大規(guī)模地快速做到這一點(diǎn)。發(fā)射電子束也是如此。有些人主張使用波長很小的 X 射線，但他們也面臨著挑戰(zhàn)。最后的想法是極紫外線，其波長可以低至 13.5 納米——非常接近 X 射線?？雌饋聿诲e(cuò)。?問題是 EUV 需要一種全新形式的光刻機(jī)?，F(xiàn)有的使用傳統(tǒng)的玻璃透鏡將光聚焦到晶片上。但是 EUV 光會被玻璃吸收；它停止死亡。如果你想聚焦它，你就必須開發(fā)像太空望遠(yuǎn)鏡中使用的那樣的曲面鏡。更糟糕的是，EUV 甚至?xí)豢諝馕?，因此您需要使機(jī)器內(nèi)部成為完全密封的真空。你需要可靠地產(chǎn)生 EUV 光；沒有人知道如何做到這一點(diǎn)。?英特爾和美國能源部都修改過這個(gè)想法。但這些主要是實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)。要創(chuàng)建可行的芯片制造光刻機(jī)，您需要開發(fā)可以快速工作并批量生產(chǎn)芯片的可靠技術(shù)。?經(jīng)過三年的深思熟慮，2000年ASML決定賭上公司，押注EUV。他們是一家小公司，但如果他們能做到這一點(diǎn)，他們就會成為一個(gè)巨人。?Benschop 回憶說，要解決的工程問題太多了，“我們沒有動力自己做?！币虼?，ASML 的高管們開始召集為其現(xiàn)有機(jī)器制造組件的公司。第一個(gè)電話打給了蔡司，這家德國光學(xué)公司多年來一直為 ASML 制造玻璃鏡片。?蔡司的工程師擁有 EUV 方面的經(jīng)驗(yàn)，包括為 X 射線望遠(yuǎn)鏡制造極其精密的透鏡和反射鏡。訣竅是在 EUV 反射鏡的表面涂上交替的硅和鉬層，每層只有幾納米厚。它們共同產(chǎn)生了一種圖案，可以反射多達(dá) 70% 的 EUV 光。?問題在于如何打磨它們。這臺機(jī)器最終需要 11 個(gè)鏡子來反射 EUV 光并將其聚焦在芯片上，就像 11 個(gè)乒乓球運(yùn)動員將球從一個(gè)球彈到另一個(gè)球目標(biāo)一樣。由于目標(biāo)是蝕刻以納米為單位的芯片組件，因此每個(gè)鏡子都必須非常光滑。而最微小的缺陷會使 EUV 光子誤入歧途。?左圖：這種拋光的光學(xué)元件是能量傳感器的一部分，有助于控制光刻機(jī)內(nèi)部的光強(qiáng)度。右圖：仔細(xì)觀察拋光裝置。此處顯示的玻璃片以一定角度設(shè)置，以實(shí)現(xiàn)正確的斜角。?
這些拋光單元用于平滑進(jìn)入 ASML 的 EUV 機(jī)器的組件。?
一些像左上角所示的光學(xué)器件經(jīng)過機(jī)械拋光。一個(gè)組件可能會在多階段拋光過程中花費(fèi)數(shù)周時(shí)間，技術(shù)人員會檢查到納米精度的平滑度。?為了讓你了解這個(gè)規(guī)模。假設(shè)你可以你把浴室里的鏡子吹到德國那么大，它會有大約五米高的凸起。蔡司的工程師們?yōu)樘胀h(yuǎn)鏡制造的最光滑的 EUV 反射鏡被吹成相同的尺寸后，凸起只有 2 厘米高。這些用于 ASML 的鏡子必須平滑幾個(gè)數(shù)量級：如果它們有德國那么大，它們最大的缺陷可能不到一毫米高?！斑@些確實(shí)是世界上最精確的反射鏡，”負(fù)責(zé)蔡司下一代 EUV 光學(xué)器件開發(fā)的 Peter Kürz 說。?蔡司工作的很大一部分是檢查鏡子以尋找缺陷，然后使用離子束將單個(gè)分子敲掉，經(jīng)過數(shù)月的工作逐漸平滑表面。?在蔡司開發(fā)反射鏡的同時(shí)，Benschop 和其他 ASML 供應(yīng)商正在應(yīng)對他們的另一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)：如何創(chuàng)建能夠產(chǎn)生穩(wěn)定 EUV 流的光源。?這困擾了他們多年。?要產(chǎn)生 EUV，您需要創(chuàng)建等離子體，這是一種僅在極高溫度下才存在的物質(zhì)相。在早期的實(shí)驗(yàn)中，用激光脈沖照射鋰以產(chǎn)生 EUV 光，他們改用錫，從而產(chǎn)生更大的爆發(fā)。?到 2000 年代初，ASML 與圣地亞哥公司 Cymer 和德國激光公司 Trumpf 合作，制造了一些類似于 RubeGoldberg 的裝置。有一個(gè)加熱容器可以使錫保持液態(tài)。