Чіпи на 90% дешевші з США? Стартап Substrate кидає виклик гігантам ASML (Нідерланди) та TSMC (Тайвань).

Рентгенівська літографія 2.0: Від лабораторії до масового виробництва – Чи знову реалістична рентгенівська літографія?

У світі високих технологій, де прогрес вимірюється нанометрами, напівпровідникова промисловість нагадує фортецю з майже нездоланними стінами. На вершині цього глобального порядку стоять два беззаперечні гіганти: голландський монополіст ASML, єдиний постачальник непомірно дорогих машин для літографії в ультрафіолетовому діапазоні (EUV) для виробництва найсучасніших мікросхем, та тайванський ливарний гігант TSMC, який домінує на світовому ринку контрактного виробництва. Ця висококонцентрована екосистема, побудована на десятиліттях досліджень та сотнях мільярдів інвестицій, досі здавалася недоторканною.

Але тепер стартап із Сан-Франциско під назвою Substrate робить фурор, який може похитнути основи цієї галузі. За підтримки понад 100 мільйонів доларів від відомих інвесторів, таких як Пітер Тіль та венчурний підрозділ ЦРУ In-Q-Tel, Substrate готова переписати правила гри. Їхня обіцянка: відроджена та переосмислена технологія рентгенівської літографії, яка не тільки потужніша за встановлені системи EUV ASML, але й може значно знизити вартість однієї пластини мікросхеми на 90 відсотків.

Ця заява — набагато більше, ніж просто технологічна інновація; це геополітичне та економічне оголошення війни. Вона вдаряє в саму суть прагнення Америки до технологічного суверенітету, ставить під сумнів бізнес-модель найдорожчих машин у світі та обіцяє зруйнувати нищівні бар'єри для входу у виробництво мікросхем. Але шлях від перспективної лабораторної демонстрації до надійного масового виробництва вимощений уламками невдалих революцій. Технічні перешкоди монументальні, скептицизм у галузі глибокий, а сама історія рентгенівської літографії є ​​однією з історичних невдач. Тому ключове питання полягає в наступному: чи спостерігаємо ми початок справжнього потрясіння, яке змінить світовий ландшафт мікросхем, чи просто добре фінансоване дежавю технологічної мрії, що розбивається об суворі реалії фізики та економіки?

Підходить для цього:

• Таємна наддержава Європи ASML у війні чіпів: Як одна компанія тримає майбутнє європейського чіпового штучного інтелекту у своїх руках

Очікується глобальний зсув влади завдяки інноваційній рентгенівській літографії

Технологія виробництва мікросхем та напівпровідників, одне з найважливіших промислових досягнень 21-го століття, зараз переживає визначний поворотний момент. Стартап із Сан-Франциско під назвою Substrate привертає значну увагу у світовій індустрії мікрочіпів, анонсуючи нову технологію рентгенівської літографії. За підтримки відомих інвесторів, таких як Пітер Тіль, компанія залучила понад сто мільйонів доларів і стверджує, що розробила альтернативу надзвичайно дорогим літографічним системам голландського монополіста ASML та виробничим потужностям тайванського гіганта TSMC. Потенційний вплив цієї розробки на весь ланцюжок створення вартості напівпровідників, геополітичні структури влади та економічний баланс у цій галузі є фундаментальним і вимагає детального економічного аналізу.

Економіка напівпровідникової літографії: коли монополії стикаються з викликами

Історія промислових інновацій неодноразово показує, що технологічні зміни рідко виникають у центрі усталених владних структур, а ініціюються сторонніми особами.

Сучасна напівпровідникова промисловість переживає винятковий рівень концентрації. ASML, що базується в Нідерландах, практично контролює весь ринок найсучасніших літографічних систем, займаючи від 90 до 100 відсотків ринку екстремальної ультрафіолетової літографії. Ці машини, вартість яких становить від 200 до 400 мільйонів доларів за одиницю, є важливими для виробництва передових напівпровідників розміром менше семи нанометрів. Валова маржа ASML постійно перевищує 50 відсотків, що свідчить про величезну цінову силу фактичного монополіста. У 2024 році компанія отримала дохід у розмірі 28,3 мільярда євро з чистим прибутком у 7,6 мільярда євро. Прогнозується зростання доходу приблизно на 15 відсотків на 2025 рік, а валова маржа становитиме близько 52 відсотків.

Розробка цієї технології EUV була марафоном, що тривав понад три десятиліття та коштував понад десять мільярдів доларів. ASML змогла впоратися з цим гігантським починанням лише завдяки стратегічному партнерству з Intel, Samsung та TSMC, які разом інвестували в компанію 1,4 мільярда євро у 2012 році, взявши участь у так званому проекті «Мушкетер». Перша комерційна система EUV була поставлена ​​у 2010 році, але технологія досягла готовності до масового виробництва лише у 2019 році. Ця затримка запуску на ринку майже на двадцять років порівняно з початковими планами ілюструє величезні технічні перешкоди.

