Чипы на 90% дешевле из США? Стартап Substrate бросает вызов гигантам ASML (Нидерланды) и TSMC (Тайвань).

Рентгеновская литография 2.0: от лаборатории до массового производства. Реалистична ли рентгеновская литография снова?

В мире высоких технологий, где прогресс измеряется в нанометрах, полупроводниковая промышленность напоминает крепость с практически непреодолимыми стенами. На вершине этого мирового порядка стоят два неоспоримых гиганта: голландский монополист ASML, единственный поставщик непомерно дорогих установок EUV-литографии для производства современных микросхем, и тайваньский литейный гигант TSMC, доминирующий на мировом рынке контрактного производства. Эта высококонцентрированная экосистема, построенная на десятилетиях исследований и сотнях миллиардов инвестиций, до сих пор казалась неуязвимой.

Но теперь стартап Substrate из Сан-Франциско производит фурор, способный потрясти основы этой отрасли. Благодаря поддержке более 100 миллионов долларов от известных инвесторов, таких как Питер Тиль и венчурное подразделение ЦРУ In-Q-Tel, Substrate готов переписать правила игры. Их обещание: возрождённая и переосмысленная технология рентгеновской литографии, которая не только мощнее существующих систем EUV ASML, но и способна значительно снизить стоимость одной пластины на 90%.

Это заявление – нечто гораздо большее, чем просто технологическая инновация; это геополитическое и экономическое объявление войны. Оно наносит удар в самое сердце стремления Америки к технологическому суверенитету, бросает вызов бизнес-модели самых дорогих в мире машин и обещает разрушить непреодолимые барьеры для входа в производство микросхем. Однако путь от многообещающей лабораторной демонстрации к надёжному массовому производству вымощен обломками неудавшихся революций. Технические препятствия монументальны, скептицизм отрасли глубок, а сама история рентгеновской литографии – это история исторических провалов. Поэтому ключевой вопрос заключается в следующем: являемся ли мы свидетелями начала подлинного прорыва, который перекроит глобальный ландшафт микросхем, или же всего лишь щедро финансируемого дежавю технологической мечты, разбивающейся о суровые реалии физики и экономики?

Подходит для:

• Секретная сверхдержава Европы ASML в войне чипов: как одна компания держит в своих руках будущее европейского рынка чипов для искусственного интеллекта

Ожидается изменение глобальной власти благодаря инновационной рентгеновской литографии

Технология производства микросхем и полупроводников, одно из важнейших промышленных достижений XXI века, в настоящее время переживает переломный момент. Стартап из Сан-Франциско Substrate привлекает значительное внимание мировой индустрии микросхем, анонсируя новую технологию рентгеновской литографии. При поддержке крупных инвесторов, таких как Питер Тиль, компания привлекла более ста миллионов долларов и заявляет о разработке альтернативы чрезвычайно дорогим литографическим системам голландского монополиста ASML и производственным мощностям тайваньского гиганта TSMC. Потенциальное влияние этого развития на всю цепочку создания стоимости полупроводников, геополитическую структуру власти и экономический баланс в этой отрасли имеет фундаментальное значение и требует детального экономического анализа.

Экономика полупроводниковой литографии: когда монополии сталкиваются с трудностями

История промышленных инноваций неоднократно показывает, что технологический прорыв редко исходит из центра устоявшихся структур власти, а инициируется извне.

Современная полупроводниковая промышленность переживает исключительный уровень концентрации. Компания ASML, базирующаяся в Нидерландах, фактически контролирует весь рынок современных литографических систем, занимая от 90 до 100% рынка литографии в экстремальном ультрафиолете. Эти машины, стоимостью от 200 до 400 миллионов долларов за единицу, необходимы для производства современных полупроводников размером менее семи нанометров. Валовая рентабельность ASML стабильно превышает 50%, что свидетельствует о колоссальной ценовой мощи фактического монополиста. В 2024 году выручка компании составила 28,3 млрд евро, а чистая прибыль – 7,6 млрд евро. Прогнозируется рост выручки примерно на 15% к 2025 году при валовой рентабельности около 52%.

Разработка технологии EUV стала настоящим марафоном, занявшим более трёх десятилетий и обошедшимся в общей сложности в десять миллиардов долларов. ASML смогла справиться с этим гигантским проектом только благодаря стратегическому партнёрству с Intel, Samsung и TSMC, которые в 2012 году совместно инвестировали в компанию 1,4 миллиарда евро, участвуя в так называемом проекте «Мушкетёр». Первая коммерческая система EUV была поставлена ​​в 2010 году, но технология достигла готовности к массовому производству только в 2019 году. Эта задержка выхода на рынок почти на двадцать лет по сравнению с первоначальными планами иллюстрирует огромные технические трудности.

