Uno sguardo esclusivo alla creazione di High NA, il nuovo colosso da 400 milioni di dollari di ASML nella produzione di chip

Dietro porte blindate di un gigantesco laboratorio nei Paesi Bassi, c'è una macchina che sta trasformando il modo in cui vengono realizzati i microchip. ASML Abbiamo dedicato quasi un decennio allo sviluppo di High NA, acronimo di High Numerical Aperture (alta apertura numerica). Con un costo di oltre 400 milioni di dollari, è la macchina per la produzione di chip più avanzata e costosa al mondo.

La CNBC si è recata nei Paesi Bassi per visitare il laboratorio ad aprile. Prima di allora, High NA non era mai stato filmato, nemmeno dal team dell'ASML.

All'interno del laboratorio, Assia Haddou, responsabile del team di qualificazione High NA, ha concesso alla CNBC un'esclusiva visione ravvicinata delle macchine High NA, che ha definito "più grandi di un autobus a due piani".

La macchina è composta da quattro moduli, prodotti in Connecticut, California, Germania e Paesi Bassi, poi assemblati nel laboratorio di Veldhoven, nei Paesi Bassi, per test e approvazione, prima di essere nuovamente smontati per la spedizione. Haddou ha affermato che sono necessari sette Boeing parzialmente carichi. 747 o almeno 25 camion per consegnare un sistema a un cliente.

La prima installazione commerciale al mondo di High NA è avvenuta presso Intel stabilimento di fabbricazione di chip dell'Oregon, o fab, nel 2024. Solo cinque di queste colossali macchine sono state spedite.

Ora vengono potenziati per produrre milioni di chip negli stabilimenti delle poche aziende che possono permetterseli: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. , Samsung e Intel.

High NA è l'ultima generazione di macchine Extreme Ultraviolet, o EUV, di ASML. ASML è il produttore esclusivo di EUV, gli unici dispositivi litografici al mondo in grado di proiettare i progetti più piccoli che compongono i microchip più avanzati. Progetti di chip di giganti come Nvidia. , Mela e AMD non può essere prodotto senza EUV.

ASML ha dichiarato alla CNBC che l'High NA sarà utilizzato da tutti i suoi clienti EUV. Tra questi, anche altri produttori di chip avanzati come Micron. , SK Hynix e Rapidus.

"Questa azienda ha completamente monopolizzato quel mercato", ha affermato Daniel Newman di The Futurum Group.

La CNBC ha chiesto all'amministratore delegato Christophe Fouquet cosa impedisca ad ASML di aumentare ulteriormente il prezzo delle sue macchine. Ha spiegato che, con il progresso delle macchine, diventa più economico produrre i chip autonomamente.

"La legge di Moore afferma che dobbiamo continuare a ridurre i costi", ha affermato Fouquet. "Si ritiene che riducendo i costi si creino maggiori opportunità, quindi dobbiamo essere parte di questo gioco".

Due importanti clienti hanno confermato che High NA ha mostrato notevoli miglioramenti rispetto alle precedenti macchine EUV di ASML. In una conferenza a febbraio, Intel ha dichiarato di aver utilizzato High NA per produrre finora circa 30.000 wafer e che la macchina era circa il doppio più affidabile rispetto ai suoi predecessori. Alla stessa conferenza, Samsung ha affermato che High NA potrebbe ridurre il tempo di ciclo del 60% , il che significa che i suoi chip possono completare più operazioni al secondo.

Un NA elevato può far scendere i prezzi dei chip grazie a questi miglioramenti in termini di velocità e prestazioni. Un NA elevato migliora anche la resa, il che significa che è possibile utilizzare un numero maggiore di chip su ogni wafer.

Questo perché può proiettare i progetti di chip a una risoluzione più elevata. High NA utilizza lo stesso processo delle macchine EUV, ma con un'apertura della lente più ampia che consente la proiezione di progetti di chip più piccoli in meno passaggi.

"Un NA elevato significa due cose. Innanzitutto, si riduce la dimensione. Quindi ci sono più dispositivi su un singolo wafer", ha affermato Jos Benschop, vicepresidente esecutivo della divisione tecnologia di ASML. "In secondo luogo, evitando la sovrapposizione di pattern, è possibile realizzarli più velocemente e con una resa maggiore."

Benschop entrò in ASML nel 1997, due anni dopo la sua quotazione in borsa. Benschop contribuì poi a guidare la decisione di puntare tutto sull'EUV. Lo sviluppo della tecnologia richiese oltre 20 anni.

