Skyfies 90% goedkoper uit die VSA? Die opstartonderneming Substrate daag die reuse ASML (Nederland) en TSMC (Taiwan) uit.

X-straal litografie 2.0: Van laboratorium tot massaproduksie – Is X-straal litografie weer realisties?

In die wêreld van hoëtegnologie, waar vooruitgang in nanometers gemeet word, lyk die halfgeleierbedryf soos 'n vesting met byna onoorkomelike mure. Bo-aan hierdie globale orde staan ​​twee onbetwiste reuse: die Nederlandse monopolis ASML, die enigste verskaffer van die buitensporig duur EUV-litografiemasjiene vir die vervaardiging van moderne skyfie, en die Taiwanese gieteryreus TSMC, wat die wêreldwye kontrakvervaardigingsmark oorheers. Hierdie hoogs gekonsentreerde ekosisteem, gebou op dekades se navorsing en honderde miljarde in beleggings, het tot dusver onaantasbaar gelyk.

Maar nou maak 'n San Francisco-opstartonderneming genaamd Substrate golwe wat die fondamente van hierdie bedryf kan skud. Gesteun deur meer as $100 miljoen van prominente beleggers soos Peter Thiel en die CIA se waagkapitaal-arm, In-Q-Tel, is Substrate gereed om die reëls van die spel te herskryf. Hul belofte: 'n herleefde en herontwerpte X-straal-litografietegnologie wat nie net kragtiger is as ASML se gevestigde EUV-stelsels nie, maar ook die koste per skyfie-wafer dramaties met 90 persent kan verminder.

Hierdie aankondiging is veel meer as net 'n tegnologiese innovasie; dit is 'n geopolitieke en ekonomiese oorlogsverklaring. Dit tref die kern van Amerika se strewe na tegnologiese soewereiniteit, daag die sakemodel van die wêreld se duurste masjiene uit en belowe om die verpletterende hindernisse tot toetrede tot skyfievervaardiging te verpletter. Maar die pad van 'n belowende laboratoriumdemonstrasie tot betroubare massaproduksie is geplavei met die puin van mislukte revolusies. Die tegniese struikelblokke is monumentaal, die skeptisisme in die bedryf is diep, en die geskiedenis van X-straallitografie self is een van historiese mislukkings. Die deurslaggewende vraag is dus: Sien ons die begin van 'n ware ontwrigting wat die globale skyfielandskap sal herteken, of bloot 'n hoogs befondsde déjà vu van 'n tegnologiese droom wat verpletter teen die harde realiteite van fisika en ekonomie?

Geskik vir:

• Europa se geheime supermoondheid ASML in die skyfie-oorlog: Hoe 'n enkele maatskappy die toekoms van EU-skyfie-KI in sy hande hou

Globale magsverskuiwing verwag deur innoverende X-straallitografie

Skyfie- en halfgeleiervervaardigingstegnologie, een van die belangrikste industriële ontwikkelings van die 21ste eeu, beleef tans 'n merkwaardige keerpunt. 'n San Francisco-gebaseerde opstartonderneming genaamd Substrate trek aansienlike aandag in die globale mikroskyfiebedryf met die aankondiging van 'n nuwe X-straallitografietegnologie. Gesteun deur prominente beleggers soos Peter Thiel, het die maatskappy meer as honderd miljoen dollar ingesamel en beweer dat hulle 'n alternatief vir die uiters duur litografiestelsels van die Nederlandse monopolis ASML en die vervaardigingsvermoëns van die Taiwanese reus TSMC ontwikkel het. Die potensiële impak van hierdie ontwikkeling op die hele halfgeleierwaardeketting, die geopolitieke magsstrukture en die ekonomiese balanse binne hierdie bedryf is fundamenteel en regverdig 'n gedetailleerde ekonomiese analise.

Die ekonomie van halfgeleierlitografie: Wanneer monopolieë uitdagings teëkom

Die geskiedenis van industriële innovasies toon herhaaldelik dat tegnologiese ontwrigting selde uit die middelpunt van gevestigde magsstrukture kom, maar deur buitestaanders geïnisieer word.

Die huidige halfgeleierbedryf ervaar 'n uitsonderlike vlak van konsentrasie. ASML, gebaseer in Nederland, beheer feitlik die hele mark vir moderne litografiestelsels, met 'n markaandeel van 90 tot 100 persent in ekstreme ultravioletlitografie. Hierdie masjiene, wat tussen 200 en 400 miljoen dollar per eenheid kos, is noodsaaklik vir die vervaardiging van gevorderde halfgeleiers onder sewe nanometer. ASML se bruto winsmarge oorskry deurgaans 50 persent, 'n aanduiding van die geweldige prysmag van 'n de facto monopolis. In 2024 het die maatskappy 'n inkomste van 28,3 miljard euro gegenereer met 'n netto wins van 7,6 miljard euro. 'n Inkomstegroei van ongeveer 15 persent word vir 2025 geprojekteer, met 'n bruto winsmarge van ongeveer 52 persent.