В то же время тайваньская компания TSMC доминирует на мировом рынке литейного производства, занимая впечатляющую долю рынка, превышающую 70% во втором квартале 2025 года. Выручка компании в третьем квартале 2025 года составила 30,24 млрд долларов США, а на 2025 год она планирует капитальные вложения в размере от 38 до 42 млрд долларов США. Стоимость современного завода TSMC нового поколения составляет от 15 до 20 млрд долларов США. Эти цифры иллюстрируют огромные барьеры для входа в эту отрасль.

Рентгеновская литография, которая теперь использует подложки в качестве альтернативы, отнюдь не является новым изобретением. Эта технология уже исследовалась в 1970-х годах, а в 1980-х и 1990-х годах IBM, Motorola и другие американские корпорации вложили значительные средства в её развитие. Однако технические сложности оказались слишком серьёзными. К фундаментальным проблемам относились необходимость использования чрезвычайно стабильных масок из дорогостоящих материалов, таких как золото, сложность производства стабильных источников рентгеновского излучения и сложность рассеяния вторичных электронов, что ограничивало разрешение. Свою роль сыграли и экономические факторы: отрасль не могла договориться об общих стандартах, а финансирование со стороны различных компаний не получалось из-за расхождения деловых интересов.

Технологический прорыв: революция или повторение исторических неудач?

Компания Substrate утверждает, что решила эти исторические проблемы. Компания использует специально разработанный ускоритель частиц, который разгоняет электроны почти до скорости света. Эти электроны проходят через ряд магнитов, которые заставляют их колебаться, генерируя интенсивное рентгеновское излучение с длиной волны менее четырёх нанометров. Эта длина волны значительно короче 13,5 нанометров, используемых в технологии EUV ASML, что теоретически обеспечивает более высокое разрешение. Substrate представила результаты лабораторных исследований, демонстрирующие структуры с критическим размером двенадцать нанометров и расстоянием между остриями тринадцать нанометров, что сопоставимо с возможностями современных EUV-систем для двухнанометровых технологических процессов.

Ключевое экономическое заявление Substrate заключается в том, что стоимость одной пластины может снизиться с примерно ста тысяч долларов в настоящее время до примерно десяти тысяч долларов к концу десятилетия. Это снижение затрат на девяносто процентов коренным образом изменит экономику производства полупроводников. Компания утверждает, что отказ от сложного процесса многоэтапного формирования рисунка, часто необходимого в EUV-технологии, позволит значительно сократить количество этапов производства.

Однако скептицизм отрасли оправдан и основан на отрезвляющих технических и экономических реалиях. Демонстрация структур в лабораторных условиях — это совершенно иная задача, чем массовое производство со стабильным выходом годных. TSMC достигает выхода годных около семидесяти процентов при использовании четырёхнанометровых процессов, в то время как Samsung, используя аналогичные технологии, ограничивается всего лишь тридцатью пятью процентами. Эти цифры иллюстрируют, насколько важны стабильность процесса и минимизация дефектов. Даже самые незначительные отклонения на атомном уровне могут привести к сбоям.

Особенно важной проблемой современной литографии являются стохастические эффекты, то есть случайные отклонения в процессе экспонирования. В EUV-литографии эти эффекты уже могут составлять более половины общего бюджета ошибок и, по оценкам, к 2030 году будут обходиться отрасли более чем в десять миллиардов долларов упущенной выгоды ежегодно. Эти проблемы обусловлены фундаментальными физическими законами малых структур, где число фотонов, распределение молекул резиста и рассеяние электронов по своей природе случайны. Вопрос о том, способны ли подложки лучше справляться с этими проблемами при воздействии рентгеновских лучей, чем ASML при EUV, остаётся открытым.

Другая фундаментальная проблема — доступность подходящих материалов. EUV-литография потребовала разработки совершенно новых фоторезистов, специально оптимизированных для длины волны 13,5 нанометра. Японские компании, такие как JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical и Fujifilm, контролируют более 90% рынка EUV-фоторезистов. Эти материалы основаны на металлосодержащих соединениях с такими элементами, как олово, гафний или цирконий, которые обладают более высоким поглощением в EUV-диапазоне. Компании Substrate пришлось бы не только разрабатывать собственные фоторезисты, совместимые с рентгеновским излучением, но и наладить их массовое производство. Аналогичным образом, высокоточные маски для рентгеновского излучения и специализированная оптика должны были бы быть доступны в больших количествах — цепочка поставок, которая в настоящее время отсутствует.

