开发与探索在工业化前沿技术中的协同演进——来自ASML公司极紫外光刻技术研发的启示

作者

摘要

传统上，双元性（Ambidexterity）文献认为，从静态视角看，探索（exploration）与开发（exploitation）之间存在权衡和冲突。在本研究中，我们提出了关于探索-开发关系的动态视角。我们深入研究了ASML公司在半导体产业中（1990-2020年）一边探索新型极紫外（EUV）光刻技术，一边开发现有深紫外（DUV）技术的案例。通过专利分析和案例研究洞察，我们提出，新兴技术的探索可以与现有技术的开发并行推进，导致探索-开发关系从分离的活动演变为协同互动。这种协同最终提升了整体技术开发效率。

关键词

双元组织；探索与开发的关系；EUV光刻；ASML；半导体产业

1. 引言

在我们快速变化的环境中，技术变革与颠覆无处不在，要求企业在实现卓越长期绩效的同时，既要探索新机会，也要开发现有机会。在此背景下，双元性文献引起了广泛关注（O’Reilly and Tushman 2004; He and Wong 2004; Holmqvist 2004; Laplume and Dass 2015; Hansen, Wick, and Schaltegger 2019; Foss and Kirkegaard 2020）。传统观点认为，探索与开发涉及权衡和冲突，因为每项活动都需要不同类型的学习（March, 1991）。平衡这两项看似不相容的任务——探索与开发——仍然是一个持续的挑战。双元性文献在结构（O’Reilly and Tushman 2016）、情境（Gibson and Birkinshaw 2004）以及使企业能够同时参与这两项活动的领导过程方面提供了丰富的见解。

尽管双元性研究已有大量成果，但平衡探索与开发的动态过程仍相对未被充分探索。现有研究主要采用静态视角（Gupta, Smith, and Shalley 2006; Mudambi and Swift 2014; Luger, Raisch, and Schimmer 2018），聚焦于探索与开发随时间推移的固定配置（Luger, Raisch, and Schimmer 2018）。然而，静态视角在捕捉这种关系在长期研发活动背景下所观察到的演变本质方面存在局限性。通过聚焦于双元性的特定稳定配置，静态方法未能充分解释实际公司研发活动中发生的动态和适应性过程，公司在这些活动中常常面临不可预测的挑战，需要改变其技术战略。

对于从事高难度和高不确定性技术探索的公司而言，探索过程充满不可预见的障碍，从最初探索到工业化，需要在长时间内进行战略调整。例如，稍后将讨论的ASML（荷兰领先的半导体光刻设备制造商）案例，说明了探索的本质如何随时间演变，需要相应地调整探索-开发关系。这种动态过程无法被静态视角充分解释，尤其是在高风险、高不确定性的技术探索中。

本研究旨在通过引入双元性的演化视角，来弥合现有理论框架与现实之间的差距，考察在公司研发背景下这种关系如何随时间变化。具体而言，我们提出：在技术层面上，探索-开发关系如何随时间演变？为回答这个问题，我们分析了1990年至2020年半导体产业中EUV设备的技术轨迹，重点关注ASML的开发过程。EUV设备使用EUV作为其曝光光源，使其在生产尖端半导体芯片中不可或缺。EUV（波长：13.5 nm）的发展与早期深紫外（DUV）技术，如氟化氪（KrF）激光（波长：248 nm）和氟化氩（ArF）激光（波长：193 nm）相比，在难度和不确定性上代表了一次巨大的飞跃。

尽管三大光刻设备制造商——日本的尼康（Nikon）、佳能（Canon）和荷兰的ASML——几乎在同一时期开始探索EUV技术，但商业化之路远比预期的更具挑战性。佳能很早就退出了EUV开发，留下尼康和ASML在这一领域竞争。然而，两家公司都遇到了不可预见的挑战，最终只有ASML成为实现EUV工业化的唯一公司。因此，ASML如何成功管理EUV的长期探索过程引起了极大的兴趣。