Паралельно, TSMC з Тайваню домінує на світовому ринку ливарного виробництва з приголомшливою часткою ринку понад 70 відсотків у другому кварталі 2025 року. Компанія отримала дохід у розмірі 30,24 мільярда доларів у третьому кварталі 2025 року та планує капітальні витрати від 38 до 42 мільярдів доларів на 2025 рік. Сучасний завод TSMC наступного покоління коштує від 15 до 20 мільярдів доларів. Ці цифри ілюструють величезні бар'єри для входу в цю галузь.

Рентгенівська літографія, яка зараз пропонує альтернативу підкладкам, аж ніяк не є новим винаходом. Ця технологія вже досліджувалася в 1970-х роках, а протягом 1980-х і 1990-х років IBM, Motorola та інші американські корпорації інвестували значні кошти в її розробку. Однак технічні труднощі виявилися занадто великими. Фундаментальні проблеми включали потребу в надзвичайно стабільних масках, виготовлених з дорогих матеріалів, таких як золото, складність виробництва стабільних джерел рентгенівського випромінювання та складність вторинного розсіювання електронів, що обмежувало роздільну здатність. Економічні фактори також відіграли свою роль: галузь не могла домовитися про спільні стандарти, а фінансування з боку різних компаній зазнало невдачі через розбіжні бізнес-інтереси.

Технологічний прорив: революція чи повторення історичних невдач?

Компанія Substrate стверджує, що вирішила ці історичні проблеми. Компанія використовує спеціально розроблений прискорювач частинок, який прискорює електрони майже до швидкості світла. Ці електрони проходять через серію магнітів, які змушують їх коливатися, генеруючи інтенсивні рентгенівські промені з довжинами хвиль менше чотирьох нанометрів. Ця довжина хвилі значно коротша за 13,5 нанометрів технології EUV від ASML, що теоретично забезпечує вищу роздільну здатність. Substrate представила лабораторні результати, що показують структури з критичним розміром дванадцять нанометрів та відстанню між вершинами тринадцять нанометрів, що можна порівняти з можливостями сучасних EUV-систем для двонанометрових технологічних процесів.

Ключовим економічним твердженням Substrate є те, що вартість однієї пластини може знизитися з приблизно ста тисяч доларів на даний момент до приблизно десяти тисяч доларів до кінця десятиліття. Це дев'яностовідсоткове зниження вартості докорінно змінить економіку виробництва напівпровідників. Компанія стверджує, що, уникаючи складного процесу багатошарового формування, який часто потрібен в EUV, кількість етапів виробництва можна різко скоротити.

Однак скептицизм галузі виправданий і ґрунтується на тривожних технічних та економічних реаліях. Демонстрація структур у лабораторії – це зовсім інша справа, ніж масове виробництво зі стабільним виходом. TSMC досягає виходу близько сімдесяти відсотків за допомогою чотиринанометрових процесів, тоді як Samsung має труднощі з виходом лише тридцяти п'яти відсотків, використовуючи аналогічні технології. Ці цифри ілюструють, наскільки важливими є стабільність процесу та мінімізація дефектів. Навіть найменші відхилення на атомному рівні можуть призвести до збоїв.

Особливо критичною проблемою в сучасній літографії є ​​стохастичні ефекти, тобто випадкові коливання в процесі експонування. У EUV-літографії ці ефекти вже можуть становити понад половину загального бюджету помилок і, за оцінками, коштуватимуть галузі понад десять мільярдів доларів втраченого доходу щорічно до 2030 року. Ці проблеми є результатом фундаментальної фізики малих структур, де кількість фотонів, розподіл молекул резисту та розсіювання електронів є за своєю суттю випадковими. Чи можуть підкладки краще подолати ці проблеми за допомогою рентгенівських променів, ніж ASML за допомогою EUV, залишається відкритим питанням.

Ще однією фундаментальною проблемою є наявність відповідних матеріалів. Літографія в ультрафіолетовому ультрафіолетовому випромінюванні (EUV) вимагала розробки абсолютно нових фоторезистів, спеціально оптимізованих для довжини хвилі 13,5 нанометра. Японські компанії, такі як JSR, Tokyo Ohka Kogyo, Shin-Etsu Chemical та Fujifilm, контролюють понад дев'яносто відсотків ринку фоторезистів EUV. Ці матеріали базуються на металовмісних сполуках з такими елементами, як олово, гафній або цирконій, які демонструють вище поглинання на довжинах хвиль EUV. Substrate повинна була б не тільки розробити власні фоторезисти, сумісні з рентгенівськими променями, але й налагодити масове виробництво цих матеріалів. Так само високоточні маски для рентгенівських променів та спеціалізована оптика повинні були б бути доступні у великих кількостях — ланцюг поставок, якого наразі не існує.

