Cipturi cu 90% mai ieftine din SUA? Startup-ul Substrate concurează cu giganții ASML (Olanda) și TSMC (Taiwan)

Litografia cu raze X 2.0: De la laborator la producția de masă – Este litografia cu raze X din nou realistă?

În lumea tehnologiei înalte, unde progresul se măsoară în nanometri, industria semiconductorilor seamănă cu o fortăreață cu ziduri aproape insurmontabile. În vârful acestei ordini globale se află doi giganți incontestabili: monopolistul olandez ASML, unicul furnizor al mașinilor de litografie EUV exorbitant de scumpe pentru fabricarea de cipuri de ultimă generație, și gigantul taiwanez de turnătorie TSMC, care domină piața globală a producției contractuale. Acest ecosistem extrem de concentrat, construit pe decenii de cercetare și investiții de sute de miliarde, a părut până acum de neatins.

Însă acum, un startup din San Francisco numit Substrate face valuri care ar putea zgudui fundațiile acestei industrii. Susținută de peste 100 de milioane de dolari de la investitori proeminenți precum Peter Thiel și divizia de capital de risc a CIA, In-Q-Tel, Substrate este pregătită să rescrie regulile jocului. Promisiunea lor: o tehnologie de litografie cu raze X reînviată și reimaginată, care nu este doar mai puternică decât sistemele EUV consacrate ale ASML, ci ar putea reduce dramatic costul per plachetă de cip cu 90%.

Acest anunț este mult mai mult decât o simplă inovație tehnologică; este o declarație de război geopolitică și economică. El lovește în inima dorinței Americii de a obține suveranitatea tehnologică, pune la îndoială modelul de afaceri al celor mai scumpe mașini din lume și promite să zdrobească barierele zdrobitoare în calea intrării în producția de cipuri. Însă drumul de la o demonstrație promițătoare de laborator la o producție de masă fiabilă este pavat cu resturile unor revoluții eșuate. Obstacolele tehnice sunt monumentale, scepticismul industriei este profund, iar istoria litografiei cu raze X în sine este una a eșecurilor istorice. Prin urmare, întrebarea crucială este: Asistăm la începutul unei perturbări autentice care va redesena peisajul global al cipurilor sau doar la un déjà vu extrem de finanțat al unui vis tehnologic care se spulberă împotriva realităților dure ale fizicii și economiei?

Legat de asta:

• Superputerea secretă ASML a Europei în războiul cipurilor: Cum o singură companie deține în mâinile sale viitorul inteligenței artificiale prin cipuri din UE

Schimbare globală de putere așteptată prin litografie inovatoare cu raze X

Tehnologia de fabricație a cipurilor și semiconductorilor, una dintre cele mai importante dezvoltări industriale ale secolului XXI, trece în prezent printr-un punct de cotitură remarcabil. Un startup cu sediul în San Francisco, numit Substrate, atrage o atenție considerabilă în industria globală a microcipurilor odată cu anunțul unei noi tehnologii de litografie cu raze X. Susținută de investitori proeminenți precum Peter Thiel, compania a strâns peste o sută de milioane de dolari și susține că a dezvoltat o alternativă la sistemele de litografie extrem de scumpe ale monopolistului olandez ASML și la capacitățile de producție ale gigantului taiwanez TSMC. Impactul potențial al acestei dezvoltări asupra întregului lanț valoric al semiconductorilor, structurilor de putere geopolitică și echilibrelor economice din cadrul acestei industrii este fundamental și justifică o analiză economică detaliată.

Economia litografiei semiconductorilor: Când monopolurile se confruntă cu provocări

Istoria inovațiilor industriale arată în repetate rânduri că disrupțiile tehnologice rareori provin din centrul structurilor de putere consacrate, ci sunt inițiate de persoane din afară.

Industria actuală a semiconductorilor se confruntă cu un nivel excepțional de concentrare. ASML, cu sediul în Olanda, controlează practic întreaga piață a sistemelor de litografie de ultimă generație, deținând o cotă de piață de 90 până la 100% în litografia ultravioletă extremă. Aceste mașini, care costă între 200 și 400 de milioane de dolari pe unitate, sunt esențiale pentru fabricarea semiconductorilor avansați sub șapte nanometri. Marja brută a ASML depășește constant 50%, un indicator al imensei puteri de stabilire a prețurilor a unui monopolist de facto. În 2024, compania a generat venituri de 28,3 miliarde de euro, cu un profit net de 7,6 miliarde de euro. O creștere a veniturilor de aproximativ 15% este proiectată pentru 2025, cu o marjă brută de aproximativ 52%.

Dezvoltarea acestei tehnologii EUV a fost un maraton care s-a întins pe mai mult de trei decenii și a costat în total peste zece miliarde de dolari. ASML a reușit să gestioneze această întreprindere gigantică doar prin parteneriate strategice cu Intel, Samsung și TSMC, care împreună au investit 1,4 miliarde de euro în companie în 2012, participând astfel la așa-numitul Proiect Musketeer. Primul sistem EUV comercial a fost livrat în 2010, dar tehnologia nu a ajuns la stadiul de producție în masă decât în ​​2019. Această lansare pe piață întârziată cu aproape douăzeci de ani față de planurile inițiale ilustrează imensele obstacole tehnice.