它進(jìn)入一個(gè)噴嘴，將一滴熔化的錫——“人類頭發(fā)直徑的三分之一，”該公司出生于澳大利亞的技術(shù)開發(fā)副總Danny Brown說——在將其射入機(jī)器的底部，相機(jī)系統(tǒng)跟蹤其進(jìn)展。當(dāng)它到達(dá)發(fā)光室的中心時(shí)，激光脈沖會撞擊錫滴。錫在溫度達(dá)到約 500,000 K 的爆發(fā)中燃燒，產(chǎn)生發(fā)出 EUV 光的等離子體。該機(jī)制重復(fù)此過程，每秒射出并破壞錫滴 50,000 次。?“這不是直截了當(dāng)?shù)?，但讓我們這么說吧，”Brown說。?盡管他們現(xiàn)在可以產(chǎn)生 EUV 光，但布朗和他的團(tuán)隊(duì)很快發(fā)現(xiàn)了新問題。錫爆炸產(chǎn)生的離子會堵塞光學(xué)元件。他們意識到，為了清理這些東西，他們可以將氫氣泵入光室，在那里它會與錫離子發(fā)生反應(yīng)并幫助將它們舀走。?但他們很快落后于計(jì)劃。Benschop最初預(yù)測到 2006 年他們將“批量”擁有 EUV 機(jī)器。實(shí)際上，到那一年他們只生產(chǎn)了兩個(gè)原型。原型工作，蝕刻圖案比歷史上任何光刻機(jī)都更精細(xì)。但他們的速度非常緩慢。光源還是太微弱了。在光刻中，每個(gè)光子都很重要；您生成的越厚，您可以越快地將圖案放置到硅上。?與此同時(shí)，這臺機(jī)器正在發(fā)展到令人難以置信的復(fù)雜尺寸。它包含移動晶圓的機(jī)械臂、將標(biāo)線（保持圖案的大塊玻璃）加速到地球重力的 32 倍的電機(jī)，以及整整 100,000 個(gè)零件、3,000 根電纜、40,000 個(gè)螺栓和兩公里長的軟管。更糟糕的是，一切都是相互關(guān)聯(lián)的：讓一部分工作，它會在其他地方產(chǎn)生問題。例如，事實(shí)證明，來自 EUV 光的熱量在微觀上改變了鏡子的尺寸。這迫使蔡司和 ASML 開發(fā)可以檢測任何變化的傳感器，觸發(fā)軟件使用精密執(zhí)行器來改變鏡子的位置。?“當(dāng)我們糾正一個(gè)問題時(shí)，我們繼續(xù)進(jìn)行下一個(gè)問題，”Benschop 說?！澳闩肋^每一座山，你都會看到下一座更高的山。”?微芯片行業(yè)的許多觀察家看著 ASML 一次又一次地落后于計(jì)劃，便認(rèn)為他們最終會失敗。?
這些渦輪分子泵去除空氣和其他氣體，以在 EUV 機(jī)器內(nèi)部產(chǎn)生真空——這一點(diǎn)至關(guān)重要，因?yàn)?EUV 光會被空氣吸收。泵以 30,000RPM 的速度旋轉(zhuǎn)并逐個(gè)排出單個(gè)氣體分子。Evercore 的半導(dǎo)體行業(yè)分析師 CJ Muse 表示：“95% 的聰明人認(rèn)為 EUV 永遠(yuǎn)不會奏效。”?ASML 知道EUV很難，為此他們和業(yè)界其他人正在執(zhí)行更加復(fù)雜的技巧，以盡可能地?cái)U(kuò)展深紫外光的性能，將更多的晶體管封裝到芯片上。一種稱為“浸入”的技術(shù)就被采用，其做法就是在芯片上放一層水，它折射入射光并使其聚焦成更緊密的圖案。?光刻工程師還開發(fā)了一種在芯片層上多次圖案化和雕刻的技術(shù)——也就是所謂的“多重圖案化”——以產(chǎn)生更精細(xì)的細(xì)節(jié)?？傊?，這些方法將芯片組件推低到 20 納米。?但這些古怪的創(chuàng)新也讓芯片制造變得更加復(fù)雜。浸入需要在精細(xì)的光刻過程中控制水的存在，這絕非易事。芯片設(shè)計(jì)人員發(fā)現(xiàn)改變他們的設(shè)計(jì)以使用多種圖案是很麻煩的。深紫外線已經(jīng)耗盡了動力——每個(gè)人都知道這一點(diǎn)。?到 2010 年代中期，EUV 離成功終于又更進(jìn)一步。Brown和他的團(tuán)隊(duì)深入研究了科學(xué)文獻(xiàn)，尋找從每個(gè)錫滴中獲取更多信息的方法。作為一名研究等離子體物理學(xué)的前大學(xué)研究員，他因提出尖銳的科學(xué)問題而在 ASML 內(nèi)部廣為人知；首席技術(shù)官開玩笑地給了他一塊牌匾，上面寫著“Scientifically Accurate ButPractically Useless.”。?不過，這一次，沉浸在科學(xué)文獻(xiàn)中是有回報(bào)的。它提出了用激光擊中每個(gè)錫滴兩次的概念。第一次爆炸會將液滴壓平成煎餅形狀，這使得第二次爆炸（百萬分之一秒）能夠產(chǎn)生更多的 EUV。