手握12500项专利，牢牢卡住光刻机脖子，“恐怖”的蔡司！

（来源：抱朴财经）

转自：抱朴财经

手艺是金饭碗，但需要跟头脑、生意结合，才能奏效。

作 者：刘溪

来 源：正和岛（ID：zhenghedao）

有人说：“德国可以没有西门子，也可以没有奔驰，但唯独离不开蔡司。”

二战期间，蔡司是德军的杀手锏，他的瞄准镜让普通步枪也能变身战场杀器。能把一片眼镜片卖到万元以上的蔡司，不但受到达尔文、爱因斯坦等人的偏爱，使用蔡司仪器或镜头的研究成果，还产生了约40位诺奖得主。

人们说蔡司是上帝的眼睛，想要看得清、看得远，顶级镜片几乎只能是蔡司。在光学领域，蔡司恐怖的精度，甚至无人能望其项背。

从卫浴、陶瓷到汽车、钟表，德国精工处处把公差压进微米级，但蔡司才是精工领域当之无愧的天花板。

一个直径30cm的镜片，蔡司可以确保表面的高度差在0.12纳米以内。这是什么概念？相当于将青藏高原的起伏控制在一张A4纸的厚度。

蔡司的超低膨胀玻璃在数百摄氏度的温差中，形变可以不到一个氢原子。一套10万个精密零件的组镜，将组装误差控制在3个硅原子直径内，全世界除了蔡司，没人能做到。

所以当光刻机卡着全球芯片制造商的脖子，蔡司则死死地掐着光刻机的命门。光刻机的制造成本，接近三分之一给了蔡司。

热衷于解决“卡脖子”难题的蔡司，产品种类超过万种，手握万余项专利。全球70%白内障手术依赖蔡司设备，做眼角膜手术的光学仪器，全世界除了蔡司没有公司能制造。

这些纳米、原子级别的精度，蔡司是怎么做到的？179年，历经三次工业浪潮，两次世界大战，以及冷战时期的两德分裂与统一，蔡司为什么能一直站在最前沿？接下来我们一起看一看蔡司7个领跑百年的核心密码。

精密手艺人+物理学家+化学家=蔡司“铁三角”

手艺是金饭碗，但需要跟头脑、生意结合，才能奏效。

作为一名宫廷车工师傅，蔡司的父亲奥古斯特·蔡司，将这份体悟写进了卡尔·蔡司的生长轨迹，也奠定了蔡司公司“科研、生产和销售”一体的成功伏笔。

蒸汽机的发明和完善，拉开了工业文明的大幕，科学和生产结合爆发的巨大能量前所未有。卡尔·蔡司就出生在这样科技大爆发的前夜。学手艺之前，父亲将蔡司送进了校园，在这里他对科学产生了浓厚的兴趣。

18岁，卡尔·蔡司开始游历各地手艺人门下，学造科研仪器。在这里他目睹了手艺、科学、技术、生产的浑然一体。

1846年，蔡司公司成立，开始生产各种光学设备。此后，卡尔·蔡司在植物学家施莱登的鼓励下，开始专注生产显微镜。守着大学广阔的科研市场，蔡司的小作坊有了源源不断的订单和成长动力。

擅长精密加工的卡尔·蔡司始终坚持“科研指导技术”。

1858年，蔡司用“物镜+目镜”的复合显微镜“Stand I”，登顶全球，拿下“德国制造的最优秀仪器之一”的美誉。为了创造一门好生意，他持续改进显微镜镜片制造工艺，降低制造成本。

1866年，作风严谨、深孚众望的物理学家阿贝开始与蔡司合作（后成为合伙人），他将蔡司的世界影响力，推向前所未有的高度。

阿贝把镜头设计从“经验试错”带入“理论驱动”的时代。他用“色差+球差+彗差”的镜头方程计算镜头模糊的解决方案，而非手动试错。不但奠定现代光学基础，也让蔡司性能冠绝全球。

1879年，玻璃化学家肖特开始与蔡司建立合作。1884年，耶拿玻璃厂成立。

“机密工艺+科学+材料”的蔡司“铁三角”终于集齐。

1886年，蔡司的精工、肖特的新玻璃和阿贝的新技术，催生了复消色差物镜，彻底革新了光学元件的性能。19世纪末，蔡司-阿贝镜组四物镜，创造了世界新高度，也奠定了蔡司“德系高端象征”的身份。