本研究从双元性视角考察了ASML超过20年的EUV战略，分析了该公司如何在技术层面上驾驭不断变化的探索-开发关系。ASML大约在2000年开始其EUV研究，同时继续生产DUV光刻设备作为其主要商业产品。在这二十年的历程中，ASML通过同时开发现有的DUV技术和探索EUV开发，展示了双元管理。随着时间的推移，ASML探索的本质从专注于单个技术组件演变为创建支持工业化的更广泛生态系统，这要求调整探索-开发关系。

我们的研究结果表明，ASML从将探索和开发作为分离的、不同的活动进行管理，转变为促进两者之间的协同效应。最初，与EUV和DUV开发相关的任务是分开的，但随着时间的推移，ASML开始构建其技术开发流程，使得EUV的探索性突破也能惠及更成熟的DUV技术。这种在技术层面上从隔离到整合的转变，使公司能够最大化探索和开发的收益。我们通过论证当应用于相关技术领域时，这些看似对立的活动如何演变为相互补充，从而为文献做出贡献。随着时间的推移，探索和开发可以从独立的、充满张力的任务演变为相互关联、相互强化的过程。

然而，我们的研究结果应在考虑研究局限性的基础上加以审视。我们进行的是单一的深入案例研究，这在外部效度方面存在限制。虽然案例研究常因缺乏普适性而受到批评，但它们可以提供超越特定案例的强大理论见解（Siggelkow 2007）。

本文其余部分结构如下：第2节回顾理论背景和相关文献。第3节概述研究方法和数据来源。第4节呈现ASML长期坚持EUV开发的深入案例研究。第5节通过专利分析剖析ASML的技术轨迹，捕捉EUV和DUV技术之间关系的时间性转变。第6节基于案例研究洞察和专利分析，提出关于这种关系演变的假设。

2. 探索-开发关系

本节回顾了关于双元性中探索与开发平衡的现有研究，并强调了本研究的定位。双元性——即同时探索新机会并开发现有能力的本领——被广泛认为是维持竞争力的关键（He and Wong 2004; Junni et al. 2013）。开发强调效率、控制和渐进式改进，而探索则聚焦于创新、自主性和长期适应（March 1991）。过度强调探索可能成本高昂且进展缓慢，而过度开发则存在长期停滞的风险（Gibson and Birkinshaw 2004; McCarthy and Gordon 2011）。

为实现这种平衡，企业通常依赖结构双元性（structural ambidexterity），将探索和开发分离到不同的部门，拥有不同的激励、领导风格和文化（Junni et al. 2015; Mom, Foume, and Jansen 2015）。然而，除非积极管理，否则这种分离可能导致组织孤岛和部门间冲突。高层管理在资源分配和战略整合中扮演关键角色（O’Reilly and Tushman 2016），而中层管理者和一线员工则有助于将战略双元性转化为运营实践。

一些研究也考察了产品可替代性（product substitutability），即通过探索开发的产品部分或完全替代来自开发的产品。例如，富士胶片的多元化展示了企业如何将探索性产出整合到其核心业务中（Shibata et al. 2019; Shibata, Baba, and Suzuki 2021）。

尽管先前的研究提供了宝贵的见解，但它们通常采用静态视角，假设组织通过采用固定配置来实现双元性。在实践中，随着企业应对不断变化的技术格局，探索-开发关系随时间动态演变。因此，管理双元性是一个持续的再调整过程，特别是在长期研发活动中。

为捕捉这种动态演变，本研究采用纵向方法，分析ASML在二十年间如何应对EUV光刻开发的挑战。通过深入考察这一过程，我们旨在从理论上洞察在演化的研发环境中，探索和开发如何在技术层面上相互作用。

3. 研究方法

本研究包含探索性元素，涉及提取经历技术变革的组织细节、收集相关过程数据以及分析这些数据。方法学包括使用专利数据进行案例研究分析，这能够在引入新颖理论框架的同时收集和分析大量数据（Eisenhardt 1989）。