Die ontwikkeling van hierdie EUV-tegnologie was 'n marathon wat meer as drie dekades gestrek het en altesaam meer as tien miljard dollar gekos het. ASML kon hierdie reuse-onderneming slegs bestuur deur strategiese vennootskappe met Intel, Samsung en TSMC, wat saam 1,4 miljard euro in 2012 in die maatskappy belê het en sodoende aan die sogenaamde Musketier-projek deelgeneem het. Die eerste kommersiële EUV-stelsel is in 2010 afgelewer, maar die tegnologie het eers in 2019 massaproduksiegereedheid bereik. Hierdie vertraagde markbekendstelling van byna twintig jaar in vergelyking met die oorspronklike planne illustreer die geweldige tegniese struikelblokke.

Parallel hiermee oorheers TSMC van Taiwan die globale gieterymark met 'n verstommende markaandeel van meer as 70 persent in die tweede kwartaal van 2025. Die maatskappy het 'n inkomste van $30,24 miljard in die derde kwartaal van 2025 gegenereer en beplan kapitaaluitgawes van tussen $38 en $42 miljard vir 2025. 'n Moderne, volgende-generasie TSMC-fabriek kos tussen $15 en $20 miljard. Hierdie syfers illustreer die enorme toetredehindernisse tot hierdie bedryf.

X-straallitografie, wat nou substrate as 'n alternatief bied, is geensins 'n nuwe uitvinding nie. Hierdie tegnologie is reeds in die 1970's nagevors, en gedurende die 1980's en 1990's het IBM, Motorola en ander Amerikaanse maatskappye swaar in die ontwikkeling daarvan belê. Die tegniese uitdagings was egter te groot. Die fundamentele probleme het die behoefte aan uiters stabiele maskers van duur materiale soos goud, die moeilikheid om konsekwente X-straalbronne te produseer, en die kompleksiteit van sekondêre elektronverstrooiing, wat die resolusie beperk het, ingesluit. Ekonomiese faktore het ook 'n rol gespeel: die bedryf kon nie oor gemeenskaplike standaarde ooreenkom nie, en befondsing van verskeie maatskappye het misluk weens uiteenlopende sakebelange.

Tegnologiese ontwrigting: Revolusie of herhaling van historiese mislukkings?

Substrate beweer dat hulle hierdie historiese probleme opgelos het. Die maatskappy gebruik 'n spesiaal ontwerpte deeltjieversneller wat elektrone tot naby die spoed van lig versnel. Hierdie elektrone beweeg deur 'n reeks magnete wat hulle laat ossilleer, wat intense X-strale met golflengtes onder vier nanometer genereer. Hierdie golflengte is aansienlik korter as die 13.5 nanometer van ASML se EUV-tegnologie, wat teoreties hoër resolusie moontlik maak. Substrate het laboratoriumresultate aangebied wat strukture met 'n kritieke dimensie van twaalf nanometer en 'n punt-tot-punt afstand van dertien nanometer toon, vergelykbaar met die vermoëns van moderne EUV-stelsels vir twee-nanometer prosestegnologieë.

Substrate se belangrikste ekonomiese bewering is dat die koste per wafer teen die einde van die dekade van ongeveer honderdduisend dollar tans tot ongeveer tienduisend dollar kan daal. Hierdie negentig persent kostevermindering sal die ekonomie van halfgeleiervervaardiging fundamenteel verander. Die maatskappy voer aan dat deur die komplekse multipatroonproses wat dikwels in EUV vereis word, te vermy, die aantal produksiestappe drasties verminder kan word.

Die bedryf se skeptisisme is egter geregverdig en gebaseer op ontnugterende tegniese en ekonomiese realiteite. Die demonstrasie van strukture in die laboratorium is 'n heeltemal ander onderneming as massaproduksie met konsekwente opbrengste. TSMC behaal opbrengste van ongeveer sewentig persent met vier-nanometer prosesse, terwyl Samsung sukkel met opbrengste van slegs vyf-en-dertig persent met behulp van soortgelyke tegnologieë. Hierdie syfers illustreer hoe krities prosesstabiliteit en defekminimalisering is. Selfs die kleinste afwykings op atoomvlak kan tot mislukkings lei.

'n Besonder kritieke probleem in moderne litografie is stogastiese effekte, d.w.s. ewekansige variasies in die blootstellingsproses. In EUV-litografie kan hierdie effekte reeds meer as die helfte van die totale foutbegroting uitmaak en word beraam dat dit die bedryf teen 2030 jaarliks ​​meer as tien miljard dollar in verlore inkomste sal kos. Hierdie probleme spruit voort uit die fundamentele fisika van klein strukture, waar die aantal fotone, die verspreiding van resistmolekules en elektronverspreiding inherent ewekansig is. Of substrate hierdie uitdagings beter met X-strale kan oorkom as ASML met EUV, bly 'n ope vraag.

Nog 'n fundamentele probleem is die beskikbaarheid van geskikte materiale. EUV-litografie het die ontwikkeling van heeltemal nuwe fotoresiste vereis wat spesifiek vir die 13.5-nanometer golflengte geoptimaliseer is. Japannese maatskappye soos JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical en Fujifilm beheer meer as negentig persent van die EUV-fotoresistmark. Hierdie materiale is gebaseer op metaalbevattende verbindings met elemente soos tin, hafnium of sirkonium, wat hoër absorpsie by EUV-golflengtes toon. Substraat sal nie net sy eie X-straal-versoenbare fotoresiste moet ontwikkel nie, maar ook massaproduksie van hierdie materiale moet vestig. Net so sal die hoë-presisie maskers vir X-strale en die gespesialiseerde optika in groot hoeveelhede beskikbaar moet wees - 'n voorsieningsketting wat tans nie bestaan ​​nie.