Економічні наслідки: хто виграє, хто програє

Потенційний вплив успішної технології рентгенівської літографії на напівпровідникову промисловість був би значним і змінив би весь ланцюжок створення вартості.

ASML знаходиться в центрі цієї потенційної дестабілізації. Компанія інвестувала понад сорок років у розбудову свого технологічного лідерства. Тільки розробка EUV (екстремальної ультрафіолетової спектроскопії) забрала десятиліття та мільярди доларів. Діючий конкурент не лише підірве цінову позицію ASML, але й може призвести до переосмислення всієї її інвестиційної стратегії. Наразі компанія інвестує значні кошти в системи EUV з високою нейронною апертурою (NA), які коштують 380 мільйонів доларів за одиницю та обіцяють ще вищу роздільну здатність. Якби Substrate змогла досягти порівнянних або кращих результатів за десяту частину вартості, це б фундаментально кинуло виклик розвитку ASML у сфері високої NA. Акціонери, які оцінюють ASML понад 300 мільярдів доларів, можуть провести різку переоцінку.

Для TSMC наслідки будуть неоднозначними. З одного боку, дешевша технологія літографії може зменшити капітальні витрати на нові заводи. TSMC наразі витрачає від 38 до 42 мільярдів доларів щорічно на капітальні витрати, значна частина яких виділяється на системи EUV (електронної ультрафіолетової генерації). Машина EUV з низькою амплітудною амплітудою коштує приблизно 235 мільйонів доларів, і TSMC щороку потрібно більше таких машин. Дешевші альтернативи можуть підвищити рентабельність. З іншого боку, Substrate не планує продавати свої системи, але має намір експлуатувати власні заводи. Це зробило б Substrate прямим конкурентом TSMC. Історія показує, що вертикально інтегровані моделі рідко досягають успіху в напівпровідниковій промисловості. Спеціалізація між фірмами, що займаються безфабричним проектуванням, та ливарними заводами виявилася кращою. Substrate доведеться подолати не лише виклик розвитку технологій, але й зовсім інший виклик – операції ливарного виробництва, відносини з клієнтами та контрактне виробництво. Сорокарічний досвід TSMC в оптимізації процесів, контролі якості та обслуговуванні клієнтів є величезною конкурентною перевагою, яку неможливо просто відтворити.

Для розробників безвихідних чіпів, таких як Nvidia, AMD, Qualcomm та Broadcom, успішна технологія підкладок може відкрити нові можливості. Ці компанії наразі майже повністю залежать від TSMC та, меншою мірою, від Samsung. Тільки Nvidia отримала 124,4 мільярда доларів доходу у 2024 році, переважно від процесорів штучного інтелекту. Будь-яка диверсифікація виробничих можливостей зменшить ризик у ланцюжку поставок та потенційно зміцнить її переговорну позицію з ливарними заводами. Однак ці компанії не переключатимуться на неперевіреного постачальника, доки цей постачальник не продемонструє стабільну якість та продуктивність протягом кількох років. Перехід на інший дизайн чіпа між різними ливарними заводами є складним та дорогим, оскільки кожен виробник використовує різні комплекти для проектування процесів.

Компанії Intel та Samsung, які розробляють та виробляють чіпи, а також все частіше пропонують послуги з виробництва літерного обладнання, опинилися у скрутному становищі. Intel має проблеми зі своїм підрозділом з виробництва літерного обладнання, який у 2023 році зазнав збитків у розмірі семи мільярдів доларів при доході в 18,9 мільярда доларів. Технологія 18A від Intel має забезпечити конкурентні переваги, але затримки та технічні проблеми є відомими. Samsung стикається з аналогічними проблемами, пов'язаними з проблемами продуктивності на передових вузлах. Нова, дешевша технологія літографії теоретично може допомогти обом компаніям, але обидві компанії зробили значні інвестиції в процеси на основі EUV і не перейдуть на них легковажно.

Постачальники у ланцюжку створення вартості напівпровідників також постраждають. Zeiss, німецький виробник надточних дзеркал для систем ASML, Trumpf, який постачає потужні лазери, та Applied Materials, KLA та Lam Research, які постачають інше виробниче обладнання, всі вони значно інвестували в підтримку екосистеми EUV. Нова технологія вимагатиме нових ланцюгів поставок. Японським виробникам фоторезистів доведеться або розробляти матеріали, сумісні з рентгенівськими променями, або втрачати частку ринку.

