Keripik 90% lebih murah dari AS? Startup Substrate menantang raksasa ASML (Belanda) dan TSMC (Taiwan).

Litografi sinar-X 2.0: Dari laboratorium ke produksi massal – Apakah litografi sinar-X realistis lagi?

Di dunia teknologi tinggi, di mana kemajuan diukur dalam nanometer, industri semikonduktor bagaikan benteng dengan dinding yang hampir tak tertembus. Di puncak tatanan global ini berdiri dua raksasa yang tak terbantahkan: perusahaan monopoli Belanda ASML, satu-satunya pemasok mesin litografi EUV yang sangat mahal untuk manufaktur chip mutakhir, dan raksasa pengecoran Taiwan TSMC, yang mendominasi pasar manufaktur kontrak global. Ekosistem yang sangat terkonsentrasi ini, yang dibangun di atas penelitian selama puluhan tahun dan investasi ratusan miliar dolar, sejauh ini tampak tak tersentuh.

Namun kini, sebuah perusahaan rintisan bernama Substrate di San Francisco tengah menciptakan gebrakan yang berpotensi mengguncang fondasi industri ini. Didukung lebih dari $100 juta dari investor terkemuka seperti Peter Thiel dan cabang modal ventura CIA, In-Q-Tel, Substrate siap mengubah aturan main. Janji mereka: teknologi litografi sinar-X yang dihidupkan kembali dan didesain ulang, yang tidak hanya lebih canggih daripada sistem EUV ASML yang sudah mapan, tetapi juga dapat mengurangi biaya per wafer chip secara drastis hingga 90 persen.

Pengumuman ini jauh lebih dari sekadar inovasi teknologi; ini adalah deklarasi perang geopolitik dan ekonomi. Pengumuman ini menyentuh inti perjuangan Amerika untuk mencapai kedaulatan teknologi, menantang model bisnis mesin termahal di dunia, dan menjanjikan meruntuhkan hambatan masuk yang sangat besar dalam manufaktur cip. Namun, jalan dari demonstrasi laboratorium yang menjanjikan menuju produksi massal yang andal dipenuhi puing-puing revolusi yang gagal. Rintangan teknisnya monumental, skeptisisme industri mendalam, dan sejarah litografi sinar-X sendiri merupakan salah satu kegagalan bersejarah. Oleh karena itu, pertanyaan krusialnya adalah: Apakah kita sedang menyaksikan awal dari disrupsi sejati yang akan mengubah lanskap cip global, atau sekadar déjà vu yang didanai besar-besaran dari mimpi teknologi yang hancur melawan realitas fisika dan ekonomi yang keras?

Cocok untuk:

• Kekuatan super rahasia Eropa ASML dalam perang chip: Bagaimana satu perusahaan memegang masa depan AI chip Uni Eropa di tangannya

Pergeseran kekuatan global diharapkan melalui litografi sinar-X yang inovatif

Teknologi manufaktur chip dan semikonduktor, salah satu perkembangan industri terpenting di abad ke-21, saat ini sedang mengalami titik balik yang luar biasa. Sebuah perusahaan rintisan yang berbasis di San Francisco bernama Substrate menarik perhatian besar di industri mikrochip global dengan pengumuman teknologi litografi sinar-X yang inovatif. Didukung oleh investor terkemuka seperti Peter Thiel, perusahaan ini telah mengumpulkan lebih dari seratus juta dolar dan mengklaim telah mengembangkan alternatif untuk sistem litografi yang sangat mahal milik perusahaan monopoli Belanda ASML dan kemampuan manufaktur raksasa Taiwan TSMC. Dampak potensial dari perkembangan ini terhadap seluruh rantai nilai semikonduktor, struktur kekuatan geopolitik, dan keseimbangan ekonomi dalam industri ini sangat fundamental dan memerlukan analisis ekonomi yang terperinci.

Ekonomi litografi semikonduktor: Ketika monopoli menghadapi tantangan

Sejarah inovasi industri berulang kali menunjukkan bahwa gangguan teknologi jarang datang dari pusat struktur kekuasaan yang mapan, tetapi diprakarsai oleh pihak luar.

Industri semikonduktor saat ini sedang mengalami tingkat konsentrasi yang luar biasa. ASML, yang berbasis di Belanda, hampir menguasai seluruh pasar sistem litografi mutakhir, menguasai pangsa pasar 90 hingga 100 persen dalam litografi ultraviolet ekstrem. Mesin-mesin ini, yang harganya antara 200 hingga 400 juta dolar per unit, sangat penting untuk memproduksi semikonduktor canggih di bawah tujuh nanometer. Margin kotor ASML secara konsisten melebihi 50 persen, sebuah indikator kekuatan penetapan harga yang sangat besar dari perusahaan monopoli de facto. Pada tahun 2024, perusahaan menghasilkan pendapatan sebesar 28,3 miliar euro dengan laba bersih sebesar 7,6 miliar euro. Pertumbuhan pendapatan sekitar 15 persen diproyeksikan untuk tahun 2025, dengan margin kotor sekitar 52 persen.

