Chips 90 % billigare från USA? Startupföretaget Substrate utmanar jättarna ASML (Nederländerna) och TSMC (Taiwan).

Röntgenlitografi 2.0: Från laboratorium till massproduktion – Är röntgenlitografi realistisk igen?

I den högteknologiska världen, där framsteg mäts i nanometer, liknar halvledarindustrin en fästning med nästan oöverstigliga murar. Högst upp i denna globala ordning står två obestridda jättar: den holländska monopolisten ASML, den enda leverantören av de orimligt dyra EUV-litografimaskinerna för toppmodern chiptillverkning, och den taiwanesiska gjuterijätten TSMC, som dominerar den globala kontraktstillverkningsmarknaden. Detta starkt koncentrerade ekosystem, byggt på årtionden av forskning och hundratals miljarder i investeringar, har hittills verkat oberörbart.

Men nu gör ett startupföretag från San Francisco, Substrate, vågor som kan skaka om grunden för den här branschen. Med stöd av över 100 miljoner dollar från framstående investerare som Peter Thiel och CIA:s riskkapitalavdelning, In-Q-Tel, är Substrate redo att skriva om spelets regler. Deras löfte: en återupplivad och nytänkt röntgenlitografiteknik som inte bara är kraftfullare än ASML:s etablerade EUV-system, utan också dramatiskt kan minska kostnaden per chipskiva med 90 procent.

Detta tillkännagivande är långt mer än bara en teknisk innovation; det är en geopolitisk och ekonomisk krigsförklaring. Det slår mot hjärtat av Amerikas strävan efter teknologisk suveränitet, utmanar affärsmodellen för världens dyraste maskiner och lovar att krossa de förkrossande hindren för inträde inom chiptillverkning. Men vägen från en lovande laboratoriedemonstration till tillförlitlig massproduktion är kantad med spillror från misslyckade revolutioner. De tekniska hindren är monumentala, industriskepticismen är djup och röntgenlitografins historia i sig är en av historiska misslyckanden. Den avgörande frågan är därför: Bevittnar vi början på en verklig omvälvning som kommer att rita om det globala chiplandskapet, eller bara en högfinansierad déjà vu av en teknologisk dröm som krossas mot fysikens och ekonomins hårda realiteter?

Lämplig för detta:

• Europas hemliga supermakt ASML i chipkriget: Hur ett enda företag håller framtiden för EU:s chip-AI i sina händer

Global maktförskjutning förväntas genom innovativ röntgenlitografi

Chip- och halvledartillverkningsteknik, en av de viktigaste industriella utvecklingarna under 2000-talet, upplever för närvarande en anmärkningsvärd vändpunkt. Ett San Francisco-baserat startupföretag som heter Substrate väcker stor uppmärksamhet inom den globala mikrochipindustrin med tillkännagivandet av en ny röntgenlitografiteknik. Med stöd av framstående investerare som Peter Thiel har företaget samlat in över hundra miljoner dollar och hävdar att de har utvecklat ett alternativ till de extremt dyra litografisystemen hos den holländska monopolisten ASML och tillverkningskapaciteten hos den taiwanesiska jätten TSMC. Den potentiella effekten av denna utveckling på hela halvledarvärdekedjan, de geopolitiska maktstrukturerna och de ekonomiska balanserna inom denna bransch är grundläggande och motiverar en detaljerad ekonomisk analys.

Halvledarlitografins ekonomi: När monopol möter utmaningar

Historien om industriella innovationer visar gång på gång att teknologisk omvälvning sällan kommer från etablerade maktstrukturers centrum, utan initieras av utomstående.

Den nuvarande halvledarindustrin upplever en exceptionell koncentrationsnivå. ASML, baserat i Nederländerna, kontrollerar praktiskt taget hela marknaden för toppmoderna litografisystem och har en marknadsandel på 90 till 100 procent inom extrem ultraviolett litografi. Dessa maskiner, som kostar mellan 200 och 400 miljoner dollar per enhet, är avgörande för tillverkning av avancerade halvledare under sju nanometer. ASMLs bruttomarginal överstiger konsekvent 50 procent, en indikator på den enorma prissättningskraften hos en de facto monopolist. År 2024 genererade företaget en omsättning på 28,3 miljarder euro med en nettovinst på 7,6 miljarder euro. En omsättningstillväxt på cirka 15 procent förväntas för 2025, med en bruttomarginal på cirka 52 procent.