Brown的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種方法來大規(guī)模地做到這一點(diǎn)。?其他的發(fā)現(xiàn)是偶然的。隨著他們焚燒錫的能力提高，這個(gè)過程產(chǎn)生的碎片比氫氣可以清除的要多。鏡子性能下降。有一天，他們發(fā)現(xiàn)了一件有趣的事情：在機(jī)器打開進(jìn)行維護(hù)后，鏡子并沒有那么快退化。事實(shí)證明，進(jìn)入的空氣中的氧氣有助于逆轉(zhuǎn)污染。ASML 在設(shè)計(jì)中偶爾添加少量氧氣。?到 2017 年年中，該公司終于進(jìn)行了一個(gè)設(shè)備演示，以行業(yè)友好的速度蝕刻芯片——每小時(shí) 125 片晶圓。在他位于圣地亞哥的辦公室里，Brown在荷蘭觀看了演示。他興高采烈；他換上了夏威夷襯衫，宣稱他終于可以去度假了。?“這東西就像zzzt zzztzzzt zzzt，”他回憶道，模仿標(biāo)線拉動的速度，以及機(jī)械臂大約每 30 秒在新晶圓中滑動一次?！斑@是最后一張多米諾骨牌，基本上說，'是的，EUV 光刻將會發(fā)生。'”?那一年，ASML 終于開始出貨將徹底改變芯片制造的機(jī)器。一旦市場意識到ASML壟斷了尖端工具，其股票開始飆升，達(dá)到549美元，使該公司的市值幾乎與英特爾相當(dāng)。?如果您是像我這樣對減速機(jī)感興趣，那么這臺機(jī)器真的很漂亮——甚至稱得上是工程奇跡。當(dāng)我訪問威爾頓時(shí)，他們帶我過去查看構(gòu)成設(shè)備頂部的一大塊銑削鋁。它長八英尺，寬六英尺，厚兩英尺。它像宇宙飛船的底盤一樣閃閃發(fā)光，它拿著玻璃標(biāo)線，上面還安裝了巨大的桶形分子泵。每個(gè)泵都包含以 30,000 RPM 旋轉(zhuǎn)的微小葉片，將所有氣體吸出機(jī)器以在內(nèi)部產(chǎn)生真空?！皩?shí)際上，它們一次一個(gè)地將氣體分子擊開，”Whelan告訴我。?有人可能會爭辯說，ASML 的主要成功與其說是制造機(jī)器，不如說是測量機(jī)器。當(dāng)我脫下我的無塵套裝時(shí)，我參觀了機(jī)械車間，那里有大塊玻璃正在雕刻用于標(biāo)線。每塊玻璃磨完后，它會被放置在機(jī)器上，在幾周內(nèi)逐漸磨平數(shù)百小時(shí)。正如機(jī)械車間經(jīng)理Guido Capolino)告訴我的那樣，他們一直在測量玻璃，看看有多少瑕疵被去除，從粗微米開始。他指著我們身后的一臺拋光機(jī)，玻璃碎片在濕拋光混合物的頂部緩慢旋轉(zhuǎn)。
這個(gè)位于 ASML 圣地亞哥工廠的桌面實(shí)驗(yàn)裝置用于測試液滴發(fā)生器組件——EUV 機(jī)器光源的一部分。光刻機(jī)內(nèi)部的反射鏡會積聚來自 EUV 光源的錫碎屑。鏡子被清潔和拋光后，這臺機(jī)器用于檢查它們。“對于這里的可變性，我們處于埃和納米級，”他說。在標(biāo)線中使用玻璃至關(guān)重要；它不像金屬那樣受熱變形。但它非常難以雕刻——這是工程師必須慢慢解決的另一個(gè)問題。?ASML 在 EUV 方面的成功贏得了整個(gè)微芯片行業(yè)的公司深深的尊重。Chris Mack 在芯片光刻領(lǐng)域擁有 4 年的經(jīng)驗(yàn)，目前是 Fractilia 的首席技術(shù)官，這是一家為芯片制造制造軟件的公司。他說 ASML 及其合作伙伴成功的原因——其他人甚至不敢嘗試——純粹是頑固的堅(jiān)持。?“他們剝了洋蔥，”他告訴我。“他們走了，哦，現(xiàn)在我得到了下一層。然后他們拉那層。然后沒有人真正知道它的核心是腐爛還是會變好。他們只是不斷地剝皮。值得稱贊的是，他們從未放棄?！?/span>?現(xiàn)在，他們有能力繼續(xù)制造越來越小的組件，英特爾、臺積電和三星等大公司可以制造更快、更節(jié)能的芯片。?“我們的設(shè)計(jì)師可以松一口氣了，”英特爾的 Sam Sivakumar 說。“摩爾定律還活著。”?隨著越來越多的 EUV 機(jī)器上線并且其成本攤銷，該技術(shù)將滲透到越來越多的日常設(shè)備中。