În paralel, TSMC din Taiwan domină piața globală a turnătoriilor, cu o cotă de piață uimitoare de peste 70% în al doilea trimestru al anului 2025. Compania a generat venituri de 30,24 miliarde de dolari în al treilea trimestru al anului 2025 și planifică cheltuieli de capital între 38 și 42 de miliarde de dolari pentru 2025. O fabrică TSMC de ultimă generație, de ultimă generație, costă între 15 și 20 de miliarde de dolari. Aceste cifre ilustrează barierele enorme în calea intrării în această industrie.

Litografia cu raze X, care prezintă acum substraturile ca alternativă, nu este nicidecum o invenție nouă. Această tehnologie era deja cercetată în anii 1970, iar în anii 1980 și 1990, IBM, Motorola și alte corporații americane au investit masiv în dezvoltarea sa. Cu toate acestea, provocările tehnice s-au dovedit a fi prea mari. Problemele fundamentale au inclus necesitatea unor măști extrem de stabile, fabricate din materiale scumpe, cum ar fi aurul, dificultatea producerii unor surse consistente de raze X și complexitatea împrăștierii secundare a electronilor, care a limitat rezoluția. Factorii economici au jucat, de asemenea, un rol: industria nu a putut conveni asupra unor standarde comune, iar finanțarea din partea diferitelor companii a eșuat din cauza intereselor comerciale divergente.

Disrupția tehnologică: Revoluție sau repetarea eșecurilor istorice?

Substrate susține că a rezolvat aceste probleme istorice. Compania folosește un accelerator de particule conceput special, care accelerează electronii până aproape de viteza luminii. Acești electroni trec printr-o serie de magneți care îi fac să oscileze, generând raze X intense cu lungimi de undă sub patru nanometri. Această lungime de undă este semnificativ mai scurtă decât cei 13,5 nanometri ai tehnologiei EUV a ASML, permițând teoretic o rezoluție mai mare. Substrate a prezentat rezultate de laborator care arată structuri cu o dimensiune critică de doisprezece nanometri și o distanță de la vârf la vârf de treisprezece nanometri, comparabile cu capacitățile sistemelor EUV moderne pentru tehnologiile de procesare de doi nanometri.

Principala afirmație economică a Substrate este că, până la sfârșitul deceniului, costul per plachetă ar putea scădea de la aproximativ o sută de mii de dolari în prezent la aproximativ zece mii de dolari. Această reducere a costurilor de nouăzeci la sută ar schimba fundamental economia fabricării semiconductorilor. Compania susține că, prin evitarea procesului complex de modelare multiplă, adesea necesar în EUV, numărul de etape de producție poate fi redus drastic.

Cu toate acestea, scepticismul industriei este justificat și se bazează pe realități tehnice și economice serioase. Demonstrarea structurilor în laborator este o întreprindere complet diferită față de producția de masă cu randamente constante. TSMC obține randamente de aproximativ șaptezeci la sută cu procese de patru nanometri, în timp ce Samsung se luptă cu randamente de doar treizeci și cinci la sută folosind tehnologii similare. Aceste cifre ilustrează cât de critice sunt stabilitatea procesului și minimizarea defectelor. Chiar și cele mai mici abateri la nivel atomic pot duce la defecțiuni.

O problemă deosebit de critică în litografia modernă o reprezintă efectele stocastice, adică variațiile aleatorii ale procesului de expunere. În litografia EUV, aceste efecte pot reprezenta deja mai mult de jumătate din bugetul total de erori și se estimează că vor costa industria peste zece miliarde de dolari în venituri pierdute anual până în 2030. Aceste probleme rezultă din fizica fundamentală a structurilor mici, unde numărul de fotoni, distribuția moleculelor de rezistență și împrăștierea electronilor sunt inerent aleatorii. Rămâne o întrebare deschisă dacă substraturile pot depăși aceste provocări mai bine cu razele X decât poate ASML cu EUV.

O altă problemă fundamentală este disponibilitatea materialelor adecvate. Litografia EUV a necesitat dezvoltarea unor fotoreziste complet noi, optimizate special pentru lungimea de undă de 13,5 nanometri. Companii japoneze precum JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical și Fujifilm controlează peste nouăzeci la sută din piața fotorezistelor EUV. Aceste materiale se bazează pe compuși care conțin metale cu elemente precum staniu, hafniu sau zirconiu, care prezintă o absorbție mai mare la lungimile de undă EUV. Substrate nu ar trebui doar să dezvolte propriile fotoreziste compatibile cu raze X, ci și să stabilească producția în masă a acestor materiale. De asemenea, măștile de înaltă precizie pentru raze X și optica specializată ar trebui să fie disponibile în cantități mari - un lanț de aprovizionare care în prezent nu există.