Die ekonomiese implikasies: Wie wen, wie verloor

Die potensiële impak van 'n suksesvolle X-straal-litografietegnologie op die halfgeleierbedryf sou diepgaande wees en die hele waardeketting hervorm.

ASML is die middelpunt van hierdie potensiële ontwrigting. Die maatskappy het meer as veertig jaar belê in die bou van sy tegnologiese leierskap. EUV-ontwikkeling alleen het dekades en miljarde dollars in beslag geneem. 'n Funksionele mededinger sou nie net ASML se prysbepalingsmag ondermyn nie, maar kan ook lei tot 'n heroorweging van sy hele beleggingstrategie. Die maatskappy belê tans swaar in hoë-NA EUV-stelsels, wat $380 miljoen per eenheid kos en selfs hoër resolusies belowe. As Substrate eintlik vergelykbare of beter resultate teen 'n tiende van die koste kon behaal, sou dit ASML se hoë-NA-padkaart fundamenteel uitdaag. Aandeelhouers, wat ASML op meer as $300 miljard waardeer, kan 'n dramatiese herwaardering maak.

Vir TSMC sou die implikasies gemeng wees. Aan die een kant kan goedkoper litografietegnologie die kapitaalkoste vir nuwe fabrieke verminder. TSMC bestee tans tussen $38 miljard en $42 miljard jaarliks ​​aan kapitaaluitgawes, waarvan 'n beduidende gedeelte aan EUV-stelsels toegeken word. 'n Lae-NA EUV-masjien kos ongeveer $235 miljoen, en TSMC benodig elke jaar meer daarvan. Goedkoper alternatiewe kan marges verbeter. Aan die ander kant beplan Substrate nie om sy stelsels te verkoop nie, maar beoog om sy eie fabrieke te bedryf. Dit sou Substrate 'n direkte mededinger van TSMC maak. Die geskiedenis toon dat vertikaal geïntegreerde modelle selde in die halfgeleierbedryf slaag. Spesialisasie tussen fabrieklose ontwerpfirmas en gieterye het bewys dat dit beter is. Substrate sal nie net die uitdaging van tegnologie-ontwikkeling moet oorkom nie, maar ook die heeltemal ander uitdaging van gieterybedrywighede, kliënteverhoudinge en kontrakvervaardiging. TSMC se veertig jaar ondervinding in prosesoptimalisering, gehaltebeheer en kliëntediens is 'n massiewe mededingende voordeel wat nie bloot herhaal kan word nie.

Vir fabless-skyfieontwerpers soos Nvidia, AMD, Qualcomm en Broadcom, kan 'n suksesvolle substraattegnologie nuwe opsies oopmaak. Hierdie maatskappye is tans byna geheel en al afhanklik van TSMC en, in 'n mindere mate, van Samsung. Nvidia alleen het in 2024 $124,4 miljard in inkomste gegenereer, hoofsaaklik uit KI-verwerkers. Enige diversifikasie van vervaardigingsvermoëns sal die voorsieningskettingrisiko verminder en moontlik sy onderhandelingsposisie met gieterye versterk. Hierdie maatskappye sal egter nie na 'n onbewese verskaffer oorskakel totdat daardie verskaffer konsekwente gehalte en opbrengste oor etlike jare getoon het nie. Die oorskakeling van 'n skyfieontwerp tussen verskillende gieterye is kompleks en duur, aangesien elke vervaardiger verskillende prosesontwerppakkette gebruik.

Intel en Samsung, wat albei skyfies ontwerp en vervaardig en toenemend gieterydienste aanbied, bevind hulself in moeilike posisies. Intel sukkel met sy gieteryafdeling, wat 'n verlies van sewe miljard dollar gely het op 18,9 miljard dollar in inkomste in 2023. Intel se 18A-prosestegnologie is veronderstel om mededingende voordele te bied, maar vertragings en tegniese probleme is berug. Samsung staar soortgelyke uitdagings in die gesig met opbrengsprobleme by gevorderde nodusse. 'n Nuwe, laerkoste-litografietegnologie kan teoreties albei help, maar albei maatskappye het massiewe beleggings in EUV-gebaseerde prosesse gemaak en sou nie ligtelik oorskakel nie.

Verskaffers in die halfgeleierwaardeketting sal ook geraak word. Zeiss, die Duitse vervaardiger van ultra-presiese spieëls vir ASML-stelsels, Trumpf, wat die hoëkraglasers verskaf, en Applied Materials, KLA, en Lam Research, wat ander vervaardigingstoerusting verskaf, het almal swaar belê in EUV-ekosisteemondersteuning. 'n Nuwe tegnologie sal nuwe voorsieningskettings vereis. Japannese fotoresistvervaardigers sal óf X-straalversoenbare materiale moet ontwikkel óf markaandeel moet verloor.