可计算的真理=挑战极限的精密

三个追求极致的人，几乎注定了蔡司“挑战想象力极限”的基因。

有光学爱马仕之称的蔡司，一片眼镜片可以超万元，但他还是虏获了众多人的心。著名的生物学家达尔文，曾委托同事给儿子买显微镜镜头，信件中明确写着“买蔡司的上等镜头”。

因为精密是得出一切真理的前提。

把7厘米直径的蔡司镜片，放大37万倍，放大到26千米，其表面不平整位置的高度差也小于10厘米。不断突破自我的极度的精密，让蔡司的显微镜助力近40位诺贝尔奖得主突破科研瓶颈。

这背后是营收占比超10%的持续研发投入，也是阿贝把公式写进蔡司研发中，实现了蔡司显微镜制造从一门手艺到一门科学的“代际跨越”。

1872年，阿贝从光学理论根源上提出了“正弦条件”（n·y·sinU=n'·y'·sinU'），即让镜头中心和边缘的光线，在“折射角度”和“成像高度”上满足严格的正弦关系，从而同时消除“球差”（中心与边缘光线汇聚一致）和“彗差”（斜射光线汇聚成点）。1873年，阿贝还用公式算出了显微镜的分辨率极限（d=λ/[2NA]）。

19世纪90年代，蔡司基于此技术推出Protar镜头，首次实现了大光圈下无球差、无彗差、无色差的成像，成为现代光学摄影的起点。

沿着这些公式的极限，蔡司开始在光学材料、镀膜技术和精密工艺上，孜孜不倦地突破。蔡司在高纯度光学玻璃或树脂材料上，通过离子溅射工艺在镜片表面镀上数十层纳米级薄膜，透光率可达99.5%以上（普通镜片约95%），减少强光反射。再通过科学的镜头组合，实现锐利成像、色彩精准还原、四角几乎无畸变。

这是卡尔·蔡司镜头被称为“鹰之眼”的技术根基。

对于单片镜片的眼镜产品，为了让呈像更清晰，蔡司还能根据观察者的眼睛定制镜片。通过“数码车房”技术，蔡司根据用户的度数、瞳距、镜架弧度等参数，用数控设备直接打磨镜片曲面（自由曲面），消除边缘像差，使视野更均匀。

当计算的精度向小数点后面无限延伸，蔡司的产品也在持续进化。当他们在纳米级别进行产品调教的时候，一个更大的世界自然缓慢打开。

材料+镀膜+精密加工：蔡司的精密武器

98k步枪，不装瞄准镜就是一把普通步枪，可装上蔡司的6倍镜，就成了战场大杀器，1000米外的目标也能精准打击。

蔡司的目镜不仅看得清、看得远、色彩高度还原，其1930年发明的T单层镀膜（后升级为双层、三层、多层T*镀膜），还能让狙击手不会因为反光而暴露。二战期间，蔡司成为德军望远镜、测距仪和各种火炮、战机、潜艇瞄准镜的主要供应商。德国军官几乎人手一把6×30蔡司望远镜，就算自掏腰包也要买。

领先世界5到10年的蔡司，成为德国的秘密武器。

所以二战结束后，美国军队突袭耶拿，用卡车把垂涎已久的蔡司的核心技术人员和管理人员装到了西德。新蔡司公司在美国管理和资本影响下日渐强大，成为如今的蔡司总部。剩下的蔡司设备和专家，则被苏联掌控（1990年两德统一时，两家蔡司合二为一）。

在人类首次登月中，阿姆斯特朗拍照用的彩色镜头也是蔡司的。当时NASA对登月相机要求极苛刻，既要适应月球极端的温度和辐射环境，又要保证成像质量。这种艰巨的任务，除了蔡司，还有谁能做到？

通过蛾眼仿生设计的镀膜，蔡司用小于可见光波长的纳米级结构镀膜，来控制产品表层反射率。在追求极致的路上，蔡司的T单层镀膜，升级为双层、三层、多层T*镀膜。让产品更透亮，极弱反光，抗鬼影等。

从1901年为诺贝尔奖实验室提供显微镜，到如今为NASA火星探测器设计镜头，蔡司的技术始终代表行业天花板。顶级材质+顶级膜+顶级结构，蔡司的镜头当然是航空、航天、摄影等各种领域的首选。