Implicațiile economice: cine câștigă, cine pierde

Impactul potențial al unei tehnologii de litografie cu raze X de succes asupra industriei semiconductorilor ar fi profund și ar remodela întregul lanț valoric.

ASML se află în centrul acestei potențiale disrupții. Compania a investit peste patruzeci de ani în construirea poziției sale de lider tehnologic. Numai dezvoltarea EUV a consumat decenii și miliarde de dolari. Un competitor funcțional nu numai că ar submina puterea de stabilire a prețurilor ASML, dar ar putea duce și la o regândire a întregii sale strategii de investiții. Compania investește în prezent masiv în sisteme EUV cu NA ridicată, care costă 380 de milioane de dolari pe unitate și promit rezoluții și mai mari. Dacă Substrate ar putea obține rezultate comparabile sau mai bune la o zecime din cost, ar contesta fundamental foaia de parcurs ASML pentru NA ridicată. Acționarii, care evaluează ASML la peste 300 de miliarde de dolari, ar putea face o reevaluare dramatică.

Pentru TSMC, implicațiile ar fi mixte. Pe de o parte, tehnologia litografiei mai ieftină ar putea reduce costurile de capital pentru noile fabrici. TSMC cheltuiește în prezent între 38 și 42 de miliarde de dolari anual pentru cheltuieli de capital, o parte semnificativă din acestea fiind alocată sistemelor EUV. O mașină EUV cu NA scăzut costă aproximativ 235 de milioane de dolari, iar TSMC are nevoie de mai multe astfel de sisteme în fiecare an. Alternativele mai ieftine ar putea îmbunătăți marjele de profit. Pe de altă parte, Substrate nu intenționează să își vândă sistemele, dar intenționează să opereze propriile fabrici. Acest lucru ar face din Substrate un concurent direct al TSMC. Istoria arată că modelele integrate vertical rareori au succes în industria semiconductorilor. Specializarea între firmele de proiectare fără fabrică și turnătorii s-a dovedit superioară. Substrate nu ar trebui doar să depășească provocarea dezvoltării tehnologiei, ci și provocarea complet diferită a operațiunilor de turnătorie, a relațiilor cu clienții și a producției contractuale. Cei patruzeci de ani de experiență ai TSMC în optimizarea proceselor, controlul calității și serviciul clienți reprezintă un avantaj competitiv masiv care nu poate fi pur și simplu reprodus.

Pentru designerii de cipuri fără fabrică, precum Nvidia, AMD, Qualcomm și Broadcom, o tehnologie de substrat de succes ar putea deschide noi opțiuni. Aceste companii sunt în prezent aproape în întregime dependente de TSMC și, într-o măsură mai mică, de Samsung. Numai Nvidia a generat venituri de 124,4 miliarde de dolari în 2024, în principal din procesoarele de inteligență artificială. Orice diversificare a capacităților de producție ar reduce riscul lanțului de aprovizionare și ar putea consolida poziția sa de negociere cu turnătoriile. Cu toate acestea, aceste companii nu ar trece la un furnizor nedovedit până când acesta nu a demonstrat o calitate și randamente constante pe parcursul mai multor ani. Schimbarea unui design de cip între diferite turnătorii este complexă și costisitoare, deoarece fiecare producător utilizează kituri de proiectare a proceselor diferite.

Intel și Samsung, ambele proiectând și producând cipuri și oferind din ce în ce mai mult servicii de turnătorie, se află în poziții dificile. Intel se confruntă cu divizia sa de turnătorie, care a suferit o pierdere de șapte miliarde de dolari din venituri de 18,9 miliarde de dolari în 2023. Tehnologia de proces 18A de la Intel ar trebui să ofere avantaje competitive, dar întârzierile și problemele tehnice sunt notorii. Samsung se confruntă cu provocări similare legate de randamentul nodurilor avansate. O nouă tehnologie de litografie, cu costuri mai mici, ar putea teoretic să ajute ambele companii, dar ambele companii au făcut investiții masive în procese bazate pe EUV și nu ar face o schimbare ușoară.

Furnizorii din lanțul valoric al semiconductorilor ar fi, de asemenea, afectați. Zeiss, producătorul german de oglinzi ultra-precise pentru sistemele ASML, Trumpf, care furnizează laserele de mare putere, și Applied Materials, KLA și Lam Research, care furnizează alte echipamente de fabricație, au investit masiv în susținerea ecosistemului EUV. O nouă tehnologie ar necesita noi lanțuri de aprovizionare. Producătorii japonezi de fotorezistente ar trebui fie să dezvolte materiale compatibile cu raze X, fie să piardă cota de piață.

Dimensiunea geopolitică: Suveranitatea tehnologică și securitatea economică

Industria semiconductorilor este profund implicată în tensiuni geopolitice, iar anunțul privind substratul vine într-un moment strategic important.