Utvecklingen av denna EUV-teknik var ett maratonlopp som sträckte sig över mer än tre decennier och kostade totalt över tio miljarder dollar. ASML kunde bara hantera detta gigantiska åtagande genom strategiska partnerskap med Intel, Samsung och TSMC, som tillsammans investerade 1,4 miljarder euro i företaget 2012 och därmed deltog i det så kallade Musketeer-projektet. Det första kommersiella EUV-systemet levererades 2010, men tekniken nådde inte massproduktionsmodig förrän 2019. Denna försenade marknadslansering på nästan tjugo år jämfört med de ursprungliga planerna illustrerar de enorma tekniska hindren.

Parallellt dominerar TSMC i Taiwan den globala gjuterimarknaden med en häpnadsväckande marknadsandel på över 70 procent under andra kvartalet 2025. Företaget genererade intäkter på 30,24 miljarder dollar under tredje kvartalet 2025 och planerar kapitalutgifter på mellan 38 och 42 miljarder dollar för 2025. En toppmodern nästa generations TSMC-fabrik kostar mellan 15 och 20 miljarder dollar. Dessa siffror illustrerar de enorma inträdesbarriärerna i denna bransch.

Röntgenlitografi, som nu erbjuder substrat som ett alternativ, är inte på något sätt en ny uppfinning. Denna teknik forskades redan på 1970-talet, och under 1980- och 1990-talen investerade IBM, Motorola och andra amerikanska företag kraftigt i dess utveckling. De tekniska utmaningarna visade sig dock vara för stora. Bland de grundläggande problemen fanns behovet av extremt stabila masker gjorda av dyra material som guld, svårigheten att producera enhetliga röntgenkällor och komplexiteten i sekundär elektronspridning, vilket begränsade upplösningen. Ekonomiska faktorer spelade också en roll: industrin kunde inte enas om gemensamma standarder, och finansiering från olika företag misslyckades på grund av motstridiga affärsintressen.

Teknologisk disruption: Revolution eller upprepning av historiska misslyckanden?

Substrate påstår sig ha löst dessa historiska problem. Företaget använder en specialdesignad partikelaccelerator som accelererar elektroner till nära ljusets hastighet. Dessa elektroner passerar genom en serie magneter som får dem att oscillera, vilket genererar intensiva röntgenstrålar med våglängder under fyra nanometer. Denna våglängd är betydligt kortare än de 13,5 nanometer som används i ASML:s EUV-teknik, vilket teoretiskt möjliggör högre upplösning. Substrate har presenterat laboratorieresultat som visar strukturer med en kritisk dimension på tolv nanometer och ett avstånd från spets till spets på tretton nanometer, jämförbart med moderna EUV-systems kapacitet för processtekniker på två nanometer.

Substrates viktigaste ekonomiska påstående är att kostnaden per wafer skulle kunna falla från nuvarande cirka hundra tusen dollar till cirka tio tusen dollar i slutet av decenniet. Denna nittioprocentiga kostnadsminskning skulle fundamentalt förändra ekonomin för halvledartillverkning. Företaget menar att genom att undvika den komplexa flermönsterprocessen som ofta krävs i EUV, kan antalet produktionssteg minskas drastiskt.

Industrins skepticism är dock berättigad och baserad på allvarliga tekniska och ekonomiska realiteter. Att demonstrera strukturer i laboratoriet är ett helt annat åtagande än massproduktion med jämna utbyten. TSMC uppnår utbyten på cirka sjuttio procent med fyra nanometerprocesser, medan Samsung kämpar med utbyten på endast trettiofem procent med liknande tekniker. Dessa siffror illustrerar hur kritisk processstabilitet och defektminimering är. Även de minsta avvikelserna på atomnivå kan leda till fel.

Ett särskilt kritiskt problem inom modern litografi är stokastiska effekter, dvs. slumpmässiga variationer i exponeringsprocessen. Inom EUV-litografi kan dessa effekter redan stå för mer än hälften av den totala felbudgeten och beräknas kosta industrin över tio miljarder dollar i förlorade intäkter årligen fram till 2030. Dessa problem är ett resultat av den grundläggande fysiken hos små strukturer, där antalet fotoner, fördelningen av resistmolekyler och elektronspridning är i sig slumpmässiga. Huruvida substrat kan övervinna dessa utmaningar bättre med röntgenstrålar än ASML kan med EUV är fortfarande en öppen fråga.

Ett annat grundläggande problem är tillgången på lämpliga material. EUV-litografi krävde utveckling av helt nya fotoresister specifikt optimerade för våglängden 13,5 nanometer. Japanska företag som JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical och Fujifilm kontrollerar över nittio procent av EUV-fotoresistmarknaden. Dessa material är baserade på metallhaltiga föreningar med element som tenn, hafnium eller zirkonium, vilka uppvisar högre absorption vid EUV-våglängder. Substrate skulle inte bara behöva utveckla sina egna röntgenkompatibla fotoresister utan också etablera massproduktion av dessa material. Likaså skulle högprecisionsmaskerna för röntgenstrålar och den specialiserade optiken behöva finnas tillgängliga i stora mängder – en leveranskedja som för närvarande inte existerar.

