ABD'den çipler %90 daha ucuz mu? Substrate adlı girişim, devler ASML (Hollanda) ve TSMC (Tayvan) ile rekabet ediyor.

X-ışını litografisi 2.0: Laboratuvardan seri üretime – X-ışını litografisi yeniden gerçekçi mi?

İlerlemenin nanometrelerle ölçüldüğü yüksek teknoloji dünyasında, yarı iletken endüstrisi neredeyse aşılmaz duvarları olan bir kaleye benziyor. Bu küresel düzenin tepesinde tartışmasız iki dev yer alıyor: Son teknoloji çip üretimi için fahiş fiyatlı EUV litografi makinelerinin tek tedarikçisi olan Hollandalı tekelci ASML ve küresel fason üretim pazarına hakim olan Tayvanlı döküm devi TSMC. Onlarca yıllık araştırma ve yüz milyarlarca dolarlık yatırım üzerine kurulu bu son derece yoğun ekosistem, şimdiye kadar dokunulmaz görünüyordu.

Ancak şimdi, San Francisco merkezli Substrate adlı bir girişim, bu sektörün temellerini sarsabilecek dalgalar yaratıyor. Peter Thiel ve CIA'in risk sermayesi kolu In-Q-Tel gibi önde gelen yatırımcılardan 100 milyon doların üzerinde destek alan Substrate, oyunun kurallarını yeniden yazmaya hazır. Vaatleri: ASML'nin yerleşik EUV sistemlerinden daha güçlü olmakla kalmayıp, aynı zamanda yonga başına maliyeti %90 oranında önemli ölçüde azaltabilecek, yeniden canlandırılan ve yeniden tasarlanan bir X-ışını litografi teknolojisi.

Bu duyuru, yalnızca teknolojik bir yeniliğin çok ötesinde; jeopolitik ve ekonomik bir savaş ilanıdır. Amerika'nın teknolojik egemenlik arayışının kalbine saldırıyor, dünyanın en pahalı makinelerinin iş modeline meydan okuyor ve çip üretimindeki ezici giriş engellerini yıkmayı vaat ediyor. Ancak umut vadeden bir laboratuvar gösterisinden güvenilir seri üretime giden yol, başarısız devrimlerin enkazıyla döşenmiştir. Teknik engeller devasa, endüstrinin şüpheciliği derin ve X-ışını litografisinin tarihi, tarihi başarısızlıklarla doludur. Dolayısıyla asıl soru şudur: Küresel çip manzarasını yeniden şekillendirecek gerçek bir yıkımın başlangıcına mı tanık oluyoruz, yoksa fizik ve ekonominin sert gerçekleriyle paramparça olan teknolojik bir rüyanın, büyük fonlarla desteklenen bir déjà vu'suna mı?

İçin uygun:

• Avrupa'nın çip savaşındaki gizli süper gücü ASML: Tek bir şirket, AB çip yapay zekasının geleceğini nasıl elinde tutuyor?

Yenilikçi X-ışını litografisi ile küresel güç kayması bekleniyor

21. yüzyılın en önemli endüstriyel gelişmelerinden biri olan çip ve yarı iletken üretim teknolojisi, şu anda önemli bir dönüm noktası yaşıyor. San Francisco merkezli bir girişim olan Substrate, yeni X-ışını litografi teknolojisini duyurarak küresel mikroçip sektöründe büyük ilgi görüyor. Peter Thiel gibi önde gelen yatırımcıların desteğiyle şirket, yüz milyon doların üzerinde yatırım aldı ve Hollandalı tekelci ASML'nin aşırı pahalı litografi sistemlerine ve Tayvanlı dev TSMC'nin üretim kapasitesine bir alternatif geliştirdiğini iddia ediyor. Bu gelişmenin tüm yarı iletken değer zinciri, jeopolitik güç yapıları ve bu sektördeki ekonomik dengeler üzerindeki potansiyel etkisi temel önem taşıyor ve detaylı bir ekonomik analiz gerektiriyor.

Yarı iletken litografinin ekonomisi: Tekeller zorluklarla karşılaştığında

Endüstriyel yeniliklerin tarihi, teknolojik bozulmaların nadiren yerleşik güç yapılarının merkezinden geldiğini, ancak dışarıdan gelenler tarafından başlatıldığını defalarca göstermiştir.

Mevcut yarı iletken endüstrisi olağanüstü bir yoğunlaşma seviyesi yaşıyor. Hollanda merkezli ASML, son teknoloji litografi sistemleri pazarının neredeyse tamamını kontrol ediyor ve aşırı ultraviyole litografide %90 ila %100 pazar payına sahip. Birim maliyeti 200 ila 400 milyon dolar arasında değişen bu makineler, yedi nanometrenin altındaki gelişmiş yarı iletkenlerin üretimi için olmazsa olmaz. ASML'nin brüt kâr marjı sürekli olarak %50'nin üzerinde seyrediyor ve bu da fiili bir tekelcinin muazzam fiyatlandırma gücünün bir göstergesi. Şirket, 2024 yılında 28,3 milyar avro gelir ve 7,6 milyar avro net kâr elde etti. 2025 yılı için yaklaşık %15 gelir artışı ve %52 civarında brüt kâr marjı öngörülüyor.

Bu EUV teknolojisinin geliştirilmesi otuz yılı aşkın bir maraton sürdü ve toplamda on milyar doların üzerinde bir maliyete mal oldu. ASML, bu devasa projeyi ancak Intel, Samsung ve TSMC ile kurduğu stratejik ortaklıklar sayesinde yönetebildi. Bu şirketler, 2012 yılında şirkete 1,4 milyar avro yatırım yaparak Musketeer Projesi'ne katıldılar. İlk ticari EUV sistemi 2010 yılında teslim edildi, ancak teknoloji ancak 2019 yılında seri üretime hazır hale geldi. Orijinal planlara kıyasla yaklaşık yirmi yıl geciken bu pazar lansmanı, muazzam teknik engelleri gözler önüne seriyor.