我们通过分析专利数据来考察EUV探索的轨迹（Rosenkopf and Nerkar 2001）。专利以计算机化格式提供有关发明人、申请人（美国专利受让人）和技术前身的信息。每项专利被分配多个技术分类号（IPC），从而可以识别公司正在探索的特定技术领域。

本研究中使用的专利数据来源于日本工业产权信息与培训中心（National Center for Industrial Property Information and Training）提供的J-PlatPat。我们的样本包括ASML在1990年至2020年间提交的专利申请。J-PlatPat涵盖全球主要专利局的专利信息。为避免重复计算，我们为每家公司选择了合适的专利局。对于ASML，我们提取了ASML向欧洲专利局（European Patent Office）申请的专利。检索日期为2023年12月19日。

此外，我们对ASML的分析还包括对ASML日本公司的两名高管的半结构化访谈、ASML日本准备的数据，以及公开可用的材料，如书籍、商业杂志和学术论文。我们分别于2023年5月12日和2024年3月28日对总裁和营销总监进行了两次访谈，每次访谈约持续两小时。访谈的目的是获取关于ASML光刻架构、ASML技术发展史（特别是EUV光刻）的基础知识。访谈涵盖的主要主题包括ASML应对EUV技术出现的策略。

鉴于本研究的探索性质及其旨在提出新理论框架的目标，定性分析发挥了关键作用。这些定性方法补充了专利数据的定量分析，通过整合来自多来源的见解，增强了案例分析的深度。

4. EUV光刻设备探索的完整轨迹分析

4.1 EUV光刻出现的背景

半导体产业由持续微型化驱动，其中减小线宽（印制在晶圆上的特征宽度）可提高元件密度、性能和能效。此过程的核心是半导体光刻设备，其分辨率决定了线宽。光刻系统的分辨率由瑞利公式计算：分辨率 = K（工艺系数，常数）× λ（光源波长） / NA（透镜数值孔径）。

提高分辨率需要缩短波长或增加数值孔径，这推动了光刻系统从可见光到紫外光，再到使用KrF和ArF激光的深紫外光（DUV），最终到极紫外光（EUV）的演进。光刻是半导体制造中关键且复杂的阶段。历史上，日本公司，特别是尼康（Nikon），主导了市场，在1995年前占据全球50%的份额。然而，ASML在1990年代中期的崛起导致了激烈竞争，在2000年代初形成势均力敌的竞争态势，之后ASML在2000年代末确立了其领导地位。

目前，ASML是EUV光刻设备的唯一开发者，EUV设备售价高昂，显著提升了ASML的收入。如图1所示，ASML 2015至2022年的销售分布反映了EUV、ArFi、ArF、KrF和i-line光刻系统的贡献。然而，EUV直到2016年才开始贡献业务成果，此前ASML在拥有盈利的DUV业务的同时，对EUV进行了长达二十年的持续投资。本案例研究考察了ASML近20年的EUV探索和工业化历程，并与尼康进行了简要比较以突出战略差异。

图1. ASML按光源分类的光刻设备销售额（Y轴：百万欧元，X轴：时期）

来源：作者根据ASML年报整理

4.2 EUV探索的完整轨迹

要理解跨越二十多年的EUV探索策略，考察ASML与EUV相关的专利申请的时间序列趋势是有益的。因此，我们分析了专利说明书中是否包含字符串“EUV”，并统计了此类专利申请数量的变化。换言之，我们考察了提及EUV的专利申请趋势。这些专利在下文中称为“EUV专利”。

虽然包含“EUV”字符串的专利并不能直接保证其对EUV技术探索有贡献，但它们提及EUV这一事实无可争议地将它们归类为与EUV相关的专利。通过分析这些专利申请的趋势，我们可以推断技术战略的整体轨迹及其工业化路径。图2绘制了ASML向欧洲专利局提交的EUV专利数量。