De ekonomiska konsekvenserna: Vem vinner, vem förlorar

Den potentiella effekten av en framgångsrik röntgenlitografiteknik på halvledarindustrin skulle vara djupgående och omforma hela värdekedjan.

ASML står i centrum för denna potentiella omvälvning. Företaget har investerat över fyrtio år i att bygga sitt tekniska ledarskap. Enbart EUV-utveckling har kostat årtionden och miljarder dollar. En fungerande konkurrent skulle inte bara undergräva ASMLs prissättningskraft utan skulle också kunna leda till en omprövning av hela deras investeringsstrategi. Företaget investerar för närvarande kraftigt i EUV-system med hög NA, vilka kostar 380 miljoner dollar per enhet och lovar ännu högre upplösningar. Om Substrate faktiskt skulle kunna uppnå jämförbara eller bättre resultat till en tiondel av kostnaden, skulle det fundamentalt utmana ASMLs färdplan för hög NA. Aktieägare, som värderar ASML till över 300 miljarder dollar, skulle kunna göra en dramatisk omvärdering.

För TSMC skulle konsekvenserna vara blandade. Å ena sidan skulle billigare litografiteknik kunna minska kapitalkostnaderna för nya fabriker. TSMC spenderar för närvarande mellan 38 och 42 miljarder dollar årligen på kapitalutgifter, varav en betydande del allokeras till EUV-system. En EUV-maskin med låg NA kostar cirka 235 miljoner dollar, och TSMC behöver fler av dem varje år. Billigare alternativ skulle kunna förbättra marginalerna. Å andra sidan planerar Substrate inte att sälja sina system utan avser att driva sina egna fabriker. Detta skulle göra Substrate till en direkt konkurrent till TSMC. Historien visar att vertikalt integrerade modeller sällan lyckas inom halvledarindustrin. Specialisering mellan fabrikslösa designföretag och gjuterier har visat sig vara överlägset. Substrate skulle inte bara behöva övervinna utmaningen med teknikutveckling utan också den helt andra utmaningen med gjuteriverksamhet, kundrelationer och kontraktstillverkning. TSMC:s fyrtioåriga erfarenhet av processoptimering, kvalitetskontroll och kundservice är en enorm konkurrensfördel som inte bara kan replikeras.

För fabless-chipdesigners som Nvidia, AMD, Qualcomm och Broadcom skulle en framgångsrik substratteknik kunna öppna upp nya möjligheter. Dessa företag är för närvarande nästan helt beroende av TSMC och, i mindre utsträckning, av Samsung. Nvidia genererade ensamt 124,4 miljarder dollar i intäkter år 2024, främst från AI-processorer. All diversifiering av tillverkningskapacitet skulle minska risken i leveranskedjan och potentiellt stärka deras förhandlingsposition med gjuterier. Dessa företag skulle dock inte byta till en obeprövad leverantör förrän den leverantören har visat konsekvent kvalitet och avkastning under flera år. Att byta chipdesign mellan olika gjuterier är komplext och dyrt, eftersom varje tillverkare använder olika processdesignkit.

Intel och Samsung, som båda designar och tillverkar chip och i allt större utsträckning erbjuder gjuteritjänster, befinner sig i en svår situation. Intel kämpar med sin gjuteriavdelning, som ådrog sig en förlust på sju miljarder dollar på 18,9 miljarder dollar i intäkter år 2023. Intels 18A-processteknik ska ge konkurrensfördelar, men förseningar och tekniska problem är ökända. Samsung står inför liknande utmaningar med avkastningsproblem vid avancerade noder. En ny, billigare litografiteknik skulle teoretiskt sett kunna hjälpa båda, men båda företagen har gjort massiva investeringar i EUV-baserade processer och skulle inte byta lättvindigt.

Leverantörer i halvledarvärdekedjan skulle också påverkas. Zeiss, den tyska tillverkaren av ultraprecisa speglar för ASML-system, Trumpf, som levererar högeffektslasrarna, och Applied Materials, KLA och Lam Research, som tillhandahåller annan tillverkningsutrustning, har alla investerat kraftigt i EUV-ekosystemstöd. En ny teknik skulle kräva nya leveranskedjor. Japanska fotoresisttillverkare skulle antingen behöva utveckla röntgenkompatibla material eller förlora marknadsandelar.