Pengembangan teknologi EUV ini merupakan sebuah maraton yang berlangsung lebih dari tiga dekade dan menelan biaya total lebih dari sepuluh miliar dolar. ASML hanya mampu mengelola proyek raksasa ini melalui kemitraan strategis dengan Intel, Samsung, dan TSMC, yang bersama-sama menginvestasikan 1,4 miliar euro di perusahaan tersebut pada tahun 2012, sehingga berpartisipasi dalam apa yang disebut Proyek Musketeer. Sistem EUV komersial pertama dikirimkan pada tahun 2010, tetapi teknologinya baru mencapai kesiapan produksi massal pada tahun 2019. Peluncuran pasar yang tertunda hampir dua puluh tahun dibandingkan dengan rencana awal ini menggambarkan besarnya kendala teknis yang dihadapi.

Di sisi lain, TSMC Taiwan mendominasi pasar pengecoran logam global dengan pangsa pasar yang luar biasa, lebih dari 70 persen, pada kuartal kedua tahun 2025. Perusahaan ini menghasilkan pendapatan sebesar $30,24 miliar pada kuartal ketiga tahun 2025 dan merencanakan belanja modal antara $38 dan $42 miliar untuk tahun 2025. Pabrik TSMC generasi mendatang yang canggih menelan biaya antara $15 dan $20 miliar. Angka-angka ini menggambarkan besarnya hambatan untuk masuk ke industri ini.

Litografi sinar-X, yang kini menghadirkan substrat sebagai alternatif, bukanlah penemuan baru. Teknologi ini telah diteliti sejak tahun 1970-an, dan selama tahun 1980-an dan 1990-an, IBM, Motorola, dan perusahaan-perusahaan Amerika lainnya berinvestasi besar dalam pengembangannya. Namun, tantangan teknisnya terbukti terlalu besar. Permasalahan mendasarnya meliputi kebutuhan akan masker yang sangat stabil yang terbuat dari material mahal seperti emas, kesulitan menghasilkan sumber sinar-X yang konsisten, dan kompleksitas hamburan elektron sekunder, yang membatasi resolusi. Faktor ekonomi juga berperan: industri tidak dapat menyepakati standar umum, dan pendanaan dari berbagai perusahaan gagal karena perbedaan kepentingan bisnis.

Gangguan teknologi: Revolusi atau pengulangan kegagalan historis?

Substrate mengklaim telah memecahkan masalah historis ini. Perusahaan ini menggunakan akselerator partikel yang dirancang khusus untuk mempercepat elektron hingga mendekati kecepatan cahaya. Elektron-elektron ini melewati serangkaian magnet yang menyebabkannya berosilasi, menghasilkan sinar-X intens dengan panjang gelombang di bawah empat nanometer. Panjang gelombang ini secara signifikan lebih pendek daripada 13,5 nanometer pada teknologi EUV ASML, yang secara teoritis memungkinkan resolusi yang lebih tinggi. Substrate telah mempresentasikan hasil laboratorium yang menunjukkan struktur dengan dimensi kritis dua belas nanometer dan jarak ujung-ke-ujung tiga belas nanometer, yang sebanding dengan kemampuan sistem EUV modern untuk teknologi proses dua nanometer.

Klaim ekonomi utama Substrate adalah bahwa biaya per wafer dapat turun dari sekitar seratus ribu dolar saat ini menjadi sekitar sepuluh ribu dolar pada akhir dekade ini. Pengurangan biaya sebesar sembilan puluh persen ini akan mengubah ekonomi manufaktur semikonduktor secara fundamental. Perusahaan berpendapat bahwa dengan menghindari proses multi-pola yang kompleks yang sering dibutuhkan dalam EUV, jumlah langkah produksi dapat dikurangi secara drastis.

Namun, skeptisisme industri ini beralasan dan didasarkan pada realitas teknis dan ekonomi yang serius. Mendemonstrasikan struktur di laboratorium merupakan upaya yang sama sekali berbeda dibandingkan produksi massal dengan hasil yang konsisten. TSMC mencapai hasil sekitar tujuh puluh persen dengan proses empat nanometer, sementara Samsung kesulitan dengan hasil hanya tiga puluh lima persen menggunakan teknologi serupa. Angka-angka ini menggambarkan betapa pentingnya stabilitas proses dan minimalisasi cacat. Bahkan penyimpangan terkecil pada tingkat atom dapat menyebabkan kegagalan.

Masalah yang sangat krusial dalam litografi modern adalah efek stokastik, yaitu variasi acak dalam proses paparan. Dalam litografi EUV, efek ini sudah dapat mencapai lebih dari separuh total anggaran kesalahan dan diperkirakan akan merugikan industri lebih dari sepuluh miliar dolar dalam bentuk kerugian pendapatan setiap tahunnya pada tahun 2030. Masalah-masalah ini muncul akibat fisika fundamental struktur kecil, di mana jumlah foton, distribusi molekul resist, dan hamburan elektron bersifat acak. Apakah substrat dapat mengatasi tantangan ini lebih baik dengan sinar-X dibandingkan ASML dengan EUV masih menjadi pertanyaan terbuka.

Masalah mendasar lainnya adalah ketersediaan material yang sesuai. Litografi EUV membutuhkan pengembangan fotoresis baru yang dioptimalkan secara khusus untuk panjang gelombang 13,5 nanometer. Perusahaan-perusahaan Jepang seperti JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical, dan Fujifilm menguasai lebih dari sembilan puluh persen pangsa pasar fotoresis EUV. Material-material ini berbahan dasar senyawa yang mengandung logam dengan unsur-unsur seperti timah, hafnium, atau zirkonium, yang menunjukkan penyerapan lebih tinggi pada panjang gelombang EUV. Substrate tidak hanya harus mengembangkan fotoresisnya sendiri yang kompatibel dengan sinar-X, tetapi juga memproduksi secara massal material-material ini. Demikian pula, masker presisi tinggi untuk sinar-X dan optik khusus harus tersedia dalam jumlah besar—rantai pasokan yang saat ini belum ada.