Die geopolitieke dimensie: Tegnologiese soewereiniteit en ekonomiese sekuriteit

Die halfgeleierbedryf is diep gewortel in geopolitieke spanning, en die substraat-aankondiging kom op 'n strategies belangrike tydstip.

In onlangse jare het die Verenigde State toenemend beperkende uitvoerbeheer op China ingestel om sy toegang tot gevorderde halfgeleiertegnologie te beperk. ASML word verbied om sy mees gevorderde EUV-stelsels aan China te verkoop. Hierdie beleid is daarop gemik om China se kapasiteit om KI en militêre toepassings te ontwikkel, te beperk. Terselfdertyd belê die Amerikaanse regering swaar in die verskuiwing van halfgeleiervervaardiging terug na die VSA deur die CHIPS-wet, wat $39 miljard in direkte toelaes en 'n 25 persent beleggingsbelastingkrediet bied.

Substrate pas perfek in hierdie strategiese agenda. 'n Litografiestelsel wat in die VSA ontwikkel en vervaardig word, sal die afhanklikheid van Nederlandse en Taiwanese tegnologie verminder. Peter Thiel se betrokkenheid is geen toeval nie. Thiel het herhaaldelik die behoefte aan Amerikaanse tegnologiese outonomie beklemtoon. In-Q-Tel, die CIA se waagkapitaalafdeling, is ook 'n belegger in Substrate, wat die nasionale veiligheidsdimensie onderstreep.

Die geskiedenis van X-straallitografie toon egter dat nasionale kampioene nie noodwendig suksesvol is nie. Die VSA het in die 1980's en 1990's probeer om die leierskap in halfgeleiers terug te wen deur middel van SEMATECH-samewerkings, maar het uiteindelik misluk. ASML het sy deurbraak nie deur nasionale nywerheidsbeleid behaal nie, maar deur geduldige tegnologiese ontwikkeling, bekwame voorsieningskettingintegrasie en slim vennootskappe met kliënte. Die vraag is of regeringsondersteuning suksesvol kan wees sonder hierdie faktore.

China reageer op sy beurt op Westerse uitvoerbeperkings met massiewe beleggings in binnelandse halfgeleiertegnologie. Die Made in China 2025-inisiatief prioritiseer selfonderhoud. Indien Substrate suksesvol blyk te wees, sal China poog om toegang tot hierdie tegnologie te verkry of sy eie alternatiewe te ontwikkel. SMIC, China se grootste gietery, het vordering gemaak met sewe-nanometer prosesse sonder EUV, ten spyte van beperkings, alhoewel met laer opbrengste en hoër koste.

Europa bevind homself in 'n komplekse posisie. ASML is 'n Europese maatskappy, maar die Nederlandse regering is onder druk van die VSA om uitvoere te beperk. Die Europese Skyfiewet belowe €43 miljard in subsidies om die Europese halfgeleiervervaardiging se wêreldwye markaandeel van 10 tot 20 persent te verdubbel. 'n VSA-gedomineerde litografie-alternatief kan Europa se strategiese outonomie verder ondermyn.

Ons globale bedryfs- en sakekundigheid in sake-ontwikkeling, verkope en bemarking - Beeld: Xpert.Digital

Bedryfsfokus: B2B, digitalisering (van KI tot XR), meganiese ingenieurswese, logistiek, hernubare energie en nywerheid

Meer daaroor hier:

• Xpert Besigheidsentrum

'n Onderwerpsentrum met insigte en kundigheid:

• Kennisplatform oor die globale en streeksekonomie, innovasie en bedryfspesifieke tendense
• Versameling van ontledings, impulse en agtergrondinligting uit ons fokusareas
• 'n Plek vir kundigheid en inligting oor huidige ontwikkelinge in besigheid en tegnologie
• Onderwerpsentrum vir maatskappye wat wil leer oor markte, digitalisering en bedryfsinnovasies

Die tegnologiese struikelblokke: Wat lê tussen die laboratorium en massaproduksie

Die pad van indrukwekkende laboratoriumresultate tot kommersiële massaproduksie is berug moeilik en belaai met onvoorsiene probleme in die halfgeleierbedryf.

Die grootste uitdaging van die substraat is skalering. Die laboratoriumdemonstrasie wat getoon word, bewys dat strukture in die relevante groottebereik in beginsel vervaardig kan word. Kommersiële litografie vereis egter baie meer. 'n ASML-masjien blootstel ongeveer 130 tot 170 wafers per uur. Die oorleg-akkuraatheid, d.w.s. die presiese belyning van veelvuldige lae, moet minder as een nanometer wees. Eenvormigheid oor die hele wafer moet uiters hoog wees. Defekdigthede moet in die reeks van minder as een defek per vierkante sentimeter wees. Om al hierdie vereistes gelyktydig te voldoen, terwyl die stelsel maande lank stabiel loop, is 'n monumentale ingenieursprestasie.