În ultimii ani, Statele Unite au impus controale din ce în ce mai restrictive la export asupra Chinei pentru a-i limita accesul la tehnologia avansată a semiconductorilor. ASML are interdicție de a vinde către China cele mai avansate sisteme EUV ale sale. Această politică își propune să restricționeze capacitatea Chinei de a dezvolta aplicații militare și de inteligență artificială. În același timp, guvernul SUA investește masiv în relocarea producției de semiconductori înapoi în SUA prin intermediul Legii CHIPS, care oferă 39 de miliarde de dolari în granturi directe și un credit fiscal pentru investiții de 25%.

Substrate se încadrează perfect în această agendă strategică. Un sistem de litografie dezvoltat și fabricat în SUA ar reduce dependența de tehnologia olandeză și taiwaneză. Implicarea lui Peter Thiel nu este o coincidență. Thiel a subliniat în repetate rânduri necesitatea autonomiei tehnologice americane. In-Q-Tel, divizia de capital de risc a CIA, este, de asemenea, un investitor în Substrate, subliniind dimensiunea securității naționale.

Totuși, istoria litografiei cu raze X arată că campionii naționali nu au neapărat succes. SUA au încercat să recâștige poziția de lider în industria semiconductorilor în anii 1980 și 1990 prin colaborări SEMATECH, dar în cele din urmă a eșuat. ASML și-a realizat progresul nu prin politica industrială națională, ci prin dezvoltarea tehnologică răbdătoare, integrarea iscusită a lanțului de aprovizionare și parteneriate perspicace cu clienții. Întrebarea este dacă sprijinul guvernamental poate avea succes fără acești factori.

La rândul său, China răspunde restricțiilor occidentale la export cu investiții masive în tehnologia semiconductorilor autohtoni. Inițiativa „Made in China 2025” prioritizează autosuficiența. Dacă Substrate se va dovedi a fi de succes, China va încerca să obțină acces la această tehnologie sau să dezvolte propriile alternative. SMIC, cea mai mare turnătorie din China, a făcut progrese cu procesele de șapte nanometri fără EUV, în ciuda restricțiilor, deși cu randamente mai mici și costuri mai mari.

Europa se află într-o situație complexă. ASML este o companie europeană, însă guvernul olandez este sub presiunea SUA de a restricționa exporturile. Legea europeană privind cipurile promite subvenții de 43 de miliarde de euro pentru a dubla cota de piață globală a producătorilor europeni de semiconductori de la 10 la 20%. O alternativă litografică dominată de SUA ar putea submina și mai mult autonomia strategică a Europei.

Expertiza noastră globală în domeniul industriei și economiei în dezvoltarea afacerilor, vânzări și marketing - Imagine: Xpert.Digital

Domenii de interes industrial: B2B, digitalizare (de la IA la XR), inginerie mecanică, logistică, energii regenerabile și industrie

Mai multe informații aici:

• Centru de afaceri de experți

Un centru tematic care oferă perspective și expertiză:

• Platformă de cunoștințe care acoperă economiile globale și regionale, inovația și tendințele specifice industriei
• O colecție de analize, perspective și informații generale din principalele noastre domenii de interes
• Un loc pentru expertiză și informații despre evoluțiile actuale din afaceri și tehnologie
• Un hub pentru companiile care caută informații despre piețe, digitalizare și inovații industriale

Obstacolele tehnologice: Ce se află între laborator și producția de masă

Calea de la rezultate impresionante de laborator la producția comercială de masă este notoriu de dificilă și plină de probleme neprevăzute în industria semiconductorilor.

Cea mai mare provocare a substratului este scalarea. Demonstrația de laborator prezentată dovedește că, în principiu, se pot produce structuri în intervalul de dimensiuni relevant. Cu toate acestea, litografia comercială necesită mult mai mult. O mașină ASML expune aproximativ 130 până la 170 de napolitane pe oră. Precizia suprapunerii, adică alinierea precisă a mai multor straturi, trebuie să fie mai mică de un nanometru. Uniformitatea pe întreaga napolitană trebuie să fie extrem de mare. Densitățile defectelor trebuie să fie în intervalul mai mic de un defect pe centimetru pătrat. Îndeplinirea tuturor acestor cerințe simultan, în timp ce sistemul funcționează stabil timp de luni de zile, este o realizare inginerească monumentală.

Sursa acceleratorului de particule utilizată de Substrate trebuie să funcționeze cu o stabilitate extraordinară. Orice fluctuație a intensității sau poziției fasciculului ar compromite calitatea. ASML a petrecut ani de zile stabilizându-și sursa laser-plasmă de staniu pentru EUV. Această sursă emite 50.000 de picături minuscule de staniu pe secundă într-un vas vidat, unde sunt lovite de două ori de un laser CO2 de 30 de kilowați pentru a genera plasma care emite lumină EUV. Complexitatea acestei soluții a rezultat din ani de iterații. Substrate susține că are o soluție mai compactă și mai rentabilă, dar fără ani de teste pe teren, aceasta rămâne o speculație.