Implikasi ekonomi: Siapa yang menang, siapa yang kalah

Dampak potensial dari keberhasilan teknologi litografi sinar-X pada industri semikonduktor akan sangat besar dan akan membentuk kembali seluruh rantai nilai.

ASML berada di pusat potensi disrupsi ini. Perusahaan telah berinvestasi lebih dari empat puluh tahun dalam membangun kepemimpinan teknologinya. Pengembangan EUV saja telah menghabiskan puluhan tahun dan miliaran dolar. Pesaing yang beroperasi tidak hanya akan melemahkan kekuatan harga ASML, tetapi juga dapat menyebabkan pemikiran ulang terhadap seluruh strategi investasinya. Perusahaan saat ini berinvestasi besar-besaran dalam sistem EUV NA tinggi, yang menelan biaya $380 juta per unit dan menjanjikan resolusi yang lebih tinggi. Jika Substrate benar-benar dapat mencapai hasil yang sebanding atau lebih baik dengan biaya sepersepuluhnya, hal itu akan secara fundamental menantang peta jalan NA tinggi ASML. Para pemegang saham, yang menilai ASML lebih dari $300 miliar, dapat melakukan penilaian ulang yang dramatis.

Bagi TSMC, implikasinya akan beragam. Di satu sisi, teknologi litografi yang lebih murah dapat mengurangi biaya modal untuk pabrik baru. TSMC saat ini menghabiskan antara $38 miliar dan $42 miliar per tahun untuk belanja modal, yang sebagian besar dialokasikan untuk sistem EUV. Mesin EUV dengan NA rendah berharga sekitar $235 juta, dan TSMC membutuhkan lebih banyak mesin setiap tahun. Alternatif yang lebih murah dapat meningkatkan margin. Di sisi lain, Substrate tidak berencana menjual sistemnya tetapi berniat mengoperasikan pabriknya sendiri. Hal ini akan menjadikan Substrate pesaing langsung TSMC. Sejarah menunjukkan bahwa model terintegrasi vertikal jarang berhasil dalam industri semikonduktor. Spesialisasi antara perusahaan desain tanpa pabrik dan pabrik pengecoran telah terbukti unggul. Substrate tidak hanya harus mengatasi tantangan pengembangan teknologi tetapi juga tantangan yang sama sekali berbeda dari operasi pabrik pengecoran, hubungan pelanggan, dan manufaktur kontrak. Pengalaman TSMC selama empat puluh tahun dalam optimasi proses, kendali mutu, dan layanan pelanggan merupakan keunggulan kompetitif yang sangat besar yang tidak dapat ditiru begitu saja.

Bagi perancang chip fables-swasta seperti Nvidia, AMD, Qualcomm, dan Broadcom, teknologi substrat yang sukses dapat membuka opsi baru. Perusahaan-perusahaan ini saat ini hampir sepenuhnya bergantung pada TSMC dan, pada tingkat yang lebih rendah, pada Samsung. Nvidia sendiri menghasilkan pendapatan sebesar $124,4 miliar pada tahun 2024, terutama dari prosesor AI. Diversifikasi kapabilitas manufaktur apa pun akan mengurangi risiko rantai pasokan dan berpotensi memperkuat posisi negosiasinya dengan pabrik pengecoran. Namun, perusahaan-perusahaan ini tidak akan beralih ke pemasok yang belum terbukti sampai pemasok tersebut menunjukkan kualitas dan hasil yang konsisten selama beberapa tahun. Perpindahan desain chip antar pabrik pengecoran yang berbeda merupakan proses yang rumit dan mahal, karena setiap produsen menggunakan kit desain proses yang berbeda.

Intel dan Samsung, yang keduanya merancang dan memproduksi chip serta semakin banyak menawarkan layanan pengecoran, berada dalam posisi sulit. Intel sedang berjuang dengan divisi pengecorannya, yang menderita kerugian tujuh miliar dolar dari pendapatan 18,9 miliar dolar pada tahun 2023. Teknologi proses 18A Intel seharusnya memberikan keunggulan kompetitif, tetapi penundaan dan masalah teknis sudah menjadi hal yang umum. Samsung menghadapi tantangan serupa terkait masalah hasil pada node canggih. Teknologi litografi baru yang lebih murah secara teoritis dapat membantu keduanya, tetapi kedua perusahaan telah melakukan investasi besar-besaran dalam proses berbasis EUV dan tidak akan beralih begitu saja.

Pemasok dalam rantai nilai semikonduktor juga akan terdampak. Zeiss, produsen cermin ultra-presisi Jerman untuk sistem ASML, Trumpf, pemasok laser berdaya tinggi, serta Applied Materials, KLA, dan Lam Research, penyedia peralatan manufaktur lainnya, semuanya telah berinvestasi besar dalam dukungan ekosistem EUV. Teknologi baru akan membutuhkan rantai pasokan baru. Produsen fotoresis Jepang harus mengembangkan material yang kompatibel dengan sinar-X atau kehilangan pangsa pasar.

Dimensi geopolitik: Kedaulatan teknologi dan keamanan ekonomi

Industri semikonduktor sangat terikat dengan ketegangan geopolitik, dan pengumuman substrat muncul pada saat yang penting secara strategis.