Экономические последствия: кто выигрывает, кто проигрывает

Потенциальное влияние успешной технологии рентгеновской литографии на полупроводниковую промышленность будет огромным и изменит всю цепочку создания стоимости.

ASML находится в центре этого потенциального прорыва. Компания инвестировала более сорока лет в укрепление своего технологического лидерства. Только на разработку EUV ушли десятилетия и миллиарды долларов. Наличие действующего конкурента не только подорвет ценовую мощь ASML, но и может привести к переосмыслению всей её инвестиционной стратегии. В настоящее время компания активно инвестирует в высокоапертурные EUV-системы, которые стоят 380 миллионов долларов за единицу и обещают ещё более высокое разрешение. Если бы Substrate действительно удалось достичь сопоставимых или лучших результатов за десятую часть от стоимости, это поставило бы под сомнение дорожную карту ASML с высокой апертурой. Акционеры, оценивающие ASML более чем в 300 миллиардов долларов, могли бы кардинально пересмотреть свои взгляды.

Для TSMC последствия будут неоднозначными. С одной стороны, более дешевая технология литографии может снизить капитальные затраты на новые фабрики. В настоящее время TSMC ежегодно тратит от 38 до 42 миллиардов долларов на капитальные затраты, значительная часть которых направляется на системы EUV. Машина EUV с низкой числовой апертурой стоит около 235 миллионов долларов, и TSMC ежегодно требуется всё больше таких систем. Более дешёвые альтернативы могли бы повысить рентабельность. С другой стороны, Substrate не планирует продавать свои системы, а намерена эксплуатировать собственные фабрики. Это сделало бы Substrate прямым конкурентом TSMC. История показывает, что вертикально интегрированные модели редко добиваются успеха в полупроводниковой промышленности. Специализация между проектными и литейными компаниями без собственных производственных мощностей доказала свою эффективность. Substrate придётся решать не только проблемы разработки технологий, но и совершенно иные задачи литейного производства, отношений с клиентами и контрактного производства. Сорокалетний опыт TSMC в оптимизации процессов, контроле качества и обслуживании клиентов — это огромное конкурентное преимущество, которое невозможно просто скопировать.

Для разработчиков чипов без собственных производственных мощностей, таких как Nvidia, AMD, Qualcomm и Broadcom, успешная технология подложки может открыть новые возможности. В настоящее время эти компании практически полностью зависят от TSMC и, в меньшей степени, от Samsung. Только Nvidia получила выручку в размере 124,4 млрд долларов в 2024 году, в основном от процессоров для ИИ. Любая диверсификация производственных возможностей снизит риски в цепочке поставок и потенциально укрепит её позиции на переговорах с литейными заводами. Однако эти компании не станут переходить на непроверенного поставщика, пока он не продемонстрирует стабильное качество и выход годной продукции в течение нескольких лет. Перенос конструкции чипа между разными литейными заводами — сложный и дорогостоящий процесс, поскольку каждый производитель использует разные комплекты для проектирования техпроцессов.

Intel и Samsung, которые разрабатывают и производят чипы и всё чаще предлагают услуги литейного производства, оказались в сложном положении. Intel испытывает трудности со своим литейным подразделением, которое в 2023 году понесло убыток в семь миллиардов долларов при выручке в 18,9 миллиарда долларов. Технологический процесс Intel 18A должен обеспечить конкурентные преимущества, но задержки и технические проблемы общеизвестны. Samsung сталкивается с аналогичными проблемами, связанными с выходом годных изделий на современных узлах. Новая, более дешёвая технология литографии теоретически могла бы помочь обеим компаниям, но обе компании вложили значительные средства в технологии на основе EUV и не собираются легкомысленно переходить на новый формат.

Поставщики в цепочке создания стоимости полупроводников также пострадают. Zeiss, немецкий производитель сверхточных зеркал для систем ASML, Trumpf, поставщик мощных лазеров, а также Applied Materials, KLA и Lam Research, предоставляющие другое производственное оборудование, вложили значительные средства в поддержку экосистемы EUV. Внедрение новой технологии потребует создания новых цепочек поставок. Японским производителям фоторезистов придётся либо разрабатывать материалы, совместимые с рентгеновским излучением, либо потерять долю рынка.

Геополитическое измерение: технологический суверенитет и экономическая безопасность

Полупроводниковая промышленность глубоко укоренилась в геополитической напряженности, и объявление о подложке появилось в стратегически важный момент.