EUV 光源位于 ASML 潔凈室的測試臺中。回看過去多年的發(fā)展，ASML 在 EUV 方面的成功需要與從德國、美國到日本（這使得化學(xué)品對光刻掩模至關(guān)重要）等世界各地的公司進(jìn)行大量合作。?現(xiàn)在，ASML 已經(jīng)在開發(fā)該設(shè)備的改進(jìn)版本。下一代產(chǎn)品有更高的數(shù)值孔徑，它將能夠?qū)?EUV 光聚焦到更清晰的程度，使其能夠蝕刻可能低于 10 納米寬的組件。這種“高數(shù)值孔徑”的 EUV 機(jī)器將具有更大的反射鏡，因此整個(gè)機(jī)器也需要變得更大。英特爾目前是這些下一代機(jī)器的第一個(gè)客戶，它預(yù)計(jì)到 2025 年將銷售其第一批使用它們制造的芯片。?ASML 和大多數(shù)觀察家認(rèn)為 EUV 將幫助芯片發(fā)展至少到 2030 年，甚至可能更長時(shí)間。畢竟，芯片設(shè)計(jì)人員開發(fā)的一些讓深紫外線持續(xù)這么長時(shí)間的技巧應(yīng)該可以用 EUV 重復(fù)。?但在未來十年左右的某個(gè)時(shí)候，芯片行業(yè)縮小功能的愿望將開始遇到一些物理限制，這些限制甚至比他們目前所克服的更難。一方面，量子問題開始出現(xiàn)。事實(shí)上，他們已經(jīng)有了：使用 ASML 的 EUV 機(jī)器的芯片制造商必須與“隨機(jī)錯(cuò)誤”搏斗——EUV 光線自然會誤入歧途，在芯片上產(chǎn)生不正確的圖案。這些還不是引人注目的問題，但隨著小型芯片制造商的發(fā)展，它們會越來越皺眉。?假設(shè)“高數(shù)值孔徑”使摩爾定律持續(xù)到2030 年，那么接下來會發(fā)生什么？行業(yè)專家認(rèn)為 ASML 將繼續(xù)探索更高數(shù)值孔徑的設(shè)備，使他們能夠?qū)?EUV 聚焦在越來越小的點(diǎn)上。與此同時(shí)，芯片設(shè)計(jì)人員正在研究改進(jìn)芯片的策略，這些策略不那么依賴于進(jìn)一步的小型化，例如向上擴(kuò)展架構(gòu)并通過堆疊芯片層構(gòu)建到第三維。至于在 EUV 之后會出現(xiàn)什么光刻技術(shù)，目前還沒有人知道。英特爾的 Sivakumar 也無法預(yù)測；Mack 表示，除了High NA EUV 之外，“沒有其他東西”正在密集開發(fā)中。?在威爾頓潔凈室里，Whelan讓我看了一眼他們的High NA EUV 機(jī)器。他卷起一扇巨大的車庫式門，把我領(lǐng)進(jìn)了一個(gè)足球場那么大的全新無塵室。角落里有一張閃亮的鋁制標(biāo)線床。它就像我在最初的 EUV 機(jī)器上看到的那樣，但它不能再舒適地放在客廳里了；它幾乎和地鐵車廂一樣大，重達(dá) 17 噸。他們不得不在屋頂安裝起重機(jī)來移動它。?Whelan說，“這將成為幫助我們繼續(xù)將摩爾定律推向未來的機(jī)器?！?/span>
原標(biāo)題：Inside the machine that saved Moore's Law，翻譯自MIT科技評論
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華為要搶的不是風(fēng)頭，而是客戶。逆變器全球第一、中標(biāo)沙特紅海新城項(xiàng)目，將全球最大儲能項(xiàng)目收入囊中……
當(dāng)世人還將目光停留在華為之于通訊和IT業(yè)的逆襲和崛起，它已悄然在另一個(gè)世界性產(chǎn)業(yè)變革里成了執(zhí)牛耳之人。
在10月16日迪拜全球數(shù)字能源峰會上，華為力挫美日德和國內(nèi)對手，一舉簽下全球最大儲能項(xiàng)目沙特紅海新城，規(guī)模達(dá)到1300MWh（兆瓦時(shí)）。
這將是人類第一座新能源之城，未來城市運(yùn)轉(zhuǎn)全部電力來自新能源，實(shí)現(xiàn)100%碳中和，對全球新能源發(fā)展具有載入史冊的戰(zhàn)略意義和標(biāo)桿效應(yīng)。
儲能解決的是清潔能源如風(fēng)電光伏的不穩(wěn)定性，是全球能源變革的重中之重，沙特紅海新城儲能為代表的化學(xué)儲能則是儲能的重中之重。拿下這個(gè)項(xiàng)目，也標(biāo)志著華為已在全球能源大變革時(shí)代成了引領(lǐng)潮水方向的人。
化學(xué)儲能系統(tǒng)包括儲能電池系統(tǒng)、逆變器等硬件，材料包括鋰電、半導(dǎo)體和芯片等。華為在這一領(lǐng)域的優(yōu)勢，不但有整體方案的領(lǐng)先，也更有從硬件到軟件的核心支撐。
據(jù)伍德麥肯茲發(fā)布的2020全球光伏逆變器供應(yīng)商市場排名，華為當(dāng)年的光伏逆變器出貨量已占全球23%，超過第二位陽光電源4個(gè)百分點(diǎn)。也就是說，華為已經(jīng)成為逆變器領(lǐng)域的全球老大。