Die deeltjieversnellerbron wat deur Substrate gebruik word, moet met buitengewone stabiliteit werk. Enige skommeling in straalintensiteit of -posisie sal die kwaliteit in gevaar stel. ASML het jare spandeer om sy laser-plasma-tinbron vir EUV te stabiliseer. Hierdie bron vuur 50 000 klein tindruppels per sekonde in 'n vakuumvat af, waar hulle twee keer deur 'n 30-kilowatt CO2-laser getref word om die plasma te genereer wat EUV-lig uitstraal. Die kompleksiteit van hierdie oplossing is die gevolg van jare se iterasie. Substrate beweer dat hulle 'n meer kompakte en koste-effektiewe oplossing het, maar sonder jare se veldtoetsing bly dit spekulatief.

Die optika vir X-strale verskil fundamenteel van dié vir EUV of DUV. X-strale kan nie deur lense gefokus word nie, omdat hulle deur die meeste materiale geabsorbeer word. In plaas daarvan is spesiale weidingspieëls nodig. Hierdie spieëls moet met asemrowende presisie vervaardig word. Zeiss vervaardig spieëls vir ASML waar, opgeskaal na die grootte van Duitsland, die grootste afwykings van die ideale vorm slegs een tiende van 'n millimeter sou beloop. Of sulke presisie bestaan ​​of vir X-straaloptika ontwikkel kan word, is onduidelik.

Fotoresistmateriale vir X-straallitografie is nie in kommersiële hoeveelhede beskikbaar nie. Die ontwikkeling van nuwe resiststelsels neem tipies jare en vereis noue samewerking tussen chemici, materiaalwetenskaplikes en prosesingenieurs. Die resists moet hoë resolusie bied terwyl hulle ook voldoende etsweerstand besit om as 'n masker vir daaropvolgende verwerkingsstappe te dien. Hulle moet lae randruheid toon en mag geen ongewenste newe-reaksies veroorsaak nie. Die Japannese markleiers in hierdie veld sou nie outomaties vir 'n nuwe mededinger werk nie.

Geskik vir:

• Die KI-skyfie-oorlog eskaleer: Nvidia se nagmerrie? China slaan terug met sy eie KI-skyfies – en Alibaba is net die begin

Die sakemodel: Vertikale integrasie as Segen of 'n vloek

Substrate volg 'n radikale strategie wat afwyk van die gevestigde bedryf. In plaas daarvan om litografiestelsels aan bestaande gieterye te verkoop, beplan die maatskappy om sy eie halfgeleiervervaardigingsaanlegte te bou en te bedryf.

Hierdie vertikale integrasie weerspreek die dominante besigheidsmodel van die afgelope vier dekades. Sedert Morris Chang TSMC in 1987 gestig het en die suiwer-gieterymodel gevestig het, het die bedryf toenemend gespesialiseerd geraak. Fabless-ontwerpfirmas fokus op skyfieargitektuur en -ontwerp, gieterye op vervaardiging, en toerustingverskaffers soos ASML op spesifieke tegnologieë. Hierdie spesialisasie stel elke speler in staat om wêreldklas in hul onderskeie veld te word.

Substrate voer aan dat vertikale integrasie koördineringskoste verminder en vinniger innovasie moontlik maak. Tesla en SpaceX word dikwels as voorbeelde van suksesvolle vertikale integrasie aangehaal. Maar die halfgeleierbedryf is anders. Kapitaalintensiteit is uiters. 'n Moderne fabriek kos vyftien tot twintig miljard dollar. TSMC bestee jaarliks ​​meer as veertig miljard dollar aan kapitaaluitgawes. Substrate het tot dusver honderd miljoen dollar ingesamel en word op meer as een miljard dollar gewaardeer. Om mededingend te word, sal die maatskappy honderd keer daardie bedrag moet belê.

Verder vereis die bedryf van 'n gietery heeltemal ander vaardighede as die ontwikkeling van litografietegnologie. TSMC het meer as 70 000 mense in diens, baie van hulle hoogs gespesialiseerde prosesingenieurs. Die maatskappy het meer as 40 jaar ondervinding in opbrengsoptimalisering, defekontleding en kliënteverhoudingsbestuur. Elke nuwe prosesnode vereis duisende eksperimente en iterasies. Die leerkurwe is steil en duur.

Die vraag is ook wie Substrate se kliënte sou wees. Groot fabrieklose maatskappye soos Nvidia, AMD en Qualcomm het langtermyn, nou geïntegreerde verhoudings met TSMC. Hierdie vennootskappe is gebaseer op jare se samewerking, gesamentlik ontwikkelde prosesontwerppakkette en wedersydse vertroue. 'n Nuwe gietery sal uitsonderlike voordele moet bied om hierdie verhoudings te verbreek. Laer koste alleen is nie genoeg wanneer die risiko's rakende opbrengs, betroubaarheid en afleweringstye onseker is nie.

Intel probeer al jare lank om sy gieterybesigheid uit te brei en sukkel aansienlik. Intel Foundry Services het slegs agt miljoen dollar in eksterne inkomste in die derde kwartaal van 2024 gegenereer. Die verliese is enorm. Dit wys hoe moeilik dit is, selfs vir 'n gevestigde halfgeleierreus, om die gieterymark te penetreer. Substrate sou van voor af begin.