В последние годы США ввели всё более строгий экспортный контроль в отношении Китая, чтобы ограничить его доступ к передовым полупроводниковым технологиям. ASML запрещено продавать Китаю свои самые передовые системы EUV. Эта политика направлена ​​на ограничение возможностей Китая в разработке искусственного интеллекта и военных приложений. В то же время правительство США активно инвестирует в перенос производства полупроводников обратно в США в рамках Закона CHIPS, который предоставляет 39 миллиардов долларов прямых грантов и 25-процентный инвестиционный налоговый кредит.

Substrate идеально вписывается в эту стратегическую повестку. Разработанная и произведенная в США система литографии снизила бы зависимость от голландских и тайваньских технологий. Участие Питера Тиля неслучайно. Тиль неоднократно подчёркивал необходимость американской технологической автономии. In-Q-Tel, венчурное подразделение ЦРУ, также является инвестором Substrate, что подчёркивает важность национальной безопасности.

Однако история рентгеновской литографии показывает, что национальные лидеры не обязательно добиваются успеха. США пытались вернуть себе лидерство в полупроводниковой отрасли в 1980-х и 1990-х годах благодаря сотрудничеству с SEMATECH, но в конечном итоге потерпели неудачу. ASML добилась своего прорыва не благодаря национальной промышленной политике, а благодаря кропотливому технологическому развитию, умелому интегрированию цепочек поставок и продуманному партнёрству с клиентами. Вопрос в том, может ли государственная поддержка быть успешной без этих факторов.

Китай, в свою очередь, отвечает на западные экспортные ограничения масштабными инвестициями в отечественные полупроводниковые технологии. Инициатива «Сделано в Китае 2025» ставит во главу угла самодостаточность. Если технология Substrate окажется успешной, Китай будет стремиться получить доступ к этой технологии или разработать собственные альтернативы. SMIC, крупнейший китайский литейный завод, добился прогресса в освоении семинанометровых процессов без EUV, несмотря на ограничения, хотя и с более низкой производительностью и более высокими затратами.

Европа оказалась в сложном положении. ASML — европейская компания, однако правительство Нидерландов подвергается давлению со стороны США, требующих ограничить экспорт. Закон о европейских чипах предусматривает субсидии в размере 43 миллиардов евро для удвоения доли европейского производства полупроводников на мировом рынке с 10 до 20 процентов. Альтернативный вариант литографии, доминируемый в США, может ещё больше подорвать стратегическую автономию Европы.

Наша глобальная отраслевая и деловая экспертиза в области развития бизнеса, продаж и маркетинга - Изображение: Xpert.Digital

Отраслевые направления: B2B, цифровизация (от искусственного интеллекта до расширенной реальности), машиностроение, логистика, возобновляемые источники энергии и промышленность

Подробнее об этом здесь:

• Xpert Business Hub

Тематический центр с идеями и опытом:

• Платформа знаний о мировой и региональной экономике, инновациях и отраслевых тенденциях
• Сбор анализов, импульсов и справочной информации из наших приоритетных направлений
• Место для получения экспертных знаний и информации о текущих событиях в бизнесе и технологиях
• Тематический центр для компаний, желающих узнать больше о рынках, цифровизации и отраслевых инновациях

Технологические препятствия: что лежит между лабораторией и массовым производством

Путь от впечатляющих лабораторных результатов до массового коммерческого производства в полупроводниковой промышленности, как известно, сложен и чреват непредвиденными проблемами.

Самая большая проблема подложки — масштабирование. Представленная лабораторная демонстрация доказывает, что, в принципе, возможно изготовление структур в соответствующем диапазоне размеров. Однако для коммерческой литографии требуется гораздо больше. Установка ASML экспонирует примерно от 130 до 170 пластин в час. Точность наложения, то есть точного совмещения нескольких слоёв, должна быть менее одного нанометра. Однородность по всей пластине должна быть чрезвычайно высокой. Плотность дефектов должна быть менее одного дефекта на квадратный сантиметр. Одновременное выполнение всех этих требований, при котором система будет стабильно работать в течение нескольких месяцев, является монументальным инженерным достижением.

Источник ускорителя частиц, используемый компанией Substrate, должен работать с исключительной стабильностью. Любые колебания интенсивности или положения пучка могут негативно сказаться на качестве. ASML потратила годы на стабилизацию своего лазерно-плазменного источника олова для EUV-излучения. Этот источник выбрасывает 50 000 мельчайших капель олова в секунду в вакуумную камеру, где они дважды подвергаются воздействию 30-киловаттного CO2-лазера, создавая плазму, излучающую EUV-излучение. Сложность этого решения обусловлена ​​многолетними итерациями. Substrate заявляет о более компактном и экономичном решении, но без многолетних полевых испытаний это остаётся лишь домыслами.