Buna paralel olarak, Tayvan merkezli TSMC, 2025'in ikinci çeyreğinde %70'in üzerinde şaşırtıcı bir pazar payıyla küresel döküm pazarına hakimdir. Şirket, 2025'in üçüncü çeyreğinde 30,24 milyar dolar gelir elde etti ve 2025 için 38 ila 42 milyar dolar arasında sermaye harcaması planlıyor. Son teknoloji ürünü, yeni nesil bir TSMC fabrikasının maliyeti 15 ila 20 milyar dolar arasındadır. Bu rakamlar, bu sektöre girişin önündeki muazzam engelleri göstermektedir.

Günümüzde alttaşları alternatif olarak sunan X-ışını litografisi, hiçbir şekilde yeni bir buluş değildir. Bu teknoloji 1970'lerde zaten araştırılıyordu ve 1980'ler ve 1990'lar boyunca IBM, Motorola ve diğer Amerikan şirketleri geliştirilmesine büyük yatırımlar yaptı. Ancak teknik zorluklar çok büyüktü. Temel sorunlar arasında altın gibi pahalı malzemelerden yapılmış son derece kararlı maskelere duyulan ihtiyaç, tutarlı X-ışını kaynakları üretmenin zorluğu ve çözünürlüğü sınırlayan ikincil elektron saçılımının karmaşıklığı yer alıyordu. Ekonomik faktörler de rol oynadı: sektör ortak standartlar üzerinde anlaşamadı ve farklı ticari çıkarlar nedeniyle çeşitli şirketlerden gelen fonlar başarısız oldu.

Teknolojik bozulma: Devrim mi, yoksa tarihsel başarısızlıkların tekrarı mı?

Substrate, bu tarihi sorunları çözdüğünü iddia ediyor. Şirket, elektronları ışık hızına yakın hızlara çıkaran özel olarak tasarlanmış bir parçacık hızlandırıcı kullanıyor. Bu elektronlar, salınım yapmalarına neden olan bir dizi mıknatıstan geçerek dört nanometrenin altındaki dalga boylarına sahip yoğun X ışınları üretiyor. Bu dalga boyu, ASML'nin EUV teknolojisinin 13,5 nanometresinden önemli ölçüde daha kısa olup, teorik olarak daha yüksek çözünürlük sağlıyor. Substrate, iki nanometrelik işlem teknolojileri için modern EUV sistemlerinin yetenekleriyle karşılaştırılabilir, kritik boyutu on iki nanometre ve uçtan uca mesafesi on üç nanometre olan yapıları gösteren laboratuvar sonuçlarını sundu.

Substrate'in temel ekonomik iddiası, yonga başına maliyetin şu anki yaklaşık yüz bin dolardan on yılın sonunda on bin dolara düşebileceğidir. Bu yüzde doksanlık maliyet düşüşü, yarı iletken üretiminin ekonomisini kökten değiştirecektir. Şirket, EUV'de sıklıkla ihtiyaç duyulan karmaşık çoklu desenleme sürecinden kaçınılarak üretim adımlarının sayısının önemli ölçüde azaltılabileceğini savunuyor.

Ancak sektörün şüpheciliği haklı ve ciddi teknik ve ekonomik gerçeklere dayanıyor. Yapıları laboratuvarda göstermek, tutarlı verimle seri üretim yapmaktan tamamen farklı bir girişim. TSMC, dört nanometrelik proseslerle yaklaşık yüzde yetmiş verim elde ederken, Samsung benzer teknolojileri kullanarak yalnızca yüzde otuz beş verimle mücadele ediyor. Bu rakamlar, proses kararlılığının ve hata en aza indirilmesinin ne kadar kritik olduğunu gösteriyor. Atomik seviyedeki en küçük sapmalar bile arızalara yol açabilir.

Modern litografide özellikle kritik bir sorun, stokastik etkiler, yani pozlama sürecindeki rastgele değişimlerdir. EUV litografisinde, bu etkiler toplam hata bütçesinin yarısından fazlasını oluşturabilir ve 2030 yılına kadar sektöre yıllık on milyar dolardan fazla gelir kaybına mal olacağı tahmin edilmektedir. Bu sorunlar, foton sayısının, direnç moleküllerinin dağılımının ve elektron saçılımının doğası gereği rastgele olduğu küçük yapıların temel fiziğinden kaynaklanmaktadır. Substratların X ışınlarıyla bu zorlukların üstesinden ASML'nin EUV ile yapabileceğinden daha iyi gelip gelemeyeceği ise henüz cevaplanmamış bir sorudur.

Bir diğer temel sorun ise uygun malzemelerin bulunabilirliğidir. EUV litografisi, 13,5 nanometre dalga boyu için özel olarak optimize edilmiş tamamen yeni fotorezistlerin geliştirilmesini gerektirmiştir. JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical ve Fujifilm gibi Japon şirketleri, EUV fotorezist pazarının yüzde doksanından fazlasını kontrol etmektedir. Bu malzemeler, EUV dalga boylarında daha yüksek emilim gösteren kalay, hafniyum veya zirkonyum gibi elementler içeren metal içeren bileşiklere dayanmaktadır. Substratın yalnızca kendi X-ışını uyumlu fotorezistlerini geliştirmesi değil, aynı zamanda bu malzemelerin seri üretimini de gerçekleştirmesi gerekecektir. Benzer şekilde, X-ışınları için yüksek hassasiyetli maskeler ve özel optiklerin büyük miktarlarda mevcut olması gerekecektir; bu da şu anda mevcut olmayan bir tedarik zinciridir.