Optica pentru razele X este fundamental diferită de cea pentru EUV sau DUV. Razele X nu pot fi focalizate de lentile deoarece sunt absorbite de majoritatea materialelor. În schimb, sunt necesare oglinzi speciale cu incidență rasantă. Aceste oglinzi trebuie fabricate cu o precizie uluitoare. Zeiss produce oglinzi pentru ASML, unde, la scară de dimensiunea Germaniei, cele mai mari abateri de la forma ideală ar fi de doar o zecime de milimetru. Nu este clar dacă o astfel de precizie există sau poate fi dezvoltată pentru optica cu raze X.

Materialele fotorezistente pentru litografia cu raze X nu sunt disponibile în cantități comerciale. Dezvoltarea de noi sisteme de rezistente durează de obicei ani de zile și necesită o colaborare strânsă între chimiști, specialiști în materiale și ingineri de proces. Rezistentele trebuie să ofere o rezoluție ridicată, având în același timp o rezistență la corodare suficientă pentru a servi drept mască pentru etapele ulterioare de procesare. Acestea trebuie să prezinte o rugozitate redusă a marginilor și să nu provoace reacții secundare nedorite. Liderii pieței japoneze în acest domeniu nu ar lucra automat pentru un nou concurent.

Legat de asta:

• Războiul cipurilor AI escaladează: Coșmarul Nvidia? China ripostează cu propriile cipuri AI - iar Alibaba este doar începutul

Modelul de afaceri: Integrarea verticală, Segen sau un blestem

Substrate urmărește o strategie radicală care se abate de la industria consacrată. În loc să vândă sisteme de litografie către turnătoriile existente, compania intenționează să construiască și să opereze propriile fabrici de fabricație a semiconductorilor.

Această integrare verticală contrazice modelul de afaceri dominant din ultimele patru decenii. De când Morris Chang a fondat TSMC în 1987 și a stabilit modelul de turnătorie exclusivă, industria a devenit din ce în ce mai specializată. Firmele de proiectare fără fabrică se concentrează pe arhitectura și proiectarea cipurilor, turnătoriile pe producție, iar furnizorii de echipamente precum ASML pe tehnologii specifice. Această specializare permite fiecărui jucător să devină de talie mondială în domeniul său respectiv.

Substrate susține că integrarea verticală reduce costurile de coordonare și permite o inovație mai rapidă. Tesla și SpaceX sunt adesea citate ca exemple de integrare verticală de succes. Dar industria semiconductorilor este diferită. Intensitatea capitalului este extremă. O fabrică modernă costă între cincisprezece și douăzeci de miliarde de dolari. TSMC cheltuiește anual peste patruzeci de miliarde de dolari pe cheltuieli de capital. Substrate a strâns până în prezent o sută de milioane de dolari și este evaluată la peste un miliard de dolari. Pentru a deveni competitivă, compania ar trebui să investească de o sută de ori această sumă.

În plus, operarea unei turnătorii necesită abilități complet diferite față de dezvoltarea tehnologiei de litografie. TSMC are peste 70.000 de angajați, mulți dintre ei fiind ingineri de proces extrem de specializați. Compania are peste 40 de ani de experiență în optimizarea randamentului, analiza defectelor și gestionarea relațiilor cu clienții. Fiecare nou nod de proces necesită mii de experimente și iterații. Curba de învățare este abruptă și costisitoare.

Întrebarea este, de asemenea, cine ar fi clienții Substrate. Marile companii fabless, precum Nvidia, AMD și Qualcomm, au relații pe termen lung, strâns integrate, cu TSMC. Aceste parteneriate se bazează pe ani de colaborare, kituri de proiectare a proceselor dezvoltate în comun și încredere reciprocă. O nouă turnătorie ar trebui să ofere avantaje excepționale pentru a rupe aceste relații. Costurile mai mici nu sunt suficiente atunci când riscurile legate de randament, fiabilitate și timpii de livrare sunt incerte.

Intel încearcă de ani de zile să-și extindă afacerea cu produse de turnătorie și se confruntă cu dificultăți considerabile. Intel Foundry Services a generat venituri externe de doar opt milioane de dolari în al treilea trimestru al anului 2024. Pierderile sunt masive. Acest lucru arată cât de dificil este, chiar și pentru un gigant consacrat al semiconductorilor, să pătrundă pe piața de turnătorie. Substrate ar trebui să o ia de la capăt.

Orizontul de timp: 2028 și ulterior

Substrate intenționează să înceapă producția de masă în 2028. Acesta este un calendar extrem de ambițios. Trecerea de la demonstrația actuală de laborator la producția comercială în aproximativ trei ani ar necesita ca totul să meargă perfect.