Оптика для рентгеновских лучей принципиально отличается от оптики для EUV или DUV. Рентгеновские лучи невозможно сфокусировать линзами, поскольку они поглощаются большинством материалов. Вместо этого необходимы специальные зеркала скользящего падения. Эти зеркала должны быть изготовлены с невероятной точностью. Zeiss производит зеркала для ASML, где, если учесть масштаб Германии, максимальные отклонения от идеальной формы составят всего одну десятую миллиметра. Существует ли такая точность или можно ли её достичь для рентгеновской оптики, пока неясно.

Фоторезисты для рентгеновской литографии недоступны в коммерческих количествах. Разработка новых резистивных систем обычно занимает годы и требует тесного сотрудничества химиков, материаловедов и инженеров-технологов. Резисты должны обеспечивать высокое разрешение и при этом обладать достаточной стойкостью к травлению, чтобы служить маской для последующих этапов обработки. Они должны обладать низкой шероховатостью кромок и не вызывать нежелательных побочных реакций. Японские лидеры рынка в этой области не стали бы автоматически работать на нового конкурента.

Подходит для:

• Война ИИ-чипов обостряется: кошмар для Nvidia? Китай наносит ответный удар собственными ИИ-чипами — и Alibaba — это только начало.

Бизнес-модель: вертикальная интеграция как Segen или проклятие

Компания Substrate придерживается радикальной стратегии, отличающейся от устоявшейся в отрасли. Вместо продажи литографических систем существующим литейным заводам компания планирует построить и эксплуатировать собственные заводы по производству полупроводников.

Такая вертикальная интеграция противоречит доминирующей бизнес-модели последних четырёх десятилетий. С тех пор, как Моррис Чанг основал TSMC в 1987 году и запустил модель «чистого производства», отрасль становится всё более специализированной. Компании, занимающиеся разработкой без собственных производственных мощностей, специализируются на архитектуре и проектировании микросхем, литейные заводы — на производстве, а поставщики оборудования, такие как ASML, — на конкретных технологиях. Такая специализация позволяет каждому игроку стать мировым лидером в своей области.

Substrate утверждает, что вертикальная интеграция снижает затраты на координацию и способствует более быстрому внедрению инноваций. Tesla и SpaceX часто приводят в качестве примеров успешной вертикальной интеграции. Но полупроводниковая промышленность — это нечто иное. Капиталоёмкость здесь чрезвычайно высока. Современный завод стоит от пятнадцати до двадцати миллиардов долларов. TSMC ежегодно тратит на капитальные затраты более сорока миллиардов долларов. Substrate уже привлекла сто миллионов долларов, а её оценка превышает миллиард долларов. Чтобы стать конкурентоспособной, компании необходимо инвестировать в сто раз больше.

Более того, управление литейным производством требует совершенно иных навыков, чем разработка технологий литографии. В TSMC работает более 70 000 человек, многие из которых — высококвалифицированные инженеры-технологи. Компания обладает более чем 40-летним опытом оптимизации выхода годной продукции, анализа дефектов и управления взаимоотношениями с клиентами. Каждый новый узел процесса требует тысяч экспериментов и итераций. Процесс обучения крутой и дорогой.

Вопрос также в том, кто будет клиентами Substrate. Крупные компании без собственных производственных мощностей, такие как Nvidia, AMD и Qualcomm, имеют долгосрочные, тесно интегрированные отношения с TSMC. Эти партнёрства основаны на многолетнем сотрудничестве, совместной разработке комплектов для проектирования технологических процессов и взаимном доверии. Чтобы разорвать эти отношения, новому литейному заводу необходимо будет предложить исключительные преимущества. Одного лишь снижения затрат недостаточно, когда риски, связанные с выходом годных изделий, надёжностью и сроками поставки, неопределённы.

Корпорация Intel уже много лет пытается расширить свой литейный бизнес, но сталкивается с серьёзными трудностями. В третьем квартале 2024 года подразделение Intel Foundry Services получило всего восемь миллионов долларов внешней выручки. Убытки колоссальны. Это показывает, насколько сложно даже устоявшемуся полупроводниковому гиганту выйти на рынок литейного производства. Производство подложек — это всё равно что начинать с нуля.

