Почему только ASML смогла создать EUV-литографию, а Китай пока догоняет

Китай вложил десятки миллиардов долларов в развитие собственной полупроводниковой промышленности, однако до сих пор не смог вывести на рынок коммерческую EUV-литографическую машину - ключевое оборудование для производства самых современных микросхем.

Сегодня коммерческие установки EUV (Extreme Ultraviolet Lithography) выпускает только одна компания в мире - нидерландская ASML. Другие производители литографического оборудования, такие как Canon и Nikon, продолжают выпускать DUV-машины, однако в разработке коммерческой EUV-системы они не преуспели.

Машина, которую невозможно сделать в одиночку

Современная EUV-установка - одна из самых сложных машин, когда-либо созданных человеком.

По различным оценкам, она состоит более чем из 100 000 деталей, произведенных сотнями специализированных компаний по всему миру. ASML самостоятельно изготавливает лишь небольшую часть компонентов, выступая главным системным интегратором, который объединяет их в единую работающую систему.

Именно способность собрать воедино тысячи высокоточных узлов и обеспечить их безупречную совместную работу является главным конкурентным преимуществом компании.

Почему Германия настолько важна

Хотя ASML находится в Нидерландах, критически важные технологии поставляют компании из разных стран.

Особую роль играет Германия.

Компания Zeiss производит уникальную оптическую систему - зеркала для EUV-излучения. Поверхность этих зеркал отполирована с точностью порядка нескольких десятков пикометров - значительно меньше размера атома. Если масштабировать зеркало до размеров Германии, максимальная неровность составила бы лишь доли миллиметра.

Другой немецкий производитель - TRUMPF - поставляет мощные CO₂-лазеры, используемые в системе генерации EUV-излучения. Сам источник излучения разработан американской компанией Cymer, которая с 2013 года принадлежит ASML.

Невероятная неэффективность

EUV-литография удивительна тем, что является чрезвычайно энергоемкой.

Полная установка потребляет около 1 мегаватта электроэнергии. Однако после прохождения всех этапов генерации, отражений и фильтрации до кремниевой пластины доходит всего несколько десятков ватт полезного EUV-излучения.

Несмотря на столь низкий коэффициент полезного использования энергии, именно эта технология позволяет массово производить самые современные микросхемы.

Почему конкуренты не смогли повторить успех

Создание EUV-машины оказалось не столько инженерной, сколько организационной задачей.

Вместо попыток самостоятельно разработать все компоненты ASML создала международную экосистему поставщиков, где каждая компания отвечает за ту область, в которой является мировым лидером.

В 2012 году крупнейшие производители микросхем - Intel, Samsung и TSMC - вложили в ASML около 5,4 млрд долларов, получив доли в компании. Эти инвестиции позволили значительно ускорить разработку EUV-технологии.

Фактически клиенты одновременно стали инвесторами и стратегическими партнерами.

 

Что происходит в Китае

Китай активно развивает собственную литографическую отрасль.

Компания SMEE уже достигла заметного прогресса в разработке DUV-оборудования и постепенно расширяет возможности своих установок. Одновременно государство финансирует масштабные исследования в области EUV.

Однако коммерческой EUV-машины китайские производители пока не представили.

Несмотря на это, китайская компания SMIC уже выпускает современные микросхемы по техпроцессу около 7 нм, используя многократную DUV-литографию. Такой подход позволяет обходиться без EUV, но требует значительно большего количества технологических операций, снижает производительность и увеличивает стоимость производства.

История успеха ASML

Компания ASML была основана в 1984 году как небольшой совместный проект Philips и ASM International. Первые сотрудники работали в весьма скромных условиях, и тогда мало кто мог предположить, что именно эта компания станет мировым технологическим лидером.

Сегодня ASML оценивается в сотни миллиардов долларов и занимает фактически монопольное положение на рынке EUV-литографии.

Насколько велико отставание Китая

Точно оценить технологический разрыв невозможно.

Различные эксперты оценивают его в диапазоне от нескольких до примерно десяти лет, однако такие оценки остаются субъективными. Китай ежегодно увеличивает инвестиции, наращивает компетенции и сокращает зависимость от зарубежных поставщиков, поэтому реальный срок зависит от темпов развития технологий и эффективности экспортных ограничений.

Одно можно утверждать уверенно: создание современной EUV-литографической машины - это уже не задача одной компании и даже не одной страны. Это результат сотрудничества сотен высокотехнологичных предприятий, десятилетий научных исследований и колоссальных инвестиций. Именно поэтому ASML пока остается единственным производителем оборудования, без которого невозможно организовать массовое производство самых передовых полупроводников.