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最近有个新闻吸引了不少吃瓜群众——佳能，一家造相机的，竟然也造光刻机。背后的事情是这样的，佳能要在自己的新工厂增产光刻机设备，将半导体设备产能翻番，这是他们的光刻设备时隔21年扩产。
佳能还计划开发以低成本制成尖端微细电路的新一代设备。大家更关心，佳能能顶住压力卖给中国吗？
懂行的可能知道，日本的佳能、尼康的光刻机市场份额曾遥遥领先荷兰ASML，在上次佳能扩产光刻设备的2000年左右，ASML因为和台积电的一次触电式合作，从无名小卒一骑绝尘，反观佳能、尼康已经逐渐走下坡路。
尼康、佳能在半导体的风光虽不及当年，但在今天家喻户晓的相机厂商里，索尼、富士、徕卡……它们当中不乏有在半导体领域混得风生水起的品牌。阅读本文，你会了解：
1、 攻入半导体的相机大厂
2、 向光刻机内卷
3、 日本相机厂与半导体兴衰史
01、攻入半导体的相机大厂
"感动常在"、"市场的佳能"、"技术的索尼"，“稳”字当头的尼康，文青最爱的富士，特点不明显的松下……你会发现在众多全球相机品牌中，日本品牌一家独大。（当然德国还有相机界的“劳斯莱斯”徕卡，值得我思考自己为什么这么穷）
攻入半导体领域，它们也是认真的，从近期各厂商的表现和布局可以看出：
索尼的图像传感器长期雄踞高端市场。2022年上半年，智能手机图像传感器市场索尼半导体解决方案以44%的收入份额位居榜首（索尼、三星和OMNIVISION占比近83%）。2021年索尼影像及传感解决方案业务（I&SS）全年销售收入同比增长6%至10764亿日元，占2021财年销售收入（99215亿日元）的10.8％左右。早在上世纪50年代，索尼的前身东京通信工业就发布了全球首个商用的半导体晶体管收音机TR-1。
富士胶片2021财年营收25258亿日元，该公司目标在2030年度半导体材料部门的营收要达到4000亿日元，这个数字是目前的2.7倍，可以推算出目前其半导体材料营收约为1481亿日元，占其总营收的5.8％左右。从2006年至2020年，富士胶片在半导体工艺材料等高性能材料领域的投入由来已久，自2020年开始还对半导体材料业务不断加码，以为5纳米或更先进工艺制程的芯片生产提供材料支持。
尼康在2021年财年的财报显示，截至2022年3月的全年财年（2021年4月1日－2022年3月31日），尼康集团全年销售收入达5396亿日元。在其各项业务中，包括半导体制造等业务的销售额占比不断提升，2021年尼康集成电路用光刻机出货29台，光刻机业务营收约112亿元人民币（约合2280亿日元），占其2021年财年约42％，是尼康第二大支柱业务。尼康在1980年就出货了分辨率达到1.0 µm（当时算高精度）的半导体光刻机NSR-1010G。
2021年佳能的半导体用光刻机是i-line、KrF两类机台出货，出货量达140台，光刻机营收约为110亿元人民币（约合15亿美元），占其2021年总营收（319.76亿美元）约4.69％。早在1970年佳能就发售了日本首台半导体光刻机。
除此之外，松下的半导体业务早期涉及黑色家电，目前正在往车载和产业用方向转型。而徕卡的半导体显微镜一直走在技术前列。
这些大企业不少在上世纪就布局半导体，拓展业务，未雨绸缪，毕竟一直吃老本往往是会被淘汰的，仅靠2C的业务也是无法获得长足发展的。
不可否认的是，近几年传统相机厂商相机市场业务急剧萎缩，经营也扛不住了，关停了不少重要的工厂，甚至直接退出相机市场。
尼康在2017年就宣布关停位于江苏无锡的相机生产子公司“尼康光学仪器”，这家公司当时的主要产品是数码相机。
2020年，有着84年相机生产历史的“百年企业”奥林巴斯宣布将其相机部门出售。奥林巴斯在日本成功地将显微镜商品化，曾是精密、光学技术的代表企业之一。而在奥林巴斯之前，柯达等早已经宣布退出相机市场。