黑科技赋能下的极致稳定性

1925年，爱因斯坦曾发出感叹，“蔡司镜头代表着最高的品质和可靠性，当要达到万分之一的精度时，研磨技术非常困难，只有蔡司才能做到。”

作为纳粹的杀手锏，蔡司的U型潜艇潜望镜的氮气密封技术，可以让镜组膨胀系数降至0.000001/℃，这种能力移植到太空相机，当然也非同凡响。

1969年7月21日，阿波罗11号登月舱的蔡司Biogon5.6/60mm镜头记录下人类首个地外足迹。这架价值相当于今日300万美元的相机，承受着-180℃至120℃的极端温差，却未出现一丝镜片脱胶。

材料上，蔡司的掺铈石英玻璃，可以使镜头在宇宙射线轰击下的透光衰减率仅为0.3%/年。蔡司给欧洲南方天文台做的镜头，可以在野外恶劣环境下工作（温差大、有灰尘）一直精准捕捉遥远星球的光线，这种“极端环境下的稳定性”，很多品牌根本做不到。

蔡司的镜头能做到“畸变率低于0.1%”，相当于拍1米长的物体，误差还不到1毫米，而且不会因为用得久就“拍不准”。这种稳定性，对需要高精度检测的行业（比如芯片制造）非常重要，因为差一点就可能让一批产品报废。

2021年发射的詹姆斯·韦伯太空望远镜，主镜由蔡司的18块六边形镜片拼接而成。每块镜片直径达1.32米，表面误差不超过20纳米——相当于将北京到上海的高铁轨道起伏控制在一根头发丝的直径内——来捕捉130亿光年外的宇宙信号。

极致的稳定背后，是蔡司的黑科技。

在蔡司柏林地下实验室，镜片在磁悬浮平台上，以0.00001g重力环境抛光，避免地球引力导致的微米级形变。蔡司的黄金反射膜厚度，可以精确至100±2原子层（约20纳米）。蔡司镜片经得住168次-243℃到+85℃的骤变测试，其硼硅酸盐基板的分子键强度，达到其他产品的3倍。

将极致的技术，引入不同领域并优化，让蔡司的产品变成了各个领域的天花板。蔡司镜头在工业检测领域“大视野、高速度”也能快速扫描出零件的极细微问题，医疗显微镜在弱光下也能拍清组织细胞、保护样本活性。

蔡司把“检测”也做成覆盖几何、材料、缺陷、表面、公差的“数学公式”，让每一片镜片、每一支镜头、每一套光刻镜组都沿着小数点向后不断接近最优质，在出厂前就经历“原子级体检”，从而确保产品的极致精度。

技术通用+领域适配+原子级检测，让蔡司在多个行业都成了“信赖之选”。

光刻机EUV镜片：面型精度0.12纳米

如果说光刻机卡着芯片制造的脖子，那么蔡司则掐着光刻机的命门。

阿斯麦ASML光刻机里最关键的光学部件，正是蔡司提供的。毫不夸张地说，蔡司没有阿斯麦这个客户照样能活，但阿斯麦没有蔡司就玩不转了。蔡司的光刻机光学部件约占阿斯麦产品成本的25–30%。

波长13.5纳米的极紫外光EUV光刻机，需要通过蔡司的光学系统将芯片电路图案缩小并精准投影到硅片上，让芯片结构比头发丝细4000倍，精度要求为“纳米级别”。这样的难度，只有蔡司能完成。

蔡司为阿斯麦定制的光刻镜头，单块镜片的抛光精度误差小于0.3纳米，相当于一根头发直径的百万分之一。不但如此，每套镜组是超过10万个精密零件组装而成的，蔡司的组装误差可以做到小于3个硅原子直径（≈0.33nm）。

这种“极致精度”背后，是蔡司在光学设计、材料研发、精密加工等领域170余年的技术沉淀，也成了它宽大深厚的护城河。

2023/24财年，蔡司收入达108.94亿欧元（约合904亿元人民币），总体增长7.7%，其中半导体制造业务增长了16%，达到了41.22亿欧元的历史新高。在蔡司德国韦茨拉尔的超净实验室，EUV镜片正在不断超越着极限，来帮助芯片制造商生产更强大、更微小的芯片。