Die tydhorison: 2028 en verder

Substrate beplan om massaproduksie in 2028 te begin. Dit is 'n besonder ambisieuse tydlyn. Om van die huidige laboratoriumdemonstrasie na kommersiële produksie in ongeveer drie jaar te gaan, sal vereis dat alles perfek verloop.

Ter vergelyking: ASML het in 2006 met aanvanklike alfa-prototipes vir EUV begin, sy eerste voorproduksiestelsel in 2010 afgelewer en eers in 2019 hoëvolume-vervaardiging bereik. Dis dertien jaar vanaf die eerste demonstrasie tot massaproduksie, en dit met 'n reeds gevestigde maatskappy wat uitgebreide ervaring in litografie gehad het.

Substrate sal nie net sy litografietegnologie binne drie jaar tot produksiegereedheid moet bring nie, maar ook 'n fabriek moet bou, voorsieningskettings vir alle nodige materiale en toerusting moet vestig, prosesse moet ontwikkel en optimaliseer, kliënte moet bekom en die nodige permitte moet verkry. Selfs al werk die tegnologie, is hierdie tydlyn onrealisties.

'n Meer realistiese tydsraamwerk sou agt tot twaalf jaar wees tot beduidende kommersiële produksie. Dit sou beteken dat die impak op die bedryf eers teen die middel-2030's gevoel sal word. Teen daardie tyd sal ASML sy hoë-NA EUV-stelsels gevestig het, TSMC sal moontlik aan een-nanometer prosesse of minder werk, en die hele bedryf kon in 'n rigting beweeg het wat Substrate se benadering verouderd maak.

Alternatiewe toekomsscenario's: Wat kan werklik gebeur?

Die aankondiging van Substrate laat belangrike vrae ontstaan, maar die waarskynlike scenario's wissel van totale mislukking tot gedeeltelike suksesse wat die bedryf subtiel beïnvloed, maar dit nie revolusioneer nie.

Die pessimistiese scenario is dat Substrate nie die tegniese struikelblokke sal oorkom nie. Die fisika van X-straallitografie kan te problematies wees, stogastiese effekte kan onbeheerbaar wees, of die kapitaalkoste kan te hoog word. Die maatskappy sal dan óf misluk óf in 'n nisrol vir gespesialiseerde toepassings verval. Histories het die meeste uitdagers van gevestigde tegnologieë misluk. Nikon en Canon het albei probeer om met ASML in die EUV-wedloop mee te ding en het moed opgegee.

'n Middelgrond-scenario sou wees dat Substrate die tegnologie gedeeltelik funksioneel maak, maar nie teen die beloofde koste of met die nodige betroubaarheid nie. Die maatskappy kan dan sy tegnologie aan 'n gevestigde speler lisensieer. ASML self mag dalk belangstel om X-straallitografie te evalueer as 'n potensiële volgende generasie tegnologie na High-NA EUV. Alternatiewelik kan 'n groot halfgeleiervervaardiger soos Intel of Samsung die tegnologie verkry om sy eie vervaardigingsvermoëns te onderskei.

'n Optimistiese scenario sou wees dat Substrate wel 'n werkende, meer koste-effektiewe litografie-oplossing ontwikkel, maar die gieterybesigheid laat vaar en eerder stelsels aan gevestigde vervaardigers verkoop. Dit sou die toetredehindernisse verlaag en kan lei tot gesonder mededinging in litografietoerusting. ASML sou druk voel om pryse te verlaag en vinniger te innoveer. Die hele bedryf kan daarby baat vind.

Die transformerende scenario waarin Substrate die tegnologie bemeester, sy eie fabrieke suksesvol bedryf en 'n beduidende gietery-mededinger word, lyk die minste waarskynlik. Die kombinasie van tegnologiese innovasie met besigheidsmodel-innovasie in een van die wêreld se mees kapitaalintensiewe en komplekse nywerhede is 'n buitengewone uitdaging.

Die breër implikasies: Moore se Wet, miniaturiseringslimiete en alternatiewe paaie

Die Substrate-storie laat ook fundamentele vrae ontstaan ​​oor die toekoms van die halfgeleierbedryf. Moore se Wet, die waarneming dat die aantal transistors op 'n skyfie rofweg elke twee jaar verdubbel, is sedert die 1960's die bedryf se voorloper. Maar toenemend voorspel stemme die einde van hierdie tendens.

Fisiese beperkings word al hoe duideliker. Transistors nader atoomdimensies. In strukture onder drie nanometer vind kwantumeffekte soos tonnelvorming plaas, waar elektrone onbeheerbaar deur versperrings spring. Hitteopwekking word problematies. Elektronlekstrome neem toe. Sommige kenners voer aan dat Moore se Wet reeds in 2016 geëindig het, toe Intel vyf jaar geneem het om van tien na sewe nanometer te gaan, in plaas van die tradisionele twee jaar.

Die ekonomiese beperkings is ewe beduidend. Rock se Wet bepaal dat die koste van die bou van 'n halfgeleierfabriek rofweg elke vier jaar verdubbel. 'n Fabriek vir twee-nanometer-tegnologie kos twintig miljard dollar of meer. Die aantal maatskappye wat sulke beleggings kan bekostig, krimp. Slegs TSMC, Samsung en Intel bly in die wedloop vir die toonaangewende nodusse. Al die ander het uitgeval en fokus op meer volwasse, winsgewende tegnologieë.