Pentru comparație: ASML a început cu prototipuri alfa inițiale pentru EUV în 2006, a livrat primul său sistem de pre-producție în 2010 și a ajuns la producția de volum mare abia în 2019. Aceasta înseamnă treisprezece ani de la prima demonstrație până la producția de masă, și asta cu o companie deja consacrată, care avea o vastă experiență în litografie.

Substrate ar trebui nu doar să își aducă tehnologia de litografie la stadiul de producție în termen de trei ani, ci și să construiască o fabrică, să stabilească lanțuri de aprovizionare pentru toate materialele și echipamentele necesare, să dezvolte și să optimizeze procesele, să atragă clienți și să obțină autorizațiile necesare. Chiar dacă tehnologia funcționează, acest termen este nerealist.

Un interval de timp mai realist ar fi de opt până la doisprezece ani până la o producție comercială semnificativă. Aceasta ar însemna că impactul asupra industriei nu s-ar resimți decât cel mai devreme la mijlocul anilor 2030. Până atunci, ASML își va fi stabilit sistemele EUV cu NA ridicat, TSMC va lucra probabil la procese de un nanometru sau mai puțin, iar întreaga industrie s-ar fi putut îndrepta într-o direcție care face ca abordarea Substrate să fie învechită.

Scenarii alternative viitoare: Ce s-ar putea întâmpla cu adevărat?

Anunțul Substrate ridică întrebări importante, dar scenariile probabile variază de la eșec total la succese parțiale care influențează subtil industria, dar nu o revoluționează.

Scenariul pesimist este că Substrate nu va depăși obstacolele tehnice. Fizica litografiei cu raze X s-ar putea dovedi prea problematică, efectele stocastice ar putea fi incontrolabile sau costurile de capital ar putea deveni prea mari. Compania ar putea atunci fie să dea faliment, fie să alunece într-un rol de nișă pentru aplicații specializate. Din punct de vedere istoric, majoritatea competitorilor la adresa tehnologiilor consacrate au eșuat. Atât Nikon, cât și Canon au încercat să concureze cu ASML în cursa EUV și au renunțat.

Un scenariu de mijloc ar fi ca Substrate să facă tehnologia parțial funcțională, dar nu la costul promis sau cu fiabilitatea necesară. Compania ar putea apoi să licențieze tehnologia sa unui jucător consacrat. ASML însăși ar putea fi interesată să evalueze litografia cu raze X ca o potențială tehnologie de generație următoare după High-NA EUV. Alternativ, un producător important de semiconductori, precum Intel sau Samsung, ar putea achiziționa tehnologia pentru a-și diferenția propriile capacități de producție.

Un scenariu optimist ar fi ca Substrate să dezvolte într-adevăr o soluție de litografie funcțională și mai rentabilă, dar să abandoneze afacerea cu turnătorie și, în schimb, să vândă sisteme către producători consacrați. Acest lucru ar reduce barierele la intrare și ar putea duce la o concurență mai sănătoasă în domeniul echipamentelor de litografie. ASML ar simți presiunea de a reduce prețurile și de a inova mai rapid. Întreaga industrie ar putea beneficia.

Scenariul transformativ în care Substrate stăpânește tehnologia, își exploatează cu succes propriile fabrici și devine un competitor semnificativ în domeniul turnătoriei pare a fi cel mai puțin probabil. Combinarea inovației tehnologice cu inovarea modelului de afaceri într-una dintre cele mai complexe și cu cea mai mare consumatoare de capital din lume reprezintă o provocare extraordinară.

Implicațiile mai largi: Legea lui Moore, limitele de miniaturizare și căile alternative

Povestea Substratului ridică, de asemenea, întrebări fundamentale despre viitorul industriei semiconductorilor. Legea lui Moore, observația că numărul de tranzistoare de pe un cip se dublează aproximativ la fiecare doi ani, a fost modelul de avangardă al industriei încă din anii 1960. Însă, din ce în ce mai mult, se prevăd vocile sfârșitul acestei tendințe.

Limitările fizice devin din ce în ce mai evidente. Tranzistoarele se apropie de dimensiuni atomice. În structurile sub trei nanometri, apar efecte cuantice precum tunelarea, unde electronii sar necontrolat prin bariere. Generarea de căldură devine problematică. Curenții de scurgere a electronilor cresc. Unii experți susțin că Legea lui Moore s-a încheiat deja în 2016, când Intel a avut nevoie de cinci ani pentru a trece de la zece la șapte nanometri, în loc de tradiționalii doi ani.

Constrângerile economice sunt la fel de semnificative. Legea lui Rock afirmă că costul construirii unei fabrici de semiconductori se dublează aproximativ la fiecare patru ani. O fabrică pentru tehnologia de doi nanometri costă douăzeci de miliarde de dolari sau mai mult. Numărul companiilor care își pot permite astfel de investiții este în scădere. Doar TSMC, Samsung și Intel rămân în cursa pentru nodurile de top. Toate celelalte au renunțat și se concentrează pe tehnologii mai mature și mai profitabile.