图2. ASML文本中提到EUV的专利申请（Y轴：数量，X轴：时期）

来源：作者根据专利数据记录整理。

显然，ASML的EUV专利申请状态轨迹呈现出两个明显的峰值。在这两个峰值之间大约从2011年到2014年，没有专利申请。正如我们稍后将更详细讨论的，这段时间与最初设想的技术路线图的放弃以及对EUV技术可行性的怀疑出现相吻合。在这个不确定时期重组战略之后，ASML似乎重新投入EUV开发，这反映在第二个峰值期间专利申请的复苏上。

从整体情况看，我们看到超过二十年的EUV探索轨迹并非均匀推进，而是经历了三个不同的阶段：

• 阶段1： 以2000年代初的第一个高峰为中心，标志着EUV探索努力的初始激增。
• 阶段2： 在此阶段，关于EUV实际应用的疑虑出现，导致了一个不确定和重新评估的时期。
• 阶段3： ASML重组了其战略，随后重新致力于EUV开发，并在此方向上重新加速努力。

我们将主要基于公开材料和访谈，尽可能具体地分析在超过20年的EUV探索期间究竟发生了什么。以下是每个阶段的详细分析。

4.3 阶段1：原型开发阶段（2000~2011）

如图2所示，ASML在2000年提交了其第一项EUV专利申请。然而，ASML年报显示其内部EUV项目非正式地始于1997年，这表明EUV探索始于1990年代末。与大多数先进技术开发一样，该过程始于原型（alpha模型）开发以测试基础技术。2006年，ASML将其alpha模型运送到IMEC（比利时）和SUNY Albany（美国）的研究机构进行可行性评估。

随后，ASML开发了beta模型，为量产优化规格。2010年，ASML向三星（Samsung）在韩国的研发中心推出了其TWINSCAN 3100 EUV beta模型，这标志着EUV光刻首次在主要客户现场部署。大约同一时期，尼康和ASML都参与了alpha和beta模型的开发。

为评估业界对EUV商业化的预期，我们分析了学术期刊、行业报告和公司出版物。

如表1总结，在2000年至2007年间，多个来源预测EUV将于2011年实现量产。然而，该过程被证明比预期更具挑战性，导致延迟了八年。最初共享的路线图被放弃，ASML技术高级副总裁Jos Benschop后来承认：“很明显，这比最初想象的要花费更长的时间，也需要更多的努力”（ASML官网）。

表1. 关于EUV在量产线中应用时间点的展望

来源：作者根据各文件整理

4.4 阶段2：探索战略的转折点（2012-2014）

4.4.1 EUV光源挑战

EUV开发的最大障碍之一是光源输出功率低，这直接影响了晶圆吞吐量（Wafer throughput）——每小时处理的晶圆数量。为了使EUV在经济上可行，其吞吐量需要达到至少每小时150片晶圆，与DUV系统相当。然而，早期原型机远远达不到：2006年的alpha模型每小时仅能处理0.33片晶圆，即使是2010年的三星测试系统也只能处理每小时4片晶圆。尽管分辨率更高，但EUV的低生产率使其在当时不适合量产。

业界对EUV可行性的疑虑日益蔓延。在2012年比利时举行的EUVL研讨会上，怀疑情绪达到顶峰，有人质疑：“也许EUV是一项糟糕的技术？”（电子期刊，2012年11月）。

4.4.2 ASML的战略重组

当尼康退出EUV开发时，ASML尽管面临行业不确定性，仍然坚持投入。为降低财务风险并确保市场采用，ASML重组了其战略，于2012年启动了为期5年的客户共同投资计划（Customer Co-Investment Program, CCIP）（Banerjee and Sharma 2015）。这项开创性举措允许客户购买ASML股票，从英特尔（Intel）（15%）、三星（Samsung）（5%）和台积电（TSMC）（3%）处获得了38.5亿欧元的投资（ASML年报 1995–2020）。此外，这些公司在2013年至2017年间承诺为ASML的研发投入13.8亿欧元，总投资额达到52.3亿欧元。作为回报，他们获得了EUV光刻设备的优先使用权。

