縱觀歷史發展，光刻機（特別指積體電路製造前端製程所使用的光刻機）的演變和應用經歷了許多波折。總體而言，有兩個值得注意的時期。第一個是ASML利用沉浸式技術成為主導者，超越了先前的產業領導者。這是一場技術之戰。第二個時期是從極紫外線（EUV）光刻商業化開始，台積電、三星、英特爾對先進製程節點（16nm以上）的競爭加劇，爭奪有限的EUV產能。這是一場企業之戰。

從目前情況來看，光刻機的第三波競爭正在醞釀，預計將比前兩波更加複雜和激烈。

第一波：反擊

1957年，美國陸軍實驗室的Jay Lathrop和James Nall獲得了光刻技術專利，該技術用於在陶瓷基板上沉積金屬條以連接分離晶體管。 1959 年，Lathrop 加入德州儀器 (Texas Instruments)，Nall 則前往仙童半導體 (Fairchild Semiconductor)。 1958 年，傑伊·拉斯特(Jay Last) 和羅伯特·諾伊斯(Robert Noyce) 在仙童半導體(Fairchild Semiconductor) 製造了第一台「步進重複」相機，使用光刻技術在單一晶圓上製造許多電晶體。這就是光刻機的原型。

1980年代，美國GCA公司主導了全球光刻機市場。然而，由於在沒有適當檢查的情況下匆忙將設備交付給客戶，數百個有缺陷的鏡片被送到市場。幾乎在同一時期，日本尼康改進了光刻機的聚焦系統，開發了數值孔徑更大的g線物鏡，使系統能夠更清晰地將微小圖案投射到光阻上。這項創新很快就讓尼康佔領了市場，客戶放棄了GCA的光刻機，導致GCA迅速衰退。

同時，佳能也推出了市場認可的產品，與尼康一起成為當時光刻機產業的兩大領導者之一。

同時，基於步進掃描光刻機的成功，ASML也逐漸迎頭趕上，尤其是其標誌性產品PAS 5500，受到了市場的高度評價。經過多年的努力，ASML成為步進掃描光刻機時代的巨人。

不過，當時ASML的產業地位並不像現在那麼顯赫，與Nikon、佳能相比稍顯遜色。

ASML在光刻機產業的主導地位源自於193nm到157nm的製程升級。在此之前，步進掃描光刻機採用乾式（曝光介質為空氣）技術路線，並透過使用更高等級的曝光光源來支撐技術進步。為了追求更高的分辨率，光源的波長從最初的365nm變成248nm，再到193nm。此後，這條技術路線就很難再繼續下去了。

當時，產業面臨兩個選擇：技術改進和顛覆。尼康和佳能兩大巨頭選擇改進現有的技術路徑，而ASML則選擇賭一把，因為新的沉浸式技術已經出現。

浸沒式微影技術是Benjamen Lin在台積電擔任科學家時提出的，創造性地使用水作為浸沒介質。它仍然使用原來的193nm波長光源，但透過水的折射，進入光阻的波長減少到134nm。 193nm光源在空氣中的折射率為1，而在水中為1.4。這意味著在相同光源條件下，浸沒式微影機的解析度可提高1.4倍。

但這項技術在當時顯得過於大膽，技術難度和成本都很高。傳統光刻技術的受益者不願意接受它。林先生前往美國、日本、德國和荷蘭推廣浸沒式微影技術，並將他的想法賣給光刻機製造商。但他卻面臨多數產業巨頭的拒絕，尼康甚至向台積電施壓，要求「殺」他。

在這種情況下，林把最後的希望寄託在ASML身上，後者也沒有讓他失望。當科技和產業發展走到十字路口時，ASML選擇了顛覆性創​​新，贏得了這場賭博。

2003年，ASML和台積電合作開發了第一台浸沒式微影設備TWINSCAN XT:1150i，並於隔年推出了改良版。同年，研發進展緩慢的Nikon終於推出了157nm乾式光刻機的原型機。

一種是使用原來的193nm光源，透過水進化到132nm波長的新技術，另一種是波長157nm的原型。浸沒式微影的優點是顯而易見的。此技術成為65nm、32nm、16nm、7nm等後續製程節點的主流光刻方案，直到目前的3nm節點。

選擇大於努力。 ASML 做出了正確的選擇，而尼康和佳能則做出了錯誤的選擇。市場迅速接受了浸沒式光刻機，傳統的乾式微影產品在倉庫裡積滿灰塵。這導致尼康和佳能數十億美元的研發費用付諸東流，市佔率大幅下滑。在15年之前的2000年裡，ASML是頂級光刻機中規模最小的廠商，市佔率不到10%。隨著浸沒式微影技術的商業化，到2008年，ASML的市佔率達到60%，獨樹一格。

第一波科技驅動的光刻機競賽落幕，ASML脫穎而出。

未完待續...