Полупроводники сегодня стали едва ли не самым важным товаром. Неудивительно, что нидерландская компания ASML (https://www.asml.com), разрабатывающая и производящая машины для их изготовления, стала самой дорогой технокомпанией в Европе. Индустрия полупроводников оценивается в 580 млрд. долларов. Это неудивительно, ведь полупроводники — это компонент привычных для комфортной жизни людей вещей: от автомобилей, смартфонов и компьютеров до микроволновок и самолетов. ASML Holding NV производит уникальные высокотехнологичные машины для изготовления этих незаменимых деталей в технике.

Из незаметного игрока, пытавшегося конкурировать с такими тяжеловесами как Canon и Ultratech, ASML за почти 40 лет превратилась в единственного в мире производителя высокотехнологичного литографического оборудования. Сейчас это самая дорогая компания в Европе с капитализацией, превышающей 247 млрд. долларов, что более чем вдвое превышает капитализацию Intel. Передовые аппараты ASML стоят 180 млн. долларов, в то время как стоимость обычной машины для изготовления чипов в среднем составляет 10 млн. долларов. Несмотря на столь высокую цену и сокращение проблем с предложением на рынке полупроводников, компания продолжает расти и имеет перспективное будущее.

Начало ASML

Штаб-квартира ASML находится в небольшом городе Вельдговен в Нидерландах. Еще несколько десятков лет назад компанию списали как убыточный придаток конгломерата Philips, спинофом которой и является производитель полупроводникового оборудования. В 80-х годах прошлого века у ASML были существенные проблемы с поиском покупателей, но благодаря выходу на биржу в 1995 году у компании появились дополнительные средства для исследований, прорыв с DUV-машинами увеличил рыночную долю ASML до почти 50% в начале XXI века, а уже создание EUV-машин вывело компанию на совершенно новый уровень. Сделав большую ставку на EUV-машины, в последующие 20 лет компания сосредоточилась на их масштабном производстве. ASML работала с учеными трех американских лабораторий и получила капитальные инвестиции от Intel, TSMC и Samsung Electronics. Компания купила несколько важных американских фирм, таких как Cymer и HMI, а также привлекла в свою экосистему сотни поставщиков по всему миру. В 2018 году ASML уже была готова к массовому производству EUV-машин, а в 2021 году ей принадлежало более 90% мирового рынка литографического оборудования, который оценивают в 17,1 млрд. долларов.

EUV-машины используют коротковолновый свет, чтобы производители чипов могли добавлять в эти маленькие компоненты все большее количество транзисторов, а значит, микропроцессоры могут быть более мощными. Размер собранной гигантской EUV-машины примерно равен размеру школьного автобуса, а чтобы доставить ее к заказчику в разобранном виде, нужно 3-4 самолета Boeing 747. Ее вес составляет 180 т, состоит она из более 100000 компонентов, 3000 проводов, 40 000 винтов и более 2 км шлангов. Следующая разработка компании будет размером с квартиру-студию и должна выйти на рынок в 2025 году. Машина стоимостью более чем 380 млн. долларов сможет накладывать самые деликатные схемы на кремниевую схему размером с вирус. И в ближайшей перспективе кому-то из конкурентов будет очень непросто воспроизвести подобные технологии.

Несколько слов о технологии EUV

Самые передовые машины ASML используют длину волны света, называемую EUV, что означает экстремальный ультрафиолет. Машина использует световые лучи EUV, генерируемые лазерами и фокусируемые гигантскими зеркалами для размещения необычайно маленьких схем на кремниевых пластинах. Это, в свою очередь, позволяет создавать более быстрые и мощные микропроцессоры, микросхемы памяти и другие передовые компоненты, которые имеют решающее значение как для бытовой электроники, так и для военной техники. Система литографии проецирует свет через схему рисунка на светочувствительную кремниевую пластину. После того как шаблон напечатан, система слегка перемещает пластину и делает еще одну копию на пластине.

Чтобы полностью создать микрочип, этот процесс повторяется слой за слоем, накладывая шаблоны для создания интегральной схемы. Самые простые чипы имеют около 40 слоев, а самые сложные — более 150. Лишь несколько компаний, включая Intel, Samsung Electronics и TSMC, в настоящее время способны производить самые сложные чипы. И они зависят от машин ASML. С 2000 года ASML быстро отобрала долю рынка у японских конкурентов Nikon и Canon, которые в настоящее время в основном сосредоточены на более старых технологиях. ASML контролирует более 90% рынка литографии, и ни один из конкурентов на данный момент не пытается создать систему EUV, ссылаясь на высокие затраты на разработку.