一个主要瓶颈仍然存在：EUV光源输出功率，这在很大程度上依赖于独立的美国公司Cymer。ASML意识到Cymer的独立性拖慢了开发速度，限制了在EUV光源技术上的投资。为加速进展，ASML于2012年10月宣布以19.5亿欧元收购Cymer（ASML新闻稿，2012年）。

在此期间，ASML的重点从研发转向战略重组，关键努力集中在CCIP计划、客户合作以及收购Cymer上。这种转变反映在ASML专利申请的暂时下降上（图2），标志着在下一波EUV进展之前的战略过渡阶段。

4.5 阶段3：EUV生产力突破与工业化（2015年至今）

在2013年收购Cymer之后，ASML加速了EUV光源开发，显著提升了晶圆吞吐量。生产率从2014年初的每小时10片晶圆飙升至2016年的每小时90片以上，2017年超过每小时100片——短短三年内增长了十倍（日经电子，2017年9月）。这一突破由CCIP资金和Cymer的整合驱动，消除了EUV的主要瓶颈，使其适合量产。自2016年起，ASML开始交付可用于半导体制造的EUV系统。

注：技术节点指可在芯片上制造的最小特征尺寸。

表2. DUV与EUV产品演进对比

来源：公司年报及其他公开文件

随着设备挑战的解决，重点转向EUV光刻的工业化。工业化并非孤立发生，而是依赖于发展生态系统（Adner and Kapoor 2016）。光刻生态系统包括光刻胶（photoresists）和掩模版（masks）等技术。因此，工业化需要发展相关技术，例如响应EUV光的光刻胶材料以及称为反射掩模（reticles）的反射掩模版。与DUV光刻中使用的掩模不同，EUV光刻中的反射掩模通过反射光在晶圆上形成图案，其材料和形状与DUV中使用的不同。没有优化的EUV光刻胶和反射掩模，EUV光刻在半导体制造中的全部潜力就无法实现。这些工业化技术的强劲发展反映在始于2015年左右的EUV专利申请的第二个高峰上。

在此期间，ASML持续推进EUV和DUV，展示了双元研发方法。如表2所示，从2007年到2023年，ASML改进了技术节点（可在芯片上制造的最小特征尺寸）和吞吐量。EUV吞吐量增长了四倍，而DUV也提高了1.5倍。这些趋势突显了ASML的战略投资效率，平衡了EUV的突破性探索与DUV的渐进式改进，以维持技术领导地位。

5. 通过专利分析捕捉探索-开发关系的时间性变化

ASML在EUV探索和工业化方面的20年历程并未按最初设想展开。当最初的路线图因超出预期的意外技术挑战而崩溃时，该过程面临重大危机。鉴于EUV开发的复杂性和不确定性，这种中断是不可避免的，需要在崩溃前后对所探索的技术进行战略调整。在此，我们使用专利分析来考察ASML如何在技术层面上动态管理EUV和DUV之间的关系，捕捉探索和开发的时态演变。

5.1 长期技术探索的进展

我们的分析聚焦于ASML EUV探索过程中的技术演变。如前所述，ASML的专利活动呈现出两个高峰。本节研究这两个高峰的技术特征是否不同。

每项专利申请被分配多个国际专利分类号（IPC），表明该专利的技术特征。由于一项专利申请通常涉及多个技术领域，分配给一家公司的IPC总数通常大于专利申请数量。在子类（4位）级别上，它们的专利平均有1.97个子类代码。为评估两个高峰的技术特征，我们可以统计IPC并考察其时序趋势。表3列出了在统计ASML申请专利的所有IPC后排名前五的IPC子类类别。这代表了ASML的五个重要技术领域，我们将考察这五个技术领域的趋势。

表3. ASML前5位IPC子类代码（1995–2020年）：专利分析

来源：作者根据专利数据整理

为理解两个高峰之间的技术差异，考察前五位IPC计数对每个高峰的贡献程度是有用的。虽然IPC代码G03F和G02B对两个高峰的贡献相当，但一些IPC在贡献上存在显著差异。例如，如图3所示，H01L和G03B对高峰1的贡献大于高峰2。相反，如图4所示，G01N对高峰2的贡献大于高峰1。这些IPC贡献的变化表明，每个高峰代表了不同的主要技术探索领域。