Геополітичний вимір: Технологічний суверенітет та економічна безпека

Напівпровідникова промисловість глибоко вплетена в геополітичну напруженість, і оголошення про підкладку відбулося у стратегічно важливий момент.

В останні роки Сполучені Штати запровадили дедалі суворіший експортний контроль проти Китаю, щоб обмежити його доступ до передових напівпровідникових технологій. ASML заборонено продавати свої найсучасніші системи EUV Китаю. Ця політика спрямована на обмеження можливостей Китаю розробляти штучний інтелект та військові застосування. Водночас уряд США значно інвестує в перенесення виробництва напівпровідників назад до США через Закон CHIPS, який передбачає прямі гранти на суму 39 мільярдів доларів та 25-відсоткову податкову пільгу на інвестиції.

Substrate ідеально вписується в цей стратегічний порядок денний. Система літографії, розроблена та виготовлена ​​в США, зменшить залежність від голландських та тайванських технологій. Участь Пітера Тіля не є випадковістю. Тіль неодноразово наголошував на необхідності американської технологічної автономії. In-Q-Tel, венчурний підрозділ ЦРУ, також є інвестором Substrate, підкреслюючи важливість національної безпеки.

Однак історія рентгенівської літографії показує, що національні чемпіони не обов'язково досягають успіху. США намагалися повернути собі лідерство у сфері напівпровідників у 1980-х і 1990-х роках завдяки співпраці з SEMATECH, але зрештою зазнали невдачі. ASML досягла свого прориву не завдяки національній промисловій політиці, а завдяки терплячому технологічному розвитку, вмілій інтеграції ланцюгів поставок та проникливому партнерству з клієнтами. Питання полягає в тому, чи може державна підтримка бути успішною без цих факторів.

Китай, у свою чергу, реагує на західні експортні обмеження масштабними інвестиціями у вітчизняні напівпровідникові технології. Ініціатива «Зроблено в Китаї 2025» надає пріоритет самозабезпеченню. Якщо Substrate виявиться успішним, Китай прагнутиме отримати доступ до цієї технології або розробити власні альтернативи. SMIC, найбільший ливарний завод Китаю, досяг прогресу в семинанометрових процесах без EUV, незважаючи на обмеження, хоча й з нижчою продуктивністю та вищими витратами.

Європа опинилася у складному становищі. ASML — європейська компанія, проте уряд Нідерландів перебуває під тиском США, щоб обмежити експорт. Закон про європейські мікросхеми обіцяє субсидії у розмірі 43 мільярдів євро, щоб подвоїти частку європейського виробництва напівпровідників на світовому ринку з 10 до 20 відсотків. Альтернатива літографії, в якій домінуватимуть США, може ще більше підірвати стратегічну автономію Європи.

Наша глобальна галузева та бізнес-експертиза в розвитку бізнесу, продажах та маркетингу - Зображення: Xpert.Digital

Галузевий фокус: B2B, цифровізація (від штучного інтелекту до XR), машинобудування, логістика, відновлювані джерела енергії та промисловість

Детальніше про це тут:

• Бізнес-центр Xpert

Тематичний центр з аналітичними матеріалами та експертними знаннями:

• Платформа знань про світову та регіональну економіку, інновації та галузеві тенденції
• Збір аналізів, імпульсів та довідкової інформації з наших пріоритетних напрямків
• Місце для експертів та інформації про поточні розробки в бізнесі та технологіях
• Тематичний центр для компаній, які хочуть дізнатися про ринки, цифровізацію та галузеві інновації

Технологічні перешкоди: що лежить між лабораторією та масовим виробництвом

Шлях від вражаючих лабораторних результатів до комерційного масового виробництва, як відомо, складний і пов'язаний з непередбаченими проблемами в напівпровідниковій промисловості.

Найбільшою проблемою для підкладки є масштабування. Проведена лабораторна демонстрація доводить, що, в принципі, можна виготовляти структури у відповідному діапазоні розмірів. Однак комерційна літографія вимагає набагато більше. Машина ASML експонує приблизно від 130 до 170 пластин на годину. Точність накладання, тобто точне вирівнювання кількох шарів, повинна бути менше одного нанометра. Однорідність по всій пластині повинна бути надзвичайно високою. Щільність дефектів повинна бути в діапазоні менше одного дефекту на квадратний сантиметр. Одночасне виконання всіх цих вимог, за умови стабільної роботи системи протягом місяців, є монументальним інженерним досягненням.

