S tržno vrednostjo več kot 350 milijard evrov je ASML vreden sedemkrat več kot nemški avtomobilski velikani Daimler, BMW in Volkswagen, ki se vsi trije gibljejo okoli dobrih 50 milijard. Lani je ustvaril 9 milijard evrov dobička, kar je sicer znatno manj kot najbolj dobičkonosna evropska podjetja. To so večinoma banke in farmacevtska podjetja. Vrednost ASML se skriva predvsem v veliki tehnološki prednosti, ki jo je razvil na področju fotolitografskih strojev za izdelavo polprevodniških integriranih vezij, se pravi mikročipov.
Nizozemsko podjetje je namreč edini proizvajalec optičnih litografskih strojev, ki uporabljajo tehnologijo »ekstremne ultravijolične svetlobe« (EUV). Gre za najnaprednejše stroje na svetu, ki omogočajo sodobno informacijsko tehnologijo. Razlog, zakaj je ASML ravno zdaj postal tako cenjen, je ta, da so z njihovimi stroji izdelani vsi napredni čipi, na katerih delujejo modeli umetne inteligence.
Stroj, ki omogoča sodobno tehnologijo
Tudi sodobna računalniška tehnologija je v osnovi materialna. Tako shranjevanje kot procesiranje elektronskih signalov omogočajo izredno kompleksna integrirana vezja ali mikročipi. V teh so elektronski elementi, kot na primer tranzistorji, izdelani kot strukture prevodnih, neprevodnih in polprevodnih struktur v ploščici silicija. Zaradi tega tem vezjem včasih rečemo tudi polprevodniška vezja ali preprosto polprevodniki. Proces je nekoliko podoben prenosu fotografskih negativov pri starih analognih fotoaparatih na fotopapir.
Ta proces omogoča neznansko pomanjšanje elektronskih elementov v primerjavi s tiskanimi vezji, kjer so ti elementi izdelani individualno. Pomanjševanje velikosti posameznih elementov mikročipa je izredno pomembno tako za zmogljivost kot ceno računalniških naprav. Ker je cena obdelave silicijeve plošče relativno konstantna, pomanjšanje elementov na integriranem vezju pomeni, da lahko za enako ceno bodisi izdelamo kompleksnejše čipe ali pa na isti površini izdelamo več čipov, ki so zato cenejši.
Pomanjšanje velikosti struktur, ki so lahko izdelane v siliciju, je eksponentno skoraj po tretji potenci. To razmerje se sicer v zadnjem desetletju spreminja, a v preteklosti je pomanjšanje dimenzij tranzistorja na integriranem vezju za faktor dve vodilo v skoraj osemkratni padec cene.
Razvoj polprevodniške industrije tako narekuje neusmiljena tekma za vedno manjše strukture na vezjih, za kar pa so potrebne vedno bolj napredne naprave.
Boljši čipi potrebujejo kratke valove
Litografske naprave z ožarčenjem različnih oblik na površini silicija zarisujejo oblike integriranega vezja. Ta postopek se nato večkrat ponovi, dokler niso strukturne električne povezave v vezju sestavljene kot plasti v torti. Tranzistorji na sodobnih mikročipih so večdesetkrat manjši od valovne dolžine vidne svetlobe.
Zato jih je treba izdelovati s svetlobo, ki ima veliko krajšo valovno dolžino. Že več desetletij je to ultravijolična svetloba, a tudi ta pred približno desetletjem ni več zadostovala. Zato je bila razvita tehnologija še krajših valovnih dolžin, tako imenovane ekstremne ultravijolične svetlobe, ki že meji na rentgenske žarke.
Ekstremna tehnologija za ekstremno svetlobo
ASML je edino podjetje, ki mu je po več kot dveh desetletjih razvoja uspelo razviti stroje, ki omogočajo litografijo z uporabo ekstremne ultravijolične svetlobe. Ti stroji lahko zato izdelujejo bolj kompleksne čipe po nižji ceni. Pri izdelavi čipov, kot jih najdemo na primer v sodobnih telefonih, imajo procesorji do 20 milijard tranzistorjev, čipi, na katerih delujejo modeli umetne inteligence, pa imajo lahko do 200 milijard tranzistorjev. Pri izdelavi takšnih čipov stroji ASML nimajo alternative.