这个直径30厘米的EUV镜片，采用超低膨胀玻璃陶瓷（ULE），在极端温差下的形变误差被压缩到0.1纳米。镜片抛光的磁悬浮平台，将地面震动降至0.02纳米以下，相当于蚊子振翅能量的十亿分之一。2.5兆电子伏特的氩离子束轰击镜面，逐原子修正表面形状，历时3年完成的面型精度达0.12纳米RMS值——相当于将青藏高原的起伏压缩到一张A4纸的平整度。

这样的极致精度，无论放在精密制造、军工、航空，还是半导体芯片、汽车制造、纳米新材料等“风口”产业的制造和检测上，都能创造出核聚变级别的强大革命力。

蔡司，想不牛都难。

激光与数字处理能力

百年来，世界各地的研究人员都使用蔡司显微镜，来观察最微小的结构。如今，蔡司的光学、电子/离子和X射线显微镜，不但看得更小更精，还能看清物体内部，甚至生成细胞的演变过程。

蔡司的超高清生物相机——激光共聚焦显微镜，就是这样神奇的存在。

生物相机不但可以用极精密的光学机械清晰拍摄细胞里100纳米左右的结构（相当于头发丝直径的1/500），还能依靠极灵敏的电子探测技术，像“切面包”一样，把厚样本（比如一块组织）一层一层做“光学切片”，再拼成3D图像，从而看清器官内部的血管分布。

对活细胞，它能长时间“跟拍”，还不会因为光照太强把细胞“烤死”。最后将数万张二维图像拼合成清晰立体的三维生命动态图，拍出活细胞“动起来”的过程（比如细胞分裂、病毒入侵细胞）。

这不仅需要机械的精密和电子探测的精准，还呈现了蔡司极复杂的多维控制和海量数据处理能力。

蔡司为什么行？要感谢技术，感谢阿贝

历经三次工业革命，始终站在技术最前沿的蔡司，早已把对科技、工艺和材料的敬畏刻在骨子里。

创业铁三角的组合，注定了蔡司对技术投入会毫不吝啬。

蔡司每年在研发上的投入，都超过营业收入的10%。2024财年，蔡司将收入的15%（15.92亿欧元）投入到研发中，创下历史新高。公司持有12500项专利，有超过7000名研发人员每天专职“啃硬骨头”。

正是阿贝奠定了蔡司对技术人才的视若珍宝。1888年，卡尔·蔡司去世后，执掌公司的阿贝感觉当时工人待遇太差，开始推行8小时工作、有薪假期、有薪病假、退休金等制度，成为现代雇员保障制度的先导者。

在蔡司，技术专家是一个令人尊敬的称呼，这吸引了许多向往走技术路线的人才进入蔡司。蔡司实行师徒帮扶制度，并且用真金白银的奖赏和职业晋升奖励师傅，让一个人的智慧变成一群人的能力。

研发上高投入探索技术的边界，给员工有行业竞争力的薪酬和多元化的福利体系以挖掘人的最大潜能，这一正向闭环形成了一个“只有蔡司做得出”的竞争力的根基。

这样的技术优势和文化传统可以延续一个多世纪，没有因为铁三角的离世而改变，甚至连二战后蔡司被一分为二都没有中断，必须感谢阿贝赠予蔡司的另一个压舱石——卡尔蔡司基金会。

为了避免部分股东为逐利（比如跟风炒股、炒房地产）干预运营，阿贝规定公司只能由基金会管理。唯有如此，才能确保蔡司在几年都看不到回报的领域，持续高投入。只有这样蔡司才能不计成本地给员工高福利，确保团队稳定。

商业机会驱动与使命能力驱动，这可能是普通企业和蔡司最大的不同。蔡司今天在光刻机领域的不可替代，是技术人才几十年坐冷板凳的积淀，更是几代工匠在镜片抛光等关键岗位上，经验技术的传承与积累，这是蔡司与众不同的根基。

在营收方面，蔡司并不是商业巨擘，但在专注和突破上，他是绝对的巨人。它以最前沿的科学公式指导着一个个“不可能”实现的目标，用员工的高福利和研发的高投入，实现着时间与专注的复利。蔡司正是中国企业未来站上世界之巅的绝好样本。