Чому тільки ASML змогла створити EUV-літографію, а Китай поки наздоганяє
Китай інвестував десятки мільярдів доларів у розвиток власної напівпровідникової промисловості, однак досі не зміг вивести на ринок комерційну EUV-літографічну установку — критично важливе обладнання для виробництва найсучасніших мікросхем.
Сьогодні комерційні установки EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) випускає лише одна компанія у світі — нідерландська ASML. Інші виробники літографічного обладнання, такі як Canon та Nikon, продовжують випускати DUV-машини, проте в розробці комерційної EUV-системи вони не досягли успіху.
Машина, яку неможливо створити наодинці
Сучасна EUV-установка — одна з найскладніших машин, коли-небудь створених людством.
За різними оцінками, вона складається з понад 100 000 деталей, виготовлених сотнями спеціалізованих компаній по всьому світу. ASML самостійно виробляє лише невелику частину компонентів, виступаючи головним системним інтегратором, який об'єднує їх у єдину діючу систему.
Саме здатність зібрати воєдино тисячі високоточних вузлів та забезпечити їхню бездоганну спільну роботу є головною конкурентною перевагою компанії.
Чому Німеччина настільки важлива
Хоча ASML розташована в Нідерландах, критично важливі технології постачають компанії з різних країн. Особливу роль відіграє Німеччина.
Компанія Zeiss виготовляє унікальну оптичну систему — дзеркала для EUV-випромінювання. Поверхня цих дзеркал відполірована з точністю порядка кількох десятків пікометрів — це значно менше за розмір атома. Якщо масштабувати таке дзеркало до розмірів всієї Німеччини, максимальна нерівність становила б лише частки міліметра.
Інший німецький виробник — TRUMPF — постачає потужні CO₂-лазери, які використовуються в системі генерації EUV-випромінювання. Джерело випромінювання розробила американська компанія Cymer, яка з 2013 року належить ASML.
Неймовірна неефективність
EUV-літографія вражає тим, що вона є надзвичайно енергоємною. Повна установка споживає близько 1 мегавата електроенергії. Однак після проходження всіх етапів генерації, відбиттів та фільтрації до кремнієвої пластини доходить лише кілька десятків ватів корисного EUV-випромінювання.
Незважаючи на такий низький коефіцієнт корисної дії, саме ця технологія дозволяє масово виробляти найсучасніші мікросхеми.
Чому конкуренти не змогли повторити успіх
Створення EUV-машини виявилося не стільки інженерним, скільки організаційним завданням.
Замість спроб самостійно розробити всі компоненти, ASML створила міжнародну екосистему постачальників, де кожна компанія відповідає за ту сферу, в якій є світовим лідером.
У 2012 році найбільші виробники мікросхем — Intel, Samsung та TSMC — інвестували в ASML близько 5,4 млрд доларів, отримавши частки в компанії. Ці інвестиції дозволили значно прискорити розробку EUV-технології. Фактично клієнти одночасно стали інвесторами та стратегічними партнерами.
Що відбувається в Китаї
Китай активно розбудовує власну літографічну галузь.
Компанія SMEE вже досягла помітного прогресу в розробці DUV-обладнання та поступово розширює можливості своїх установок. Одночасно держава фінансує масштабні дослідження у сфері EUV. Проте комерційної EUV-машини китайські виробники поки що не представили.
Незважаючи на це, китайська компанія SMIC вже випускає сучасні мікросхеми за техпроцесом близько 7 нм, використовуючи багаторазову DUV-літографію. Такий підхід дозволяє обходитися без EUV, але вимагає значно більшої кількості технологічних операцій, знижує продуктивність та збільшує вартість виробництва.
Історія успіху ASML
Компанію ASML було засновано в 1984 році як невеликий спільний проєкт Philips та ASM International. Перші співробітники працювали у вельми скромних умовах, і тоді мало хто міг припустити, що саме ця компанія стане світовим технологічним лідером.
Сьогодні ASML оцінюється в сотні мільярдів доларів і займає фактично монопольне становище на ринку EUV-літографії.
Наскільки велике відставання Китаю
Точно оцінити технологічний розрив неможливо.
Різні експерти оцінюють його в діапазоні від кількох до приблизно десяти років, однак такі оцінки залишаються суб'єктивними. Китай щороку збільшує інвестиції, нарощує компетенції та скорочує залежність від закордонних постачальників, тому реальний термін залежить від темпів розвитку технологій та ефективності експортних обмежень.
Одне можна стверджувати впевнено: створення сучасної EUV-літографічної машини — це вже не завдання однієї компанії чи навіть однієї країни. Це результат співпраці сотень високотехнологічних підприємств, десятиліть наукових досліджень та колосальних інвестицій. Саме тому ASML поки залишається єдиним виробником обладнання, без якого неможливо організувати масове виробництво найпередовіших напівпровідників.
Немає коментарів: