Čipy o 90 % levnější než v USA? Startup Substrate vyzývá giganty ASML (Nizozemsko) a TSMC (Tchaj-wan).

Rentgenová litografie 2.0: Z laboratoře k masové výrobě – Je rentgenová litografie opět realistická?

Ve světě špičkových technologií, kde se pokrok měří v nanometrech, se polovodičový průmysl podobá pevnosti s téměř nepřekonatelnými zdmi. Na vrcholu tohoto globálního řádu stojí dva nesporní giganti: nizozemský monopolní ASML, výhradní dodavatel přemrštěně drahých litografických strojů EUV pro výrobu nejmodernějších čipů, a tchajwanský slévárenský gigant TSMC, který dominuje globálnímu trhu smluvní výroby. Tento vysoce koncentrovaný ekosystém, vybudovaný na desetiletích výzkumu a stovkách miliard investic, se dosud zdál nedotknutelný.

Nyní však startup ze San Francisca s názvem Substrate dělá vlny, které by mohly otřást základy tohoto odvětví. S podporou více než 100 milionů dolarů od prominentních investorů, jako je Peter Thiel a odnož rizikového kapitálu CIA, In-Q-Tel, je Substrate připraven přepsat pravidla hry. Jejich slib: oživená a nově koncipovaná technologie rentgenové litografie, která je nejen výkonnější než zavedené systémy EUV od ASML, ale mohla by také dramaticky snížit náklady na jeden čip o 90 procent.

Toto oznámení je mnohem víc než jen technologická inovace; je to geopolitické a ekonomické vyhlášení války. Zasahuje do samého srdce americké snahy o technologickou suverenitu, zpochybňuje obchodní model nejdražších strojů na světě a slibuje prolomení drtivých bariér vstupu do výroby čipů. Cesta od slibné laboratorní demonstrace ke spolehlivé masové výrobě je však dlážděna troskami neúspěšných revolucí. Technické překážky jsou monumentální, skepticismus v průmyslu hluboký a samotná historie rentgenové litografie je jednou z historických selhání. Zásadní otázkou proto je: Jsme svědky začátku skutečného narušení, které překreslí globální krajinu čipů, nebo pouze silně financovaného déjà vu technologického snu, který se tříští o drsnou realitu fyziky a ekonomie?

Vhodné pro:

• Tajná evropská supervelmoc ASML ve válce čipů: Jak jedna společnost drží budoucnost čipové umělé inteligence v EU ve svých rukou

Očekává se globální posun moci díky inovativní rentgenové litografii

Technologie výroby čipů a polovodičů, jeden z nejdůležitějších průmyslových vývojů 21. století, v současné době zažívá pozoruhodný zlom. Startup se sídlem v San Franciscu s názvem Substrate přitahuje značnou pozornost v globálním průmyslu mikročipů oznámením nové technologie rentgenové litografie. Společnost, podporovaná významnými investory, jako je Peter Thiel, získala přes sto milionů dolarů a tvrdí, že vyvinula alternativu k extrémně drahým litografickým systémům nizozemského monopolního podniku ASML a výrobním kapacitám tchajwanského giganta TSMC. Potenciální dopad tohoto vývoje na celý hodnotový řetězec polovodičů, geopolitické mocenské struktury a ekonomickou rovnováhu v tomto odvětví je zásadní a vyžaduje podrobnou ekonomickou analýzu.

Ekonomika polovodičové litografie: Když monopoly čelí výzvám

Historie průmyslových inovací opakovaně ukazuje, že technologické narušení zřídkakdy pochází z centra zavedených mocenských struktur, ale je iniciováno outsidery.

Současný polovodičový průmysl zažívá mimořádnou úroveň koncentrace. Společnost ASML se sídlem v Nizozemsku prakticky ovládá celý trh s nejmodernějšími litografickými systémy a v extrémní ultrafialové litografii drží tržní podíl 90 až 100 procent. Tyto stroje, jejichž cena se pohybuje mezi 200 a 400 miliony dolarů za kus, jsou nezbytné pro výrobu pokročilých polovodičů o velikosti menší než sedm nanometrů. Hrubá marže společnosti ASML trvale přesahuje 50 procent, což svědčí o obrovské cenové síle faktického monopolního giganta. V roce 2024 společnost dosáhla tržeb ve výši 28,3 miliardy eur s čistým ziskem 7,6 miliardy eur. Pro rok 2025 se předpokládá růst tržeb přibližně o 15 procent, přičemž hrubá marže se bude pohybovat kolem 52 procent.

Vývoj této technologie EUV byl maraton trvající více než tři desetiletí a celkem stál přes deset miliard dolarů. Společnost ASML dokázala tento gigantický podnik zvládnout pouze díky strategickým partnerstvím se společnostmi Intel, Samsung a TSMC, které v roce 2012 do společnosti investovaly 1,4 miliardy eur a zapojily se tak do tzv. projektu Mušketýr. První komerční systém EUV byl dodán v roce 2010, ale technologie dosáhla masové výroby až v roce 2019. Toto zpoždění uvedení na trh o téměř dvacet let oproti původním plánům ilustruje obrovské technické překážky.