也在十月，華為宣布正式成立四大軍團(tuán)：海關(guān)和港口軍團(tuán)、智慧公路軍團(tuán)、數(shù)據(jù)中心能源軍團(tuán)和智能光伏軍團(tuán)，向產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型大舉進(jìn)攻，其中兩個(gè)都與能源直接相關(guān)。在軍團(tuán)成立大會上，華為高層把智能光伏軍團(tuán)目標(biāo)定為“全球王者”，數(shù)據(jù)能源軍團(tuán)目標(biāo)定為“領(lǐng)導(dǎo)者”。
除了自身的核心產(chǎn)品和技術(shù)，更強(qiáng)調(diào)作為整體方案解決者的華為，還在新能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域擁有眾多本土企業(yè)作為合作伙伴，很多企業(yè)也都樂于加入華為的陣營，形成合力走向世界并改變世界。
這次華為斬獲沙特大單，也意味著國內(nèi)一大批相關(guān)企業(yè)都能分到蛋糕。
捷報(bào)傳出當(dāng)日，相關(guān)概念股便迅猛拉升，掀起了一輪“華為新能源”行情。
而沙特訂單之外，華為新能源已開創(chuàng)了多個(gè)全球第一和重大突破。
2021年9月，華為一次通過全球首條100%輸送清潔能源的“空中走廊”青海光伏電站“青豫直流”逆變器涉網(wǎng)性能測試；
2021年5月，華為助力全球單體最大水上漂浮式光伏電站——華能德州丁莊水庫一期并網(wǎng)發(fā)電；
2020年11月，全球最大的超低能耗體育建筑——五棵松冰上運(yùn)動中心分布式光伏項(xiàng)目由華為承建；
2020年9月，華為助力全球最大的2.2GW單體光伏電站——青海省海南州特高壓項(xiàng)目成功并網(wǎng)……
接二連三的好消息都指向一個(gè)結(jié)論：一個(gè)新能源領(lǐng)域的華為，正在崛起。
雖然主打新能源和能源數(shù)字化的華為數(shù)字能源公司2021年6月才注冊，但華為在能源領(lǐng)域的布局和拼殺已超過三十年。
華為的數(shù)字能源業(yè)務(wù)始于自身的通信電源。其間幾個(gè)關(guān)鍵的節(jié)點(diǎn)分別是：華為成立之初的電源事業(yè)部，華為在深圳注冊莫貝克公司；華為電氣成立；華為電氣賣身艾默生，八年后競業(yè)協(xié)議結(jié)束，華為重啟網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)。
這個(gè)過程中，能源業(yè)務(wù)從來不是華為的主角，但卻兩次在華為遭遇滅頂之災(zāi)時(shí)挺身而出。一次是2001年?duì)奚约簽槿A為過冬，一次是2019年華為遭遇美國制裁后成為華為新的增長極。
華為剛成立之初，找不到能為華為通信設(shè)備生產(chǎn)配套電源設(shè)備、并配套提供電源解決方案的企業(yè)，華為只能自己研發(fā)電源技術(shù)。
1993年，任正非赴美考察，發(fā)現(xiàn)一家叫CP的電源公司，當(dāng)時(shí)CP公司所生產(chǎn)的電源在國際市場占有率最高，不僅技術(shù)先進(jìn)，且體積小、效率高。
回國后任正非馬上注冊了深圳莫貝克通訊實(shí)業(yè)股份有限公司（簡稱：莫貝克），為華為配套電源產(chǎn)品與解決方案。
莫貝克是華為以每年不低于33%的投資回報(bào)承諾，與全國21家省會城市郵電系統(tǒng)聯(lián)合成立的。通過這個(gè)與郵電系統(tǒng)以確定性利益保障的合作，華為一箭雙雕解決了當(dāng)時(shí)急缺的資金，也綁定了主要客戶源，為早期華為包括交換機(jī)的研發(fā)與市場拓展都起到相當(dāng)大的作用。
莫貝克原本不承擔(dān)盈利任務(wù)，只是華為的寄生企業(yè)，員工薪水、股東分紅等開支均由華為買單。但善于由點(diǎn)到面的任正非，很快將其推向了更大的發(fā)展空間，并逼迫其不斷練出新的核心能力。
關(guān)鍵轉(zhuǎn)折是，1995年，入職華為沒幾個(gè)月的李玉琢被任正非派到莫貝克做總經(jīng)理。
李玉琢日后在文章里回憶，那是一段“瘋狂的日子”。
李玉琢回憶，1995年下半年剛接手時(shí)，任正非給他的目標(biāo)是：“用兩到三年的時(shí)間把莫貝克做成中國第一。”但是剛過完年，在1996年2月的會議上，任正非就要求把莫貝克做成“亞洲第一”。
李玉琢當(dāng)面問任正非：“不是中國第一嗎？”
任正非說：“我說過這樣的話嗎？”
李玉琢感覺被當(dāng)頭一棒，他事后總結(jié)：“這就是任正非，這就是華為的風(fēng)格?！?/span>