Джерело прискорювача частинок, яке використовується Substrate, повинно працювати з надзвичайною стабільністю. Будь-яке коливання інтенсивності або положення променя погіршить якість. ASML витратила роки на стабілізацію свого лазерно-плазмового джерела олова для EUV-випромінювання. Це джерело випускає 50 000 крихітних крапель олова на секунду у вакуумну посудину, де на них двічі впливає 30-кіловатний CO2-лазер для створення плазми, яка випромінює EUV-світло. Складність цього рішення виникла в результаті багаторічних ітерацій. Substrate стверджує, що має більш компактне та економічно ефективне рішення, але без багаторічних польових випробувань це залишається спекулятивним.

Оптика для рентгенівських променів принципово відрізняється від оптики для EUV або DUF. Рентгенівські промені неможливо сфокусувати лінзами, оскільки вони поглинаються більшістю матеріалів. Натомість необхідні спеціальні дзеркала для ковзного падіння. Ці дзеркала повинні бути виготовлені з вражаючою точністю. Zeiss виробляє дзеркала для ASML, де, збільшені до розмірів Німеччини, найбільші відхилення від ідеальної форми становили б лише одну десяту міліметра. Чи існує така точність, чи її можна розробити для рентгенівської оптики, незрозуміло.

Фоторезистні матеріали для рентгенівської літографії недоступні в комерційних кількостях. Розробка нових систем резистів зазвичай займає роки та вимагає тісної співпраці між хіміками, матеріалознавцями та інженерами-технологами. Резисти повинні пропонувати високу роздільну здатність, а також мати достатню стійкість до травлення, щоб служити маскою для наступних етапів обробки. Вони повинні мати низьку шорсткість країв і не повинні викликати жодних небажаних побічних реакцій. Лідери японського ринку в цій галузі не будуть автоматично працювати на нового конкурента.

Підходить для цього:

• Війна чіпів штучного інтелекту загострюється: кошмар Nvidia? Китай завдає удару у відповідь власними чіпами штучного інтелекту – і Alibaba – це лише початок

Бізнес-модель: Вертикальна інтеграція як Segen чи прокляття

Substrate дотримується радикальної стратегії, яка відхиляється від усталеної галузевої стратегії. Замість продажу літографічних систем існуючим ливарним заводам, компанія планує будувати та експлуатувати власні заводи з виробництва напівпровідників.

Ця вертикальна інтеграція суперечить домінуючій бізнес-моделі останніх чотирьох десятиліть. З моменту заснування Моррісом Чангом TSMC у 1987 році та встановлення моделі «чисто-ливарного виробництва», галузь стає дедалі спеціалізованішою. ​​Фірми, що займаються розробкою без виробництва, зосереджуються на архітектурі та дизайні мікросхем, ливарні підприємства — на виробництві, а постачальники обладнання, такі як ASML, — на конкретних технологіях. Така спеціалізація дозволяє кожному гравцеві стати світовим класом у своїй галузі.

Substrate стверджує, що вертикальна інтеграція знижує витрати на координацію та забезпечує швидші інновації. Tesla та SpaceX часто наводяться як приклади успішної вертикальної інтеграції. Але напівпровідникова галузь відрізняється. Капіталоємність тут надзвичайна. Сучасний завод коштує від п'ятнадцяти до двадцяти мільярдів доларів. TSMC витрачає понад сорок мільярдів доларів щорічно на капітальні витрати. Substrate наразі залучила сто мільйонів доларів, а її оцінка перевищує один мільярд доларів. Щоб стати конкурентоспроможною, компанії потрібно буде інвестувати в сто разів більше.

Крім того, управління ливарним виробництвом вимагає зовсім інших навичок, ніж розробка технології літографії. У TSMC працює понад 70 000 людей, багато з яких є вузькоспеціалізованими інженерами-технологами. Компанія має понад 40 років досвіду в оптимізації виходу продукції, аналізі дефектів та управлінні взаємовідносинами з клієнтами. Кожен новий технологічний вузол вимагає тисяч експериментів та ітерацій. Крива навчання є крутою та дорогою.

Питання також полягає в тому, хто буде клієнтами Substrate. Великі компанії без виробничих потужностей, такі як Nvidia, AMD та Qualcomm, мають довгострокові, тісно інтегровані відносини з TSMC. Ці партнерства базуються на багаторічній співпраці, спільно розроблених комплектах для проектування процесів та взаємній довірі. Нове ливарне виробництво повинно пропонувати виняткові переваги, щоб розірвати ці відносини. Одних лише нижчих витрат недостатньо, коли ризики щодо врожайності, надійності та термінів поставки є невизначеними.

Компанія Intel роками намагається розширити свій бізнес з виробництва ливарного обладнання, але зазнає значних труднощів. У третьому кварталі 2024 року Intel Foundry Services отримала лише вісім мільйонів доларів зовнішнього доходу. Збитки величезні. Це показує, наскільки важко навіть відомому напівпровідниковому гіганту проникнути на ринок ливарного обладнання. Виробництво підкладок починалося б з нуля.