Souběžně s tím dominuje tchajwanská společnost TSMC na globálním trhu sléváren s ohromujícím tržním podílem přes 70 procent ve druhém čtvrtletí roku 2025. Společnost ve třetím čtvrtletí roku 2025 dosáhla tržeb ve výši 30,24 miliardy dolarů a plánuje kapitálové výdaje na rok 2025 ve výši 38 až 42 miliard dolarů. Nejmodernější továrna TSMC nové generace stojí 15 až 20 miliard dolarů. Tato čísla ilustrují obrovské bariéry vstupu do tohoto odvětví.

Rentgenová litografie, která nyní nabízí substráty jako alternativu, v žádném případě není novým vynálezem. Tato technologie byla zkoumána již v 70. letech 20. století a během 80. a 90. let 20. století IBM, Motorola a další americké korporace investovaly do jejího vývoje značné prostředky. Technické výzvy se však ukázaly jako příliš velké. Mezi základní problémy patřila potřeba extrémně stabilních masek vyrobených z drahých materiálů, jako je zlato, obtížnost výroby konzistentních zdrojů rentgenového záření a složitost sekundárního rozptylu elektronů, která omezovala rozlišení. Svou roli sehrály i ekonomické faktory: průmysl se nedokázal dohodnout na společných standardech a financování od různých společností selhávalo kvůli rozdílným obchodním zájmům.

Technologický rozvrat: Revoluce, nebo opakování historických selhání?

Společnost Substrate tvrdí, že tyto historické problémy vyřešila. Společnost používá speciálně navržený urychlovač částic, který urychluje elektrony na rychlost blízkou rychlosti světla. Tyto elektrony procházejí řadou magnetů, které je způsobují oscilací a generují intenzivní rentgenové záření s vlnovými délkami pod čtyři nanometry. Tato vlnová délka je výrazně kratší než 13,5 nanometru u technologie EUV od ASML, což teoreticky umožňuje vyšší rozlišení. Společnost Substrate představila laboratorní výsledky, které ukazují struktury s kritickým rozměrem dvanáct nanometrů a vzdáleností mezi hroty třinácti nanometrů, což je srovnatelné s možnostmi moderních systémů EUV pro dvounanometrové procesní technologie.

Klíčovým ekonomickým tvrzením společnosti Substrate je, že cena jedné destičky by mohla do konce desetiletí klesnout ze současných přibližně sta tisíc dolarů na zhruba deset tisíc dolarů. Toto devadesátiprocentní snížení nákladů by zásadně změnilo ekonomiku výroby polovodičů. Společnost tvrdí, že vyhnutím se složitému procesu vícenásobného vytváření vzorů, který je často vyžadován v EUV, lze drasticky snížit počet výrobních kroků.

Skepticismus odvětví je však oprávněný a založený na střízlivé technické a ekonomické realitě. Demonstrace struktur v laboratoři je zcela jiný úkol než hromadná výroba s konzistentními výtěžky. TSMC dosahuje s čtyřnanometrovými procesy výtěžků kolem sedmdesáti procent, zatímco Samsung se při použití podobných technologií potýká s výtěžky pouze třiceti pěti procent. Tato čísla ilustrují, jak kritická je stabilita procesu a minimalizace vad. I ty nejmenší odchylky na atomární úrovni mohou vést k selhání.

Obzvláště kritickým problémem v moderní litografii jsou stochastické efekty, tj. náhodné variace v procesu expozice. V EUV litografii mohou tyto efekty již nyní tvořit více než polovinu celkového rozpočtu chyb a odhaduje se, že do roku 2030 budou průmysl každoročně stát přes deset miliard dolarů ve ztrátě příjmů. Tyto problémy vyplývají ze základní fyziky malých struktur, kde počet fotonů, rozložení molekul rezistu a rozptyl elektronů jsou ze své podstaty náhodné. Zda substráty dokáží tyto výzvy lépe překonat pomocí rentgenového záření než ASML s EUV, zůstává otevřenou otázkou.

Dalším zásadním problémem je dostupnost vhodných materiálů. EUV litografie vyžadovala vývoj zcela nových fotorezistů speciálně optimalizovaných pro vlnovou délku 13,5 nanometrů. Japonské společnosti jako JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical a Fujifilm ovládají více než devadesát procent trhu s EUV fotorezisty. Tyto materiály jsou založeny na sloučeninách obsahujících kovy s prvky, jako je cín, hafnium nebo zirkonium, které vykazují vyšší absorpci na vlnových délkách EUV. Substrát by musel nejen vyvinout vlastní fotorezisty kompatibilní s rentgenovým zářením, ale také zavést hromadnou výrobu těchto materiálů. Stejně tak by musely být k dispozici ve velkém množství vysoce přesné masky pro rentgenové záření a specializovaná optika – dodavatelský řetězec, který v současné době neexistuje.