Dalam beberapa tahun terakhir, Amerika Serikat telah memberlakukan kontrol ekspor yang semakin ketat terhadap Tiongkok untuk membatasi aksesnya ke teknologi semikonduktor canggih. ASML dilarang menjual sistem EUV tercanggihnya ke Tiongkok. Kebijakan ini bertujuan untuk membatasi kapasitas Tiongkok dalam mengembangkan AI dan aplikasi militer. Di saat yang sama, pemerintah AS berinvestasi besar-besaran dalam merelokasi manufaktur semikonduktor kembali ke AS melalui Undang-Undang CHIPS, yang menyediakan hibah langsung senilai $39 miliar dan kredit pajak investasi sebesar 25 persen.

Substrate sangat cocok dengan agenda strategis ini. Sistem litografi yang dikembangkan dan diproduksi di AS akan mengurangi ketergantungan pada teknologi Belanda dan Taiwan. Keterlibatan Peter Thiel bukanlah suatu kebetulan. Thiel telah berulang kali menekankan perlunya otonomi teknologi Amerika. In-Q-Tel, divisi modal ventura CIA, juga merupakan investor di Substrate, yang menggarisbawahi dimensi keamanan nasional.

Namun, sejarah litografi sinar-X menunjukkan bahwa para juara nasional belum tentu berhasil. AS berusaha merebut kembali kepemimpinan semikonduktor pada tahun 1980-an dan 1990-an melalui kolaborasi SEMATECH, tetapi akhirnya gagal. ASML mencapai terobosannya bukan melalui kebijakan industri nasional, melainkan melalui pengembangan teknologi yang tekun, integrasi rantai pasokan yang terampil, dan kemitraan yang cermat dengan pelanggan. Pertanyaannya adalah apakah dukungan pemerintah dapat berhasil tanpa faktor-faktor ini.

Tiongkok, pada gilirannya, merespons pembatasan ekspor Barat dengan investasi besar-besaran dalam teknologi semikonduktor domestik. Inisiatif Made in China 2025 memprioritaskan swasembada. Jika Substrate terbukti berhasil, Tiongkok akan berupaya mendapatkan akses ke teknologi ini atau mengembangkan alternatifnya sendiri. SMIC, pabrik pengecoran terbesar di Tiongkok, telah mencapai kemajuan dengan proses tujuh nanometer tanpa EUV, meskipun terdapat pembatasan, meskipun dengan hasil yang lebih rendah dan biaya yang lebih tinggi.

Eropa berada dalam posisi yang kompleks. ASML adalah perusahaan Eropa, tetapi pemerintah Belanda berada di bawah tekanan AS untuk membatasi ekspor. Undang-Undang Chip Eropa menjanjikan subsidi sebesar €43 miliar untuk menggandakan pangsa pasar global manufaktur semikonduktor Eropa dari 10 menjadi 20 persen. Alternatif litografi yang didominasi AS dapat semakin melemahkan otonomi strategis Eropa.

Fokus industri: B2B, digitalisasi (dari AI ke XR), teknik mesin, logistik, energi terbarukan, dan industri

Lebih lanjut tentang itu di sini:

• Pusat Bisnis Xpert

Pusat topik dengan wawasan dan keahlian:

• Platform pengetahuan tentang ekonomi global dan regional, inovasi dan tren khusus industri
• Kumpulan analisis, impuls dan informasi latar belakang dari area fokus kami
• Tempat untuk keahlian dan informasi tentang perkembangan terkini dalam bisnis dan teknologi
• Pusat topik bagi perusahaan yang ingin mempelajari tentang pasar, digitalisasi, dan inovasi industri

Kendala teknologi: Apa yang ada di antara laboratorium dan produksi massal

Jalan dari hasil laboratorium yang mengesankan menuju produksi massal komersial terkenal sulit dan penuh dengan masalah yang tak terduga dalam industri semikonduktor.

Tantangan terbesar substrat adalah penskalaan. Demonstrasi laboratorium yang ditunjukkan membuktikan bahwa, pada prinsipnya, struktur dalam rentang ukuran yang relevan dapat diproduksi. Namun, litografi komersial membutuhkan lebih banyak lagi. Mesin ASML mengekspos sekitar 130 hingga 170 wafer per jam. Akurasi overlay, yaitu penyelarasan presisi beberapa lapisan, harus kurang dari satu nanometer. Keseragaman di seluruh wafer harus sangat tinggi. Kepadatan cacat harus berada dalam kisaran kurang dari satu cacat per sentimeter persegi. Memenuhi semua persyaratan ini secara bersamaan, sementara sistem berjalan stabil selama berbulan-bulan, merupakan pencapaian rekayasa yang monumental.

Sumber akselerator partikel yang digunakan Substrate harus beroperasi dengan stabilitas yang luar biasa. Fluktuasi intensitas atau posisi berkas sinar akan menurunkan kualitas. ASML menghabiskan waktu bertahun-tahun untuk menstabilkan sumber timah laser-plasma untuk EUV. Sumber ini menembakkan 50.000 tetesan timah kecil per detik ke dalam wadah vakum, di mana tetesan-tetesan tersebut dipukul dua kali oleh laser CO2 30 kilowatt untuk menghasilkan plasma yang memancarkan cahaya EUV. Kompleksitas solusi ini dihasilkan dari iterasi selama bertahun-tahun. Substrate mengklaim memiliki solusi yang lebih ringkas dan hemat biaya, tetapi tanpa uji lapangan selama bertahun-tahun, hal ini masih bersifat spekulatif.