Часовий горизонт: 2028 рік і далі

Компанія Substrate планує розпочати масове виробництво у 2028 році. Це надзвичайно амбітні терміни. Перехід від поточної лабораторної демонстрації до комерційного виробництва приблизно за три роки вимагатиме ідеального виконання всіх завдань.

Для порівняння: ASML розпочала з перших альфа-прототипів для EUV у 2006 році, поставила свою першу передсерійну систему у 2010 році та досягла масового виробництва лише у 2019 році. Це тринадцять років від першої демонстрації до масового виробництва, і це з уже відомою компанією, яка мала великий досвід у літографії.

Компанії Substrate потрібно буде не лише довести свою технологію літографії до виробничої готовності протягом трьох років, але й побудувати завод, налагодити ланцюги постачання всіх необхідних матеріалів та обладнання, розробити та оптимізувати процеси, залучити клієнтів та отримати необхідні дозволи. Навіть якщо технологія запрацює, ці терміни є нереалістичними.

Більш реалістичним терміном було б від восьми до дванадцяти років до значного комерційного виробництва. Це означало б, що вплив на галузь не буде відчутним раніше середини 2030-х років. До того часу ASML створить свої системи EUV з високою амплітудною амплітудою (NA), TSMC, можливо, працюватиме над процесами в один нанометр або менше, і вся галузь могла б рухатися в напрямку, який зробить підхід Substrate застарілим.

Альтернативні майбутні сценарії: що може статися насправді?

Оголошення про Substrate порушує важливі питання, але ймовірні сценарії варіюються від повного провалу до часткових успіхів, які ледь помітно впливають на галузь, але не революціонізують її.

Песимістичний сценарій полягає в тому, що Substrate не подолає технічні перешкоди. Фізика рентгенівської літографії може виявитися занадто проблематичною, стохастичні ефекти можуть стати неконтрольованими, або капітальні витрати можуть стати занадто високими. Тоді компанія або зазнає невдачі, або займе нішеву роль у спеціалізованих застосуваннях. Історично склалося так, що більшість конкурентів усталеним технологіям зазнавали невдачі. Nikon та Canon намагалися конкурувати з ASML у гонці EUV, але здалися.

Середній варіант сценарію полягав би в тому, що Substrate зробить технологію частково функціональною, але не за обіцяною ціною або з необхідною надійністю. Тоді компанія могла б ліцензувати свою технологію відомому гравцеві. Сама ASML може бути зацікавлена ​​в оцінці рентгенівської літографії як потенційної технології наступного покоління після High-NA EUV. Як варіант, великий виробник напівпровідників, такий як Intel або Samsung, міг би придбати цю технологію, щоб диференціювати власні виробничі можливості.

Оптимістичним сценарієм було б те, що Substrate справді розробить робоче, більш економічно ефективне рішення для літографії, але відмовиться від ливарного бізнесу та натомість продаватиме системи відомим виробникам. Це знизить бар'єри для входу та може призвести до здоровішої конкуренції на ринку літографічного обладнання. ASML відчуватиме тиск щодо зниження цін та швидшого впровадження інновацій. Виграш від цього може отримати вся галузь.

Трансформаційний сценарій, за якого Substrate опанує технологію, успішно керуватиме власними заводами та стане значним конкурентом у ливарному виробництві, видається найменш імовірним. Поєднання технологічних інновацій з інноваціями бізнес-моделі в одній з найбільш капіталомістких та складних галузей промисловості світу є надзвичайним викликом.

Ширші наслідки: закон Мура, межі мініатюризації та альтернативні шляхи

Історія з Substrate також порушує фундаментальні питання щодо майбутнього напівпровідникової промисловості. Закон Мура, спостереження, що кількість транзисторів на кристалі приблизно подвоюється кожні два роки, був провідним показником галузі з 1960-х років. Але все частіше лунають голоси, які передбачають кінець цієї тенденції.

Фізичні обмеження стають дедалі очевиднішими. Транзистори наближаються до атомних розмірів. У структурах розміром менше трьох нанометрів виникають квантові ефекти, такі як тунелювання, коли електрони неконтрольовано прострибують крізь бар'єри. Виділення тепла стає проблематичним. Струми витоку електронів збільшуються. Деякі експерти стверджують, що закон Мура вже закінчився у 2016 році, коли Intel знадобилося п'ять років, щоб перейти від десяти до семи нанометрів, замість традиційних двох.