Ekonomik etkiler: Kim kazanır, kim kaybeder

Başarılı bir X-ışını litografi teknolojisinin yarı iletken endüstrisi üzerindeki potansiyel etkisi derin olacak ve tüm değer zincirini yeniden şekillendirecektir.

ASML, bu potansiyel değişimin merkezinde yer alıyor. Şirket, teknolojik liderliğini inşa etmek için kırk yılı aşkın bir süredir yatırım yapıyor. Tek başına EUV geliştirme çalışmaları onlarca yıl ve milyarlarca dolar tüketti. İşleyen bir rakip, ASML'nin fiyatlandırma gücünü baltalamakla kalmayacak, aynı zamanda tüm yatırım stratejisinin yeniden değerlendirilmesine de yol açabilir. Şirket şu anda, birim maliyeti 380 milyon dolar olan ve daha da yüksek çözünürlükler vaat eden yüksek NA'lı EUV sistemlerine yoğun bir şekilde yatırım yapıyor. Substrate, maliyetin onda biri oranında benzer veya daha iyi sonuçlar elde edebilirse, ASML'nin yüksek NA yol haritasına kökten meydan okuyacaktır. ASML'ye 300 milyar doların üzerinde değer biçen hissedarlar, dramatik bir yeniden değerlendirme yapabilir.

TSMC için sonuçlar karışık olacaktır. Bir yandan, daha ucuz litografi teknolojisi yeni fabrikaların sermaye maliyetlerini düşürebilir. TSMC şu anda yıllık 38 ila 42 milyar dolar arasında sermaye harcaması yapıyor ve bunun önemli bir kısmı EUV sistemlerine ayrılıyor. Düşük NA'lı bir EUV makinesinin maliyeti yaklaşık 235 milyon dolar ve TSMC her yıl daha fazlasına ihtiyaç duyuyor. Daha ucuz alternatifler kâr marjlarını iyileştirebilir. Diğer yandan, Substrate sistemlerini satmayı değil, kendi fabrikalarını işletmeyi planlıyor. Bu da Substrate'ı TSMC'nin doğrudan rakibi haline getirecek. Tarih, dikey olarak entegre modellerin yarı iletken endüstrisinde nadiren başarılı olduğunu gösteriyor. Fabrikasız tasarım firmaları ve dökümhaneler arasındaki uzmanlaşmanın üstün olduğu kanıtlanmıştır. Substrate yalnızca teknoloji geliştirme zorluğunun değil, aynı zamanda dökümhane operasyonları, müşteri ilişkileri ve sözleşmeli üretim gibi tamamen farklı zorlukların da üstesinden gelmek zorunda kalacaktır. TSMC'nin süreç optimizasyonu, kalite kontrol ve müşteri hizmetleri alanındaki kırk yıllık deneyimi, kolayca kopyalanamayacak kadar büyük bir rekabet avantajıdır.

Nvidia, AMD, Qualcomm ve Broadcom gibi fabrikasız çip tasarımcıları için başarılı bir alt tabaka teknolojisi yeni seçenekler sunabilir. Bu şirketler şu anda neredeyse tamamen TSMC'ye ve daha az ölçüde Samsung'a bağımlıdır. Nvidia, 2024 yılında ağırlıklı olarak yapay zeka işlemcilerinden 124,4 milyar dolar gelir elde etti. Üretim kapasitelerindeki herhangi bir çeşitlendirme, tedarik zinciri riskini azaltacak ve dökümhanelerle müzakere pozisyonunu güçlendirecektir. Ancak bu şirketler, birkaç yıl boyunca tutarlı kalite ve verim gösterene kadar kendini kanıtlamamış bir tedarikçiye geçiş yapmayacaktır. Her üretici farklı proses tasarım kitleri kullandığından, farklı dökümhaneler arasında çip tasarımı geçişi karmaşık ve maliyetlidir.

Her ikisi de çip tasarlayıp üreten ve giderek artan bir şekilde dökümhane hizmetleri sunan Intel ve Samsung, kendilerini zor durumda buluyor. Intel, 2023'te 18,9 milyar dolar gelir elde ederek yedi milyar dolar zarar eden dökümhane bölümüyle mücadele ediyor. Intel'in 18A işlem teknolojisinin rekabet avantajları sağlaması bekleniyor, ancak gecikmeler ve teknik sorunlarla biliniyor. Samsung da gelişmiş düğümlerde verim sorunlarıyla benzer zorluklarla karşı karşıya. Yeni ve daha düşük maliyetli bir litografi teknolojisi teorik olarak her ikisine de yardımcı olabilir, ancak her iki şirket de EUV tabanlı işlemlere büyük yatırımlar yaptı ve kolayca geçiş yapmayacaklardır.

Yarı iletken değer zincirindeki tedarikçiler de etkilenecektir. ASML sistemleri için ultra hassas aynalar üreten Alman üretici Zeiss, yüksek güçlü lazerler tedarik eden Trumpf ve diğer üretim ekipmanlarını sağlayan Applied Materials, KLA ve Lam Research, EUV ekosistem desteğine büyük yatırımlar yapmıştır. Yeni bir teknoloji, yeni tedarik zincirleri gerektirecektir. Japon fotorezist üreticileri ya X-ışını uyumlu malzemeler geliştirmek ya da pazar paylarını kaybetmek zorunda kalacaklardır.

Jeopolitik boyut: Teknolojik egemenlik ve ekonomik güvenlik

Yarı iletken sektörü jeopolitik gerilimlerin tam ortasında yer alıyor ve alt tabaka duyurusu stratejik açıdan önemli bir zamanda geliyor.