Ekonomické důsledky: Kdo vyhraje, kdo prohraje

Potenciální dopad úspěšné technologie rentgenové litografie na polovodičový průmysl by byl zásadní a změnil by celý hodnotový řetězec.

ASML je středem tohoto potenciálního narušení. Společnost investovala více než čtyřicet let do budování svého technologického vůdčího postavení. Jen vývoj EUV spotřeboval desetiletí a miliardy dolarů. Fungující konkurent by nejen podkopal cenovou sílu ASML, ale mohl by také vést k přehodnocení celé její investiční strategie. Společnost v současné době investuje značné prostředky do systémů EUV s vysokou numerickou averzí (NA), které stojí 380 milionů dolarů na jednotku a slibují ještě vyšší rozlišení. Pokud by Substrate dokázal dosáhnout srovnatelných nebo lepších výsledků za desetinu nákladů, zásadně by to zpochybnilo plán ASML pro vysokou numerickou averzi. Akcionáři, kteří si ASML cení na více než 300 miliard dolarů, by mohli provést dramatické přehodnocení.

Pro TSMC by to mělo smíšené důsledky. Na jedné straně by levnější litografická technologie mohla snížit kapitálové náklady na nové továrny. TSMC v současné době vynakládá ročně 38 až 42 miliard dolarů na kapitálové výdaje, z nichž značná část je alokována na systémy EUV. Stroj s nízkou averzí anody (EUV) stojí přibližně 235 milionů dolarů a TSMC jich každý rok potřebuje více. Levnější alternativy by mohly zlepšit marže. Na druhou stranu Substrate neplánuje své systémy prodávat, ale hodlá provozovat vlastní továrny. Díky tomu by se Substrate stal přímým konkurentem TSMC. Historie ukazuje, že vertikálně integrované modely v polovodičovém průmyslu zřídka uspějí. Specializace mezi firmami zabývajícími se bezvýkonným návrhem a slévárnami se ukázala jako lepší. Substrate by musel překonat nejen výzvu technologického vývoje, ale také zcela odlišnou výzvu, kterou představují provoz sléváren, vztahy se zákazníky a smluvní výroba. Čtyřicet let zkušeností TSMC v oblasti optimalizace procesů, kontroly kvality a zákaznického servisu představuje obrovskou konkurenční výhodu, kterou nelze jednoduše replikovat.

Pro bezvýkonné návrháře čipů, jako jsou Nvidia, AMD, Qualcomm a Broadcom, by úspěšná technologie substrátů mohla otevřít nové možnosti. Tyto společnosti jsou v současné době téměř výhradně závislé na TSMC a v menší míře na Samsungu. Samotná Nvidia v roce 2024 vygenerovala tržby ve výši 124,4 miliardy dolarů, a to především z procesorů s umělou inteligencí. Jakákoli diverzifikace výrobních kapacit by snížila riziko dodavatelského řetězce a potenciálně by posílila její vyjednávací pozici se slévárnami. Tyto společnosti by však nepřešly na neověřeného dodavatele, dokud by tento dodavatel neprokázal konzistentní kvalitu a výtěžnost v průběhu několika let. Přechod na návrh čipu mezi různými slévárnami je složitý a nákladný, protože každý výrobce používá jiné sady pro návrh procesů.

Společnosti Intel a Samsung, které obě navrhují a vyrábějí čipy a stále častěji nabízejí služby v oblasti sléváren, se nacházejí v obtížné situaci. Intel se potýká se svou slévárenskou divizí, která v roce 2023 utrpěla ztrátu sedmi miliard dolarů při tržbách 18,9 miliardy dolarů. Technologie 18A od Intelu má přinést konkurenční výhody, ale zpoždění a technické problémy jsou nechvalně známé. Společnost Samsung čelí podobným výzvám s problémy s výtěžností u pokročilých uzlů. Nová, levnější litografická technologie by teoreticky mohla oběma pomoci, ale obě společnosti masivně investovaly do procesů založených na EUV a nepřešly by na ni jen tak snadno.

Dodavatelé v polovodičovém hodnotovém řetězci by byli také ovlivněni. Zeiss, německý výrobce ultrapřesných zrcadel pro systémy ASML, Trumpf, který dodává vysoce výkonné lasery, a Applied Materials, KLA a Lam Research, které poskytují další výrobní zařízení, všichni značně investovali do podpory ekosystému EUV. Nová technologie by vyžadovala nové dodavatelské řetězce. Japonští výrobci fotorezistů by buď museli vyvinout materiály kompatibilní s rentgenovým zářením, nebo ztratit podíl na trhu.

Geopolitický rozměr: Technologická suverenita a ekonomická bezpečnost

Průmysl polovodičů je hluboce zakořeněn v geopolitickém napětí a oznámení o substrátu přichází ve strategicky důležité době.