Економічні обмеження є не менш значними. Закон Рока стверджує, що вартість будівництва заводу з виробництва напівпровідників приблизно подвоюється кожні чотири роки. Завод з виробництва двонанометрової технології коштує двадцять мільярдів доларів або більше. Кількість компаній, які можуть дозволити собі такі інвестиції, скорочується. Тільки TSMC, Samsung та Intel залишаються в гонці за провідні вузли. Всі інші вибули та зосереджуються на більш зрілих, прибуткових технологіях.

У цьому контексті обіцянка Substrate різко знизити витрати є особливо привабливою. У разі успіху більше гравців могли б увійти до провідного сектору виробництва напівпровідників, що стимулювало б конкуренцію. Однак, навіть за умови дешевшої літографії, загальна вартість фабрики залишається величезною, оскільки літографія становить лише близько двадцяти відсотків від загальних витрат на обладнання.

Інтенсивно досліджуються альтернативні підходи до продовження дії закону Мура. Нові архітектури транзисторів, такі як польові транзистори з повним розподілом затвора, які Samsung та TSMC впроваджують у тринанометрових процесах, покращують контроль над потоком електронів. Тривимірне укладання мікросхем за допомогою передових технологій упаковки, таких як CoWoS від TSMC, дозволяє інтегрувати більше функціональності в менші обсяги. Нові матеріали, такі як нітрид галію або вуглецеві нанотрубки, можуть доповнити або замінити кремній. Нейроморфні обчислювальні архітектури та квантові комп'ютери обіцяють принципово інші обчислювальні парадигми.

Спрямована самозбірка блок-кополімерів та наноімпринтна літографія – це додаткові альтернативні підходи до літографії, що досліджуються. Ці технології можуть запропонувати переваги для певних застосувань, але поки що вони не зробили кроку до масового виробництва. Напівпровідникова промисловість консервативна, коли справа доходить до змін у процесі, оскільки ризики занадто високі.

Захопливий виклик з невизначеним результатом

Заява Substrate, безперечно, захоплива та порушує важливі питання щодо майбутнього виробництва напівпровідників. Потенційний вплив на усталені монополії, геополітичні структури влади та економічний баланс у цій критично важливій галузі є значним.

Однак, тверезий реалізм тут виправданий. Історія напівпровідникової промисловості сповнена багатообіцяючих технологій, які зазнали невдачі, та заяв, які виявилися перебільшеними. Рентгенівська літографія вже рекламувалася як майбутнє у 1980-х та 1990-х роках, але зазнала невдачі. Технічні, економічні та організаційні виклики, які має подолати Substrate, є монументальними.

ASML та TSMC досягли своїх домінуючих позицій не випадково, а завдяки десятиліттям терплячої праці, масштабним інвестиціям, проникливим партнерствам та технічній досконалості. Ці компанії не будуть пасивно спостерігати, як новачок вторгається на їхні ринки. Вони прискорять власні інновації, коригуватимуть ціни та намагатимуться утримати потенційних клієнтів.

Для інвесторів Substrate, включаючи Пітера Тіля та In-Q-Tel, це високоризикове підприємство з потенційно величезними прибутками, але також цілком реальною можливістю повних збитків. Для напівпровідникової галузі в цілому цей розвиток подій є позитивним сигналом про те, що інновації ще не закінчилися, і що досліджуються нові підходи. Навіть якщо Substrate зазнає невдачі, отримані уроки можуть допомогти в майбутніх починаннях.

Найближчі роки покажуть, чи зможе Substrate справді революціонізувати напівпровідникову промисловість, чи виявиться лише черговим епізодом у довгій боротьбі за розширення меж мініатюризації. Економічні, технологічні та геополітичні виміри цієї історії роблять її захопливим тематичним дослідженням інновацій, революційних змін та меж можливого в одній з найскладніших галузей сучасної економіки.

Війна чіпів 2.0: Чому США, Китай та Європа стикаються з дуже різними ризиками

Ця загроза аж ніяк не обмежується Європою, а впливає на всю світову напівпровідникову промисловість. Однак характер загрози для США та Китаю принципово відрізняється від характеру для Європи.

1. Загроза для Європи (особливо ASML)

Для Європи загроза є прямою та екзистенційною.

ASML під прицілом: Substrate націлився на саме серце європейської технологічної перлини ASML. Якщо рентгенівська літографія виявиться успішною, це порушить багаторічну монополію ASML на найсучасніші літографічні системи.

Економічна шкода: Успішний конкурент підірве величезну цінову силу та високу маржу ASML. Інвестиції в наступне покоління (High-NA EUV), які коштують сотні мільйонів на машину, можуть виявитися поганою інвестицією.

Ослаблення екосистеми: Загроза поширюється на весь європейський ланцюг поставок, побудований навколо ASML, зокрема на німецькі високотехнологічні компанії, такі як Zeiss (оптика) та Trumpf (лазери).