Son yıllarda Amerika Birleşik Devletleri, gelişmiş yarı iletken teknolojisine erişimini kısıtlamak için Çin'e giderek daha kısıtlayıcı ihracat kontrolleri uyguladı. ASML'nin en gelişmiş EUV sistemlerini Çin'e satması yasaklandı. Bu politika, Çin'in yapay zeka ve askeri uygulamalar geliştirme kapasitesini kısıtlamayı amaçlıyor. Aynı zamanda, ABD hükümeti, 39 milyar dolar doğrudan hibe ve %25 yatırım vergisi kredisi sağlayan CHIPS Yasası aracılığıyla yarı iletken üretiminin ABD'ye geri taşınması için büyük yatırımlar yapıyor.

Substrate, bu stratejik gündeme mükemmel bir şekilde uyuyor. ABD'de geliştirilip üretilen bir litografi sistemi, Hollanda ve Tayvan teknolojisine olan bağımlılığı azaltacaktır. Peter Thiel'in katılımı tesadüf değil. Thiel, Amerikan teknolojik özerkliğinin gerekliliğini defalarca vurguladı. CIA'in risk sermayesi kolu In-Q-Tel de Substrate'e yatırım yaparak, ulusal güvenlik boyutunun altını çiziyor.

Ancak X-ışını litografisinin tarihi, ulusal şampiyonların her zaman başarılı olmadığını göstermektedir. ABD, 1980'ler ve 1990'larda SEMATECH iş birlikleriyle yarı iletken liderliğini yeniden kazanmaya çalıştı, ancak sonuçta başarısız oldu. ASML ise atılımını ulusal endüstriyel politikayla değil, sabırlı teknolojik geliştirme, becerikli tedarik zinciri entegrasyonu ve müşterilerle akıllıca ortaklıklar sayesinde başardı. Asıl soru, bu faktörler olmadan devlet desteğinin başarılı olup olamayacağıdır.

Çin ise Batı'nın ihracat kısıtlamalarına, yerli yarı iletken teknolojisine büyük yatırımlarla yanıt veriyor. Made in China 2025 girişimi, kendi kendine yeterliliği önceliklendiriyor. Substrate başarılı olursa, Çin bu teknolojiye erişim sağlamayı veya kendi alternatiflerini geliştirmeyi deneyecek. Çin'in en büyük dökümhanesi olan SMIC, kısıtlamalara rağmen, daha düşük verim ve daha yüksek maliyetlerle, EUV olmadan yedi nanometrelik proseslerde ilerleme kaydetti.

Avrupa karmaşık bir durumda. ASML bir Avrupa şirketi olmasına rağmen, Hollanda hükümeti ihracatı kısıtlaması için ABD'nin baskısı altında. Avrupa Çip Yasası, Avrupa yarı iletken üretiminin küresel pazar payını %10'dan %20'ye çıkarmak için 43 milyar avroluk sübvansiyon vaat ediyor. ABD'nin hakimiyetindeki bir litografi alternatifi, Avrupa'nın stratejik özerkliğini daha da zayıflatabilir.

İş geliştirme, satış ve pazarlama alanındaki küresel sektör ve iş uzmanlığımız - Görsel: Xpert.Digital

Sektör odağı: B2B, dijitalleşme (yapay zekadan XR'a), makine mühendisliği, lojistik, yenilenebilir enerjiler ve endüstri

Bununla ilgili daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz:

• Xpert İş Merkezi

Görüş ve uzmanlık içeren bir konu merkezi:

• Küresel ve bölgesel ekonomi, inovasyon ve sektöre özgü trendler hakkında bilgi platformu
• Odak alanlarımızdan analizler, dürtüler ve arka plan bilgilerinin toplanması
• İş ve teknolojideki güncel gelişmeler hakkında uzmanlık ve bilgi edinebileceğiniz bir yer
• Piyasalar, dijitalleşme ve sektör yenilikleri hakkında bilgi edinmek isteyen şirketler için konu merkezi

Teknolojik engeller: Laboratuvar ile seri üretim arasında neler var?

Yarı iletken endüstrisinde etkileyici laboratuvar sonuçlarından ticari seri üretime giden yol, bilindiği üzere oldukça zorlu ve öngörülemeyen sorunlarla doludur.

Substratın en büyük zorluğu ölçeklendirmedir. Gösterilen laboratuvar çalışması, prensipte ilgili boyut aralığında yapıların üretilebileceğini kanıtlamaktadır. Ancak ticari litografi çok daha fazlasını gerektirir. Bir ASML makinesi saatte yaklaşık 130 ila 170 yonga plakası üretir. Kaplama doğruluğu, yani çoklu katmanların hassas hizalanması, bir nanometreden az olmalıdır. Tüm yonga plakası boyunca homojenlik son derece yüksek olmalıdır. Kusur yoğunlukları, santimetrekare başına birden az kusur aralığında olmalıdır. Sistem aylarca stabil bir şekilde çalışırken tüm bu gereksinimleri aynı anda karşılamak, muazzam bir mühendislik başarısıdır.

Substrate tarafından kullanılan parçacık hızlandırıcı kaynağı olağanüstü bir kararlılıkla çalışmalıdır. Işın yoğunluğu veya konumundaki herhangi bir dalgalanma, kaliteyi olumsuz etkiler. ASML, EUV için lazer-plazma kalay kaynağını stabilize etmek için yıllar harcadı. Bu kaynak, saniyede 50.000 küçük kalay damlacığını bir vakum kabına fırlatır ve burada 30 kilovatlık bir CO2 lazeri tarafından iki kez vurularak EUV ışığı yayan plazmayı oluşturur. Bu çözümün karmaşıklığı, yıllar süren yinelemelerin bir sonucudur. Substrate daha kompakt ve uygun maliyetli bir çözüme sahip olduğunu iddia etse de, yıllarca süren saha testleri olmadan bu iddia henüz spekülasyondan ibarettir.