Временной горизонт: 2028 год и далее

Планируется начать массовое производство субстратов в 2028 году. Это исключительно амбициозный график. Переход от текущей лабораторной демонстрации к коммерческому производству примерно за три года потребует идеального выполнения всех задач.

Для сравнения: компания ASML начала свою деятельность с первых альфа-прототипов EUV в 2006 году, выпустила первую предсерийную систему в 2010 году и достигла массового производства только в 2019 году. С первой демонстрации до массового производства прошло тринадцать лет, и это при том, что компания уже имела большой опыт в литографии.

Компании Substrate необходимо не только вывести свою технологию литографии на уровень промышленной готовности в течение трёх лет, но и построить фабрику, наладить цепочки поставок всех необходимых материалов и оборудования, разработать и оптимизировать процессы, привлечь клиентов и получить необходимые разрешения. Даже если технология будет работать, эти сроки нереалистичны.

Более реалистичный срок до начала значительного коммерческого производства составит восемь-двенадцать лет. Это означает, что влияние на отрасль проявится не раньше середины 2030-х годов. К тому времени ASML уже разработает свои высокочисловы EUV-системы, TSMC, возможно, будет работать над процессами с нормой в один нанометр или ниже, и вся отрасль может двигаться в направлении, которое сделает подход Substrate устаревшим.

Альтернативные сценарии будущего: что может произойти на самом деле?

Анонс Substrate поднимает важные вопросы, но вероятные сценарии варьируются от полного провала до частичного успеха, который незаметно повлияет на отрасль, но не произведет в ней революцию.

Пессимистический сценарий заключается в том, что Substrate не преодолеет технические препятствия. Физические основы рентгеновской литографии могут оказаться слишком сложными, стохастические эффекты могут выйти из-под контроля, а капитальные затраты могут стать слишком высокими. В таком случае компания либо потерпит неудачу, либо скатится в нишевую сферу специализированных приложений. Исторически большинство конкурентов устоявшихся технологий терпели неудачу. Nikon и Canon пытались конкурировать с ASML в гонке EUV, но сдались.

Альтернативный вариант заключается в том, что Substrate сделает технологию частично функциональной, но не по обещанной цене и не с необходимой надёжностью. Затем компания могла бы лицензировать свою технологию для существующего игрока. ASML сама могла бы быть заинтересована в оценке рентгеновской литографии как потенциальной технологии следующего поколения после технологии EUV с высокой числовой апертурой. В качестве альтернативы, крупный производитель полупроводников, такой как Intel или Samsung, мог бы приобрести эту технологию, чтобы расширить свои производственные возможности.

Оптимистичный сценарий предполагает, что Substrate действительно разработает работающее, более экономичное решение для литографии, но откажется от литейного бизнеса и вместо этого продаст системы проверенным производителям. Это снизит барьеры для входа и может привести к более здоровой конкуренции на рынке литографического оборудования. ASML будет вынуждена снизить цены и ускорить внедрение инноваций. От этого выиграет вся отрасль.

Сценарий трансформации, при котором Substrate освоит технологию, успешно запустит собственные фабрики и станет серьёзным конкурентом на рынке литейного производства, представляется наименее вероятным. Сочетание технологических инноваций с инновациями в бизнес-моделях в одной из самых капиталоёмких и сложных отраслей в мире — это непростая задача.

Более широкие последствия: закон Мура, пределы миниатюризации и альтернативные пути

История с Substrate также поднимает фундаментальные вопросы о будущем полупроводниковой промышленности. Закон Мура, согласно которому число транзисторов на кристалле примерно удваивается каждые два года, задавал тон в отрасли с 1960-х годов. Однако всё чаще звучат голоса, предсказывающие конец этой тенденции.

Физические ограничения становятся всё более очевидными. Транзисторы приближаются к атомным размерам. В структурах размером менее трёх нанометров возникают квантовые эффекты, такие как туннелирование, при котором электроны неконтролируемо проскакивают сквозь барьеры. Выделение тепла становится проблемой. Увеличиваются токи утечки электронов. Некоторые эксперты утверждают, что закон Мура перестал действовать ещё в 2016 году, когда Intel потребовалось пять лет, чтобы перейти с десяти до семи нанометров, вместо традиционных двух.

Экономические ограничения не менее значительны. Закон Рока гласит, что стоимость строительства завода по производству полупроводников примерно удваивается каждые четыре года. Фабрика по двухнанометровой технологии стоит двадцать миллиардов долларов и более. Число компаний, которые могут позволить себе такие инвестиции, сокращается. Только TSMC, Samsung и Intel продолжают борьбу за лидирующие позиции. Все остальные выбыли и сосредоточились на более зрелых и прибыльных технологиях.