V posledních letech Spojené státy zavedly vůči Číně stále přísnější vývozní kontroly, aby omezily její přístup k pokročilým polovodičovým technologiím. Společnosti ASML je zakázáno prodávat Číně své nejpokročilejší systémy EUV. Tato politika si klade za cíl omezit čínskou schopnost vyvíjet umělou inteligenci a vojenské aplikace. Zároveň americká vláda investuje značné prostředky do přesunu výroby polovodičů zpět do USA prostřednictvím zákona CHIPS Act, který poskytuje přímé granty ve výši 39 miliard dolarů a 25% daňový kredit na investice.

Substrate dokonale zapadá do této strategické agendy. Litografický systém vyvinutý a vyrobený v USA by snížil závislost na nizozemské a tchajwanské technologii. Zapojení Petera Thiela není náhodné. Thiel opakovaně zdůrazňoval potřebu americké technologické autonomie. In-Q-Tel, odnož rizikového kapitálu CIA, je také investorem do Substrate, což zdůrazňuje rozměr národní bezpečnosti.

Historie rentgenové litografie však ukazuje, že národní šampioni nemusí být nutně úspěšní. USA se v 80. a 90. letech pokusily znovu získat vedoucí postavení v oblasti polovodičů prostřednictvím spolupráce se SEMATECH, ale nakonec neuspěly. ASML dosáhla svého průlomu nikoli díky národní průmyslové politice, ale díky trpělivému technologickému rozvoji, šikovné integraci dodavatelského řetězce a prozíravým partnerstvím se zákazníky. Otázkou je, zda může být vládní podpora úspěšná i bez těchto faktorů.

Čína zase reaguje na západní vývozní omezení masivními investicemi do domácích polovodičových technologií. Iniciativa Made in China 2025 upřednostňuje soběstačnost. Pokud by se Substrate osvědčil, Čína by se snažila získat přístup k této technologii nebo vyvinout vlastní alternativy. SMIC, největší čínská slévárna, dosáhla pokroku v sedminanometrových procesech bez EUV, a to i přes omezení, i když s nižšími výtěžky a vyššími náklady.

Evropa se nachází ve složité situaci. ASML je evropská společnost, přesto je nizozemská vláda pod tlakem USA, aby omezila vývoz. Evropský zákon o čipech slibuje dotace ve výši 43 miliard eur, které by zdvojnásobily podíl evropské výroby polovodičů na globálním trhu z 10 na 20 procent. Alternativa litografie s dominancí USA by mohla dále podkopat strategickou autonomii Evropy.

Naše globální odborné znalosti v oblasti rozvoje podnikání, prodeje a marketingu v oboru a v oblasti podnikání - Obrázek: Xpert.Digital

Zaměření na odvětví: B2B, digitalizace (od AI po XR), strojírenství, logistika, obnovitelné zdroje energie a průmysl

Více o tom zde:

• Obchodní centrum Xpert

Tematické centrum s poznatky a odbornými znalostmi:

• Znalostní platforma o globální a regionální ekonomice, inovacích a trendech specifických pro dané odvětví
• Sběr analýz, impulsů a podkladových informací z našich oblastí zájmu
• Místo pro odborné znalosti a informace o aktuálním vývoji v oblasti podnikání a technologií
• Tematické centrum pro firmy, které se chtějí dozvědět více o trzích, digitalizaci a inovacích v oboru

Technologické překážky: Co leží mezi laboratoří a masovou výrobou

Cesta od působivých laboratorních výsledků ke komerční hromadné výrobě je v polovodičovém průmyslu notoricky obtížná a plná nepředvídaných problémů.

Největší výzvou pro substrát je jeho škálování. Uvedená laboratorní demonstrace dokazuje, že v principu lze vyrobit struktury v relevantním rozsahu velikostí. Komerční litografie však vyžaduje mnohem více. Stroj ASML exponuje přibližně 130 až 170 waferů za hodinu. Přesnost překrytí, tj. přesné zarovnání více vrstev, musí být menší než jeden nanometr. Rovnoměrnost v celém waferu musí být extrémně vysoká. Hustota defektů musí být v rozsahu menším než jeden defekt na centimetr čtvereční. Splnění všech těchto požadavků současně, za předpokladu, že systém běží stabilně po dobu několika měsíců, je monumentálním inženýrským úspěchem.

Zdroj urychlovače částic používaný společností Substrate musí pracovat s mimořádnou stabilitou. Jakékoli kolísání intenzity nebo polohy paprsku by ohrozilo kvalitu. Společnost ASML strávila roky stabilizací svého laserově-plazmového zdroje cínu pro EUV záření. Tento zdroj vystřeluje 50 000 drobných kapiček cínu za sekundu do vakuové nádoby, kde jsou dvakrát zasaženy 30kilowattovým CO2 laserem, čímž se generuje plazma, která emituje EUV světlo. Složitost tohoto řešení byla výsledkem let iterací. Společnost Substrate tvrdí, že má kompaktnější a cenově efektivnější řešení, ale bez let testování v terénu je to stále spekulativní.