X-ışınları için optikler, EUV veya DUV optiklerinden temelde farklıdır. X-ışınları çoğu malzeme tarafından emildiği için merceklerle odaklanamaz. Bunun yerine, özel sıyırma-geliş aynaları gereklidir. Bu aynalar, nefes kesici bir hassasiyetle üretilmelidir. Zeiss, Almanya ölçeğine kadar ölçeklendirildiğinde, ideal şekilden en büyük sapmaların yalnızca milimetrenin onda biri kadar olacağı ASML için aynalar üretmektedir. X-ışını optiği için böyle bir hassasiyetin mevcut olup olmadığı veya geliştirilip geliştirilemeyeceği belirsizdir.

X-ışını litografisi için fotorezist malzemeleri ticari miktarlarda mevcut değildir. Yeni rezist sistemlerinin geliştirilmesi genellikle yıllar alır ve kimyagerler, malzeme bilimcileri ve proses mühendisleri arasında yakın iş birliği gerektirir. Rezistler, yüksek çözünürlük sunmanın yanı sıra, sonraki işlem adımları için maske görevi görecek yeterli aşınma direncine de sahip olmalıdır. Düşük kenar pürüzlülüğüne sahip olmalı ve istenmeyen yan reaksiyonlara neden olmamalıdır. Bu alandaki Japon pazar liderleri, yeni bir rakip için otomatik olarak çalışmayacaktır.

İçin uygun:

• Yapay zeka çip savaşı kızışıyor: Nvidia'nın kabusu mu? Çin, kendi yapay zeka çipleriyle karşılık veriyor ve Alibaba sadece bir başlangıç

İş modeli: Dikey entegrasyon Segen mi yoksa bir lanet mi?

Substrate, yerleşik endüstriden farklı, radikal bir strateji izliyor. Şirket, mevcut dökümhanelere litografi sistemleri satmak yerine, kendi yarı iletken üretim tesislerini kurup işletmeyi planlıyor.

Bu dikey entegrasyon, son kırk yılın baskın iş modeliyle çelişiyor. Morris Chang'in 1987'de TSMC'yi kurup salt dökümhane modelini benimsemesinden bu yana, sektör giderek daha fazla uzmanlaştı. Fabrikasız tasarım firmaları çip mimarisi ve tasarımına, dökümhaneler üretime ve ASML gibi ekipman tedarikçileri belirli teknolojilere odaklanıyor. Bu uzmanlık, her oyuncunun kendi alanında dünya standartlarında olmasını sağlıyor.

Substrate, dikey entegrasyonun koordinasyon maliyetlerini düşürdüğünü ve daha hızlı inovasyona olanak sağladığını savunuyor. Tesla ve SpaceX sıklıkla başarılı dikey entegrasyon örnekleri olarak gösteriliyor. Ancak yarı iletken endüstrisi farklı. Sermaye yoğunluğu aşırı. Modern bir fabrikanın maliyeti on beş ila yirmi milyar dolar. TSMC, sermaye harcamalarına yılda kırk milyar doların üzerinde harcama yapıyor. Substrate şimdiye kadar yüz milyon dolar yatırım aldı ve değeri bir milyar doların üzerinde. Rekabetçi olabilmek için şirketin bu miktarın yüz katı yatırım yapması gerekiyor.

Dahası, bir dökümhaneyi işletmek, litografi teknolojisi geliştirmekten tamamen farklı beceriler gerektirir. TSMC, çoğu son derece uzmanlaşmış proses mühendislerinden oluşan 70.000'den fazla kişiyi istihdam etmektedir. Şirketin verim optimizasyonu, hata analizi ve müşteri ilişkileri yönetimi alanlarında 40 yılı aşkın deneyimi vardır. Her yeni proses düğümü binlerce deney ve yineleme gerektirir. Öğrenme eğrisi dik ve maliyetlidir.

Soru aynı zamanda Substrate'in müşterilerinin kimler olacağıdır. Nvidia, AMD ve Qualcomm gibi büyük fabrikasyon üretim şirketlerinin TSMC ile uzun vadeli, sıkı bir şekilde entegre ilişkileri bulunmaktadır. Bu ortaklıklar, yılların iş birliğine, ortaklaşa geliştirilen proses tasarım kitlerine ve karşılıklı güvene dayanmaktadır. Yeni bir dökümhanenin bu ilişkileri bozabilmesi için olağanüstü avantajlar sunması gerekir. Verim, güvenilirlik ve teslimat süreleriyle ilgili riskler belirsiz olduğunda, düşük maliyetler tek başına yeterli değildir.

Intel, yıllardır dökümhane işini büyütmeye çalışıyor ve önemli ölçüde zorlanıyor. Intel Foundry Services, 2024'ün üçüncü çeyreğinde yalnızca sekiz milyon dolar dış gelir elde etti. Kayıplar çok büyük. Bu, köklü bir yarı iletken devi için bile dökümhane pazarına girmenin ne kadar zor olduğunu gösteriyor. Substrate sıfırdan başlayacak.

Zaman ufku: 2028 ve sonrası

Substrate, 2028'de seri üretime başlamayı planlıyor. Bu, son derece iddialı bir zaman çizelgesi. Mevcut laboratuvar denemesinden yaklaşık üç yıl içinde ticari üretime geçmek için her şeyin mükemmel olması gerekiyor.

Karşılaştırma yapmak gerekirse: ASML, EUV için ilk alfa prototipleriyle 2006 yılında başladı, ilk ön üretim sistemini 2010 yılında teslim etti ve yüksek hacimli üretime ancak 2019 yılında ulaştı. Bu, ilk gösteriden seri üretime kadar on üç yıl anlamına geliyor ve bu süreç, litografi alanında kapsamlı deneyime sahip, halihazırda kurulmuş bir şirketle gerçekleşti.