В этом контексте обещание Substrate радикально снизить затраты выглядит особенно заманчиво. В случае успеха на ведущий сектор производства полупроводников могли бы выйти новые игроки, что стимулировало бы конкуренцию. Однако даже при более дешёвой литографии общая стоимость производства остаётся огромной, поскольку на литографию приходится лишь около двадцати процентов от общей стоимости оборудования.

Ведутся активные исследования альтернативных подходов к продолжению действия закона Мура. Новые архитектуры транзисторов, такие как полевые транзисторы с круговым затвором (gate-all-around FET), которые Samsung и TSMC внедряют в трёхнанометровых процессах, улучшают управление потоком электронов. Трёхмерная компоновка кристаллов с использованием передовых технологий корпусирования, таких как CoWoS от TSMC, позволяет интегрировать больше функций в меньшие объёмы. Новые материалы, такие как нитрид галлия или углеродные нанотрубки, могут дополнить или заменить кремний. Нейроморфные вычислительные архитектуры и квантовые компьютеры обещают принципиально иные вычислительные парадигмы.

Направленная самосборка блок-сополимеров и наноимпринтная литография – ещё одни альтернативные подходы к литографии, которые сейчас изучаются. Эти технологии могут дать преимущества в определённых областях применения, но пока не получили широкого распространения в массовом производстве. Полупроводниковая промышленность консервативна в вопросах внесения изменений в технологические процессы, поскольку риски слишком высоки.

Увлекательная задача с неопределенным исходом

Заявление Substrate, несомненно, впечатляет и поднимает важные вопросы о будущем производства полупроводников. Потенциальное влияние на устоявшиеся монополии, геополитическую структуру власти и экономический баланс в этой критически важной отрасли весьма существенно.

Однако трезвый реализм оправдан. История полупроводниковой промышленности полна многообещающих, но провалившихся технологий и заявлений, оказавшихся преувеличением. Рентгеновская литография уже была воспринята как будущее в 1980-х и 1990-х годах, но потерпела неудачу. Технические, экономические и организационные проблемы, которые предстоит преодолеть Substrate, колоссальны.

ASML и TSMC добились своего лидерства не случайно, а благодаря десятилетиям упорного труда, масштабным инвестициям, продуманному партнёрству и техническому совершенству. Эти компании не будут пассивно наблюдать за вторжением новичка на их рынки. Они ускорят собственные инновации, скорректируют цены и постараются удержать потенциальных клиентов.

Для инвесторов Substrate, включая Питера Тиля и In-Q-Tel, это высокорискованное предприятие с потенциально огромной прибылью, но и вполне реальной возможностью полной потери. Для полупроводниковой отрасли в целом это развитие событий посылает позитивный сигнал о том, что инновации ещё не закончились и что изучаются новые подходы. Даже если Substrate потерпит неудачу, извлечённые уроки могут быть полезны для будущих проектов.

Ближайшие годы покажут, сможет ли Substrate действительно произвести революцию в полупроводниковой промышленности или же станет лишь очередным эпизодом в долгой борьбе за расширение границ миниатюризации. Экономические, технологические и геополитические аспекты этой истории делают её увлекательным примером инноваций, прорывов и пределов возможного в одной из самых сложных отраслей современной экономики.

Война чипов 2.0: почему США, Китай и Европа сталкиваются с совершенно разными рисками

Эта угроза никоим образом не ограничивается Европой, а затрагивает всю мировую полупроводниковую промышленность. Однако характер угрозы для США и Китая принципиально иной, чем для Европы.

1. Угроза Европе (особенно ASML)

Для Европы угроза прямая и экзистенциальная.

ASML под прицелом: Substrate нацелен на самое сердце европейской технологической жемчужины ASML. Если рентгеновская литография окажется успешной, это разрушит многолетнюю монополию ASML на передовые литографические системы.

Экономический ущерб: Успешный конкурент подорвет огромную ценовую мощь и высокую рентабельность ASML. Инвестиции в следующее поколение (High-NA EUV), которые стоят сотни миллионов за машину, могут оказаться неудачными.

Ослабление экосистемы: Угроза распространяется на всю европейскую цепочку поставок, выстроенную вокруг ASML, особенно на немецкие высокотехнологичные компании, такие как Zeiss (оптика) и Trumpf (лазеры).