Optika pro rentgenové záření se zásadně liší od optiky pro EUV nebo DUV. Rentgenové záření nelze zaostřit čočkami, protože je absorbováno většinou materiálů. Místo toho jsou nutná speciální zrcadla pro dopad s klouzavým dopadem. Tato zrcadla musí být vyrobena s dechberoucí přesností. Společnost Zeiss vyrábí zrcadla pro ASML, u kterých by při zvětšení na velikost Německa největší odchylky od ideálního tvaru činily pouze jednu desetinu milimetru. Zda taková přesnost existuje nebo zda ji lze pro rentgenovou optiku vyvinout, není jasné.

Fotorezistní materiály pro rentgenovou litografii nejsou dostupné v komerčním množství. Vývoj nových rezistních systémů obvykle trvá roky a vyžaduje úzkou spolupráci mezi chemiky, materiálovými vědci a procesními inženýry. Rezisty musí nabízet vysoké rozlišení a zároveň mít dostatečnou odolnost proti leptání, aby sloužily jako maska ​​pro následné kroky zpracování. Musí vykazovat nízkou drsnost hran a nesmí způsobovat žádné nežádoucí vedlejší reakce. Japonští lídři na trhu v této oblasti by automaticky nepracovali pro nového konkurenta.

Vhodné pro:

• Válka čipů s umělou inteligencí se stupňuje: Noční můra Nvidie? Čína vrací úder vlastními čipy s umělou inteligencí – a Alibaba je jen začátek

Obchodní model: Vertikální integrace jako Segen nebo prokletí

Společnost Substrate se odchyluje od zavedeného odvětví a místo prodeje litografických systémů stávajícím slévárnám plánuje vybudovat a provozovat vlastní závody na výrobu polovodičů.

Tato vertikální integrace je v rozporu s dominantním obchodním modelem posledních čtyř desetiletí. Od doby, kdy Morris Chang v roce 1987 založil společnost TSMC a zavedl čistě slévárenský model, se toto odvětví stále více specializuje. Firmy zabývající se návrhem bez výroby se zaměřují na architekturu a design čipů, slévárny na výrobu a dodavatelé zařízení, jako je ASML, na specifické technologie. Tato specializace umožňuje každému hráči stát se světovou třídou ve svém oboru.

Společnost Substrate tvrdí, že vertikální integrace snižuje náklady na koordinaci a umožňuje rychlejší inovace. Jako příklady úspěšné vertikální integrace jsou často uváděny společnosti Tesla a SpaceX. Průmysl polovodičů je však jiný. Kapitálová náročnost je extrémní. Moderní továrna stojí patnáct až dvacet miliard dolarů. TSMC ročně vynakládá na kapitálové výdaje přes čtyřicet miliard dolarů. Substrate dosud získala sto milionů dolarů a její hodnota přesahuje jednu miliardu dolarů. Aby se společnost stala konkurenceschopnou, musela by investovat stonásobek této částky.

Provozování slévárny navíc vyžaduje zcela jiné dovednosti než vývoj litografické technologie. TSMC zaměstnává přes 70 000 lidí, z nichž mnozí jsou vysoce specializovaní procesní inženýři. Společnost má více než 40 let zkušeností s optimalizací výtěžnosti, analýzou vad a řízením vztahů se zákazníky. Každý nový procesní uzel vyžaduje tisíce experimentů a iterací. Křivka učení je strmá a nákladná.

Otázkou také je, kdo by byli zákazníci společnosti Substrate. Velké společnosti bez výrobních závodů, jako jsou Nvidia, AMD a Qualcomm, mají s TSMC dlouhodobé a úzce integrované vztahy. Tato partnerství jsou založena na letech spolupráce, společně vyvinutých sadách pro návrh procesů a vzájemné důvěře. Nová slévárna by musela nabídnout výjimečné výhody, aby tyto vztahy přerušila. Nižší náklady samy o sobě nestačí, když jsou rizika týkající se výtěžnosti, spolehlivosti a dodacích lhůt nejistá.

Společnost Intel se již léta snaží rozšířit své podnikání v oblasti sléváren a značně se potýká s problémy. Společnost Intel Foundry Services vygenerovala ve třetím čtvrtletí roku 2024 externí tržby pouze osm milionů dolarů. Ztráty jsou obrovské. To ukazuje, jak obtížné je i pro zavedeného polovodičového giganta proniknout na trh sléváren. Výroba substrátů by musela začínat od nuly.

Časový horizont: 2028 a dále

Společnost Substrate plánuje zahájit hromadnou výrobu v roce 2028. Jedná se o mimořádně ambiciózní časový harmonogram. Přechod od současné laboratorní demonstrace ke komerční výrobě, která by trvala přibližně tři roky, by vyžadoval, aby vše proběhlo perfektně.