Substrate'in sadece litografi teknolojisini üç yıl içinde üretime hazır hale getirmekle kalmayıp, aynı zamanda bir fabrika kurması, gerekli tüm malzeme ve ekipmanlar için tedarik zincirleri oluşturması, süreçleri geliştirip optimize etmesi, müşteri edinmesi ve gerekli izinleri alması gerekecektir. Teknoloji işe yarasa bile, bu zaman çizelgesi gerçekçi değildir.

Daha gerçekçi bir zaman dilimi, önemli ticari üretime kadar sekiz ila on iki yıl olacaktır. Bu, sektör üzerindeki etkinin en erken 2030'ların ortalarına kadar hissedilmeyeceği anlamına gelir. O zamana kadar ASML yüksek NA EUV sistemlerini kurmuş olacak, TSMC muhtemelen bir nanometre veya daha düşük frekanslı prosesler üzerinde çalışıyor olacak ve tüm sektör, Substrate'in yaklaşımını geçersiz kılacak bir yöne doğru ilerlemiş olabilir.

Alternatif gelecek senaryoları: Gerçekten ne olabilir?

Substrate'in duyurusu önemli soruları gündeme getiriyor, ancak olası senaryolar tamamen başarısızlıktan, sektörü belli belirsiz etkileyen ama devrim niteliğinde olmayan kısmi başarılara kadar uzanıyor.

Kötümser senaryo, Substrate'ın teknik engelleri aşamayacağıdır. X-ışını litografisinin fiziği çok sorunlu olabilir, stokastik etkiler kontrolden çıkabilir veya sermaye maliyetleri çok yüksek olabilir. Bu durumda şirket ya iflas eder ya da özel uygulamalar için niş bir role bürünür. Tarihsel olarak, yerleşik teknolojilere meydan okuyanların çoğu başarısız olmuştur. Nikon ve Canon, EUV yarışında ASML ile rekabet etmeye çalışmış ve pes etmişlerdir.

Orta yol senaryosu, Substrate'in teknolojiyi kısmen işlevsel hale getirmesi, ancak vaat edilen maliyetle veya gerekli güvenilirlikle sağlamamasıdır. Şirket daha sonra teknolojisini köklü bir oyuncuya lisanslayabilir. ASML, Yüksek NA EUV'den sonra potansiyel bir yeni nesil teknoloji olarak X-ışını litografisini değerlendirmekle ilgilenebilir. Alternatif olarak, Intel veya Samsung gibi büyük bir yarı iletken üreticisi, kendi üretim yeteneklerini farklılaştırmak için teknolojiyi satın alabilir.

İyimser bir senaryo, Substrate'in gerçekten de çalışan ve daha uygun maliyetli bir litografi çözümü geliştirmesi, ancak dökümhane işini bırakıp bunun yerine sistemleri köklü üreticilere satması olabilir. Bu, giriş engellerini azaltacak ve litografi ekipmanlarında daha sağlıklı bir rekabet ortamı yaratabilir. ASML, fiyatları düşürme ve daha hızlı yenilik yapma baskısı hissedecektir. Tüm sektör bundan faydalanabilir.

Substrate'in teknolojiye hakim olduğu, kendi fabrikalarını başarıyla işlettiği ve önemli bir dökümhane rakibi haline geldiği dönüştürücü senaryo en düşük olasılıklı senaryo gibi görünüyor. Dünyanın en sermaye yoğun ve karmaşık sektörlerinden birinde teknolojik inovasyonu iş modeli inovasyonuyla birleştirmek olağanüstü bir zorluk.

Daha geniş kapsamlı çıkarımlar: Moore Yasası, minyatürleştirme sınırları ve alternatif yollar

Substrate hikayesi, yarı iletken endüstrisinin geleceği hakkında temel soruları da gündeme getiriyor. Bir çipteki transistör sayısının yaklaşık her iki yılda bir iki katına çıktığını gözlemleyen Moore Yasası, 1960'lardan beri endüstrinin öncüsü olmuştur. Ancak giderek artan sayıda insan, bu eğilimin sonunun geldiğini öngörüyor.

Fiziksel sınırlamalar giderek daha belirgin hale geliyor. Transistörler atomik boyutlara yaklaşıyor. Üç nanometrenin altındaki yapılarda, elektronların bariyerlerden kontrolsüzce atladığı tünelleme gibi kuantum etkileri meydana geliyor. Isı üretimi sorunlu hale geliyor. Elektron sızıntı akımları artıyor. Bazı uzmanlar, Moore Yasası'nın, Intel'in on nanometreden yedi nanometreye ulaşmasının geleneksel iki yıl yerine beş yıl sürmesiyle 2016'da sona erdiğini savunuyor.

Ekonomik kısıtlamalar da aynı derecede önemli. Rock Yasası, bir yarı iletken fabrikası kurmanın maliyetinin her dört yılda bir yaklaşık iki katına çıktığını belirtir. İki nanometre teknolojisi üreten bir fabrikanın maliyeti yirmi milyar dolar veya daha fazladır. Bu tür yatırımları karşılayabilecek şirket sayısı azalıyor. Liderlik yarışında yalnızca TSMC, Samsung ve Intel kaldı. Diğerleri yarıştan çekildi ve daha olgun, kârlı teknolojilere odaklanıyor.

Bu bağlamda, Substrate'in maliyetleri önemli ölçüde düşürme vaadi özellikle caziptir. Başarılı olması durumunda, lider yarı iletken üretim sektörüne daha fazla oyuncu girebilir ve bu da rekabeti teşvik eder. Ancak, daha ucuz litografiyle bile, litografi toplam ekipman maliyetlerinin yalnızca yaklaşık yüzde yirmisini oluşturduğundan, bir fabrikanın toplam maliyeti çok yüksek olmaya devam etmektedir.