In hierdie konteks is Substrate se belofte om koste drasties te verminder besonder aanloklik. Indien suksesvol, kan meer spelers die toonaangewende halfgeleiervervaardigingssektor betree, wat mededinging sal stimuleer. Selfs met goedkoper litografie bly die totale koste van 'n fabriek egter enorm, aangesien litografie slegs sowat twintig persent van die totale toerustingkoste uitmaak.

Alternatiewe benaderings tot die voortsetting van Moore se Wet word intensief nagevors. Nuwe transistorargitekture, soos hek-alles-around FET's, wat Samsung en TSMC in drie-nanometer prosesse bekendstel, verbeter beheer oor elektronvloei. Driedimensionele stapeling van skyfies deur gevorderde verpakkingstegnologieë soos TSMC se CoWoS maak dit moontlik om meer funksionaliteit in kleiner volumes te integreer. Nuwe materiale soos galliumnitried of koolstofnanobuise kan silikon aanvul of vervang. Neuromorfiese rekenaarargitekture en kwantumrekenaars belowe fundamenteel verskillende berekeningsparadigmas.

Gerigte self-assemblage van blok-kopolimere en nano-imprint litografie is verdere alternatiewe litografie-benaderings wat ondersoek word. Hierdie tegnologieë kan voordele bied vir sekere toepassings, maar tot dusver het hulle nog nie die sprong na massaproduksie gemaak nie. Die halfgeleierbedryf is konserwatief wanneer dit kom by prosesveranderinge omdat die risiko's te hoog is.

'n Fassinerende uitdaging met 'n onsekere uitkoms

Substrate se aankondiging is onmiskenbaar opwindend en laat belangrike vrae ontstaan ​​oor die toekoms van halfgeleiervervaardiging. Die potensiële impak op gevestigde monopolieë, geopolitieke magsstrukture en die ekonomiese balanse in hierdie kritieke bedryf is aansienlik.

Nugter realisme is egter geregverdig. Die geskiedenis van die halfgeleierbedryf is vol belowende tegnologieë wat misluk het en aankondigings wat oordrewe geblyk het. X-straallitografie is reeds in die 1980's en 1990's as die toekoms beskou en het misluk. Die tegniese, ekonomiese en organisatoriese uitdagings wat Substrate moet oorkom, is monumentaal.

ASML en TSMC het hul dominante posisies nie toevallig bereik nie, maar deur dekades van geduldige werk, massiewe beleggings, skerp vennootskappe en tegniese uitnemendheid. Hierdie maatskappye sal nie passief toekyk hoe 'n nuweling hul markte binnedring nie. Hulle sal hul eie innovasie versnel, pryse aanpas en probeer om potensiële kliënte te behou.

Vir Substrate se beleggers, insluitend Peter Thiel en In-Q-Tel, is dit 'n hoërisiko-onderneming met potensieel enorme winste, maar ook die werklike moontlikheid van totale verlies. Vir die halfgeleierbedryf as geheel stuur hierdie ontwikkeling 'n positiewe sein dat innovasie nog nie verby is nie en dat nuwe benaderings ondersoek word. Selfs al misluk Substrate, kan die lesse wat geleer word, toekomstige pogings beïnvloed.

Die komende jare sal wys of Substrate werklik die halfgeleierbedryf kan revolusioneer of dat dit net nog 'n episode in die lang stryd om die grense van miniaturisering te verskuif, blyk te wees. Die ekonomiese, tegnologiese en geopolitieke dimensies van hierdie storie maak dit 'n fassinerende gevallestudie van innovasie, ontwrigting en die grense van wat moontlik is in een van die mees komplekse nywerhede van die moderne ekonomie.

Chip War 2.0: Waarom die VSA, China en Europa baie verskillende risiko's in die gesig staar

Die bedreiging is geensins beperk tot Europa nie, maar raak die hele globale halfgeleierbedryf. Die aard van die bedreiging is egter fundamenteel anders vir die VSA en China as vir Europa.

1. Die bedreiging vir Europa (veral ASML)

Vir Europa is die bedreiging direk en eksistensieel.

ASML in die visier: Substrate teiken die hart van die Europese tegnologiejuweel ASML. Indien X-straallitografie suksesvol blyk te wees, sal dit ASML se dekades lange monopolie op moderne litografiestelsels verbreek.

Ekonomiese skade: 'n Suksesvolle mededinger sou ASML se geweldige pryskrag en hoë marges ondermyn. Beleggings in die volgende generasie (High-NA EUV), wat honderde miljoene per masjien kos, kan 'n slegte belegging wees.

Verswakking van die ekosisteem: Die bedreiging strek tot die hele Europese voorsieningsketting wat rondom ASML gebou is, veral tot Duitse hoëtegnologiemaatskappye soos Zeiss (optika) en Trumpf (lasers).

Geopolitieke verlies: Europa verloor sy belangrikste geopolitieke hefboom. Beheer oor ASML gee die EU (en Nederland) 'n unieke magsposisie in globale tegnologiekonflikte, 'n posisie wat reeds deur Amerikaanse druk beperk word. 'n Amerikaanse alternatief sou hierdie posisie byna heeltemal uitskakel.