În acest context, promisiunea Substrate de a reduce drastic costurile este deosebit de tentantă. Dacă va avea succes, mai mulți jucători ar putea intra în sectorul principal de producție a semiconductorilor, ceea ce ar stimula concurența. Cu toate acestea, chiar și cu litografie mai ieftină, costul total al unei fabrici rămâne enorm, deoarece litografia reprezintă doar aproximativ douăzeci la sută din costurile totale ale echipamentelor.

Abordările alternative pentru continuarea Legii lui Moore sunt intens cercetate. Noi arhitecturi de tranzistoare, cum ar fi FET-urile cu porți complete, pe care Samsung și TSMC le introduc în procesele de trei nanometri, îmbunătățesc controlul asupra fluxului de electroni. Stivuirea tridimensională a cipurilor prin tehnologii avansate de ambalare, cum ar fi CoWoS de la TSMC, face posibilă integrarea mai multor funcționalități în volume mai mici. Materiale noi, cum ar fi nitrura de galiu sau nanotuburile de carbon, ar putea completa sau înlocui siliciul. Arhitecturile de calcul neuromorfice și computerele cuantice promit paradigme de calcul fundamental diferite.

Autoasamblarea dirijată a copolimerilor bloc și litografia prin nanoamprentă sunt alte abordări litografice alternative explorate. Aceste tehnologii ar putea oferi avantaje pentru anumite aplicații, dar până acum nu au făcut saltul către producția de masă. Industria semiconductorilor este conservatoare când vine vorba de schimbări de proces, deoarece riscurile sunt prea mari.

O provocare fascinantă cu un rezultat incert

Anunțul Substrate este, fără îndoială, interesant și ridică întrebări importante despre viitorul producției de semiconductori. Impactul potențial asupra monopolurilor consacrate, structurilor de putere geopolitică și echilibrelor economice din această industrie critică este considerabil.

Totuși, un realism sobru este justificat. Istoria industriei semiconductorilor este plină de tehnologii promițătoare care au eșuat și de anunțuri care s-au dovedit a fi exagerate. Litografia cu raze X era deja prezentată ca viitor în anii 1980 și 1990 și a eșuat. Provocările tehnice, economice și organizaționale pe care Substrate trebuie să le depășească sunt monumentale.

ASML și TSMC nu și-au atins pozițiile dominante din întâmplare, ci prin decenii de muncă răbdătoare, investiții masive, parteneriate perspicace și excelență tehnică. Aceste companii nu vor urmări pasiv cum un nou-venit le invadează piețele. Își vor accelera propria inovație, vor ajusta prețurile și vor încerca să păstreze potențialii clienți.

Pentru investitorii Substrate, inclusiv Peter Thiel și In-Q-Tel, aceasta este o afacere cu risc ridicat, cu profituri potențial enorme, dar și posibilitatea foarte reală a unei pierderi totale. Pentru industria semiconductorilor în ansamblu, această evoluție trimite un semnal pozitiv că inovația nu s-a încheiat încă și că se explorează noi abordări. Chiar dacă Substrate eșuează, lecțiile învățate ar putea informa eforturile viitoare.

Anii următori vor arăta dacă Substrate poate revoluționa cu adevărat industria semiconductorilor sau dacă se va dovedi a fi doar un alt episod în lunga luptă de a împinge limitele miniaturizării. Dimensiunile economice, tehnologice și geopolitice ale acestei povești o transformă într-un studiu de caz fascinant despre inovație, disrupție și limitele a ceea ce este posibil într-una dintre cele mai complexe industrii ale economiei moderne.

Războiul cipurilor 2.0: De ce SUA, China și Europa se confruntă cu riscuri foarte diferite

Amenințarea nu se limitează în niciun caz la Europa, ci afectează întreaga industrie globală a semiconductorilor. Cu toate acestea, natura amenințării este fundamental diferită pentru SUA și China decât pentru Europa.

1. Amenințarea la adresa Europei (în special ASML)

Pentru Europa, amenințarea este directă și existențială.

ASML în vizor: Substrate vizează chiar inima bijuteriei tehnologice europene ASML. Dacă litografia cu raze X se dovedește a fi un succes, aceasta ar rupe monopolul de zeci de ani al ASML asupra sistemelor de litografie de ultimă generație.

Daune economice: Un concurent de succes ar submina imensa putere de stabilire a prețurilor și marjele mari de profit ale ASML. Investițiile în următoarea generație (High-NA EUV), care costă sute de milioane pe mașină, s-ar putea dovedi a fi o investiție proastă.

Slăbirea ecosistemului: Amenințarea se extinde la întregul lanț de aprovizionare european construit în jurul ASML, în special la companiile germane de înaltă tehnologie, cum ar fi Zeiss (optică) și Trumpf (lasere).

Pierdere geopolitică: Europa își pierde cea mai importantă pârghie geopolitică. Controlul asupra ASML oferă UE (și Olandei) o poziție unică de putere în conflictele tehnologice globale, o poziție deja limitată de presiunea SUA. O alternativă americană ar elimina aproape complet această poziție.