图3. IPC子类H01L和G03B对高峰1的贡献远大于高峰2

来源：作者根据专利数据整理

图4. IPC子类G01N对高峰2的贡献远大于高峰1

来源：作者根据专利数据整理

H01L和G03B对高峰1的贡献表明，该高峰中的大量专利与归类于这些IPC代码下的技术相关。这些代码对应于国际专利分类（IPC）中的特定技术领域。这表明这些技术在塑造通往EUV的技术轨迹中发挥了关键作用。专利申请文本暗示这些专利主要聚焦于开发对EUV至关重要的基础技术。同时，这表明在此期间提交的专利与EUV开发的早期阶段相关，特别是机器的alpha和beta模型。

相比之下，第二个高峰的专利显示出G01N代码的高贡献。该IPC代码涉及使用紫外线和X射线等技术对材料进行研究或分析。在第二个高峰期间G01N专利的增加表明与这些方法相关的技术显著增长。与第一个高峰相比，在第二个高峰期间，这些技术领域的专利申请数量增加了一倍以上。

根据上述分析，我们可以提出以下论点：如前所述，将在半导体生产线中引入的EUV光刻价值最大化，需要的不仅仅是简单地更换光刻设备本身。还需要开发具有与EUV光源特性相匹配的材料的光刻胶和反射掩模。这种必要性反映在高峰2中G01N专利的增加上。因此，高峰2可以解释为一个专注于开发与EUV光刻密切相关的周边设备和材料的时期。然而，ASML本身并不拥有所有这些技术，这促使公司为工业化建立了一个相互依存的制造商生态系统。

基于上述论点，我们得出结论：ASML的EUV探索过程最初专注于开发EUV光刻设备本身的基础技术。然后经历了最初路线图的崩溃，克服了瓶颈，并最终转向与相互依存的制造商共同实现工业化。高峰1和高峰2之间IPC计数的转变证实了这种时间性变化。

5.2 探索-开发关系的时间序列趋势

支撑长期探索活动投资的是来自现有产品和业务改进与开发的稳定收入。没有具有竞争力的产品和业务来产生这些收入，公司可能难以维持对新技术的探索投资。因此，随着探索挑战的增加和实际应用不确定性的上升，有效管理开发与探索变得至关重要。如前所述，在长期探索过程中，技术探索的内容会发生动态变化。考虑到这一点，推断探索-开发关系并非静态而是动态的，会随着探索阶段的变化而改变，是合理的。

我们将通过比较DUV专利申请和EUV专利申请的时间序列趋势，来说明ASML在EUV探索过程中动态地改变了DUV和EUV之间的关系。DUV专利的定义基于与前述EUV专利相同的标准，即在专利说明书中包含DUV字符串的专利。

图5显示了ASML专利申请总数、EUV专利数量和DUV专利数量的时间序列趋势。在高峰1，EUV和DUV专利申请数量存在显著差异，而在高峰2，两者的数量几乎相等。从这些趋势中，我们可以得出以下推论：

在高峰1，EUV和DUV作为具有不同专利申请的分离技术进行开发，表明一项专利同时涵盖DUV和EUV的重叠度最小。

在高峰2，EUV和DUV尽可能作为兼容技术进行开发，表明EUV和DUV专利之间存在高度重叠。

对高峰2部分专利的详细分析表明，它们同时提及EUV和DUV，表明正在开发共享技术。

图5. ASML文本中提到EUV或DUV的专利

来源：作者根据专利数据整理

步支持这一点，我们评估了EUV和DUV专利之间的重叠程度（Degree of overlap），这可以定义为两种技术共享共同元素的程度。我们将这种重叠量化为（DUV and EUV） / （DUV or EUV），其中（DUV and EUV）代表同时包含EUV和DUV的专利数量，（DUV or EUV）则计算为（DUV专利数量）+（EUV专利数量）-（两者同时出现的次数）。该指标表示共享技术元素相对于EUV和DUV总范围的比例。值越高表明显著重叠，值越低则反映技术领域越分离。然而，在专利数量特别少的年份，如阶段2，重叠度可能波动较大。为缓解此问题并捕捉更广泛的趋势，我们应用了三年移动平均。