Den geopolitiska dimensionen: Teknologisk suveränitet och ekonomisk säkerhet

Halvledarindustrin är djupt inbäddad i geopolitiska spänningar, och tillkännagivandet om substratet kommer vid en strategiskt viktig tidpunkt.

Under senare år har USA infört alltmer restriktiva exportkontroller mot Kina för att begränsa dess tillgång till avancerad halvledarteknik. ASML är förbjudet att sälja sina mest avancerade EUV-system till Kina. Denna policy syftar till att begränsa Kinas kapacitet att utveckla AI och militära tillämpningar. Samtidigt investerar den amerikanska regeringen kraftigt i att flytta halvledartillverkning tillbaka till USA genom CHIPS Act, som ger 39 miljarder dollar i direkta bidrag och en skattelättnad på 25 procent för investeringar.

Substrate passar perfekt in i denna strategiska agenda. Ett litografisystem som utvecklas och tillverkas i USA skulle minska beroendet av holländsk och taiwanesisk teknologi. Peter Thiels engagemang är ingen slump. Thiel har upprepade gånger betonat behovet av amerikansk teknologisk autonomi. In-Q-Tel, CIA:s riskkapitalavdelning, är också en investerare i Substrate, vilket understryker den nationella säkerhetsdimensionen.

Röntgenlitografins historia visar dock att nationella mästare inte nödvändigtvis är framgångsrika. USA försökte återta ledarskapet inom halvledarbranschen på 1980- och 1990-talen genom samarbeten med SEMATECH, men misslyckades slutligen. ASML uppnådde sitt genombrott inte genom nationell industripolitik, utan genom tålmodig teknisk utveckling, skicklig integration av leveranskedjor och skickliga partnerskap med kunder. Frågan är om statligt stöd kan vara framgångsrikt utan dessa faktorer.

Kina svarar i sin tur på västerländska exportrestriktioner med massiva investeringar i inhemsk halvledarteknik. Initiativet Made in China 2025 prioriterar självförsörjning. Om Substrate visar sig vara framgångsrikt kommer Kina att försöka få tillgång till denna teknik eller utveckla egna alternativ. SMIC, Kinas största gjuteri, har gjort framsteg med sju nanometerprocesser utan EUV, trots restriktioner, om än med lägre avkastning och högre kostnader.

Europa befinner sig i en komplex situation. ASML är ett europeiskt företag, men den nederländska regeringen är under press från USA att begränsa exporten. Den europeiska chipslagen utlovar 43 miljarder euro i subventioner för att fördubbla den europeiska halvledartillverkningens globala marknadsandel från 10 till 20 procent. Ett USA-dominerat litografialternativ skulle ytterligare kunna undergräva Europas strategiska autonomi.

Vår globala bransch- och affärsexpertis inom affärsutveckling, försäljning och marknadsföring - Bild: Xpert.Digital

Branschfokus: B2B, digitalisering (från AI till XR), maskinteknik, logistik, förnybar energi och industri

Mer om detta här:

• Xpert Business Hub

Ett ämnesnav med insikter och expertis:

• Kunskapsplattform om global och regional ekonomi, innovation och branschspecifika trender
• Insamling av analyser, impulser och bakgrundsinformation från våra fokusområden
• En plats för expertis och information om aktuell utveckling inom näringsliv och teknologi
• Ämnesnav för företag som vill lära sig om marknader, digitalisering och branschinnovationer

De tekniska hindren: Vad ligger mellan laboratoriet och massproduktion

Vägen från imponerande laboratorieresultat till kommersiell massproduktion är notoriskt svår och kantad av oförutsedda problem inom halvledarindustrin.

Substratets största utmaning är skalning. Den visade laboratoriedemonstrationen bevisar att strukturer i relevant storleksintervall i princip kan produceras. Kommersiell litografi kräver dock mycket mer. En ASML-maskin exponerar cirka 130 till 170 wafers per timme. Överlagringsnoggrannheten, dvs. den exakta uppriktningen av flera lager, måste vara mindre än en nanometer. Likformigheten över hela wafern måste vara extremt hög. Defektdensiteterna måste ligga i intervallet mindre än en defekt per kvadratcentimeter. Att uppfylla alla dessa krav samtidigt, medan systemet körs stabilt i månader, är en monumental ingenjörsprestation.