2. Amenințarea la adresa concurenței în SUA

Pentru SUA, este o sabie cu două tăișuri: o oportunitate strategică pentru națiune, dar o amenințare perturbatoare pentru jucătorii americani consacrați.

Amenințare la adresa Intel și Samsung: Companii precum Intel și Samsung, care investesc masiv în SUA (susținute de CHIPS Act), și-au bazat toate strategiile de viitor pe tehnologia EUV a ASML. Au investit miliarde în fabrici bazate pe EUV. O tehnologie nouă, incompatibilă, de la Substrate ar devaloriza aceste investiții și i-ar obliga să își regândească complet planurile de acțiune.

Un nou competitor apare pe piața internă: Substrate intenționează nu doar să vândă mașini, ci și să opereze propria turnătorie. Acest lucru i-ar transforma într-un competitor direct pentru ambițiile de turnătorie ale Intel și pentru fabricile americane ale Samsung. Un nou jucător, potențial cu costuri mai mici, ar crește semnificativ presiunea concurențială pe piața internă.

Avantaj pentru companiile fără fabrică: Pentru designerii de cipuri precum Nvidia, AMD sau Qualcomm, însă, această dezvoltare este în primul rând o oportunitate. În prezent, aceștia depind de TSMC. Un nou furnizor de turnătorie, cu sediul în SUA, le-ar consolida poziția de negociere și ar reduce riscurile lanțului de aprovizionare. „Amenințarea” lor ar fi doar indirectă dacă Substrate ar da greș și ar bloca capital de investiții valoros care ar fi putut fi folosit în altă parte.

Pe scurt, pentru SUA: nu reprezintă o amenințare la adresa securității naționale sau a economiei (dimpotrivă), ci o amenințare perturbatoare la adresa echilibrului existent și a modelelor de afaceri ale producătorilor de semiconductori consacrați din SUA.

3. Amenințarea la adresa Chinei

Pentru China, amenințarea este pur geopolitică și strategică – și potențial chiar mai mare decât cea reprezentată de ASML.

Intensificarea blocadei tehnologice: SUA împiedică deja ASML să furnizeze către China cele mai avansate sisteme EUV ale sale. Dacă tehnologia litografică de vârf este dezvoltată acum direct de o companie americană cu implicarea CIA, controalele la export vor deveni și mai stricte și mai impenetrabile. Constrângerea tehnologică a SUA ar fi înăsprită.

Decalajul se mărește: China se luptă să ajungă din urmă noduri mai avansate (cum ar fi procesul de 7nm al SMIC) care utilizează tehnologia DUV mai veche. O tehnologie nouă, mult mai ieftină și mai puternică, din Occident, ar întârzia eforturile Chinei cu ani și ar mări dramatic decalajul tehnologic.

Presiune sporită pentru autosuficiență: Această evoluție este dovada supremă pentru China că nu se poate baza niciodată pe tehnologia occidentală. Ar crește masiv presiunea asupra guvernului chinez de a investi și mai multe resurse în dezvoltarea propriei tehnologii de litografie internă - o întreprindere extrem de costisitoare și de lungă durată.

☑️ Limba noastră de afaceri este engleza sau germana

☑️ NOU: Corespondență în limba ta maternă!

Konrad Wolfenstein

Eu și echipa mea suntem bucuroși să vă fim la dispoziție în calitate de consilier personal.

Mă puteți contacta completând formularul de contact de aici sau pur și simplu sunându-mă la +49 89 89 674 804 ( München) . Adresa mea de e-mail este: wolfenstein@xpert.digital

Aștept cu nerăbdare proiectul nostru comun.

☑️ Suport pentru IMM-uri în strategie, consultanță, planificare și implementare

☑️ Crearea sau realinierea strategiei digitale și a digitalizării

☑️ Extinderea și optimizarea proceselor de vânzări internaționale

☑️ Platforme de tranzacționare B2B globale și digitale

☑️ Dezvoltare Afaceri Pioneer / Marketing / PR / Târguri Comerciale

Beneficiați de expertiza extinsă, în cinci domenii, a Xpert.Digital într-un pachet complet de servicii | Cercetare și dezvoltare, XR, PR și optimizare a vizibilității digitale - Imagine: Xpert.Digital

Xpert.Digital deține cunoștințe aprofundate în diverse industrii. Acest lucru ne permite să dezvoltăm strategii personalizate, aliniate cu precizie cerințelor și provocărilor segmentului dumneavoastră specific de piață. Prin analiza continuă a tendințelor pieței și monitorizarea evoluțiilor din industrie, putem acționa proactiv și oferi soluții inovatoare. Combinația dintre experiență și expertiză generează valoare adăugată și oferă clienților noștri un avantaj competitiv decisiv.

Mai multe informații aici:

• Beneficiați de cele 5 domenii de expertiză ale Xpert.Digital într-un singur pachet – începând de la doar 500 €/lună