В условиях глобальной нехватки микросхем спрос на системы ASML превышает текущие производственные мощности. В прошлом году было продано 42 системы экстремального ультрафиолета или EUV, а в этом году ожидается поставка 55 единиц. Это единственный производитель систем EUV, которые используются при создании самых быстрых в мире микропроцессоров. ASML заявляет, что ее задача — помочь отрасли следовать закону Мура. И действительно, EUV-машина ASML продвигает закон Мура вперед, и производители микросхем не могут производить передовые микросхемы без нее. Заводу по производству таких микросхем требуется 9-18 таких машин, что является одной из самых больших капитальных затрат для производителей микросхем.

Микросхемы и геополитика

В XXI веке чипы стали таким же инструментом геополитических игр, каким была нефть в XX веке, поэтому ASML оказалась в центре противостояния США и Китаю. Президенты США Дональд Трамп и Джо Байден сделали все, чтобы оставить Китай позади на несколько поколений в технологическом секторе. Ни одна другая компания не была в этом вопросе столь важна, как ASML. В 2019 году под давлением администрации Трампа нидерландское правительство не выдало лицензию на экспорт, которая позволяла бы ASML продавать свою передовую ультрафиолетовую литографическую машину (EUV) SMIC главному китайскому производителю полупроводников. Администрация Байдена надавила на Нидерланды, чтобы страна ввела еще более жесткие ограничения. В марте текущего года был принят и план запрета на экспорт обновленной версии глубокой ультрафиолетовой литографической машины (DUV), которую можно применять для изготовления мощных чипов двойного назначения. А правила, введенные в октябре прошлого года, направлены на то, чтобы ограничить возможности Китая по производству логических микросхем на уровне 14 нм, чипов DRAM на уровне 18 нм и памяти 3D NAND на уровне 128 слоев. США сослались на риски для национальной безопасности и потенциальное военное применение передовых чипов.

Такие ограничения заставили Китай вложить миллиарды в собственное производство чипов и связанных технологий. Страна закупила значительное количество более старого оборудования для производства микросхем, чем оживила сектор производства оборудования для полупроводников. А 2 августа китайский лидер в области литографического оборудования Shanghai Micro Electronics Equipment Group сообщил, что работает над выпуском своей первой системы, основанной на 28-нанометровой технологии. Несмотря на устаревшее название техпроцесса, такие машины нужны для производства чипов, так необходимых в целом ряде продуктов, начиная от электромобилей и заканчивая ракетами. Следует отметить, что Пекин в течение многих лет подталкивал компании страны к разработке технологий в секторах, которые он считает стратегически важными, особенно в тех, где Вашингтон пытается сдерживать своего соперника. И именно оборудование для производства микросхем считается одним из самых слабых звеньев в китайской цепочке поставок полупроводников, в которой доминируют такие иностранные компании, как ASML Holding NV и Tokyo Electron Ltd. Кстати, генеральный директор ASML Петер Веннинк (Peter Wennink) считает блокаду Китая ошибкой, потому что страна лишь увеличит усилия для развития собственного оборудования для изготовления чипов. Это, в принципе, мы сегодня и наблюдаем.

А ведь еще в 2022 году Китай был третьим крупнейшим рынком для ASML после Тайваня и Южной Кореи. Но сейчас компания лишилась около 15% общей выручки, и запрет экспорта в Китай может повлиять на рост ASML в будущем, но производитель и так едва справляется со спросом остальных клиентов. Резервные заказы ASML почти вдвое превышают годовую выручку, а крупнейший клиент в лице Taiwan Semiconductor Manufacturing Corp. (TSMC) не планирует урезать капитальные издержки. Еще США и Европа объявили о планах вложить около 100 млрд. долларов в индустрию полупроводников. Намеревается потягаться с ASML и Canon. Завод для выпуска нового литографического оборудования построят в Японии. Предполагаемые инвестиции составят 345 млн. долларов, а производство запустят уже весной 2025 года. Для производства там будут использовать технологию, которая названа нанопечатной литографией. Она позволяет обойтись без EUV-литографии, которая требует много энергии и дорого стоит. Новая технология Canon удешевит производство за счет того, что нанопечатная литография позволяет снизить стоимость производства до 40% и энергопотребление до 90%. Отметим, что технология нанопечатной литографии позволяет производить схемы на 10 нанометров с потенциальным уменьшением до 2-3 нанометров.

Кроме того, ASML получила разрешение на строительство завода на Тайване в районе Линкоу. Общий объем инвестиций составит 948,6 млн. долларов. Нидерландская компания намерена начать эксплуатацию нового объекта не ранее 2026 года. На новом заводе будет работать около 2000 сотрудников после того, как ASML завершит первый этап строительства. Новый завод ASML займет 3,3 га земли. Городское правительство стремится превратить Линкоу в центр искусственного интеллекта и интеллектуальных технологий, а ASML станет первой технологической компанией, которая сделает Линкоу своим домом, как сообщило бюро.