Moore Yasası'nı sürdürmeye yönelik alternatif yaklaşımlar yoğun bir şekilde araştırılıyor. Samsung ve TSMC'nin üç nanometrelik süreçlerde kullanıma sunduğu, kapılı-her tarafı kapalı FET'ler gibi yeni transistör mimarileri, elektron akışı üzerindeki kontrolü iyileştiriyor. TSMC'nin CoWoS gibi gelişmiş paketleme teknolojileri aracılığıyla çiplerin üç boyutlu istiflenmesi, daha küçük hacimlere daha fazla işlevsellik entegre etmeyi mümkün kılıyor. Galyum nitrür veya karbon nanotüpler gibi yeni malzemeler, silikonu tamamlayabilir veya yerini alabilir. Nöromorfik hesaplama mimarileri ve kuantum bilgisayarlar, temelde farklı hesaplama paradigmaları vaat ediyor.

Blok kopolimerlerin yönlendirilmiş öz montajı ve nano baskı litografisi, araştırılan diğer alternatif litografi yaklaşımlarıdır. Bu teknolojiler belirli uygulamalar için avantajlar sunabilir, ancak henüz seri üretime geçememişlerdir. Yarı iletken endüstrisi, riskler çok yüksek olduğu için proses değişiklikleri konusunda muhafazakârdır.

Sonucu belirsiz, büyüleyici bir meydan okuma

Substrate'in duyurusu, tartışmasız heyecan verici ve yarı iletken üretiminin geleceği hakkında önemli soruları gündeme getiriyor. Bu kritik sektördeki yerleşik tekeller, jeopolitik güç yapıları ve ekonomik dengeler üzerindeki potansiyel etkisi kayda değer.

Ancak, gerçekçi olmakta fayda var. Yarı iletken endüstrisinin tarihi, başarısızlığa uğrayan umut vadeden teknolojiler ve abartılı olduğu ortaya çıkan duyurularla doludur. X-ışını litografisi, 1980'ler ve 1990'larda geleceğin teknolojisi olarak lanse edilmiş ve başarısızlığa uğramıştır. Substrate'in aşması gereken teknik, ekonomik ve organizasyonel zorluklar ise devasadır.

ASML ve TSMC, hakim konumlarını tesadüfen değil, onlarca yıllık sabırlı çalışmalar, büyük yatırımlar, akıllıca ortaklıklar ve teknik mükemmellik sayesinde elde ettiler. Bu şirketler, pazarlarına yeni giren bir şirketin varlığını pasif bir şekilde izlemeyecekler. Kendi inovasyonlarını hızlandıracak, fiyatları ayarlayacak ve potansiyel müşterileri elde tutmaya çalışacaklar.

Peter Thiel ve In-Q-Tel de dahil olmak üzere Substrate yatırımcıları için bu, potansiyel olarak muazzam kârlar sağlayan, ancak aynı zamanda tamamen zarar etme olasılığı da bulunan yüksek riskli bir girişim. Yarı iletken sektörünün tamamı için bu gelişme, inovasyonun henüz bitmediğine ve yeni yaklaşımların araştırıldığına dair olumlu bir sinyal veriyor. Substrate başarısız olsa bile, edinilen dersler gelecekteki girişimlere ışık tutabilir.

Önümüzdeki yıllar, Substrate'in yarı iletken endüstrisinde gerçekten devrim yaratıp yaratamayacağını, yoksa minyatürleştirmenin sınırlarını zorlamak için verilen uzun mücadelenin bir başka aşaması mı olacağını gösterecek. Bu hikâyenin ekonomik, teknolojik ve jeopolitik boyutları, onu modern ekonominin en karmaşık endüstrilerinden birinde inovasyon, devrim ve mümkün olanın sınırları konusunda büyüleyici bir örnek teşkil ediyor.

Çip Savaşı 2.0: ABD, Çin ve Avrupa neden çok farklı risklerle karşı karşıya?

Tehdit yalnızca Avrupa ile sınırlı değil, tüm küresel yarı iletken endüstrisini etkiliyor. Ancak tehdidin niteliği, ABD ve Çin için Avrupa'dan temelde farklı.

1. Avrupa'ya yönelik tehdit (özellikle ASML)

Avrupa için tehdit doğrudan ve varoluşsaldır.

ASML hedefte: Substrate, Avrupa teknoloji mücevheri ASML'nin tam kalbini hedefliyor. X-ışını litografisi başarılı olursa, ASML'nin son teknoloji litografi sistemleri üzerindeki onlarca yıllık tekelini kıracaktır.

Ekonomik zarar: Başarılı bir rakip, ASML'nin muazzam fiyatlandırma gücünü ve yüksek kâr marjlarını baltalayacaktır. Makine başına yüz milyonlarca dolara mal olan yeni nesil (High-NA EUV) yatırımlar, kötü bir yatırım olabilir.

Ekosistemin zayıflaması: Tehdit, ASML etrafında kurulan tüm Avrupa tedarik zincirine, özellikle de Zeiss (optik) ve Trumpf (lazerler) gibi Alman yüksek teknoloji şirketlerine uzanıyor.

Jeopolitik kayıp: Avrupa en önemli jeopolitik gücünü kaybediyor. ASML üzerindeki kontrol, AB'ye (ve Hollanda'ya) küresel teknoloji çatışmalarında benzersiz bir güç konumu sağlıyor; bu konum zaten ABD baskısıyla sınırlı. ABD'ye alternatif bir çözüm, bu konumu neredeyse tamamen ortadan kaldıracaktır.

