Pojedyncza maszyna do litografii o wartości 400 milionów dolarów z nowym zamówieniem: Samsung i TSMC zmieniają nastawienie, trzej giganci półprzewodników w pełni przyjmują najnowocześniejszą technologię High NA EUV firmy ASML.

Serwis informacyjny Zhihui Caijing APP zauważył, że ASML (ASML.US) uzyskał zobowiązanie do korzystania ze swoich najnowszych urządzeń produkcyjnych półprzewodników od czołowych producentów chipów, jednocześnie dążąc do szerszego porozumienia o współpracy, aby zaspokoić gwałtownie rosnące zapotrzebowanie na bardziej zaawansowane technologie sztucznej inteligencji.

Samsung Electronics i TSMC planują rozpocząć masową produkcję przy użyciu sprzętu High NA EUV firmy ASML odpowiednio w 2028 i 2030 roku, dołączając do Intel w korzystaniu z maszyn, których cena za sztukę może sięgać nawet 400 milionów dolarów. Samsung jest wiodącym producentem chipów pamięci, a TSMC to czołowy dostawca niestandardowych chipów dla firm takich jak Nvidia i Apple.

Te cztery firmy zawarły również głębokie, ale kluczowe porozumienie dotyczące zmiany technologicznego formatu fotomaski (Photomask, znanej także jako maska), podstawowego elementu produkcji półprzewodników. W obliczu dynamicznego wzrostu zapotrzebowania na sztuczną inteligencję w branży, koalicja planuje przejście ze standardowych 6-calowych fotomasek na wersje 12-calowe, by zwiększyć wydajność i obniżyć koszty. Fotomaski można porównać do drewnianych matryc do powielania wzorów, z tą różnicą, że używa się światła do nanoszenia wzorów na krzemowej płytce.

Choć przejście na fotomaski o większej powierzchni długo uchodziło za trudne i kosztowne, wspólny wysiłek może przynieść znaczące korzyści produkcji chipów. CTO ASML, Marco Peters, podkreślił, że nowa technologia może zwiększyć wydajność maszyn High NA o 40% i uprościć proces projektowania.

Peters powiedział w wywiadzie: "To ogromna szansa, która oczywiście oznacza skok produktywności".

ASML to jedyna firma na świecie zdolna do produkcji maszyn litograficznych Extreme Ultraviolet (EUV), niezbędnych do wytwarzania najnowocześniejszych akceleratorów AI i podobnych chipów. Firma wprowadziła technologię Low NA EUV w 2019 roku i stale współpracuje z klientami, by promować wdrażanie zaawansowanych systemów High NA.

Fabryki TSMC obsługują klientów, od Nvidia, AMD po Qualcomm, oferując produkcję na zlecenie. Przy wdrażaniu droższego sprzętu TSMC zachowywało ostrożność, kwestionując, czy wzrost produktywności rekompensuje wysokie koszty.

Niemniej, według wtorkowego oświadczenia, TSMC planuje od 2030 roku wdrożyć systemy High NA bazujące na obecnych 6-calowych fotomaskach. Obie firmy zamierzają do 2031 roku zbudować linię testową produkcji 12-calowych fotomasek, by przygotować się do połączenia tej technologii z narzędziami High NA do 2033 roku.

CEO TSMC, C.C. Wei, napisał w oświadczeniu: "TSMC zawsze wierzyło w siłę współpracy – pozwala ona pokonać bariery technologiczne, zanim staną się ekonomicznymi barierami dla branży półprzewodników".

Samsung, również oferujący produkcję logicznych chipów i będący jednym z globalnych liderów w produkcji chipów pamięci, planuje rozpocząć użycie maszyn High NA od ASML w produkcji pamięci komputerowych przed 2028 rokiem. Ta koreańska firma podkreśliła w oddzielnym oświadczeniu, że "będzie ściśle współpracować z partnerami branżowymi, by opracować niezbędne technologie fotomasek oraz odpowiadającą im infrastrukturę".

Ogromny popyt generowany przez operatorów centrów danych AI powoduje obecnie globalny niedobór chipów pamięci, podnosząc koszty produkcji w całym sektorze elektroniki.

Intel już wcześniej, przechodząc od produkcji własnych chipów do oferowania usług produkcyjnych dla innych, przyjął maszyny High NA. Firma twierdzi, że może przedstawiać potencjalnym klientom korzyści płynące z tej technologii. Od trzech lat Intel wspiera transformację w kierunku fotomasek o większych rozmiarach.

Ponowne otwarcie TSMC na najnowocześniejsze narzędzia do produkcji chipów jest kluczowe dla wzrostu ASML. Według danych zgromadzonych przez Bloomberg, tajwańska firma generuje około 16% przychodów ASML. Rośnie również zaangażowanie ze strony Samsunga i Intel, co oznacza, że wszyscy trzej kluczowi klienci ASML uczestniczą w tym procesie transformacji.

Marco Peters z ASML powiedział: "To ważny krok dla High NA w masowej produkcji. To kluczowy moment, gdy klienci dostrzegają przewagę tych systemów nad strategią wielokrotnej ekspozycji (multi-patterning)".

Peters zaznaczył, że w miarę jak klienci przechodzą do kolejnej generacji produkcji chipów, spodziewają się wzrostu liczby warstw wymagających technologii High NA, dlatego "dostrzegają również szansę na zwiększenie rozmiaru fotomaski".

Litografia to proces wykorzystujący światło do odciskania wzorów w materiałach naniesionych na płytki krzemowe. Następnie te wzory są wypełniane innymi materiałami, tworząc tranzystory i połączenia, które nadają urządzeniom różnorodne funkcje (głównie przetwarzanie i przechowywanie danych). Dążenie branży do zmniejszania rozmiarów tych cech skłania producentów sprzętu do poszukiwania coraz bardziej nietypowych technologii. Najbardziej zaawansowane maszyny ASML używają ekstremalnej ultrafioletowej fali świetlnej, której nie da się naturalnie uzyskać na Ziemi.

Ograniczenia płynące z wieloletniego stosowania 6-calowych fotomasek spowodowały liczne kompromisy, spowalniając rozwój podstawowych komponentów komputerowych centrów danych AI. Ponieważ nie można było powiększać pojedynczych chipów, firmy zdecydowały się na pionowe układanie warstw i skomplikowane projekty interfejsów, co podniosło złożoność oraz koszt produkcji i wdrażania chipów.