Pro srovnání: ASML začala s prvními alfa prototypy pro EUV v roce 2006, svůj první předprodukční systém dodala v roce 2010 a velkosériové výroby se dostala až v roce 2019. To je třináct let od první demonstrace k masové výrobě, a to s již zavedenou společností, která měla rozsáhlé zkušenosti s litografií.

Společnost Substrate by musela nejen do tří let uvést svou litografickou technologii do stavu připravenosti k výrobě, ale také vybudovat továrnu, zavést dodavatelské řetězce pro všechny potřebné materiály a zařízení, vyvinout a optimalizovat procesy, získat zákazníky a získat potřebná povolení. I kdyby technologie fungovala, tento časový harmonogram je nereálný.

Realističtější časový rámec by byl osm až dvanáct let do zahájení významné komerční výroby. To by znamenalo, že dopad na průmysl by se projevil nejdříve v polovině 30. let 21. století. Do té doby společnost ASML zavede své systémy EUV s vysokou numerickou averzí (NA), TSMC bude pravděpodobně pracovat na procesech o velikosti jednoho nanometru nebo méně a celé odvětví by se mohlo vydat směrem, který by přístup společnosti Substrate učinil zastaralým.

Alternativní budoucí scénáře: Co by se skutečně mohlo stát?

Oznámení o substrátu vyvolává důležité otázky, ale pravděpodobné scénáře sahají od úplného neúspěchu až po částečné úspěchy, které nenápadně ovlivní odvětví, ale nezpůsobí v něm revoluci.

Pesimistický scénář je, že Substrate nepřekoná technické překážky. Fyzika rentgenové litografie by se mohla ukázat jako příliš problematická, stochastické efekty by se mohly stát nekontrolovatelnými nebo by se kapitálové náklady mohly stát příliš vysokými. Společnost by pak buď zkrachovala, nebo sklouzla do specializované role pro specializované aplikace. Historicky většina vyzyvatelů zavedených technologií selhala. Nikon i Canon se pokusili konkurovat ASML v závodě EUV a vzdali to.

Střední možností by bylo, kdyby Substrate technologii částečně zprovoznil, ale ne za slíbenou cenu nebo s potřebnou spolehlivostí. Společnost by pak mohla svou technologii licencovat zavedenému hráči. Samotná společnost ASML by mohla mít zájem o vyhodnocení rentgenové litografie jako potenciální technologie nové generace po High-NA EUV. Alternativně by technologii mohl získat významný výrobce polovodičů, jako je Intel nebo Samsung, aby odlišil své vlastní výrobní kapacity.

Optimistický scénář by byl, že Substrate skutečně vyvine funkční a nákladově efektivnější litografické řešení, ale opustí slévárenský byznys a místo toho bude prodávat systémy zavedeným výrobcům. To by snížilo vstupní bariéry a mohlo by to vést ke zdravější konkurenci v oblasti litografických zařízení. ASML by cítila tlak na snižování cen a rychlejší inovace. Z toho by mohlo těžit celé odvětví.

Transformační scénář, v němž Substrate zvládne technologii, úspěšně provozuje vlastní továrny a stane se významným konkurentem v oblasti sléváren, se jeví jako nejméně pravděpodobný. Kombinace technologických inovací s inovací obchodních modelů v jednom z kapitálově nejnáročnějších a nejsložitějších odvětví na světě je mimořádnou výzvou.

Širší důsledky: Moorův zákon, limity miniaturizace a alternativní cesty

Příběh o substrátu také vyvolává zásadní otázky ohledně budoucnosti polovodičového průmyslu. Moorův zákon, pozorování, že počet tranzistorů na čipu se zhruba zdvojnásobuje každé dva roky, je od 60. let 20. století hybnou silou tohoto odvětví. Stále častěji se však ozývají hlasy předpovídající konec tohoto trendu.

Fyzikální omezení jsou stále zřetelnější. Tranzistory se blíží atomovým rozměrům. Ve strukturách pod tři nanometry dochází ke kvantovým jevům, jako je tunelování, kdy elektrony nekontrolovatelně přeskakují bariéry. Problémem se stává generování tepla. Zvyšují se svodové proudy elektronů. Někteří odborníci tvrdí, že Moorův zákon skončil již v roce 2016, kdy Intelu trvalo pět let, než se dostal z deseti na sedm nanometrů, místo tradičních dvou let.

Ekonomická omezení jsou stejně významná. Rockův zákon říká, že náklady na výstavbu továrny na polovodiče se zhruba zdvojnásobují každé čtyři roky. Továrna na dvounanometrovou technologii stojí dvacet miliard dolarů nebo více. Počet společností, které si mohou takové investice dovolit, se zmenšuje. V závodě o vedoucí uzly zůstávají pouze TSMC, Samsung a Intel. Všechny ostatní odstoupily a zaměřují se na vyspělejší a ziskovější technologie.