一個(gè)月后，第二次“當(dāng)頭一棒”來了。
李玉琢收到任正非的親筆信：“華為不再買莫貝克的電源了，太貴，我們買國外的，比你們便宜。”
李玉琢看了之后，咬咬牙對員工說：“華為市場不能丟。第一，盡快研究降低二次電源成本，質(zhì)量不能降半點(diǎn)，但材料成本電路設(shè)計(jì)成本必須大降；第二，銷售部要開發(fā)更多客戶；第三，主動找華為采購部談判，同意降價(jià)?！?/span>
最后，莫貝克參考國外競品價(jià)格，把價(jià)格降低了幾乎一半。
過了沒一個(gè)月，第三次“當(dāng)頭一棒”來了。
任正非找到李玉琢：“莫貝克包括你在內(nèi)，都在華為拿工資，這不合適吧？”
李玉琢心里大驚，九個(gè)月前任正非“忽悠”他們?nèi)ツ惪藭r(shí)，信誓旦旦地說：“你們?nèi)ツ惪耸莿?chuàng)業(yè)，我保證你們的的待遇三年不變?！?/span>
李玉琢馬上問任正非為何出爾反爾，任正非說：“三年不變是工資不降低，不是華為開支三年。你們要做獨(dú)立公司，能養(yǎng)活自己的員工?！?/span>
李玉琢感覺任正非的要求實(shí)在過分，但是又無話反駁，一時(shí)血?dú)馍嫌?，脫口而出說：“好！從5月份之后我們自己開工資。”
但剛應(yīng)承下來，任正非馬上打下第四棒：“不是五月份，從今年1月份所有我替你發(fā)的工資都要退回來?！?/span>
于是從1996年5月開始，莫貝克開始自己養(yǎng)員工，并且在后來把該退的工資都退給了華為。
任正非步步緊逼的結(jié)果是，到了1996年底，莫貝克整整盈利5000萬元。
李玉琢在年會上流下淚水，回憶任正非這一年四大棒，把一個(gè)寄生企業(yè)活生生打成了現(xiàn)金奶牛。
不久莫貝克公司更名“華為電氣”，并在四年后的千禧年以30%的中國市場份額成為國內(nèi)最大的通信電源生產(chǎn)商，是華為最賺錢的部門。
華為在能源領(lǐng)域的基礎(chǔ)，也就此奠定，但隨后，任正非卻又再來了一次改變。
1999年底，任正非等領(lǐng)導(dǎo)層認(rèn)為，國內(nèi)競爭日益激烈，華為必須集中所有能量與對手在通訊領(lǐng)域競爭，繼而決定：剝離非核心業(yè)務(wù)。
2001年，任正非寫下那篇著名的《華為的冬天》，他在文章里寫：“誰有棉衣，誰就活下來了。”
與之對應(yīng)，華為電氣被更名為安圣電氣，以7.5億美金的價(jià)格轉(zhuǎn)讓給艾默生，換取華為“過冬”的小棉襖。
安圣電氣并入艾默生后，華為繼續(xù)給予其巨大的支持，艾默生甚至因此實(shí)現(xiàn)了有史以來首次年度兼季度雙增長，其2002年第四季度收益2.39億美金。
但被“賣”給艾默生的安圣電氣核心骨干們，卻沒能真正成為艾默生的人，因自身攜帶的華為氣質(zhì)，最終難以融入這家公司，紛紛選擇了離職。
這些從安圣離開的人，相當(dāng)部分最終選擇了自主創(chuàng)業(yè)。如今，他們創(chuàng)辦的公司中，已有多家在A股上市，這批創(chuàng)業(yè)者被稱為“華為電氣-艾默生”系，這些企業(yè)則成了華為能源的伙伴。
也因此，有評論認(rèn)為，由于出售后的競業(yè)協(xié)議限制，表面看，華為從能源市場上銷聲匿跡了。但實(shí)際上安圣舊部與華為的關(guān)系從未割裂，這也為日后華為重啟能源業(yè)務(wù)保留了火種。
坊間傳說，即便安圣被出售，任正非也都要求華為與安圣保持著密切聯(lián)系，包括一些重要的會議都必須帶上安圣的人。
2008年，與艾默生的競業(yè)協(xié)議結(jié)束后，華為立刻以通訊能源配套為核心，按下了能源業(yè)務(wù)的重啟鍵，并將更能滿足通訊能源需求的新能源及儲能，能源數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化作為發(fā)展重點(diǎn)。
已經(jīng)在行業(yè)“消失”多年的華為，面對強(qiáng)敵環(huán)伺，諸侯割據(jù)的局面，把大象送回巔峰分幾步？
答：分三步。
- 第一步，單點(diǎn)爆破。
在數(shù)次會議和研究后，華為選擇集中所有優(yōu)勢，從光伏逆變器切入。
為什么選擇光伏逆變器？
首先，光伏有巨大發(fā)展前景，且可與華為通訊能源需求更好匹配。
逆變器是光伏產(chǎn)業(yè)的核心設(shè)備，左手連著光伏發(fā)電系統(tǒng)，右手連著電網(wǎng)、儲能。逆變器也被稱為“光伏電站大腦”，光伏發(fā)的電是直流電，必須經(jīng)過逆變器變成交流電才能使用，逆變器的質(zhì)量直接關(guān)系到發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)電量。