Геополітична втрата: Європа втрачає свій найважливіший геополітичний важіль. Контроль над ASML надає ЄС (і Нідерландам) унікальну позицію сили у глобальних технологічних конфліктах, позицію, яка вже обмежена тиском США. Альтернатива США майже повністю ліквідувала б цю позицію.

2. Загроза конкуренції в США

Для США це палиця з двома кінцями: стратегічна можливість для країни, але водночас руйнівна загроза для відомих гравців США.

Загроза для Intel та Samsung: Такі компанії, як Intel та Samsung, які здійснюють значні інвестиції в США (за підтримки Закону CHIPS), базували всі свої майбутні стратегії на технології EUV від ASML. Вони інвестували мільярди у заводи на базі EUV. Нова, несумісна технологія від Substrate знецінить ці інвестиції та змусить їх повністю переглянути свої дорожні карти.

На внутрішньому ринку з'являється новий конкурент: Substrate планує не лише продавати обладнання, а й керувати власним ливарним виробництвом. Це зробило б їх прямим конкурентом для амбіцій Intel щодо виробництва ливарного обладнання та заводів Samsung у США. Новий, потенційно дешевший гравець значно посилить конкурентний тиск на внутрішньому ринку.

Перевага для компаній без виробничих потужностей: Однак для розробників мікросхем, таких як Nvidia, AMD або Qualcomm, цей розвиток подій є передусім можливістю. Наразі вони залежать від TSMC. Новий постачальник ливарного виробництва, що базується в США, зміцнив би їхню переговорну позицію та зменшив би ризики ланцюга поставок. Їхня «загроза» буде лише непрямою, якщо Substrate зазнає невдачі та зв'яже цінний інвестиційний капітал, який можна було б використати деінде.

Коротко кажучи, для США це не загроза національній безпеці чи економіці (якраз навпаки), а руйнівна загроза існуючому балансу та бізнес-моделям відомих американських виробників напівпровідників.

3. Загроза для Китаю

Для Китаю ця загроза є суто геополітичною та стратегічною – і потенційно навіть більшою, ніж та, що створює ASML.

Посилення технологічної блокади: США вже перешкоджають ASML постачати свої найсучасніші системи EUV до Китаю. Якщо провідна технологія літографії тепер розроблятиметься безпосередньо американською компанією за участю ЦРУ, експортний контроль стане ще суворішим і непроникнішим. Технологічний контроль США буде посилений.

Розрив збільшується: Китай намагається наздогнати більш просунуті вузли (такі як 7-нм техпроцес SMIC), використовуючи старішу технологію DUV. Нова, набагато дешевша та потужніша технологія із Заходу відкине зусилля Китаю на роки назад і різко збільшить технологічний розрив.

Посилення тиску на самозабезпечення: Цей розвиток подій є остаточним доказом того, що Китай ніколи не зможе покладатися на західні технології. Це значно збільшить тиск на китайський уряд, щоб він інвестував ще більше ресурсів у розробку власної, вітчизняної технології літографії – надзвичайно дорогого та тривалого заходу.

☑ Наша ділова мова - англійська чи німецька

☑ Нове: листування на вашій національній мові!

Konrad Wolfenstein

Я радий бути доступним вам та моїй команді як особистого консультанта.

Ви можете зв’язатися зі мною, заповнивши тут контактну форму або просто зателефонуйте мені за номером +49 89 674 804 (Мюнхен) . Моя електронна адреса: Вольфенштейн ∂ xpert.digital

Я з нетерпінням чекаю нашого спільного проекту.

☑ Підтримка МСП у стратегії, порадах, плануванні та впровадженні

☑ Створення або перестановка цифрової стратегії та оцифрування

☑ Розширення та оптимізація міжнародних процесів продажів

☑ Глобальні та цифрові торгові платформи B2B

☑ Піонерський розвиток бізнесу / маркетинг / PR / Мір

Скористайтеся перевагами великого, п'ятикратного досвіду Xpert.Digital у комплексному пакеті послуг | Дослідження та розробки, XR, PR та оптимізація цифрової видимості - Зображення: Xpert.Digital

Xpert.digital має глибокі знання в різних галузях. Це дозволяє нам розробити кравці, розроблені стратегії, пристосовані до вимог та проблем вашого конкретного сегменту ринку. Постійно аналізуючи тенденції на ринку та здійснюючи розвиток галузі, ми можемо діяти з передбаченням та пропонувати інноваційні рішення. З поєднанням досвіду та знань ми створюємо додаткову цінність та надаємо своїм клієнтам вирішальну конкурентну перевагу.

Детальніше про це тут:

• Використовуйте 5 -разову компетентність xpert.digital в одній упаковці - від 500 € на місяць