Optik untuk sinar-X pada dasarnya berbeda dengan optik untuk EUV atau DUV. Sinar-X tidak dapat difokuskan oleh lensa karena diserap oleh sebagian besar material. Sebagai gantinya, diperlukan cermin grazing-incidence khusus. Cermin-cermin ini harus diproduksi dengan presisi yang luar biasa. Zeiss memproduksi cermin untuk ASML yang, jika diperbesar hingga seukuran Jerman, deviasi terbesar dari bentuk idealnya hanya akan mencapai sepersepuluh milimeter. Belum jelas apakah presisi semacam itu ada atau dapat dikembangkan untuk optik sinar-X.

Material fotoresis untuk litografi sinar-X tidak tersedia dalam jumlah komersial. Pengembangan sistem resist baru biasanya membutuhkan waktu bertahun-tahun dan membutuhkan kolaborasi erat antara ahli kimia, ilmuwan material, dan insinyur proses. Resist harus menawarkan resolusi tinggi sekaligus memiliki ketahanan etsa yang memadai untuk berfungsi sebagai lapisan pelindung pada langkah pemrosesan selanjutnya. Resist harus menunjukkan kekasaran tepi yang rendah dan tidak boleh menyebabkan reaksi samping yang tidak diinginkan. Para pemimpin pasar Jepang di bidang ini tidak akan serta merta bekerja untuk pesaing baru.

Cocok untuk:

• Perang chip AI memanas: Mimpi buruk Nvidia? Tiongkok membalas dengan chip AI-nya sendiri – dan Alibaba hanyalah permulaan

Model bisnis: Integrasi vertikal sebagai Segen atau kutukan

Substrate sedang menjalankan strategi radikal yang berbeda dari industri yang sudah mapan. Alih-alih menjual sistem litografi ke pabrik pengecoran yang sudah ada, perusahaan berencana membangun dan mengoperasikan pabrik fabrikasi semikonduktornya sendiri.

Integrasi vertikal ini bertolak belakang dengan model bisnis dominan yang telah berlaku selama empat dekade terakhir. Sejak Morris Chang mendirikan TSMC pada tahun 1987 dan menerapkan model pengecoran murni (pure-play foundry), industri ini semakin terspesialisasi. Perusahaan desain fabrikasi berfokus pada arsitektur dan desain chip, pengecoran pada manufaktur, dan pemasok peralatan seperti ASML pada teknologi spesifik. Spesialisasi ini memungkinkan setiap pemain untuk menjadi kelas dunia di bidangnya masing-masing.

Substrate berpendapat bahwa integrasi vertikal mengurangi biaya koordinasi dan memungkinkan inovasi yang lebih cepat. Tesla dan SpaceX sering disebut sebagai contoh integrasi vertikal yang sukses. Namun, industri semikonduktor berbeda. Intensitas modalnya sangat tinggi. Pabrik modern menghabiskan biaya lima belas hingga dua puluh miliar dolar. TSMC menghabiskan lebih dari empat puluh miliar dolar setiap tahun untuk belanja modal. Substrate telah mengumpulkan seratus juta dolar sejauh ini dan valuasinya mencapai lebih dari satu miliar dolar. Agar kompetitif, perusahaan perlu berinvestasi seratus kali lipat dari jumlah tersebut.

Lebih lanjut, mengoperasikan pabrik pengecoran membutuhkan keahlian yang sama sekali berbeda dengan mengembangkan teknologi litografi. TSMC mempekerjakan lebih dari 70.000 orang, banyak di antaranya adalah insinyur proses yang sangat terspesialisasi. Perusahaan ini memiliki lebih dari 40 tahun pengalaman dalam optimasi hasil, analisis cacat, dan manajemen hubungan pelanggan. Setiap simpul proses baru membutuhkan ribuan eksperimen dan iterasi. Kurva pembelajarannya curam dan mahal.

Pertanyaannya juga siapa saja pelanggan Substrate. Perusahaan-perusahaan besar tanpa pabrik seperti Nvidia, AMD, dan Qualcomm memiliki hubungan jangka panjang yang terintegrasi erat dengan TSMC. Kemitraan ini didasarkan pada kolaborasi bertahun-tahun, perangkat desain proses yang dikembangkan bersama, dan rasa saling percaya. Pabrik pengecoran baru harus menawarkan keuntungan luar biasa untuk memutus hubungan ini. Biaya yang lebih rendah saja tidak cukup ketika risiko terkait hasil, keandalan, dan waktu pengiriman masih belum pasti.

Intel telah berupaya memperluas bisnis pengecorannya selama bertahun-tahun dan mengalami kesulitan yang cukup besar. Intel Foundry Services hanya menghasilkan pendapatan eksternal sebesar delapan juta dolar pada kuartal ketiga tahun 2024. Kerugiannya sangat besar. Ini menunjukkan betapa sulitnya, bahkan bagi raksasa semikonduktor yang mapan, untuk menembus pasar pengecoran. Substrat akan mulai dari awal.

Cakrawala waktu: 2028 dan seterusnya

Substrate berencana untuk memulai produksi massal pada tahun 2028. Ini adalah jangka waktu yang sangat ambisius. Dari demonstrasi laboratorium saat ini hingga produksi komersial dalam waktu sekitar tiga tahun, semuanya harus berjalan sempurna.