2022年1月，佳能这一老牌相机企业工厂在中国宣告落幕，关闭32年珠海工厂。1990年成立的佳能珠海厂是日资企业在珠海的龙头老大哥，是最早进入珠海的世界500强之一，其生产的卡片数码相机曾占佳能全球卡片数码相机销售量的一半。
一直以来，传统相机厂商转型的重要方向是专业光学领域，但是这种专业领域的竞争比消费领域更加激烈，如尼康、佳能与CGA、ASML的竞争。
02、向光刻机内卷
对于传统相机大厂甚至是光学镜头起家的相机大厂来说，开辟新事业的重要方向就是相近的专业光学领域，无需跨专业跨方向，精进后可能就能开辟出新的业绩增长爆发点。尼康、佳能就曾经在半导体光刻机领域一鸣惊人。
光刻机曝光造芯片与相机曝光雷同
简单来说，光刻机相当于一台照芯片（精细电路图）的巨型照相机。光是镜头可能就占了一台光刻机成本的40％。
好的相机可以去拍外太空，好的光刻机，可以刻出更精密的芯片。光刻机制造芯片的流程类似相机的“曝光”，得以把精细电路图案曝光在晶圆的半导体基板上。
首先，光刻机将掩膜版上绘制的电路图案通过投影透镜缩小，将图案曝光在晶圆上。接着，晶圆在晶圆台上依次移动，电路图案在一个晶圆上重复曝光。这是当下主流的步进式光刻机的制造方式。
随着摩尔定律的延续，对晶体管的数量、密度要求越来越高，电路从微米到纳米级别的超精细图案经过多层堆叠制成。因此半导体光刻机也需具备超高精密的技术，以满足从微米到纳米单位级别的性能。
来源：佳能中国
尼康、佳能何以造光刻机？
上世纪60-70年代日本举国力发展半导体，半导体设备就是首要的制造工具。1978年CGA推出了具有划时代意义的步进式光刻机DSW4800，虽然当时全球光刻机市场一直是美系的天下，但光刻机的迭代中仍藏着巨大的机会，随着日本厂商尼康、佳能的崛起，光刻机迈入步进式光刻机的缩放投影时期。
相机出身的佳能，光学厂出身的尼康曾经为美国GCA公司的光刻机配套光学镜头，积累了一定的光刻机制作原理和技术。模仿不失为一种创新的开端。佳能缺乏精密技术，从低端的光刻机开始仿制，1970年日本首台半导体光刻机PPC-1就是佳能发售的。
而尼康有天文望远镜的加持，其高分辨率摄像头、高分辨率精密测控技术被寄予厚望。尼康拿到GCA的一台光刻机研究，造出了比GCA镜头稳定性、自动化更强的“山寨光刻机”。尼康于1980年出货NSR-1010G（分辨率为1.0 µm），从1984年开始，几乎每年都会出货至少1款光刻机。属实是拿捏了天文望远镜到十级开启光刻机研发的技能树。
上世纪80年代，日本光刻机开始登上半导体历史舞台，日本的尼康、佳能开始与美国GCA、Ultratech、Eaton，全球光刻机市场上演美日厂商的精彩对决。
实际上，上世纪80年代中美光刻机技术差距曾缩短至7年，1985年由中电科45所研制出的分步式投影光刻机被电子部技术鉴定为：达到GCA在1978年推出的4800DSW光刻机水平。
1984年，尼康已经和GCA平起平坐，各占全球三成市场。同年，ASML成立了。80年代后期到2000年初，尼康光刻机市场占比超五成，成为上世纪末当之无愧的光刻机巨头。
2000年初，因为一场光刻机干湿路线之争，光刻机市场格局被ASML打破。2004年，ASML和台积电共同研发出全球首台浸润式微影机，凭借优秀的性能和稳定的技术，ASML一举碾压走“干法”路线的佳能和尼康，尼康、佳能从此沦为二三线半导体设备厂商。
尼康目前虽然主推ArF浸没式技术，但多数精力限制于DUV领域的Arf和i－line光刻机，而DUV只能用于制造7nm及以上制程的芯片。
佳能目前出售的光刻机涉及i-line到KrF级别，没有浸入式光刻机，在EUV领域几乎不可能赶超ASML，正在研究“纳米压印光刻（NIL）”，尝试以低成本来制造尖端半导体。
03、日本半导体的兴衰
