Holandia: Niewielka firma, bez której współczesny kapitalizm nie przetrwałby długo

Na świecie dramatycznie brakuje chipów półprzewodnikowych – tak mało, że Subaru na jakiś czas zamknął fabrykę w Japonii, wdrażanie sieci 5G opóźnia się, Apple martwi się, co dalej z produkcją, a nowe PlayStation 5 są nie do zdobycia.

Powód niedoboru wydaje się oczywisty – spowolnienie produkcji podczas pandemii, spotęgowane rosnącym popytem na technologię konsumencką – ale te braki pokazują też wszechobecność chipa i złożoność łańcuchów dostaw, które go produkują.

Co sprawia, że ​​tym bardziej niezwykłe jest to, iż jedna holenderska firma znalazła się w sercu wartej 439 miliardów dolarów branży. W swej siedzibie w Veldhoven w Holandii ASML montuje maszyny fotolitograficzne, które wytrawiają wzory obwodów na waflach chipowych za pomocą światła o niskiej długości fali. Inne firmy też produkują takie maszyny, ale ASML kontroluje ponad 60% rynku; w 2019 r. jej przychody wyniosły 11,8 mld euro. Jest też jedynym producentem najnowszej, najbardziej precyzyjnej generacji maszyn do produkcji chipów, która wykorzystuje światło ultrafioletowe (EUV) o długości fali 13,5 nanometra — dziesięciotysięcznej grubości ludzkiego włosa.

A gdyby firma zniknęła?
Trudno wyobrazić sobie inną firmę, która byłaby jednocześnie tak ważna, a zarazem nieznana ogółowi. Gdyby Veldhoven zniknął jutro, nasza wersja kapitalizmu z telefonami komórkowymi, pracą zdalną, zakupami online — stanąłby w martwym punkcie. ASML zapewnia okno nie tylko na nasz krzemowy świat, ale także na biznes, który musi stawić czoła zmianom technologicznym i społecznym. Szczególny status firmy stawia ją na ścieżce ekonomicznych lub geopolitycznych turbulencji, które wpływają na przemysł chipów. Jest uwięziony między USA a Chinami w toczącej się wojnie handlowej.

Rozszerzenie zdolności do zaspokojenia popytu zajęłoby dwa lata, mówi Peter Wennink, dyrektor generalny ASML. Więc staramy się, aby więcej ludzi robiło więcej rzeczy szybciej – to znaczy składać maszyny fotolitograficzne z setek tysięcy części, testować je, rozkładać, przenosić do fabryk półprzewodników na Tajwanie, Korei Południowej czy USA.

Historia zaczyna się w dniu, w którym Frits van Hout dołączył do ASML 1 maja 1984. Przybył do pracy i odkrył, że nikt nie wiedział, że go zatrudniono. Firma właśnie powstała jako pomysł Philipsa i holenderskiej firmy Advanced Semiconductor Materials International. Pytano mnie: Jesteś tu dobrowolnie? Czy Philips wysłał cię tutaj?

Wielu próbowało wydostać się i szukać innej pracy – mówi van Hout, dyrektor ds. strategii ASML. Pierwszych 45 pracowników zainstalowano w hali fabrycznej z nieszczelnym dachem; w ciągu roku personel rozrósł się do 200 i trzeba było ludzi upychać po tymczasowych kabinach.

Narodziny fotolitografii
Pierwsze układy scalone z łożyskami chipowymi wyprodukowano w 1959, a fotolitografia – opatentowana w tym samym roku – odegrała w tym procesie dużą rolę. Za pomocą soczewek i luster maszyny te skupiały wiązki światła na powierzchni płytki krzemowej, aby odcisnąć na niej obwód. Była to praca optyczna, a przez następne dekady, gdy produkcja chipów rosła, firmy takie jak Canon i Nikon przeniosły się do branży fotolitografii. Philips był producentem mikroukładów i chciał też produkować maszyny do fotolitografii. Ale, jak mówi van Hout, „gdyby Philips chciał sprzedać te maszyny innym producentom chipów, powiedzieliby: Wygląda ładnie, ale jak mam wam ufać, że to mi coś da?. Stąd wspólne przedsięwzięcie.

W tamtych czasach fotolitografia wyglądała inaczej niż dziś. W każdej maszynie prąd podgrzewał rtęć i generował plazmę, emitując promieniowanie o kilku długościach fal. Co najmniej 10 innych firm, w tym jak Canon i Nikon, zbudowało takie maszyny obok ASML. Nie wiedzieliśmy nic o stronie biznesowej ani klientach – dodaje van Hout. Philips miał problemy pod koniec lat 80., a my żyliśmy na krawędzi bankructwa.

