Get best of the week

كيف أصبحت شركة من أيندهوفن محتكرًا في سوق المعدات الحديثة لإنتاج الدوائر المصغرة


Stepper ASML: رابط رئيسي في صناعة الرقائق. يضيء مقاوم الضوء من خلال القناع ، كما هو الحال في مكبّر الصور. تبلغ تكلفة الجهاز حوالي 170 مليون دولار

، وقد سمع الجميع أن Intel و Samsung و TSMC لديهم أكبر ثلاث شركات مصنعة للرقائق في العالم (هذا الأخير يفي بطلبات Apple و AMD).

ومع ذلك ، لم يسمع سوى القليل عن ASML  ، وهي شركة متواضعة في ضواحي أيندهوفن ، خامس أكبر مدينة في هولندا. ولكن إذا نظرت ، تلعب هذه الشركة دورًا رئيسيًا في صناعة الإلكترونيات الدقيقة. وهي المنتج الوحيد في العالم للمخططات في الطباعة الحجرية فوق البنفسجية المتطرفة (EUV) ، يكتب طبعة من الإيكونوميست .

إن ASML ليست المصنع الوحيد لآلات الطباعة الحجرية الضوئية التي تستخدم الضوء في حفر الدوائر المتكاملة على رقائق السيليكون. هنا ، تتنافس الشركة مع Canon اليابانية ونيكون. ولكن منذ عام 2005 ، تضاعفت الحصة السوقية للشركة الهولندية تقريبًا إلى 62٪. فقط لديها معدات الطباعة الحجرية في الأشعة فوق البنفسجية العميقة بطول موجة 13.5 نانومتر.

على سبيل المثال ، في عام 2019 ، أعلنت شركة Samsung عن إصدار Exynos 9825 SoC (7 نانومتر) على معدات نطاق EUV. كانت واحدة من أولى الدوائر المصغرة في العالم ، والتي تم إنتاجها وفقًا لتقنية عملية جديدة. يحتوي مصنع Samsung أيضًا على السائر ASML.

تسمح الأطوال الموجية الأقصر بحفر مكونات أصغر - وهذا أمر حيوي لمصنعي الرقائق الذين يرغبون في زيادة عدد الترانزستورات على الرقاقة وفقًا لقانون مور. ويدعي أن عدد المكونات في منطقة معينة يتضاعف كل عامين تقريبًا.

ومن المثير للاهتمام أن الخبراء تنبأوا مرارًا "بوفاة" قانون مور بسبب القيود المادية على حجم الترانزستورات. على سبيل المثال ، هنا مقال عام 1999 من صحيفة نيويورك تايمز يتحدث عن عقبات خطيرة في التغلب على علامة 100 نانومتر (كمرجع ، أتقن TSMC و AMD بالفعل تقنية 7 نانومتر). يشير المقال إلى كلمات باحث إنتل بول باكان ، الذي عبر عن رأيه على صفحات المجلة العلمية للعلوم:



الطباعة الحجرية الضوئية في الأشعة فوق البنفسجية العميقة هي تقنية متقدمة أطالت من عمر قانون مور. تم إنشاء وحدات المحاذاة والتعرض التجريبية الأولى (السائر) لـ EUVL في عام 2000 في مختبر ليفرمور الوطني ، ولكن إنشاء المعدات المتاحة تجاريًا استغرق ما يقرب من 20 عامًا ، لأنه كان على المهندسين حل عدد من المشاكل التقنية الصعبة المرتبطة بكثافة الطاقة العالية لحزمة إشعاع EUV ، وهو أعلى بعشر مرات من شعاع الليزر البالغ 193 نانومتر (الطباعة الحجرية الضوئية للجيل السابق). قال

ممثلو Samsung أنه بسبب هذا ، من الصعب للغاية حفر أنحف المسارات بشكل فعال بعد معالجة اللوحة. في هذا الحجم من العناصر ، تنشأ صعوبات مع ترسب المواد المضافة إلى أخاديد سلسلة ضيقة للغاية في البلورات.

المهندسون في ASML ، الذين يقدمون لعملائها عدة نماذج من السائر والماسحات الضوئية EUV ، حل هذه المشاكل.