日本相机大厂背后，也伴随着日本半导体的兴衰。有一家企业紧跟时代，开启了日本半导体篇章。
那是上世纪50年代，诞生于美国硅谷的半导体成为熊熊燃起的新星，光刻技术、光刻照相机、光刻机依次出现：
1955年贝尔实验室研究员开始把制造印刷电路板的光刻技术应用到硅片上；
1958年第一台光刻照相机被仙童半导体的两位工程师制造出来；
1961年美国GCA公司制造出了全球首台光刻机，从此光刻成为芯片制造中最重要的环节。
这家日本企业就是索尼，彼时还叫“东京通信工业”。1953年，东京通信工业得到了美国西部电器公司授权，在1957年成功推出世界上首台“可放在口袋里”的半导体收音机。两年后的1959年，集成电路被发明。
1957年，日本政府颁布《电子工业振兴临时措施法（电振法）》，通过立法扶持电子产业，减少电子产业公司的征税，支持日本企业积极学习美国先进技术，发展本国的半导体产业。彼时索尼推出的小巧收音机在全球大卖，风靡一时，大家都被半导体和集成电路在消费电子领域的巨大潜力震撼了。
依靠低端的收音机领域，以索尼为代表的的日企开启了半导体领域的新纪元。在日本，各家企业大展身手，以晶体管开发消费电子产品为开端，在20世纪诞生了一家家电器巨人。
1962年，日本半导体霸主NEC从美国仙童半导体购买了平面光刻的生产工艺，拥有了集成电路的制造能力，同一时期日本的日立、东芝、和美国的RCA、通用电气、达成了技术转让协议。60年代后半期开始，日本开始进入大规模自主研发的阶段。
枪打出头鸟，美国不会眼睁睁看着日本超越自己。1972年日本半导体被美国以反倾销理由实施制裁，而日本内部半导体产业的发展路径也暴露出问题。
强行精益求精的产品思路被追求物美价廉的韩国和中国台湾打败，早期无法接受芯片代工错失整个行业垂直分工的大潮，数字时代的“闭关锁国”，排斥技术革新等也让日本在半导体道路上越走越窄。
结局是惨痛的，特别是日本曾引以为豪的半导体光刻机领域，2000年左右尼康和佳能终于被自己的对手ASML打败（ASML光刻机的光学元件曾被尼康和佳能垄断）。现在日本唯二能拿得出手的，除了尼康、佳能全球销售额占比不到10%的半导体设备，就是半导体材料高纯度氟化氢、光刻胶和氟化聚酰胺（其他材料吃不了独食）。
ASML显然在全球光刻机市场大口吃肉，至于佳能为何时隔21年在自己非高端机型的小池子里扩产，主要来自于未来半导体市场规模的扩大，对半导体设备的需求增加。去年缺“芯”潮，佳能1995年推出的二手光刻机FPA3000i4 在市场涨价17倍。
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2021年佳能的i-line、KrF两类光刻机出货量达140台，较2020年出货增加18台，增幅15%，其中出货主力i-line机台出货了102台。佳能预测2022年半导体光刻设备的销量比上年增长29％，增至180台，最近10年内激增至4倍。建设新工厂后，2个基地的总产能将增至约2倍，以此满足暴增的半导体设备需求。
虽然高端光刻机攻不下，但中低端光刻机还有市场。比如佳能在2021年出货的新式i线步进式光刻机“FPA-3030i5a”，可以制造硅基以及SiC（碳化硅）和GaN（氮化镓）等化合物半导体晶圆。佳能还联合铠侠开发NIL工艺，号称可以不使用EUV光刻机将芯片制程提升到5纳米水平。
今年是佳能正式投入半导体光刻机领域的第52周年，我们不知道它能不能成功，但至少还值得再战一战。
参考资料：
光刻机三巨头（ASML、佳能、尼康）的殊途同归，半导体行业观察
佳能产日本首台半导体光刻机「PPC-1」发售50周年，佳能中国
光刻机战争（上）：芯片时代的开启｜初代机的胜利，谈三圈，bilibili
三井帝国在布局：揭开日本财团的“一带一路”，白益民
失落的帝国：日本芯片产业衰亡启示录，毛委员