图6. EUV和DUV专利之间的重叠程度（三年移动平均）

来源：作者根据专利数据整理

图6展示了以此方式计算的重叠度的时间序列进展。在高峰1期间，平均重叠度约为20%，而在高峰2期间，它飙升至80%以上。这表明在高峰2，80%的专利可同时用于DUV和EUV应用，从而提高了技术开发的整体效率。在超过20年的EUV探索中，ASML显示出从开发单独技术向开发EUV和DUV之间日益通用的技术转变。因此，ASML能够在双元方法中提升EUV探索和DUV开发的整体效率。这种整体效率的提升似乎促成了如表2所示的EUV和DUV吞吐量的快速增长。

6. 讨论、启示与结论

6.1 探索-开发关系的演变

通过对二十年来EUV探索和工业化的深入案例分析和专利分析，我们发现ASML随着其技术探索的进展，在技术层面上持续调整了EUV和DUV之间的关系，从而有效地管理了双元性。我们的研究结果提出了一个框架，其中技术层面的探索-开发关系通过两个不同的阶段演变：个体化阶段（individuality phase）和协同阶段（synergy phase）。在个体化阶段，ASML将EUV开发视为一项独立的探索性研发工作，与其DUV技术分离。然而，随着时间的推移，ASML逐渐转向协同阶段，越来越多地整合了为EUV和DUV共同开发的技术。这种从个体化到协同的转变并非一次性切换，而是一个持续且动态的过程。基于从ASML案例中得出的这一框架，我们进一步就探索-开发关系的演变提出了理论思考。

在探索新技术的初始阶段，其创新性质使其行为和特征尚不清晰。因此，在此阶段将新技术与现有技术区别开来进行探索是合理的（March 1991）。此外，惯性和强烈的开发偏向常常阻碍公司探索新技术。从技术开发的角度看，将新技术的早期开发与现有技术分离可以是一种有效的策略（O’Reilly and Tushman 2013）。随着瓶颈被克服，探索性技术的特征变得更加清晰，重点转向实际应用和工业化。

在此阶段，由于探索性技术的关键挑战已经解决，追求同时适用于新技术和现有技术的技术进步变得可行。对行业中使用的现有技术的增强和升级也可以转移到新技术上。同样，探索性技术的突破也能惠及更成熟的技术（Jansen, Van Den Bosch, and Volberda 2006）。一个典型的例子是控制算法和软件技术的开发，它们可以被设计为现有技术和新技术所共享，并且较少受硬件差异的影响（Baldwin and Clark 2000）。我们与ASML日本的访谈支持了这一观点如下。在实际应用阶段，ASML设计了控制软件，使EUV和DUV能够共享关键功能，例如晶圆台控制、曝光剂量优化和图案校正算法。这种通用软件框架有助于降低开发成本，并缩短半导体制造商从DUV过渡到EUV的学习曲线。

这种演化视角在不损害探索性技术独特性的前提下，提升了整体开发效率。然而，坚持将它们视为独立实体会因资源重复而降低开发效率。因此，虽然最初将探索与现有技术分离是有效的，但随着瓶颈的解决和工业化的开始，转向更具协同性的关系变得至关重要。这种演进方法在双元管理中优化了开发工作在成本和效率方面的考量，超越了分离与整合的二分法。这些思考引导我们提出以下预测：