التثبيت لالطباعة الحجرية فوق البنفسجية القصوى ASML Twinscan NXE: 3400B الدعم الحفر عناصر حجم 7 و 5 نانومتر في نطاق صناعي (125 أو أكثر من رقائق في الساعة)

السائر- المعدات الرئيسية المستخدمة في تصنيع الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات. أثناء تشغيل السائر ، يتم ترجمة النمط من القناع بشكل متكرر إلى النمط على أجزاء مختلفة من رقاقة أشباه الموصلات. حصل السائر على اسمه بسبب حقيقة أن كل تعرض يتم في أقسام مستطيلة صغيرة (بترتيب عدة سنتيمترات مربعة) ؛ لعرض اللوحة بأكملها ، يتم تحريكها بخطوات مضاعفة لحجم المنطقة المكشوفة (عملية الخطوة والتكرار). بعد كل حركة ، يتم إجراء فحص إضافي للموقع الصحيح.

لا يمكن للتركيبات الحجرية الحديثة أن تستخدم خطوة ، بل طريقة مسح ضوئي ؛ يطلق عليها "الماسحات الضوئية" (خطوة ومسح). عند الكشف ، تتحرك كل من اللوحة والقناع في اتجاهين متعاكسين. فيالجيل السابق من الماسحات الضوئية ، كانت سرعة مسح القناع تصل إلى 2000 مم / ثانية ، اللوحات - حتى 500 مم / ثانية.


مفهوم الخطوة والمسح الضوئي أصبحت

ثلاثة من الشركات الرائدة في تصنيع الرقائق في العالم - Intel و Samsung و TSMC - معتمدة على منتجات ASML حيث تعتمد بقية صناعة التكنولوجيا على منتجاتها الخاصة ، كما كتبت مجلة The Economist .

تعكس نتائج ASML هذا الاعتماد المتزايد. نمت إيراداتها في عام 2019 بنسبة 8٪ ، لتصل إلى 11.8 مليار يورو ، على الرغم من الانخفاض المؤقت في صناعة أشباه الموصلات. بلغت عمليات تسليم المعدات للطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية العميقة 26 سيارة من 229 سيارة تم بيعها في عام 2019 ، لكنها جلبت ثلث العائدات. وتتوقع الشركة أن يرتفع هذا الرقم إلى 75٪ بحلول عام 2025 ، حيث يقوم مصنعو الرقائق الآخرون بتحديث مصانعهم ويقومون أيضًا بتركيب معدات للطباعة الضوئية من EUV.

نظرًا لأن المنافسين Canon و Nikon ليس لديهم حتى الآن تقنية EUV ، فقد توصل المستثمرون إلى استنتاج مفاده أن ASML ستكون قادرة على الاستفادة من احتكارها لبعض الوقت. نمت القيمة السوقية منذ عام 2010 بعشرة أضعاف ، لتصل إلى حوالي 114 مليار يورو ، وقد تضاعفت تقريبًا في العام الماضي وحده. اليوم ، تكلف ASML أكثر من Airbus أو Siemens أو Volkswagen.


رسملة بعض الشركات الأوروبية. المصدر: Refinitiv ، بيانات The Economist.

تم تعديل سعر السهم مع الجميع بسبب COVID-19 ، لكن المستثمرين يقدرون آفاقه على المدى الطويل: يتم تداول الأسهم بمعدل مثير للإعجاب 32 مرة من نسبة السعر إلى الأرباح (P / E) ، وهو اثنان أو أكثر مرات أعلى من أكبر العملاء.

لم تكن الأوقات جيدة دائمًا. بدأت الشركة عملياتها في عام 1984 كمشروع مشترك بين Philips ، عملاق الإلكترونيات الهولندي ، و ASM International ، شركة تصنيع معدات أشباه الموصلات. في البداية ، احتلت العديد من المباني الخشبية في الحرم الجامعي لشركة Philips Eindhoven. المدير الفني لـ ASML جوس بنشوب يتحدث بصراحة عن القضايا المبكرة. تم إصدار المنتجات الأولى على منصة قديمة ، وكافحت الشركة للعثور على عملاء. بقيت طافية فقط بفضل المساعدة من Philips ، التي واجهت هي نفسها صعوبات مالية ، وإعانات من الحكومة الهولندية والجماعة الاقتصادية الأوروبية (سلف الاتحاد الأوروبي).