Zato imajo ti stroji tudi visoko ceno. Litografski stroji s tehnologijo EUV stanejo okoli 250 milijonov evrov, kar je več kot širokotrupno potniško letalo. Zadnja generacija teh naprav, ki jo je ASML začel predajati v testno uporabo največjim proizvajalcem mikročipov, kot sta na primer ameriški Intel in tajvanski TSMC, pa je še dražja, saj vsaka stane okoli 400 milijonov evrov.
Stroji so veliki kot avtobus in potrebujejo ne samo precej električne energije, ampak tudi poseben tovarniški prostor, v katerem je zrak prečiščen tudi najmanjših prašnih delcev, ki bi lahko zmotili proces litografije. Posamezen stroj porabi okoli en megavat energije, kar je dovolj za oskrbo večje pisarniške stavbe ali skoraj tisoč stanovanj.
Tovarna polprevodnikov bo imela celo vrsto tovrstnih strojev in izjemno napreden sistem prečiščevanja zraka. Cena takšne tovarne danes dosega 20 milijard evrov ali približno letni slovenski proračun, potrebovala pa bo toliko elektrike kot mesto z več kot 100.000 prebivalci.
Tehnologija EUV je izredno kompleksna. Ker svetlobo s tako kratko valovno dolžino praktično vsak material absorbira, mora žarek znotraj stroja potovati v vakuumu. Zrcala, ki jih uporabljajo, so najbolj ravni predmeti, ki so bili kadarkoli izdelani, hkrati pa so izpostavljena precejšnjemu segrevanju, saj tudi zrcala znaten del svetlobe absorbirajo in ne odbijejo.
Največji izziv je bil razvoj vira tako močne svetlobe. Uporablja se metoda laserske plazme. Ta deluje tako, da v posebni vakuumski komori laser zadene drobne kapljice kositra, ki se zaradi laserskega pulza spremenijo v plazmo, pri tem pa se sprosti pulz svetlobe z valovno dolžino le 13,5 nm. Za delovanje litografskega stroja mora ta laser zadeti 50.000 mikroskopskih kapljic kositra na sekundo, ki letijo skozi komoro.
Ameriška pomoč
Čeprav je ASML v razvoj tehnologije EUV v dveh desetletjih investiral milijarde evrov, pa je bil za njen razvoj ključnega pomena državni prispevek, predvsem v ZDA. Ameriško ministrstvo za energijo je leta 1997 v sodelovanju z nekaterimi največjimi podjetji v polprevodniški industriji financiralo večletni razvojni program, ki je trajal šest let in postavil temelje tudi aplikativni uporabi tehnologije EUV. Ta razvoj je zahteval tehnologije in znanja, ki so takrat obstajala le v največjih državnih laboratorijih, ki delujejo pod okriljem ministrstva.
ASML priznava, da so s sodelovanjem pri tem projektu pridobili ključna znanja za razvoj svoje tehnologije. Prav tako ključna pa je bila odločitev Washingtona, da v sodelovanje ne vključi japonskih podjetij Nikon in Canon, ki sta bila takrat vodilna proizvajalca litografske opreme. Še danes sta konkurenta ASML, a le pri strojih, ki uporabljajo manj napredno tehnologijo.
Tehnologija in politika
Vloga ameriške podpore pri razvoju EUV-litografije je tudi podlaga, zakaj je ASML na ameriško zahtevo prenehal prodajati stroje za EUV-litografijo na Kitajsko, prodaja drugih strojev pa je močno omejena. ASML je tako podvržen ameriški jurisdikciji podobno, kot če bi bil povsem ameriško podjetje. Posredno pa se je pod pritiski rivalstva med ZDA in Kitajsko znašla tudi nizozemska vlada.
Kako prepletena je postala geopolitika s tehnologijo, je nedavno razkrilo poročanje ameriškega Bloomberga. V začetku leta 2023 naj bi Nizozemska in ZDA sklenile dogovor o omejitvah prodaje ASML na Kitajskem, kar je del prizadevanj Washingtona, da ustavi tehnološki napredek svoje velike vojaške in gospodarske tekmice. To je bilo, še preden so začele veljati pravno zavezujoče omejitve, zaradi česar je nekdanji nizozemski premier Mark Rutte od direktorja ASML Petra Wenninka zahteval spoštovanje ustnega dogovora o omejitvah. Ko je ASML te omejitve nato kljub vsemu presegel, se je moral Wennink zagovarjati pred Ruttejem, potem ko je ta prejel jezne telefonske klice iz Washingtona.