Sebagai perbandingan: ASML memulai dengan prototipe alfa awal untuk EUV pada tahun 2006, mengirimkan sistem praproduksi pertamanya pada tahun 2010, dan baru mencapai produksi volume tinggi pada tahun 2019. Itu berarti tiga belas tahun dari demonstrasi pertama hingga produksi massal, dan itu pun dengan perusahaan yang sudah mapan dan berpengalaman luas di bidang litografi.

Substrate tidak hanya perlu mempersiapkan teknologi litografinya agar siap produksi dalam waktu tiga tahun, tetapi juga membangun pabrik, membangun rantai pasokan untuk semua material dan peralatan yang diperlukan, mengembangkan dan mengoptimalkan proses, mendapatkan pelanggan, dan mendapatkan izin yang diperlukan. Sekalipun teknologinya berhasil, jangka waktu ini tidak realistis.

Jangka waktu yang lebih realistis adalah delapan hingga dua belas tahun hingga produksi komersial yang signifikan. Ini berarti dampaknya terhadap industri baru akan terasa paling cepat pada pertengahan 2030-an. Pada saat itu, ASML akan membangun sistem EUV NA tinggi, TSMC kemungkinan akan mengembangkan proses satu nanometer atau kurang, dan seluruh industri bisa saja bergerak ke arah yang membuat pendekatan Substrate menjadi usang.

Skenario masa depan alternatif: Apa yang sebenarnya bisa terjadi?

Pengumuman Substrate menimbulkan pertanyaan penting, tetapi skenario yang mungkin terjadi berkisar dari kegagalan total hingga keberhasilan parsial yang secara halus memengaruhi industri tetapi tidak merevolusinya.

Skenario pesimistisnya adalah Substrate tidak akan mengatasi kendala teknis. Fisika litografi sinar-X bisa jadi terlalu bermasalah, efek stokastik bisa jadi tak terkendali, atau biaya modalnya bisa jadi terlalu tinggi. Perusahaan ini kemudian akan gagal atau beralih ke peran niche untuk aplikasi khusus. Secara historis, sebagian besar penantang teknologi mapan telah gagal. Nikon dan Canon sama-sama mencoba bersaing dengan ASML dalam persaingan EUV dan akhirnya menyerah.

Skenario jalan tengahnya adalah Substrate membuat teknologi tersebut berfungsi sebagian, tetapi tidak dengan biaya yang dijanjikan atau dengan keandalan yang dibutuhkan. Perusahaan kemudian dapat melisensikan teknologinya kepada pemain yang sudah mapan. ASML sendiri mungkin tertarik untuk mengevaluasi litografi sinar-X sebagai teknologi generasi mendatang yang potensial setelah High-NA EUV. Sebagai alternatif, produsen semikonduktor besar seperti Intel atau Samsung dapat mengakuisisi teknologi tersebut untuk membedakan kemampuan manufakturnya sendiri.

Skenario optimistisnya adalah Substrate memang mengembangkan solusi litografi yang efektif dan lebih hemat biaya, tetapi meninggalkan bisnis pengecoran logam dan menjual sistemnya kepada produsen yang sudah mapan. Hal ini akan menurunkan hambatan masuk dan dapat mendorong persaingan yang lebih sehat dalam peralatan litografi. ASML akan merasakan tekanan untuk menurunkan harga dan berinovasi lebih cepat. Seluruh industri dapat diuntungkan.

Skenario transformatif di mana Substrate menguasai teknologi, berhasil mengoperasikan pabriknya sendiri, dan menjadi pesaing signifikan di industri pengecoran tampaknya paling kecil kemungkinannya. Menggabungkan inovasi teknologi dengan inovasi model bisnis di salah satu industri paling padat modal dan kompleks di dunia merupakan tantangan yang luar biasa.

Implikasi yang lebih luas: Hukum Moore, batas miniaturisasi, dan jalur alternatif

Kisah Substrate juga memunculkan pertanyaan mendasar tentang masa depan industri semikonduktor. Hukum Moore, yang menyatakan bahwa jumlah transistor dalam sebuah chip berlipat ganda setiap dua tahun, telah menjadi penentu laju industri sejak tahun 1960-an. Namun, semakin banyak suara yang memprediksi berakhirnya tren ini.

Keterbatasan fisik semakin nyata. Transistor mendekati dimensi atom. Pada struktur di bawah tiga nanometer, efek kuantum seperti tunneling terjadi, di mana elektron melompat tak terkendali melewati penghalang. Pembangkitan panas menjadi masalah. Arus bocor elektron meningkat. Beberapa pakar berpendapat bahwa Hukum Moore telah berakhir pada tahun 2016, ketika Intel membutuhkan waktu lima tahun untuk beralih dari sepuluh nanometer ke tujuh nanometer, alih-alih dua tahun seperti biasanya.

Kendala ekonomi juga sama signifikannya. Hukum Rock menyatakan bahwa biaya pembangunan pabrik semikonduktor kira-kira berlipat ganda setiap empat tahun. Pabrik untuk teknologi dua nanometer menelan biaya dua puluh miliar dolar atau lebih. Jumlah perusahaan yang mampu membiayai investasi semacam itu semakin menyusut. Hanya TSMC, Samsung, dan Intel yang tersisa dalam persaingan untuk mendapatkan node terdepan. Semua perusahaan lain telah mengundurkan diri dan berfokus pada teknologi yang lebih matang dan menguntungkan.