V této souvislosti je slib společnosti Substrate drasticky snížit náklady obzvláště lákavý. Pokud by byl úspěšný, mohlo by do předního sektoru výroby polovodičů vstoupit více hráčů, což by podnítilo konkurenci. I s levnější litografií však celkové náklady na továrnu zůstávají obrovské, protože litografie tvoří pouze asi dvacet procent celkových nákladů na zařízení.

Alternativní přístupy k pokračování Moorova zákona jsou intenzivně zkoumány. Nové tranzistorové architektury, jako jsou například FETy s hradlovým uspořádáním kolem hradla, které společnosti Samsung a TSMC zavádějí v třínanometrových procesech, zlepšují řízení toku elektronů. Trojrozměrné stohování čipů pomocí pokročilých technologií balení, jako je CoWoS od TSMC, umožňuje integrovat více funkcí do menších objemů. Nové materiály, jako je nitrid galia nebo uhlíkové nanotrubice, by mohly doplnit nebo nahradit křemík. Neuromorfní výpočetní architektury a kvantové počítače slibují zásadně odlišná výpočetní paradigmata.

Dalšími zkoumanými alternativními litografickými přístupy jsou řízená samouspořádání blokových kopolymerů a nanoimprintová litografie. Tyto technologie by mohly nabídnout výhody pro určité aplikace, ale zatím se nedostaly k hromadné výrobě. Polovodičový průmysl je konzervativní, pokud jde o změny procesů, protože rizika jsou příliš vysoká.

Fascinující výzva s nejistým výsledkem

Oznámení společnosti Substrate je nepopiratelně vzrušující a vyvolává důležité otázky ohledně budoucnosti výroby polovodičů. Potenciální dopad na zavedené monopoly, geopolitické mocenské struktury a ekonomickou rovnováhu v tomto klíčovém odvětví je značný.

Střízlivý realismus je však na místě. Historie polovodičového průmyslu je plná slibných technologií, které selhaly, a oznámení, která se ukázala jako přehnaná. Rentgenová litografie byla již v 80. a 90. letech 20. století propagována jako budoucnost, ale selhala. Technické, ekonomické a organizační výzvy, které musí společnost Substrate překonat, jsou monumentální.

ASML a TSMC nedosáhly svého dominantního postavení náhodou, ale díky desetiletím trpělivé práce, masivním investicím, prozíravým partnerstvím a technické dokonalosti. Tyto společnosti nebudou pasivně přihlížet, jak nováček vniká na jejich trhy. Urychlí své vlastní inovace, upraví ceny a pokusí se udržet si potenciální zákazníky.

Pro investory společnosti Substrate, včetně Petera Thiela a In-Q-Tel, se jedná o vysoce rizikový podnik s potenciálně obrovskými zisky, ale také s velmi reálnou možností totální ztráty. Pro polovodičový průmysl jako celek vysílá tento vývoj pozitivní signál, že inovace ještě neskončily a že se zkoumají nové přístupy. I kdyby Substrate selhal, získané poznatky by mohly ovlivnit budoucí úsilí.

Nadcházející roky ukážou, zda Substrate dokáže skutečně způsobit revoluci v polovodičovém průmyslu, nebo zda se ukáže jako jen další epizoda v dlouhém boji o posouvání hranic miniaturizace. Ekonomické, technologické a geopolitické dimenze tohoto příběhu z něj činí fascinující případovou studii inovací, disrupcí a limitů toho, co je možné v jednom z nejsložitějších odvětví moderní ekonomiky.

Válka čipů 2.0: Proč USA, Čína a Evropa čelí velmi odlišným rizikům

Tato hrozba se v žádném případě neomezuje pouze na Evropu, ale ovlivňuje celý globální polovodičový průmysl. Povaha hrozby se však pro USA a Čínu zásadně liší od Evropy.

1. Hrozba pro Evropu (zejména ASML)

Pro Evropu je tato hrozba přímá a existenční.

ASML v hledáčku: Substrate míří do samého srdce evropského technologického klenotu ASML. Pokud by se rentgenová litografie osvědčila, prolomila by desetiletí trvající monopol ASML na nejmodernější litografické systémy.

Ekonomické škody: Úspěšný konkurent by podkopal obrovskou cenovou sílu a vysoké marže společnosti ASML. Investice do nové generace (High-NA EUV), které stojí stovky milionů na stroj, by se mohly ukázat jako špatná investice.

Oslabení ekosystému: Hrozba se rozšiřuje na celý evropský dodavatelský řetězec vybudovaný kolem ASML, zejména na německé high-tech společnosti, jako jsou Zeiss (optika) a Trumpf (lasery).