Partikelacceleratorn som används av Substrate måste arbeta med extraordinär stabilitet. Varje fluktuation i strålens intensitet eller position skulle äventyra kvaliteten. ASML har tillbringat år med att stabilisera sin laser-plasma-tennkälla för EUV. Denna källa avfyrar 50 000 små tenndroppar per sekund in i ett vakuumkärl, där de träffas två gånger av en 30-kilowatt CO2-laser för att generera plasman som avger EUV-ljus. Komplexiteten hos denna lösning är resultatet av åratal av iteration. Substrate påstår sig ha en mer kompakt och kostnadseffektiv lösning, men utan åratal av fälttester förblir detta spekulativt.

Optiken för röntgenstrålning skiljer sig fundamentalt från den för EUV eller DUV. Röntgenstrålning kan inte fokuseras med linser eftersom den absorberas av de flesta material. Istället behövs speciella släpspeglar. Dessa speglar måste tillverkas med hisnande precision. Zeiss producerar speglar för ASML där, uppskalade till Tysklands storlek, de största avvikelserna från den ideala formen bara skulle uppgå till en tiondels millimeter. Huruvida sådan precision finns eller kan utvecklas för röntgenoptik är oklart.

Fotoresistmaterial för röntgenlitografi finns inte tillgängliga i kommersiella mängder. Att utveckla nya resistsystem tar vanligtvis år och kräver ett nära samarbete mellan kemister, materialforskare och processingenjörer. Resisterna måste erbjuda hög upplösning samtidigt som de har tillräcklig etsningsbeständighet för att fungera som en mask för efterföljande bearbetningssteg. De måste uppvisa låg kantjämnhet och får inte orsaka några oönskade sidoreaktioner. De japanska marknadsledarna inom detta område skulle inte automatiskt arbeta för en ny konkurrent.

Lämplig för detta:

• AI-chipkriget eskalerar: Nvidias mardröm? Kina slår tillbaka med sina egna AI-chip – och Alibaba är bara början

Affärsmodellen: Vertikal integration som Segen eller en förbannelse

Substrate följer en radikal strategi som avviker från den etablerade industrin. Istället för att sälja litografisystem till befintliga gjuterier planerar företaget att bygga och driva sina egna anläggningar för halvledartillverkning.

Denna vertikala integration strider mot den dominerande affärsmodellen under de senaste fyra decennierna. Sedan Morris Chang grundade TSMC 1987 och etablerade den renodlade gjuterimodellen har branschen blivit alltmer specialiserad. Fabless-designföretag fokuserar på chiparkitektur och design, gjuterier på tillverkning och utrustningsleverantörer som ASML på specifika teknologier. Denna specialisering gör det möjligt för varje aktör att bli världsledande inom sitt respektive område.

Substrate menar att vertikal integration minskar samordningskostnader och möjliggör snabbare innovation. Tesla och SpaceX nämns ofta som exempel på framgångsrik vertikal integration. Men halvledarindustrin är annorlunda. Kapitalintensiteten är extrem. En modern fabrik kostar femton till tjugo miljarder dollar. TSMC spenderar över fyrtio miljarder dollar årligen på kapitalutgifter. Substrate har hittills samlat in hundra miljoner dollar och värderas till över en miljard dollar. För att bli konkurrenskraftigt skulle företaget behöva investera hundra gånger så mycket.

Dessutom kräver det helt andra färdigheter att driva ett gjuteri än att utveckla litografiteknik. TSMC har över 70 000 anställda, många av dem högt specialiserade processingenjörer. Företaget har över 40 års erfarenhet av avkastningsoptimering, defektanalys och kundrelationshantering. Varje ny processnod kräver tusentals experiment och iterationer. Inlärningskurvan är brant och dyr.

Frågan är också vilka Substrates kunder skulle vara. Stora fabless-företag som Nvidia, AMD och Qualcomm har långsiktiga, nära integrerade relationer med TSMC. Dessa partnerskap bygger på åratal av samarbete, gemensamt utvecklade processdesignpaket och ömsesidigt förtroende. Ett nytt gjuteri skulle behöva erbjuda exceptionella fördelar för att bryta dessa relationer. Lägre kostnader ensamma räcker inte när riskerna gällande avkastning, tillförlitlighet och leveranstider är osäkra.

Intel har försökt expandera sin gjuteriverksamhet i flera år och kämpar avsevärt. Intel Foundry Services genererade endast åtta miljoner dollar i externa intäkter under tredje kvartalet 2024. Förlusterna är enorma. Detta visar hur svårt det är, även för en etablerad halvledarjätte, att penetrera gjuterimarknaden. Substrate skulle börja om från början.

Tidshorisonten: 2028 och framåt

Substrate planerar att starta massproduktion 2028. Detta är en exceptionellt ambitiös tidslinje. Att gå från den nuvarande laboratoriedemonstrationen till kommersiell produktion på ungefär tre år skulle kräva att allt går perfekt.