Dalam konteks ini, janji Substrate untuk mengurangi biaya secara drastis sangatlah menarik. Jika berhasil, lebih banyak pemain dapat memasuki sektor manufaktur semikonduktor terkemuka, yang akan merangsang persaingan. Namun, bahkan dengan litografi yang lebih murah, biaya keseluruhan pabrik tetap sangat besar, karena litografi hanya menyumbang sekitar dua puluh persen dari total biaya peralatan.

Pendekatan alternatif untuk melanjutkan Hukum Moore sedang diteliti secara intensif. Arsitektur transistor baru, seperti FET gate-all-around, yang diperkenalkan Samsung dan TSMC dalam proses tiga nanometer, meningkatkan kontrol aliran elektron. Penumpukan chip tiga dimensi melalui teknologi pengemasan canggih seperti CoWoS TSMC memungkinkan integrasi lebih banyak fungsi ke dalam volume yang lebih kecil. Material baru seperti galium nitrida atau karbon nanotube dapat melengkapi atau menggantikan silikon. Arsitektur komputasi neuromorfik dan komputer kuantum menjanjikan paradigma komputasi yang secara fundamental berbeda.

Perakitan mandiri terarah dari kopolimer blok dan litografi nanoimprint merupakan pendekatan litografi alternatif lain yang sedang dieksplorasi. Teknologi ini dapat menawarkan keuntungan untuk aplikasi tertentu, tetapi sejauh ini belum mencapai tahap produksi massal. Industri semikonduktor bersikap konservatif dalam hal perubahan proses karena risikonya terlalu tinggi.

Tantangan yang menarik dengan hasil yang tidak pasti

Pengumuman Substrate memang menarik dan menimbulkan pertanyaan penting tentang masa depan manufaktur semikonduktor. Dampak potensial terhadap monopoli yang sudah mapan, struktur kekuatan geopolitik, dan keseimbangan ekonomi dalam industri penting ini sangat besar.

Namun, realisme yang bijaksana tetap diperlukan. Sejarah industri semikonduktor penuh dengan teknologi menjanjikan yang gagal dan pengumuman yang ternyata dibesar-besarkan. Litografi sinar-X sudah disebut-sebut sebagai masa depan pada tahun 1980-an dan 1990-an, tetapi gagal. Tantangan teknis, ekonomi, dan organisasi yang harus diatasi Substrate sangatlah besar.

ASML dan TSMC tidak mencapai posisi dominan mereka secara kebetulan, melainkan melalui kerja keras selama puluhan tahun, investasi besar-besaran, kemitraan yang cerdik, dan keunggulan teknis. Perusahaan-perusahaan ini tidak akan tinggal diam melihat pendatang baru menyerbu pasar mereka. Mereka akan mempercepat inovasi mereka sendiri, menyesuaikan harga, dan berusaha mempertahankan calon pelanggan.

Bagi para investor Substrate, termasuk Peter Thiel dan In-Q-Tel, ini merupakan usaha berisiko tinggi dengan potensi keuntungan yang sangat besar, tetapi juga kemungkinan kerugian total yang sangat nyata. Bagi industri semikonduktor secara keseluruhan, perkembangan ini mengirimkan sinyal positif bahwa inovasi belum berakhir dan pendekatan-pendekatan baru sedang dieksplorasi. Sekalipun Substrate gagal, pelajaran yang dipetik dapat menjadi dasar bagi upaya-upaya di masa depan.

Tahun-tahun mendatang akan membuktikan apakah Substrate benar-benar dapat merevolusi industri semikonduktor atau hanya menjadi episode lain dalam perjuangan panjang untuk mendorong batas-batas miniaturisasi. Dimensi ekonomi, teknologi, dan geopolitik dari kisah ini menjadikannya studi kasus yang menarik tentang inovasi, disrupsi, dan batasan dari apa yang mungkin terjadi di salah satu industri paling kompleks dalam ekonomi modern.

Perang Chip 2.0: Mengapa AS, Tiongkok, dan Eropa menghadapi risiko yang sangat berbeda

Ancaman ini tidak terbatas pada Eropa, tetapi juga memengaruhi seluruh industri semikonduktor global. Namun, sifat ancaman ini secara fundamental berbeda bagi AS dan Tiongkok dibandingkan dengan Eropa.

1. Ancaman terhadap Eropa (terutama ASML)

Bagi Eropa, ancamannya bersifat langsung dan eksistensial.

ASML menjadi sasaran: Substrate menyasar jantung permata teknologi Eropa, ASML. Jika litografi sinar-X terbukti berhasil, hal itu akan mematahkan monopoli ASML selama puluhan tahun atas sistem litografi mutakhir.

Kerugian ekonomi: Pesaing yang sukses akan melemahkan daya penetapan harga ASML yang luar biasa dan margin keuntungan yang tinggi. Investasi pada generasi berikutnya (High-NA EUV), yang menelan biaya ratusan juta per mesin, bisa jadi merupakan investasi yang buruk.

Melemahnya ekosistem: Ancaman meluas ke seluruh rantai pasokan Eropa yang dibangun di sekitar ASML, khususnya ke perusahaan teknologi tinggi Jerman seperti Zeiss (optik) dan Trumpf (laser).