Geopolitická ztráta: Evropa ztrácí svou nejdůležitější geopolitickou páku. Kontrola nad ASML dává EU (a Nizozemsku) jedinečnou mocenskou pozici v globálních technologických konfliktech, pozici, která je již omezena tlakem USA. Alternativa ze strany USA by tuto pozici téměř úplně eliminovala.

2. Hrozba pro hospodářskou soutěž v USA

Pro USA je to dvousečná zbraň: strategická příležitost pro národ, ale zároveň rušivá hrozba pro zavedené americké hráče.

Hrozba pro Intel a Samsung: Společnosti jako Intel a Samsung, které v USA masivně investují (s podporou zákona CHIPS Act), založily veškeré své budoucí strategie na technologii EUV od ASML. Investovaly miliardy do továren založených na EUV. Nová, nekompatibilní technologie od společnosti Substrate by tyto investice znehodnotila a donutila by je kompletně přehodnotit své plány.

Na domácím trhu se objevuje nový konkurent: Substrate plánuje nejen prodávat stroje, ale také provozovat vlastní slévárnu. To by z něj udělalo přímého konkurenta pro ambice Intelu v oblasti sléváren a amerických továren Samsungu. Nový, potenciálně levnější hráč by výrazně zvýšil konkurenční tlak na domácím trhu.

Výhoda pro společnosti bez výrobních závodů: Pro vývojáře čipů, jako jsou Nvidia, AMD nebo Qualcomm, je však tento vývoj především příležitostí. V současné době jsou závislí na TSMC. Nový dodavatel slévárenských technologií se sídlem v USA by posílil jejich vyjednávací pozici a snížil rizika v dodavatelském řetězci. Jejich „hrozba“ by byla pouze nepřímá, pokud by Substrate selhal a vázal cenný investiční kapitál, který by mohl být použit jinde.

Stručně řečeno, pro USA: Nejde o hrozbu pro národní bezpečnost ani ekonomiku (právě naopak), ale o narušující hrozbu pro stávající rovnováhu a obchodní modely zavedených amerických výrobců polovodičů.

3. Hrozba pro Čínu

Pro Čínu je tato hrozba čistě geopolitická a strategická – a potenciálně ještě větší než hrozba, kterou představuje ASML.

Zintenzivnění technologické blokády: USA již brání společnosti ASML v dodávkách jejích nejmodernějších systémů EUV do Číny. Pokud by nyní přední litografickou technologii vyvíjela přímo americká společnost za účasti CIA, exportní kontroly by se staly ještě přísnějšími a neproniknutelnějšími. Americké technologické sevření by se zpřísnilo.

Rozdíl se zvětšuje: Čína se snaží dohnat pokročilejší uzly (jako je 7nm proces SMIC) využívající starší technologii DUV. Nová, mnohem levnější a výkonnější technologie ze Západu by čínské úsilí zpozdila o roky a dramaticky by prohloubila technologickou propast.

Zvýšený tlak na soběstačnost: Tento vývoj je pro Čínu konečným důkazem toho, že se nikdy nemůže spoléhat na západní technologie. Značně by zvýšil tlak na čínskou vládu, aby investovala ještě více zdrojů do vývoje vlastní, domácí litografické technologie – což je extrémně nákladný a zdlouhavý úkol.

☑️ Naším obchodním jazykem je angličtina nebo němčina

☑️ NOVINKA: Korespondence ve vašem národním jazyce!

Konrad Wolfenstein

Rád vám a mému týmu posloužím jako osobní poradce.

Kontaktovat mě můžete vyplněním kontaktního formuláře nebo mi jednoduše zavolejte na číslo +49 89 89 674 804 (Mnichov) . Moje e-mailová adresa je: wolfenstein ∂ xpert.digital

Těším se na náš společný projekt.

☑️ Podpora MSP ve strategii, poradenství, plánování a implementaci

☑️ Vytvoření nebo přeladění digitální strategie a digitalizace

☑️ Rozšíření a optimalizace mezinárodních prodejních procesů

☑️ Globální a digitální obchodní platformy B2B

☑️ Pioneer Business Development / Marketing / PR / Veletrhy

Využijte rozsáhlé pětinásobné odborné znalosti společnosti Xpert.Digital v komplexním balíčku služeb | Výzkum a vývoj, XR, PR a optimalizace digitální viditelnosti - Obrázek: Xpert.Digital

Xpert.Digital má hluboké znalosti z různých odvětví. To nám umožňuje vyvíjet strategie šité na míru, které jsou přesně přizpůsobeny požadavkům a výzvám vašeho konkrétního segmentu trhu. Neustálou analýzou tržních trendů a sledováním vývoje v oboru můžeme jednat s prozíravostí a nabízet inovativní řešení. Kombinací zkušeností a znalostí vytváříme přidanou hodnotu a poskytujeme našim zákazníkům rozhodující konkurenční výhodu.

Více o tom zde:

• Využijte 5x odborných znalostí Xpert.Digital v jednom balíčku – již od 500 EUR měsíčně