Геополитическая потеря: Европа теряет свой важнейший геополитический рычаг. Контроль над ASML даёт ЕС (и Нидерландам) уникальную позицию силы в глобальных технологических конфликтах, которая и без того ограничена давлением США. Альтернатива со стороны США практически полностью устранит эту позицию.

2. Угроза конкуренции в США

Для США это палка о двух концах: стратегическая возможность для страны, но подрывная угроза для устоявшихся игроков на рынке США.

Угроза для Intel и Samsung: Такие компании, как Intel и Samsung, активно инвестирующие в США (при поддержке закона CHIPS), полностью основывают свои будущие стратегии на технологии EUV компании ASML. Они вложили миллиарды долларов в фабрики, использующие EUV. Новая, несовместимая технология Substrate обесценит эти инвестиции и вынудит их полностью пересмотреть свои планы.

На внутреннем рынке появляется новый конкурент: Substrate планирует не только продавать оборудование, но и открыть собственное литейное производство. Это сделало бы их прямым конкурентом амбиций Intel в сфере литейного производства и американских заводов Samsung. Новый игрок, потенциально предлагающий более низкие издержки, значительно усилил бы конкурентное давление на внутреннем рынке.

Преимущество для компаний без собственных производственных мощностей: Однако для разработчиков микросхем, таких как Nvidia, AMD или Qualcomm, это развитие — прежде всего возможность. В настоящее время они зависят от TSMC. Новый американский поставщик литейных технологий укрепит их позиции на переговорах и снизит риски в цепочке поставок. Их «угроза» будет лишь косвенной, если Substrate потерпит неудачу и потребует ценного инвестиционного капитала, который можно было бы использовать в других целях.

Подводя итоги для США: это не угроза национальной безопасности или экономике (как раз наоборот), а разрушительная угроза существующему балансу и бизнес-моделям устоявшихся американских производителей полупроводников.

3. Угроза Китаю

Для Китая угроза носит исключительно геополитический и стратегический характер и потенциально даже больше, чем та, которую представляет ASML.

Усиление технологической блокады: США уже не позволяют ASML поставлять свои самые передовые системы EUV в Китай. Если передовая технология литографии теперь разрабатывается непосредственно американской компанией при участии ЦРУ, экспортный контроль станет ещё более строгим и непреодолимым. Технологическое господство США усилится.

Разрыв увеличивается: Китай изо всех сил пытается догнать более передовые технологии (например, 7-нм техпроцесс SMIC), используя устаревшую технологию DUV. Новая, гораздо более дешёвая и мощная технология Запада отбросит Китай на годы назад и значительно увеличит технологический разрыв.

Растущее давление в сторону самодостаточности: это развитие событий — окончательное доказательство для Китая, что он никогда не сможет полагаться на западные технологии. Это значительно усилит давление на китайское правительство, заставив его вкладывать ещё больше ресурсов в разработку собственной, отечественной технологии литографии — чрезвычайно дорогостоящего и длительного проекта.

☑️ Наш деловой язык — английский или немецкий.

☑️ НОВИНКА: Переписка на вашем национальном языке!

Konrad Wolfenstein

Я был бы рад служить вам и моей команде в качестве личного консультанта.

Вы можете связаться со мной, заполнив контактную форму или просто позвоните мне по телефону +49 89 89 674 804 (Мюнхен) . Мой адрес электронной почты: wolfenstein ∂ xpert.digital

Я с нетерпением жду нашего совместного проекта.

☑️ Поддержка МСП в разработке стратегии, консультировании, планировании и реализации.

☑️ Создание или корректировка цифровой стратегии и цифровизации.

☑️ Расширение и оптимизация процессов международных продаж.

☑️ Глобальные и цифровые торговые платформы B2B

☑️ Пионерское развитие бизнеса/маркетинг/PR/выставки.

Воспользуйтесь преимуществами обширного пятистороннего опыта Xpert.Digital в комплексном пакете услуг | НИОКР, XR, PR и оптимизация цифровой видимости — Изображение: Xpert.Digital

Xpert.Digital обладает глубокими знаниями различных отраслей. Это позволяет нам разрабатывать индивидуальные стратегии, которые точно соответствуют требованиям и задачам вашего конкретного сегмента рынка. Постоянно анализируя тенденции рынка и следя за развитием отрасли, мы можем действовать дальновидно и предлагать инновационные решения. Благодаря сочетанию опыта и знаний мы создаем добавленную стоимость и даем нашим клиентам решающее конкурентное преимущество.

Подробнее об этом здесь:

• Используйте 5-кратный опыт Xpert.Digital в одном пакете — всего от 500 евро в месяц