Som jämförelse: ASML började med initiala alfaprototyper för EUV 2006, levererade sitt första förproduktionssystem 2010 och nådde högvolymstillverkning först 2019. Det är tretton år från den första demonstrationen till massproduktion, och det med ett redan etablerat företag som hade omfattande erfarenhet av litografi.

Substrate skulle inte bara behöva göra sin litografiteknik produktionsberedskap inom tre år, utan också bygga en fabrik, etablera leveranskedjor för allt nödvändigt material och utrustning, utveckla och optimera processer, förvärva kunder och erhålla nödvändiga tillstånd. Även om tekniken fungerar är denna tidslinje orealistisk.

En mer realistisk tidsram skulle vara åtta till tolv år tills betydande kommersiell produktion uppnås. Detta skulle innebära att effekten på industrin tidigast skulle märkas i mitten av 2030-talet. Då kommer ASML att ha etablerat sina EUV-system med hög NA, TSMC kommer möjligen att arbeta med processer på en nanometer eller lägre, och hela industrin skulle kunna ha rört sig i en riktning som gör Substrates tillvägagångssätt föråldrat.

Alternativa framtidsscenarier: Vad skulle egentligen kunna hända?

Tillkännagivandet av Substrate väcker viktiga frågor, men de troliga scenarierna sträcker sig från totalt misslyckande till delvisa framgångar som subtilt påverkar branschen men inte revolutionerar den.

Det pessimistiska scenariot är att Substrate inte kommer att övervinna de tekniska hindren. Fysiken bakom röntgenlitografi kan visa sig vara för problematisk, stokastiska effekter kan bli okontrollerbara eller kapitalkostnaderna kan bli för höga. Företaget skulle då antingen misslyckas eller halka in i en nischroll för specialiserade applikationer. Historiskt sett har de flesta utmanare till etablerade tekniker misslyckats. Både Nikon och Canon försökte konkurrera med ASML i EUV-kapplöpningen och gav upp.

Ett medelscenario skulle vara att Substrate gör tekniken delvis funktionell, men inte till den utlovade kostnaden eller med den nödvändiga tillförlitligheten. Företaget skulle sedan kunna licensiera sin teknik till en etablerad aktör. ASML själva skulle kunna vara intresserade av att utvärdera röntgenlitografi som en potentiell nästa generations teknik efter High-NA EUV. Alternativt skulle en stor halvledartillverkare som Intel eller Samsung kunna förvärva tekniken för att differentiera sina egna tillverkningsmöjligheter.

Ett optimistiskt scenario vore att Substrate verkligen utvecklar en fungerande, mer kostnadseffektiv litografilösning, men överger gjuteriverksamheten och istället säljer system till etablerade tillverkare. Detta skulle sänka inträdesbarriärerna och kan leda till en sundare konkurrens inom litografiutrustning. ASML skulle känna press att sänka priserna och förnya sig snabbare. Hela branschen skulle kunna gynnas.

Det transformativa scenariot där Substrate bemästrar tekniken, framgångsrikt driver sina egna fabriker och blir en betydande konkurrent inom gjuteribranschen framstår som det minst troliga. Att kombinera teknisk innovation med affärsmodellinnovation i en av världens mest kapitalintensiva och komplexa branscher är en extraordinär utmaning.

De bredare implikationerna: Moores lag, miniatyriseringsgränser och alternativa vägar

Substrate-berättelsen väcker också grundläggande frågor om halvledarindustrins framtid. Moores lag, observationen att antalet transistorer på ett chip ungefär fördubblas vartannat år, har varit branschens trendsättare sedan 1960-talet. Men alltmer förutspår röster slutet på denna trend.

Fysiska begränsningar blir alltmer uppenbara. Transistorer närmar sig atomdimensioner. I strukturer under tre nanometer uppstår kvanteffekter som tunnling, där elektroner hoppar okontrollerat genom barriärer. Värmegenerering blir problematisk. Elektronläckströmmar ökar. Vissa experter menar att Moores lag upphörde redan 2016, då det tog Intel fem år att gå från tio till sju nanometer, istället för de traditionella två åren.

De ekonomiska begränsningarna är lika betydande. Rocks lag säger att kostnaden för att bygga en halvledarfabrik ungefär fördubblas vart fjärde år. En fabrik för tvånanometerteknik kostar tjugo miljarder dollar eller mer. Antalet företag som har råd med sådana investeringar krymper. Endast TSMC, Samsung och Intel är kvar i kampen om de ledande noderna. Alla andra har hoppat av och fokuserar på mer mogna, lönsamma teknologier.