W 1988 ASML została wydzielona jako niezależna firma. Nie mogła zbudować własnej fabryki, by produkować komponenty od podstaw, jak robili to konkurenci. A co kilka lat postęp technologiczny pozwalał firmom pracować z coraz drobniejszymi falami światła — 365 nanometrów, potem 248, potem 193 i tak dalej. Ale komponenty wymagały dużych pieniędzy, aby się rozwijać, i podczas gdy inne firmy próbowały robić to we własnym zakresie i zanikały, dostawcy ASML wzięli na siebie część kosztów. Zeiss np. pracował już nad budową lepszych obiektywów. I do niej zwróciła się ASNL.

Jak ASML zdominował branżę
Na początku XXI wieku zmieniło się wiele. Głównymi konkurentami, którzy pozostali, byli Canon i Nikon, a ASML był stosunkowo szybszy – mówił van Hout. Internet eksplodował, a nowe urządzenia, takie jak aparaty cyfrowe, USB i odtwarzacze mp3, wymagały chipów. W tym czasie szefowie firmy poszli na pełne ryzyko. Zamiast prowadzić wiele programów badawczych nad technologią fotolitografii, ASML sfinansowała jedynie napęd EUV.

Postęp w tym kierunku ciągle się zacinał. Maszyny musiały sprawić, by lasery uderzały w każdą z 50 tys. kropli stopionej cyny uwalnianej na sekundę, tak aby powstała plazma generowała 13,5 nanometra światła. Rozwój był tak kosztowny i skomplikowany, że ASML zaprosił niektórych klientów — Intel i Samsung — do zakupu udziałów, aby środki można było wykorzystać na finansowanie badań.

Maszyny na wagę złota
Pierwszy prototyp EUV wysłano w 2010, a pierwsze maszyny gotowe do produkcji w 2016. Każdy EUV waży 180 ton, montaż zajmuje 18 tygodni i kosztuje 120 milionów dolarów; W zeszłym roku na 258 sprzedanych systemów fotolitograficznych 31 było z napędem EUV. Zdemontowane części EUV wypełniają 150 skrzyń, a ASML potrzebuje trzech Boeingów 747, aby przetransportować je do klientów. W zakładach, w których powstają chipy, zespoły ASML muszą być cały czas, aby je konserwować i naprawiać. To droga maszyna w obsłudze; firmy muszą zainwestować 1 miliard dolarów w obiekty, aby zacząć używać EUV do produkcji chipów na dużą skalę.

Ale jako najbardziej znaczący krok naprzód w stosunku do poprzedniej technologii,EUV stał się sposobem na zyskanie przewagi przez producentów chipów. Samsung i TSMC używały maszyn EUV, mówi Velu Sinha, z firmy Bain & Company, podczas gdy Intel ogłosił niedawno, że jednym z wyzwań było to, że w ogóle nie polegał na EUV. ASML sprzedaje co roku setki maszyn fotolitograficznych i spodziewa się, że do 2025 trzy czwarte przychodów będzie pochodzić z EUV. Co ważniejsze, będzie dysponować wiedzą na temat EUV, by tworzyć nowe generacje technologii fotolitografii.

Geopolityka półprzewodników
Największym konsumentem chipów półprzewodnikowych są Chiny; w 2020 kraj ten importował 543 miliardy chipów o wartości 350 miliardów dolarów. Państwowy producent chipów, SMIC, założono w 2000 roku. Wtedy produkcja nie musiała być tak precyzyjna, wyjaśnia Sinha. Ale w ciągu ostatniej dekady procesy stały się bardziej wymagające. W tym samym czasie rząd USA zaczął się martwić o to, do czego Chiny mogą używać chipów i jaką technologię mogą zainstalować na nich sprzedawanych światu.
Niepokój wynikał z faktu, że jeśli pozwolisz Chinom produkować chipy na dużą skalę za pomocą EUV, te będą one niemożliwe do zbadania – wyjaśnia Sinha. Dlatego pod presją USA producenci chipów nie mogli sprzedawać swoich produktów Huawei. W podobny sposób EUV ASML umieszczono na liście Wassenaar, reżimie kontrolującym eksport kilku krytycznych technologii do państw takich jak Chiny.

Nie trudno odkryć, co Wennink, dyrektor generalny ASML, myśli o tym, że nie jest w stanie sprzedać się na największym rynku świata. Wie, że za zakazem sprzedaży EUV do Chin kryje się nie tylko troska o bezpieczeństwo narodowe, ale także akt ekonomicznej przewagi – chęć uzależnienia Chin od dostawców spoza tego kraju.

Dzisiejsza fotolitografia jest tak złożona, że ​​trudno założyć od podstaw firmę, która będzie produkować te maszyny. Mimo to zawsze jest możliwość, że Chiny będą rozwijać produkcję maszyn fotolitograficznych — stając się nie tylko samowystarczalnymi pod względem chipów, ale konkurencyjnymi wobec ASML. Do tego jednak droga daleka.