Narzędzia litograficzne to maszyny służące do produkcji mikroczipów.
W holenderskim miasteczku Eindhoven powstają maszyny litograficzne o wysokiej aperturze numerycznej (NA). To 150 tonowe potwory firmy ASML, każdy wart około 350 mln dolarów. Działają jak coś opisywane w powieściach sci-fi i dają ogromną przewagę w wyścigu technologicznym.
A przy tym nie mają sobie równych. Jeszcze.
Europejska firma w oku technologicznego cyklonu
We wtorek 18 marca ASML opublikowało informację o wartości zamówień na maszyny litograficzne do produkcji mikroczipów. Na realizację czekają zlecenia warte blisko 36 mld euro. W 2024 roku firma zarobiła 28,3 mld euro.
"Jak już wspomnieliśmy w naszym najnowszym Raporcie Rocznym, pod koniec 2024 r. wartość naszego portfela zamówień wynosiła około 36 mld euro, co odzwierciedla duży popyt w branży i utrzymujące się zaufanie do naszych rozwiązań litograficznych" – czytamy na mediach społecznościowych ASML.
Nabywcami maszyn ASML są m.in. TSMC, Samsung i Intel. Ich technologia jest niezbędna do nowoczesnego wytwarzania mikrochipów nazywanych ze względu na rozmiar "7 nanometrami" i mniejszych, wykorzystywanych od procesorów po akceleratory AI i procesowy do smartfonów. Według "The Economist" nawet w przypadku technologii w większej skali (powyżej 14 nanometrów) narzędzia ASML stanowią ponad 90 proc. rynku produkcji układów scalonych.
Holenderska firma pod koniec lutego zapowiadała, że pracuje nad nową maszyną o nazwie 14A. Nie jest w tym jedyna. Jak podaje "The Economist", w Azji inwestuje się miliardy dolarów w budowę alternatyw.
Światowy wyścig o układy scalone
Jednymi z takich inwestorów są Chińczycy. Stany Zjednoczone miały nałożyć na ASML zakaz sprzedaży zaawansowanego sprzętu chińskim producentom układów, co wymusza na Państwie Środka inwestycje w rodzime alternatywy.
Chiny starają się również maksymalnie wykorzystać maszyny, do których mają już dostęp, chociaż produkcja z ich pomocą jest dużo wolniejsza.
Inne rozwiązanie przyjął japoński Canon, chcąc stworzyć prostszą i tańszą technologię litograficzną, tak o 40 proc. w porównaniu do ASML. Minus jest taki, że jest bardziej podatna na defekty w nanoskali i działa wolniej. Ich opcja nazywa się litografia nanoimprint (NIL) stemplująca wzory bezpośrednio na płytki krzemowe, jak prasa drukarska. Zapewne jak większość z nas wyobraża sobie, że produkuje się układy scalone.
Maszyna ASML jest dużo bardziej skomplikowana.
Zobacz także
Jak działają maszyny litograficzne?
Najbardziej zaawansowane holenderskie urządzenie litograficzne wydaje się tak skomplikowane, że aż nierealne.
Produkuje układy scalone przez wystrzelenie 50 tys. kropelek stopionej cyny do komory próżniowej. Każda z nich jest potem uderzana impulsami laserowymi, najpierw słabym, aby ją spłaszczyć, a potem silniejszym do odparowania. W efekcie krople zmieniają się w plazmę osiągającą 220 tys. stopni Celsjusza. Stają się 40 razy gorętsze od powierzchni Słońca i emitują ekstremalne światło ultrafioletowe (EUV).
To światło jest odbijane przez serię niezwykle gładkich luster, które skupiają je na szablonie planów obwodu układu scalonego. Promienie odbijają się od tego na krzemową płytkę pokrytą światłoczułymi chemikaliami, które tworzą wzór na układzie scalonym. I tak warstwa po warstwie. Na jednej płytce mieści się setka wzorów.
Wyobraźcie sobie 70 warstw z ponad 100 km wzorów, na powierzchni mniejszej od znaczka pocztowego. Maszyna wykorzystująca EUV jest w stanie produkować 180 układów scalonych na godzinę. Aby pokazać skalę zapotrzebowania na ich maszyny: pod koniec lutego ujawniono, że Intel wyprodukował 30 tys. takich płytek z użyciem maszyn ASML.
To proces skomplikowany i kosztowny. Ostatnie urządzenie ASML miało być dwukrotnie droższe od poprzedniego, a jest zainteresowanie, aby zejść poniżej 7 nanometrów. Odtworzenie takich osiągnięć nie jest proste.
Jeff Koch z SemiAnalysis, firmy badawczej, wskazuje, że poza opanowaniem samego światła EUV Chiny musiałyby odtworzyć rozległy łańcuch dostaw ASML, rozciągający się na ponad 5000 wyspecjalizowanych dostawców.