I detta sammanhang är Substrates löfte att drastiskt minska kostnaderna särskilt lockande. Om det lyckas skulle fler aktörer kunna komma in i den ledande halvledartillverkningssektorn, vilket skulle stimulera konkurrensen. Men även med billigare litografi förblir den totala kostnaden för en fabrik enorm, eftersom litografi bara står för cirka tjugo procent av de totala utrustningskostnaderna.

Alternativa metoder för att fortsätta Moores lag forskas intensivt. Nya transistorarkitekturer, såsom gate-all-around FET:er, som Samsung och TSMC introducerar i tre-nanometerprocesser, förbättrar kontrollen över elektronflödet. Tredimensionell stapling av chip genom avancerade paketeringstekniker som TSMC:s CoWoS gör det möjligt att integrera mer funktionalitet i mindre volymer. Nya material som galliumnitrid eller kolnanorör skulle kunna komplettera eller ersätta kisel. Neuromorfiska beräkningsarkitekturer och kvantdatorer lovar fundamentalt olika beräkningsparadigmer.

Riktad självorganisering av blocksampolymerer och nanoimprintlitografi är ytterligare alternativa litografimetoder som utforskas. Dessa tekniker skulle kunna erbjuda fördelar för vissa tillämpningar, men hittills har de inte tagit steget till massproduktion. Halvledarindustrin är konservativ när det gäller processförändringar eftersom riskerna är för höga.

En fascinerande utmaning med osäkert utfall

Substrates tillkännagivande är onekligen spännande och väcker viktiga frågor om framtiden för halvledartillverkning. Den potentiella påverkan på etablerade monopol, geopolitiska maktstrukturer och den ekonomiska balansen i denna kritiska bransch är betydande.

Nykter realism är dock motiverad. Halvledarindustrins historia är full av lovande tekniker som misslyckats och tillkännagivanden som visade sig vara överdrivna. Röntgenlitografi utropades redan som framtiden på 1980- och 1990-talen och misslyckades. De tekniska, ekonomiska och organisatoriska utmaningar som Substrate måste övervinna är monumentala.

ASML och TSMC uppnådde inte sina dominerande positioner av en slump, utan genom årtionden av tålmodigt arbete, massiva investeringar, skickliga partnerskap och teknisk excellens. Dessa företag kommer inte passivt att se på när en nykomling invaderar deras marknader. De kommer att accelerera sin egen innovation, justera priser och försöka behålla potentiella kunder.

För Substrates investerare, inklusive Peter Thiel och In-Q-Tel, är detta ett högriskföretag med potentiellt enorma vinster, men också en mycket reell risk för total förlust. För halvledarindustrin som helhet skickar denna utveckling en positiv signal om att innovationen ännu inte är över och att nya metoder utforskas. Även om Substrate misslyckas kan lärdomarna informera framtida satsningar.

De kommande åren kommer att visa om Substrate verkligen kan revolutionera halvledarindustrin eller om det bara visar sig vara ytterligare ett avsnitt i den långa kampen för att tänja på gränserna för miniatyrisering. De ekonomiska, teknologiska och geopolitiska dimensionerna av denna berättelse gör den till en fascinerande fallstudie av innovation, disruption och gränserna för vad som är möjligt i en av de mest komplexa branscherna i den moderna ekonomin.

Chipkriget 2.0: Varför USA, Kina och Europa står inför väldigt olika risker

Hotet är inte på något sätt begränsat till Europa, utan påverkar hela den globala halvledarindustrin. Hotets natur är dock fundamentalt annorlunda för USA och Kina än för Europa.

1. Hotet mot Europa (särskilt ASML)

För Europa är hotet direkt och existentiellt.

ASML i sikte: Substrate riktar in sig på själva hjärtat av den europeiska teknikjuvelen ASML. Om röntgenlitografi visar sig vara framgångsrikt skulle det bryta ASMLs årtionden långa monopol på toppmoderna litografisystem.

Ekonomisk skada: En framgångsrik konkurrent skulle undergräva ASMLs enorma prissättningskraft och höga marginaler. Investeringar i nästa generation (High-NA EUV), som kostar hundratals miljoner per maskin, kan visa sig vara en dålig investering.

Försvagning av ekosystemet: Hotet sträcker sig till hela den europeiska leveranskedjan som är uppbyggd kring ASML, särskilt till tyska högteknologiska företag som Zeiss (optik) och Trumpf (lasrar).

Geopolitisk förlust: Europa förlorar sin viktigaste geopolitiska hävstång. Kontroll över ASML ger EU (och Nederländerna) en unik maktposition i globala teknologikonflikter, en position som redan begränsas av amerikanskt tryck. Ett amerikanskt alternativ skulle nästan helt eliminera denna position.