2. ABD'de rekabete yönelik tehdit

ABD için bu iki ucu keskin bir kılıç: Ülke için stratejik bir fırsat, ancak yerleşik ABD oyuncuları için yıkıcı bir tehdit.

Intel ve Samsung için Tehdit: ABD'ye büyük yatırımlar yapan (CHIPS Yasası'nın desteğiyle) Intel ve Samsung gibi şirketler, gelecekteki tüm stratejilerini ASML'nin EUV teknolojisine dayandırdı. EUV tabanlı fabrikalara milyarlarca dolar yatırım yaptılar. Substrate'den gelecek yeni ve uyumsuz bir teknoloji, bu yatırımların değerini düşürecek ve onları yol haritalarını tamamen yeniden düşünmeye zorlayacaktır.

Yurt içinde yeni bir rakip ortaya çıkıyor: Substrate, yalnızca makine satmayı değil, aynı zamanda kendi dökümhanesini de işletmeyi planlıyor. Bu, onları Intel'in dökümhane hedeflerine ve Samsung'un ABD'deki fabrikalarına doğrudan rakip haline getirecek. Potansiyel olarak daha düşük maliyetli yeni bir oyuncu, yurt içi pazardaki rekabet baskısını önemli ölçüde artıracaktır.

Fabrikasız şirketler için avantaj: Ancak Nvidia, AMD veya Qualcomm gibi çip tasarımcıları için bu gelişme öncelikle bir fırsat. Şu anda TSMC'ye bağımlılar. ABD merkezli yeni bir dökümhane sağlayıcısı, müzakere pozisyonlarını güçlendirecek ve tedarik zinciri risklerini azaltacaktır. "Tehditleri", Substrate'ın başarısız olması ve başka yerlerde kullanılabilecek değerli yatırım sermayesini bağlaması durumunda yalnızca dolaylı olacaktır.

Özetle ABD açısından: Bu, ulusal güvenliğe veya ekonomiye bir tehdit değil (tam tersi), yerleşik ABD yarı iletken üreticilerinin mevcut dengelerine ve iş modellerine yönelik yıkıcı bir tehdittir.

3. Çin'e yönelik tehdit

Çin için tehdit tamamen jeopolitik ve stratejiktir; hatta potansiyel olarak ASML'nin oluşturduğu tehditten bile daha büyüktür.

Teknolojik ablukanın yoğunlaşması: ABD, ASML'nin en gelişmiş EUV sistemlerini Çin'e tedarik etmesini zaten engelliyor. Önde gelen litografi teknolojisi artık doğrudan CIA'in de dahil olduğu bir ABD şirketi tarafından geliştiriliyorsa, ihracat kontrolleri daha da sıkı ve aşılmaz hale gelecektir. ABD'nin teknolojik hakimiyeti daha da sıkılaşacaktır.

Fark giderek açılıyor: Çin, eski DUV teknolojisini kullanan daha gelişmiş düğümlere (örneğin SMIC'in 7 nm süreci) yetişmekte zorlanıyor. Batı'dan gelen yeni, çok daha ucuz ve daha güçlü bir teknoloji, Çin'in çabalarını yıllarca geriye atacak ve teknolojik uçurumu önemli ölçüde genişletecektir.

Öz yeterlilik baskısının artması: Bu gelişme, Çin'in Batı teknolojisine asla güvenemeyeceğinin en büyük kanıtıdır. Bu durum, Çin hükümetinin kendi yerli litografi teknolojisini geliştirmeye daha fazla kaynak ayırması yönündeki baskıyı büyük ölçüde artıracaktır; bu da son derece pahalı ve uzun bir süreçtir.

☑️İş dilimiz İngilizce veya Almancadır

☑️ YENİ: Ulusal dilinizde yazışmalar!

Konrad Wolfenstein

Size ve ekibime kişisel danışman olarak hizmet etmekten mutluluk duyarım.

iletişim formunu doldurarak benimle iletişime geçebilir +49 89 89 674 804 (Münih) numaralı telefondan beni arayabilirsiniz . E-posta adresim: wolfenstein ∂ xpert.digital

Ortak projemizi sabırsızlıkla bekliyorum.

☑️ Strateji, danışmanlık, planlama ve uygulama konularında KOBİ desteği

☑️ Dijital stratejinin ve dijitalleşmenin oluşturulması veya yeniden düzenlenmesi

☑️ Uluslararası satış süreçlerinin genişletilmesi ve optimizasyonu

☑️ Küresel ve Dijital B2B ticaret platformları

☑️ Öncü İş Geliştirme / Pazarlama / Halkla İlişkiler / Fuarlar

Xpert.Digital'in kapsamlı bir hizmet paketinde sunduğu beş katlı uzmanlığından yararlanın | Ar-Ge, XR, PR ve Dijital Görünürlük Optimizasyonu - Görsel: Xpert.Digital

Xpert.Digital, çeşitli endüstriler hakkında derinlemesine bilgiye sahiptir. Bu, spesifik pazar segmentinizin gereksinimlerine ve zorluklarına tam olarak uyarlanmış, kişiye özel stratejiler geliştirmemize olanak tanır. Pazar trendlerini sürekli analiz ederek ve sektördeki gelişmeleri takip ederek öngörüyle hareket edebilir ve yenilikçi çözümler sunabiliriz. Deneyim ve bilginin birleşimi sayesinde katma değer üretiyor ve müşterilerimize belirleyici bir rekabet avantajı sağlıyoruz.

Bununla ilgili daha fazla bilgiyi burada bulabilirsiniz:

• Xpert.Digital'in 5 kat uzmanlığını tek bir pakette kullanın - ayda yalnızca 500 €'dan başlayan fiyatlarla