2. Die bedreiging vir mededinging in die VSA

Vir die VSA is dit 'n tweesnydende swaard: 'n strategiese geleentheid vir die nasie, maar 'n ontwrigtende bedreiging vir gevestigde Amerikaanse spelers.

Bedreiging vir Intel en Samsung: Maatskappye soos Intel en Samsung, wat swaar in die VSA belê (ondersteun deur die CHIPS-wet), het hul hele toekomsstrategieë gebaseer op ASML se EUV-tegnologie. Hulle het miljarde in EUV-gebaseerde fabrieke belê. 'n Nuwe, onversoenbare tegnologie van Substrate sou hierdie beleggings devalueer en hulle dwing om hul padkaarte heeltemal te heroorweeg.

'n Nuwe mededinger verskyn binnelands: Substrate beplan nie net om masjiene te verkoop nie, maar ook om sy eie gietery te bedryf. Dit sal hulle 'n direkte mededinger maak vir Intel se gietery-ambisies en Samsung se Amerikaanse fabrieke. 'n Nuwe, potensieel laerkoste-speler sal die mededingende druk in die binnelandse mark aansienlik verhoog.

Voordeel vir fabless-maatskappye: Vir skyfie-ontwerpers soos Nvidia, AMD of Qualcomm is hierdie ontwikkeling egter hoofsaaklik 'n geleentheid. Hulle is tans afhanklik van TSMC. 'n Nuwe, Amerikaanse gieteryverskaffer sou hul onderhandelingsposisie versterk en voorsieningskettingrisiko's verminder. Hul "bedreiging" sou slegs indirek wees as Substrate misluk en waardevolle beleggingskapitaal vasbind wat elders gebruik kon word.

Opsommend vir die VSA: Dit is nie 'n bedreiging vir nasionale veiligheid of die ekonomie nie (presies die teenoorgestelde), maar 'n ontwrigtende bedreiging vir die bestaande balans en sakemodelle van gevestigde Amerikaanse halfgeleiervervaardigers.

3. Die bedreiging vir China

Vir China is die bedreiging suiwer geopolities en strategies – en moontlik selfs groter as dié wat ASML inhou.

Verskerping van die tegnologiese blokkade: Die VSA verhoed reeds dat ASML sy mees gevorderde EUV-stelsels aan China lewer. As toonaangewende litografietegnologie nou direk deur 'n Amerikaanse maatskappy met CIA-betrokkenheid ontwikkel word, sal uitvoerbeheer selfs strenger en ondeurdringbaarder word. Die VSA se tegnologiese wurggreep sal verskerp word.

Die gaping word groter: China sukkel om by te hou met meer gevorderde nodusse (soos SMIC se 7nm-proses) wat ouer DUV-tegnologie gebruik. 'n Nuwe, baie goedkoper en kragtiger tegnologie van die Weste sal China se pogings met jare terugstel en die tegnologiese gaping dramaties vergroot.

Verhoogde druk vir selfonderhoud: Hierdie ontwikkeling is die uiteindelike bewys vir China dat dit nooit op Westerse tegnologie kan staatmaak nie. Dit sou die druk op die Chinese regering massief verhoog om nog meer hulpbronne te belê in die ontwikkeling van sy eie, plaaslike litografietegnologie – 'n uiters duur en langdurige onderneming.

☑️ Ons besigheidstaal is Engels of Duits

☑️ NUUT: Korrespondensie in jou landstaal!

Konrad Wolfenstein

Ek sal graag jou en my span as 'n persoonlike adviseur dien.

Jy kan my kontak deur die kontakvorm hier in te vul of bel my eenvoudig by +49 89 89 674 804 (München) . My e-posadres is: wolfenstein ∂ xpert.digital

Ek sien uit na ons gesamentlike projek.

☑️ KMO-ondersteuning in strategie, konsultasie, beplanning en implementering

☑️ Skep of herbelyning van die digitale strategie en digitalisering

☑️ Uitbreiding en optimalisering van internasionale verkoopsprosesse

☑️ Globale en digitale B2B-handelsplatforms

☑️ Pionier Besigheidsontwikkeling / Bemarking / PR / Handelskoue

Trek voordeel uit Xpert.Digital se uitgebreide, vyfvoudige kundigheid in 'n omvattende dienspakket | O&O, XR, PR & Digitale Sigbaarheidsoptimalisering - Beeld: Xpert.Digital

Xpert.Digital het diepgaande kennis van verskeie industrieë. Dit stel ons in staat om pasgemaakte strategieë te ontwikkel wat presies aangepas is vir die vereistes en uitdagings van jou spesifieke marksegment. Deur voortdurend markneigings te ontleed en bedryfsontwikkelings te volg, kan ons met versiendheid optree en innoverende oplossings bied. Deur die kombinasie van ervaring en kennis, genereer ons toegevoegde waarde en gee ons kliënte 'n beslissende mededingende voordeel.

Meer daaroor hier:

• Gebruik die 5x kundigheid van Xpert.Digital in een pakket – vanaf slegs €500/maand