命题（Proposition）： 随着在开发现有技术的同时探索新兴技术的进展，在技术层面上，探索-开发关系可以从个体化向协同演进，从而提升整体开发效率。

该命题挑战了传统观点，即探索与开发活动被视为不相容且需要权衡。它表明，半导体光刻设备以外的产业也可能经历从个体化到协同的转变。然而，虽然该命题预测了技术层面变化的这一方向，但并未指明其速度，这受到两个关键因素的影响：

一个因素是技术不确定性和难度。当技术探索具有高度不确定性和挑战性时，偏离最初路线图是常见的，这会减缓从个体化向协同的转变。相反，如果技术相对直接，开发和工业化倾向于遵循预期轨迹，从而导致更快的转变。另一个因素是产品模块化（product modularity）。采用模块化设计方法的企业可以增加跨产品类别移植组件和技术的可能性（Baldwin and Clark 2000）。这促进了探索性和开发性产品之间的知识转移，增强了探索与开发之间的协同效应。因此，采用模块化设计应能加速演进速度。事实上，现有研究已证明ASML从公司早期阶段就实施了模块化设计（Chuma 2006）。

因此，这两个关键因素——技术不确定性和模块化——影响了演进的速度。然而，尽管不同行业的速度可能不同，但我们认为，在技术层面上从个体化向协同的演进方向，适用于半导体光刻设备以外的产品。

6.2 启示与结论

基于我们的发现和命题，我们讨论了本研究的实践启示。从双元组织的视角看，关键是要考虑如何设计开发单元和探索单元之间的关系与联系。这些单元应该分离还是整合？现有研究对此问题提出了不同观点。一种观点主张自主设计（autonomous design），将探索单元与开发单元分离，因为组织惯性、资源分配压力和强烈的开发偏向常常阻碍公司追求新技术。相反，另一种观点认为，企业应将新技术整合到现有组织结构中，因为内部积累的资源和能力可用于支持创新技术的探索。

因此，现有研究在组织设计上提出了相反的观点，这在很大程度上源于其静态视角。相比之下，我们的研究结果表明了对组织关系的一种动态视角——即根据不断演变的技术关系（从个体化向协同转变）来调整分离和整合的程度。随着技术关系的演进，组织结构必须相应调整以优化探索和开发。

为有效驾驭这种转变，双元组织必须在保持灵活性和提供清晰战略方向之间取得平衡（Tushman and O’Reilly 1996）。在探索性技术开发的早期阶段，当它与现有技术的联系尚不清楚时，可能需要一个独立的组织结构来培养自主性并防止既有流程的约束。然而，随着技术关系的成熟和协同效应的出现，组织结构应进行调整以促进整合。这种转变需要持续监控和战略干预，以确保从分离到协同的平稳过渡（O’Reilly and Tushman 2013）。

领导这种转变对领导者提出了两大挑战。首先，领导者必须解决组织内对变革的阻力。开发单元的员工和中层管理者可能不愿意将资源分配给不确定的技术，担心扰乱现有运营（Tripsas and Gavetti 2000）。克服这种阻力需要强有力的沟通，以及关于探索性努力如何贡献于公司长期成功的清晰愿景。

其次，领导者必须通过培养对变革的开放态度，并创造一个重视探索与开发的环境，来培育适应性文化（Gibson and Birkinshaw 2004）。这包括促进跨职能协作、鼓励知识共享（Nonaka and Takeuchi 1995），以及确保探索单元与组织其他部分保持联系。

总之，本研究通过考察技术层面上探索与开发之间的动态关系，为文献做出了贡献。通过对ASML EUV探索作为单一案例的深入分析，我们提出了几个关键发现和见解。我们的研究强调了探索-开发关系动态方法的重要性，特别是在开创性技术探索中，初始计划常常需要在较长的开发周期内进行调整。

然而，本研究存在一定局限性。由于我们的发现基于单一案例研究，其普适性尚未得到充分验证。未来的研究应将此分析扩展到其他公司和行业，以验证我们结论的普遍性。特别是，对从事高风险技术探索企业的纵向研究可以进一步增强我们提出的框架的稳健性，并加强本研究的外部效度。

参考文献