其次，逆變器制作與華為的老本行通訊設(shè)備業(yè)務(wù)，以及華為電氣的電源管理業(yè)務(wù)具有相通之處，可以迅速復(fù)制遷移技術(shù)和供應(yīng)鏈優(yōu)勢，導(dǎo)入現(xiàn)有供應(yīng)商，大大降低逆變器研發(fā)成本和采購成本。
華為在能源領(lǐng)域的核心是提供面向新能源時(shí)代的整體解決方案，而逆變器則是華為可以將終端芯片與數(shù)字技術(shù)融入逆變器產(chǎn)品，把單一產(chǎn)品升級成以逆變器為核心的智能光伏解決方案的重要支點(diǎn)。
于是，2010年，逆變器業(yè)務(wù)獨(dú)立出來，被設(shè)為華為企業(yè)BG網(wǎng)絡(luò)能源部門重點(diǎn)板塊。據(jù)華為官網(wǎng)資料，其中軟件團(tuán)隊(duì)配備上百人，超過80%有博士學(xué)位。
- 第二步，產(chǎn)品側(cè)翼戰(zhàn)。
華為進(jìn)入時(shí)，逆變器領(lǐng)域已經(jīng)是一個(gè)成熟的內(nèi)卷市場。
光伏逆變器主要類型有組串式、集中式與微型逆變器三種。當(dāng)時(shí)，集中式逆變器的市場份額最大，市占率接近9成。
但華為最終選擇了小眾的組串式逆變器。
首先，華為判斷國家政策會推動大型地面電站向分布式光伏電站轉(zhuǎn)型；其次，組串式逆變器短期內(nèi)價(jià)格高，但長期看發(fā)電量回報(bào)高于集中式逆變器；最后，當(dāng)時(shí)集中式逆變器競爭已經(jīng)激烈到打起價(jià)格戰(zhàn)，如果華為正面競爭，無異于傘兵對著敵人密布的機(jī)槍口跳傘。
選擇被忽略的細(xì)分市場，在對手來不及設(shè)防時(shí)，華為已經(jīng)推出自己的第一款組串式逆變器。
2013年，華為逆變器以取代集中式逆變器的姿態(tài)出現(xiàn)在市場，首年合同出貨量高達(dá)1GW。
一年后，華為不再只賣逆變器，而是賣以逆變器為核心的全套智能光伏解決方案，對電站進(jìn)行數(shù)字化改造，扛起光伏行業(yè)智能化升級的大旗。
例如傳統(tǒng)組串式逆變器出故障要工人去幾個(gè)足球場那么大的實(shí)地去排查，但是華為的智能光伏系統(tǒng)在電腦端動動手指就可以解決，由GPS、熱成像儀、無人機(jī)等傳回現(xiàn)場故障并分析原因，進(jìn)一步拉開與對手的差距。
在2014年末，華為智能光伏電站解決方案的出貨量為4GW，距離行業(yè)第一指日可待。
陽光電源奮起反擊。不僅大力推廣自己的組串式逆變器，且與多個(gè)光伏電站簽定協(xié)議，優(yōu)先使用陽光電源的產(chǎn)品，與華為展開“誰是行業(yè)第一”的生死對決。
華為內(nèi)部也一直擔(dān)心產(chǎn)品被對手超越，定期展開紅藍(lán)軍演練，模擬與對手的攻防轉(zhuǎn)換，不斷對傳統(tǒng)逆變器做改進(jìn)，例如去掉熔絲、去掉外置電扇、硅進(jìn)銅退（銅質(zhì)原料換成硅制）等。
產(chǎn)品持續(xù)迭代創(chuàng)新的同時(shí)，華為更以強(qiáng)大的銷售和市場執(zhí)行，異軍突起。
逆變器行業(yè)以傳統(tǒng)制造業(yè)工廠為主，電力行業(yè)以國企為主，都不擅長市場競爭和公關(guān)營銷。
華為作為中國最知名科技公司之一，在品牌和銷售上，發(fā)出的是降維攻擊。
有同行稱，智能光伏方案并非華為首創(chuàng)，但的確是華為第一個(gè)提出來的，風(fēng)頭都被華為搶走了。
他錯(cuò)了，華為要搶的不是風(fēng)頭，而是客戶。
華為銷售，比起對手給客戶的印象是：形象更好，英語更好，且有專業(yè)背景，能用技術(shù)交流的方式打動客戶。
為了拿下客戶，他們可以在對方公司蹲守幾個(gè)月。
更有業(yè)內(nèi)人士回憶，在線下招標(biāo)會，通常是一個(gè)領(lǐng)導(dǎo)帶一個(gè)助理就參加了，但是華為每次都是浩浩蕩蕩一支隊(duì)伍，高級經(jīng)理、經(jīng)理、銷售等各級別，去與客戶各個(gè)級別的人一對一溝通。
讓對手更羨慕的是，華為由于沒上市，財(cái)務(wù)承壓性好。
因此開推介會，線上請媒體宣傳，線下花錢砸活動，讓客戶先免費(fèi)使用甚至贈送設(shè)備，眼皮都不眨一下，短期不盈利也沒關(guān)系。而對手通常是賣一臺機(jī)器賺一臺的錢，要精打細(xì)算。