في عام 1995 ، قامت الشركة بوضع أسهم في نيويورك وأمستردام. بعد فترة وجيزة ، اعتمدت الشركة على الطباعة الحجرية الضوئية فوق البنفسجية العميقة ، حيث رأت مستقبل تصنيع الرقائق. تم وعد الشركات المصنعة الكبيرة بتسليم أول السائر EUV حوالي عام 2007. لكنهم أصيبوا بخيبة أمل - وأكثر من مرة. وجدت الشركة أنه من الصعب جدًا التعامل مع الضوء فوق البنفسجي العميق. استغرق حل المشاكل وقتا أطول مما كان متوقعا. تم شحن أول النماذج الأولية للشركة إلى IMEC ، وهو معهد أبحاث في بلجيكا ، في عام 2006. بدأ العملاء التجاريون في استخدام التكنولوجيا فقط في 2018.

استخدمت السائرات في الطباعة الحجرية للجيل السابق الليزر مباشرة. ولكن مع انخفاض الطول الموجي ، تصبح الأمور أكثر تعقيدًا.


توضيح: ASML

EUV- 50 000 . , , , , . , , 3 , , 13,5 , .


, , .

, , , , , . , , .


,


( ) , () — ( ) ( )




إن الآلات التي تزن 180 طنًا وحجم الباص ذي الطابقين هي نفسها دليل على لوجستيات متطورة في صناعة الإلكترونيات. يتم تصنيع مكونات هذه الآلات من قبل حوالي 5000 مورد . تنتج شركة البصريات الألمانية كارل زايس العدسات. ينتج VDL الهولندي أذرع روبوتية تغذي اللوحات في الماكينة. يتم تصنيع مصادر الضوء من قبل Cymer ، وهي شركة أمريكية استحوذت عليها ASML في عام 2013. في المقابل ، تعد ASML واحدة من مئات الشركات التي توفر المعدات لمصنعي الرقائق مثل Intel و Samsung و TSMC.

لا يقتصر الاعتراف بمركز ASML المهيمن على العملاء أو المستثمرين. السياسيون يدركون أيضا الوضع. يتم تضمين الطباعة الحجرية الضوئية في الأشعة فوق البنفسجية العميقة فيقائمة فاسينار للتكنولوجيات ذات الاستخدام المزدوج التي لها تطبيقات عسكرية ومدنية على حد سواء.


مقتطفات من قائمة Wassenaar للتكنولوجيا ذات الأغراض المزدوجة ، إصدار ديسمبر 2019 ( pdf )

على سبيل المثال ، تسعى الصين إلى تطوير شركاتها الرائدة في تصنيع الرقائق ، وتحاول الولايات المتحدة منع ذلك. في عام 2018 ، تلقت ASML طلبًا للماسح الضوئي EUV من Huawei ، التي تتواجد مصانعها حاليًا وراء جيلين. تحت ضغط الولايات المتحدة ، لم تمنح الحكومة الهولندية حتى الآن رخصة تصدير لـ ASML.

لا ترغب ASML في رفض الوصول إلى السوق الصينية ، لأنه على المدى الطويل يمكن أن يعرض للخطر هيمنة الشركة في قطاعها. لكن الصين تحتاج إلى لغة ASML أكثر مما تحتاج. من بين جميع المعدات اللازمة لمصنع الإلكترونيات الدقيقة المتقدمة التي ترغب السلطات في بنائها ، قال بيير فيراغو ، محلل التكنولوجيا في New Street Research ، "تكنولوجيا ASML هي الأصعب في إعادة إنتاجها". وقال محلل آخر في شركة آفاق المستقبل ، مالكولم بين ، إن الأمر سيستغرق منافسًا صينيًا لمدة عشر سنوات أو أكثر لإعادة إنتاج الطباعة الحجرية الضوئية في ضوء الأشعة فوق البنفسجية العميقة ، وبحلول ذلك الوقت ستتقدم الحدود التكنولوجية مرة أخرى.

يعمل الهولنديون بالفعل على جيل جديد من آلات EUVسلسلة 5000 مع بصريات أفضل يمكنها معالجة المزيد من رقائق السليكون في الساعة. يجب إطلاق سراحهم في عام 2023. تستخدم الآلات الجديدة أشعة ليزر أكثر قوة ، ويزداد تردد قطرات القصدير من 50،000 إلى 80،000 هرتز.


More articles:


All Articles