Какие суммы тратятся на покупку литографического оборудования

12 апреля 2023 года отраслевая ассоциация SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) обнародовала результаты исследования мирового рынка оборудования для производства полупроводниковой продукции. Сообщается, что по итогам 2022 года затраты в обозначенном сегменте достигли 107,64 млрд. долларов, что является абсолютным рекордом. Годом ранее эти расходы составляли 102,64 млрд. долларов. Третий год подряд Китай остается лидером по закупкам оборудования для изготовления полупроводниковых изделий. Затраты на рынке КНР в 2022 году составили 28,27 млрд. долларов. На втором месте в рейтинге закупщиков оборудования находится Тайвань с результатом в 26,82 млрд. долларов. Замыкает тройку Южная Корея с показателем около 21,51 млрд. долларов. В список SEMI также входит Северная Америка с затратами приблизительно 10,48 млрд. долларов. Далее идут Япония с 8,35 млрд. долларов и Европа с 6,28 млрд. долларов. Все другие регионы вместе взятые в 2022 году потратили на оборудование для производства полупроводниковой продукции примерно 5,95 млрд. долларов, но это на 34% больше по сравнению с 2021 годом. Если отвлечься и рассмотреть долгосрочную тенденцию, то полупроводниковая промышленность в целом демонстрирует устойчивый рост в течение более чем 20 лет. В 2022 году общие затраты достигли 573,5 млрд. долларов. За тот же период продажи полупроводниковых изделий увеличились на 290%, что отражает возросший спрос на чипы во всех сегментах мировой экономики.

Проблемы с корпоративным шпионажем

Некоторые граждане и компании Китая прибегли к воровству технологии ASML. В феврале текущего года нидерландская компания, штат которой в Китае насчитывает около 1500 человек, рассказала о бывшем сотруднике, укравшем некую техническую информацию. А в прошлом году ASML обвинила компанию из Пекина, которую китайские чиновники считают одной из наиболее перспективных в потенциальном похищении коммерческих тайн. Во время суда в 2018 году ASML утверждала, что компании Dongfang Jingyuan Electron и закрытая уже Xtal были созданы в 2014 году с разницей в месяц ее бывшим сотрудником по имени Зончан Ю. Его цель — похитить технологии ASML и передать их Китаю. Согласно заявлениям ASML и другим китайским документам, Ю теперь руководит Dongfang в Китае при поддержке китайского правительства.

Эти дела заставили ASML жестко усилить защиту своей интеллектуальной собственности. Число работников отдела информационной безопасности выросло до 300 человек, что на 20% больше по сравнению с 2021 годом. Компания создала круг доверия, чтобы обучать поставщиков кибербезопасным рискам, и следит за любыми обратными разработками ее машин. «В настоящее время глобальная экосистема поставщиков ASML насчитывает 5000 компаний. Без столь широкой сети воспроизвести ее машины будет очень сложно. Именно поэтому попытки украсть технологии ASML — бесполезное дело, — отмечает финансовый директор компании Роджер Дассен. — Многие технологии ASML не хранятся в бумажном виде, а находятся в головах людей. Нужны не только чертежи, но и все наши поставщики, с помощью которых они воплощаются в жизнь. Найти им замену — колоссальная задача. На это уходят не месяцы, а десятки лет». И именно большая международная система поставщиков, вносящих свой вклад в производство машин ASML, существенно усложнит собственные разработки полупроводниковых технологий для Китая.

Будущее машин ASML

Сегодня доступ к самым передовым машинам ASML определяет то, насколько успешными будут компании в индустрии. Intel, замедлившая покупку EUV-машин, в прошлом году потеряла свое звание крупнейшего в мире производителя чипов после 30 лет лидерства. Тайваньская TSMC ввела эту технологию быстрее, став самым крупным клиентом ASML. Согласно прогнозу аналитиков, именно тайваньская компания в этом году может забрать давний титул Intel, обойдя Samsung и американского производителя чипов.

По состоянию на конец 2022 года ASML доставила 180 EUV-машин своим клиентам. В этом году компания планирует доставить 60, а также готовится увеличить производственную мощность, чтобы довести производство DUV-машин до 600 к 2026 году. А к 2030 году ASML хочет производить 30 машин нового поколения — High-NA EUV. Производители полупроводников с нетерпением ждут новой машины, потому что она сможет быстрее производить более мощные чипы. Учитывая стремительное развитие технологической отрасли, в частности искусственного интеллекта, она очень необходима. В частности, Intel собирается начать применение так называемой High-NA EUV литографии в серийном производстве с 2025 года при выпуске компонентов по технологии 18A, и уже договорилась с ASML о получении первого экземпляра соответствующего литографического сканера. TSMC отметила, что будет применять такое оборудование в своей работе с 2024 года. Теперь и Samsung Electronics признает, что последует примеру конкурентов, хотя и не уточняет сроки.

Статья подготовлена по материалам сайтов asml.com, bloomberg.com, bailliegifford.com и других сетевых источников