Kerugian geopolitik: Eropa kehilangan daya ungkit geopolitik terpentingnya. Kendali atas ASML memberi Uni Eropa (dan Belanda) posisi kekuasaan yang unik dalam konflik teknologi global, posisi yang sudah dibatasi oleh tekanan AS. Alternatif AS akan hampir sepenuhnya menghilangkan posisi ini.

2. Ancaman terhadap persaingan di Amerika Serikat

Bagi AS, ini adalah pedang bermata dua: peluang strategis bagi negara, tetapi ancaman yang mengganggu bagi pemain mapan AS.

Ancaman bagi Intel dan Samsung: Perusahaan seperti Intel dan Samsung, yang berinvestasi besar-besaran di AS (didukung oleh Undang-Undang CHIPS), telah mendasarkan seluruh strategi masa depan mereka pada teknologi EUV ASML. Mereka telah berinvestasi miliaran dolar di pabrik-pabrik berbasis EUV. Teknologi baru yang tidak kompatibel dari Substrate akan menurunkan nilai investasi ini dan memaksa mereka untuk sepenuhnya memikirkan kembali peta jalan mereka.

Pesaing baru muncul di dalam negeri: Substrate berencana tidak hanya menjual mesin, tetapi juga mengoperasikan pabrik pengecorannya sendiri. Hal ini akan menjadikan mereka pesaing langsung bagi ambisi Intel dalam membangun pabrik pengecoran dan pabrik Samsung di AS. Pemain baru yang berpotensi berbiaya lebih rendah akan meningkatkan tekanan persaingan secara signifikan di pasar domestik.

Keuntungan bagi perusahaan tanpa pabrik: Namun, bagi para perancang chip seperti Nvidia, AMD, atau Qualcomm, perkembangan ini terutama merupakan peluang. Mereka saat ini bergantung pada TSMC. Penyedia pabrik pengecoran baru yang berbasis di AS akan memperkuat posisi negosiasi mereka dan mengurangi risiko rantai pasokan. "Ancaman" mereka hanya akan bersifat tidak langsung jika Substrate gagal dan mengikat modal investasi berharga yang seharusnya dapat digunakan di tempat lain.

Singkatnya untuk AS: Ini bukan ancaman terhadap keamanan nasional atau ekonomi (justru sebaliknya), tetapi ancaman yang mengganggu keseimbangan dan model bisnis yang ada dari produsen semikonduktor AS yang mapan.

3. Ancaman terhadap Tiongkok

Bagi Tiongkok, ancamannya murni geopolitik dan strategis – dan berpotensi bahkan lebih besar daripada yang ditimbulkan oleh ASML.

Memperketat blokade teknologi: AS telah mencegah ASML memasok sistem EUV tercanggihnya ke Tiongkok. Jika teknologi litografi terkemuka kini dikembangkan langsung oleh perusahaan AS dengan keterlibatan CIA, kontrol ekspor akan menjadi semakin ketat dan tak tertembus. Cengkeraman teknologi AS akan semakin ketat.

Kesenjangan semakin melebar: Tiongkok sedang berjuang untuk mengejar ketertinggalan dengan node yang lebih canggih (seperti proses 7nm SMIC) yang menggunakan teknologi DUV yang lebih lama. Teknologi baru yang jauh lebih murah dan lebih canggih dari Barat akan menghambat upaya Tiongkok selama bertahun-tahun dan secara dramatis memperlebar kesenjangan teknologi.

Meningkatnya tekanan untuk mencapai swasembada: Perkembangan ini merupakan bukti nyata bagi Tiongkok bahwa mereka tidak akan pernah bisa bergantung pada teknologi Barat. Hal ini akan sangat meningkatkan tekanan bagi pemerintah Tiongkok untuk menginvestasikan lebih banyak sumber daya dalam mengembangkan teknologi litografi domestiknya sendiri – sebuah proyek yang sangat mahal dan memakan waktu.

☑️ Bahasa bisnis kami adalah Inggris atau Jerman

☑️ BARU: Korespondensi dalam bahasa nasional Anda!

 

Saya akan dengan senang hati melayani Anda dan tim saya sebagai penasihat pribadi.

Anda dapat menghubungi saya dengan mengisi formulir kontak atau cukup hubungi saya di +49 89 89 674 804 (Munich) . Alamat email saya adalah: wolfenstein ∂ xpert.digital

Saya menantikan proyek bersama kita.

 

 

☑️ Dukungan UKM dalam strategi, konsultasi, perencanaan dan implementasi

☑️ Penciptaan atau penataan kembali strategi digital dan digitalisasi

☑️ Perluasan dan optimalisasi proses penjualan internasional

☑️ Platform perdagangan B2B Global & Digital

☑️ Pelopor Pengembangan Bisnis/Pemasaran/Humas/Pameran Dagang

Xpert.Digital memiliki pengetahuan mendalam tentang berbagai industri. Hal ini memungkinkan kami mengembangkan strategi khusus yang disesuaikan secara tepat dengan kebutuhan dan tantangan segmen pasar spesifik Anda. Dengan terus menganalisis tren pasar dan mengikuti perkembangan industri, kami dapat bertindak dengan pandangan ke depan dan menawarkan solusi inovatif. Melalui kombinasi pengalaman dan pengetahuan, kami menghasilkan nilai tambah dan memberikan pelanggan kami keunggulan kompetitif yang menentukan.

Lebih lanjut tentang itu di sini:

• Gunakan 5x keahlian Xpert.Digital dalam satu paket - mulai dari €500/bulan