除了直銷，華為還有遍布各地的代理網(wǎng)絡(luò)，賬期靈活，相當(dāng)于請了攻占市場的外援，補(bǔ)充華為銷售力量。因此在第三步，華為以壓倒性的優(yōu)勢打贏了銷售白刃戰(zhàn)。
在華為的大力推動下，組串式逆變器性價(jià)比和市場接受度不斷提升，并在2017年實(shí)現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，組串式逆變器總出貨量高出集中式逆變器近4GW，且持續(xù)增長。
在光伏行業(yè)站穩(wěn)腳后，華為橫向拓展智能光伏方案的應(yīng)用場景，進(jìn)入千行百業(yè)。
例如農(nóng)業(yè)，在大棚或魚塘鋪設(shè)光伏裝置；在西北落后地區(qū)解決用電難題；與機(jī)場、高鐵、體育館合作，降低碳排放；甚至推出面向個(gè)人家庭的24小時(shí)綠電計(jì)劃。
除了致力于應(yīng)用新能源，華為也致力于為舊能源做智能化解決方案。率先在山西建立了煤礦創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，將5G用于提升礦山服務(wù)。
2019年5月開始，美國對華為進(jìn)行了制裁，核心業(yè)務(wù)受到重創(chuàng)。同年，華為網(wǎng)絡(luò)能源業(yè)務(wù)銷售額突破300億人民幣，同比增長40%，成為華為的收入支柱之一。
歸根到底，華為進(jìn)入各行各業(yè)的邏輯，都是研發(fā)先在整條產(chǎn)業(yè)鏈上尋找可切入點(diǎn)，最大限度發(fā)揮既有優(yōu)勢，在對手忽略的地方發(fā)起側(cè)翼進(jìn)攻，撕開市場缺口，華為銷售鐵軍再一擁而上，與對手展開白刃戰(zhàn)，迅速攻占市場，接下來就是產(chǎn)品和市場策略的不斷迭代，從0直接做到100，這就是戰(zhàn)功赫赫的華為模式。
一份金融危機(jī)時(shí)期華為的內(nèi)部資料中寫道：“每次經(jīng)濟(jì)危機(jī)都會產(chǎn)生一家偉大的公司，希望這一次華為能抓住機(jī)會?！?/span>
在美國制裁危機(jī)中，能源成為了華為的又一次重大機(jī)會。
在碳達(dá)峰、碳中和背景下，減少碳排放的關(guān)鍵在于使用清潔能源和舊能源數(shù)字智能化。
全世界能源結(jié)構(gòu)正面臨“大洗牌”，其背后是一場新舊交替的技術(shù)革命，其結(jié)果將是推動人類告別化石能源時(shí)代并再掀工業(yè)革命。這是比5G更大更持久的產(chǎn)業(yè)變革，也是當(dāng)今世界最大的產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，世界主要經(jīng)濟(jì)體都面臨著轉(zhuǎn)型壓力和發(fā)展機(jī)遇。
2021年，任正非在華為年度工作會議上下令：“抓住數(shù)字能源大發(fā)展的機(jī)會窗，撲上去、撕開它?！?/span>不久后，網(wǎng)絡(luò)能源部開始密集招兵買馬。
6月，華為斥資30億元注冊華為數(shù)字能源公司，網(wǎng)絡(luò)能源部的員工統(tǒng)一換上了華為數(shù)字能源公司的胸卡，喊出“用比特管理瓦特”的口號。
華為數(shù)字能源產(chǎn)品線副總裁方良周曾揭示華為在數(shù)字能源的野心：“構(gòu)筑數(shù)字世界能源底座?！?/span>
目前，華為的能源變革之戰(zhàn)已相當(dāng)?shù)赝暾馗采w了從新能源到傳統(tǒng)能源數(shù)智化轉(zhuǎn)型升級的核心領(lǐng)域，擁有著從核心產(chǎn)品到整體解決方案的完整作業(yè)能力以及強(qiáng)大產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟資源，其業(yè)務(wù)版圖已覆蓋到全球170多個(gè)國家和地區(qū)，并在多個(gè)領(lǐng)域擁有世界級地位。
憑借這一基礎(chǔ)，華為將有望在這一場全人類的能源大變革中成為最大最強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)贏家之一。
當(dāng)碳中和為化石能源敲下喪鐘，地球第一座新能源之城始建，真正的能源革命才剛剛開始。
像奔赴一場歷史性的盛大宴會，華為的能源故事，也才剛剛開始。
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