2. Hotet mot konkurrensen i USA

För USA är det ett tveeggat svärd: en strategisk möjlighet för nationen, men ett omvälvande hot mot etablerade amerikanska aktörer.

Hot mot Intel och Samsung: Företag som Intel och Samsung, som investerar kraftigt i USA (med stöd av CHIPS Act), har baserat hela sina framtidsstrategier på ASML:s EUV-teknik. De har investerat miljarder i EUV-baserade fabriker. En ny, inkompatibel teknik från Substrate skulle devalvera dessa investeringar och tvinga dem att helt ompröva sina färdplaner.

En ny konkurrent dyker upp på hemmamarknaden: Substrate planerar inte bara att sälja maskiner utan också att driva ett eget gjuteri. Detta skulle göra dem till en direkt konkurrent till Intels gjuteriambitioner och Samsungs amerikanska fabriker. En ny, potentiellt billigare aktör skulle avsevärt öka konkurrenstrycket på den inhemska marknaden.

Fördel för fabless-företag: För chipdesigners som Nvidia, AMD eller Qualcomm är dock denna utveckling främst en möjlighet. De är för närvarande beroende av TSMC. En ny, USA-baserad gjuterileverantör skulle stärka deras förhandlingsposition och minska riskerna i leveranskedjan. Deras "hot" skulle bara vara indirekt om Substrate misslyckas och binder upp värdefullt investeringskapital som kunde ha använts någon annanstans.

Sammanfattningsvis för USA: Det är inte ett hot mot den nationella säkerheten eller ekonomin (tvärtom), utan ett störande hot mot den befintliga balansen och affärsmodellerna hos etablerade amerikanska halvledartillverkare.

3. Hotet mot Kina

För Kina är hotet rent geopolitiskt och strategiskt – och potentiellt ännu större än det som ASML utgör.

Intensifiera den teknologiska blockaden: USA hindrar redan ASML från att leverera sina mest avancerade EUV-system till Kina. Om ledande litografiteknik nu utvecklas direkt av ett amerikanskt företag med CIA-inblandning, kommer exportkontrollerna att bli ännu strängare och mer ogenomträngliga. Det amerikanska teknologiska greppet skulle skärpas.

Klyftan ökar: Kina kämpar för att komma ikapp mer avancerade noder (som SMIC:s 7nm-process) som använder äldre DUV-teknik. En ny, mycket billigare och kraftfullare teknik från väst skulle försena Kinas ansträngningar med flera år och dramatiskt öka den teknologiska klyftan.

Ökat tryck på självförsörjning: Denna utveckling är det ultimata beviset för Kina att de aldrig kan förlita sig på västerländsk teknologi. Det skulle kraftigt öka trycket på den kinesiska regeringen att investera ännu mer resurser i att utveckla sin egen, inhemska litografiteknik – ett extremt dyrt och långdraget åtagande.

☑ Vårt affärsspråk är engelska eller tyska

☑ Nytt: korrespondens på ditt nationella språk!

Konrad Wolfenstein

Jag är glad att vara tillgänglig för dig och mitt team som personlig konsult.

Du kan kontakta mig genom att fylla i kontaktformuläret eller helt enkelt ringa mig på +49 89 674 804 (München) . Min e -postadress är: Wolfenstein ∂ xpert.digital

Jag ser fram emot vårt gemensamma projekt.

☑ SME -stöd i strategi, rådgivning, planering och implementering

☑ skapande eller omjustering av den digitala strategin och digitaliseringen

☑ Expansion och optimering av de internationella försäljningsprocesserna

☑ Globala och digitala B2B -handelsplattformar

☑ Pioneer Business Development / Marketing / PR / Measure

Dra nytta av Xpert.Digitals omfattande, femfaldiga expertis i ett heltäckande tjänstepaket | FoU, XR, PR och optimering av digital synlighet - Bild: Xpert.Digital

Xpert.Digital har djup kunskap i olika branscher. Detta gör att vi kan utveckla skräddarsydda strategier som är anpassade efter kraven och utmaningarna för ditt specifika marknadssegment. Genom att kontinuerligt analysera marknadstrender och bedriva branschutveckling kan vi agera med framsyn och erbjuda innovativa lösningar. Med kombinationen av erfarenhet och kunskap genererar vi mervärde och ger våra kunder en avgörande konkurrensfördel.

Mer om detta här:

• Använd 5 -Fold -kompetensen hos Xpert.digital i ett paket - från 500 €/månad