"Ce l'abbiamo fatta per un pelo. Credo che a volte la gente se ne dimentichi", ha detto Fouquet. "È stato un investimento molto rischioso perché quando abbiamo iniziato non c'erano garanzie che la tecnologia avrebbe funzionato."

Entro il 2018, l'ASML ha dimostrato la fattibilità dell'EUV e i principali produttori di chip hanno iniziato a effettuare ingenti ordinativi per le macchine. L'idea, che sembrava impossibile a molti vent'anni fa, era quella di creare grandi quantità di minuscoli raggi di luce ultravioletta estrema, proiettandoli attraverso maschere con chip dal design sempre più piccolo, su wafer di silicio trattati con prodotti chimici fotoresist.

Per creare la luce EUV, l'ASML spara stagno fuso da un ugello a 50.000 goccioline al secondo, emettendo ogni goccia con un potente laser che crea un plasma più caldo del sole. Queste minuscole esplosioni emettono fotoni di luce EUV, con una lunghezza d'onda di soli 13,5 nanometri.

Con una larghezza pari a circa cinque filamenti di DNA, l'EUV è così piccolo che viene assorbito da tutte le sostanze conosciute, quindi l'intero processo deve avvenire nel vuoto. La luce EUV rimbalza su specchi che la indirizzano attraverso una lente, proprio come funziona una macchina fotografica. Per risolvere il problema dell'assorbimento dell'EUV da parte degli specchi, l'azienda ottica tedesca Zeiss ha realizzato specchi specifici per l'ASML, che rappresentano le superfici artificiali più piatte al mondo.

Le macchine DUV di vecchia generazione di ASML utilizzano raggi di luce ultravioletta profonda, meno precisi, con una lunghezza d'onda di 193 nanometri. ASML continua a produrle, competendo con Nikon e Canon in Giappone per la DUV, ma è l'unica azienda al mondo ad aver avuto successo nella litografia EUV.

L'azienda olandese ha iniziato a sviluppare le macchine ad alta luminosità (High NA) da 400 milioni di dollari intorno al 2016. Le macchine ad alta luminosità (High NA) funzionano come le DUV, con la stessa sorgente luminosa EUV. Ma c'è una differenza fondamentale.

NA elevato sta per alta apertura numerica, ovvero ha un'apertura maggiore delle lenti, aumentando l'angolo di cattura della luce da parte degli specchi. Una maggiore quantità di luce proveniente da angoli più ampi consente alle macchine con NA elevato di trasferire sul wafer disegni sempre più piccoli in un unico passaggio. Al contrario, le macchine con NA inferiore richiedono più proiezioni di luce EUV, attraverso più maschere.

"Quando il numero aumenta, il processo diventa molto complesso e la resa diminuisce", ha affermato Fouquet.

La risoluzione migliora con l'aumentare dell'NA, riducendo la necessità di maschere ed esposizioni multiple, con conseguente risparmio di tempo e denaro. Il costo della macchina ad alta NA, tuttavia, aumenta.

"Quanto più grande è lo specchio da usare, tanto più grande è il sistema", ha affermato Fouquet.

Queste macchine consumano anche un'enorme quantità di energia.

"Se non miglioriamo l'efficienza energetica dei nostri chip di intelligenza artificiale nel tempo, l'addestramento dei modelli potrebbe consumare l'intera energia mondiale, e questo potrebbe accadere intorno al 2035", ha affermato Fouquet. Per questo motivo, dal 2018, l'ASML ha ridotto di oltre il 60% il consumo energetico per ogni wafer esposto, ha aggiunto.

ASML è nota per i suoi innovativi dispositivi EUV, ma i suoi vecchi dispositivi DUV rappresentavano ancora il 60% del fatturato nel 2024. ASML ha venduto 44 dispositivi EUV l'anno scorso, con un prezzo a partire da 220 milioni di dollari. I dispositivi DUV sono molto più economici, con un prezzo compreso tra 5 e 90 milioni di dollari, ma ASML ha venduto 374 dispositivi legacy nel 2024.

La Cina è un importante acquirente di questi sistemi DUV, rappresentando il 49% del fatturato di ASML nel secondo trimestre del 2024. Fouquet ha dichiarato alla CNBC che questo picco di vendite in Cina è dovuto a un "enorme arretrato" di ordini che ASML non è stata in grado di soddisfare fino allo scorso anno. Ha affermato che il fatturato in Cina dovrebbe tornare alla "normalità storica", tra il 20% e il 25%, nel 2025.

I controlli sulle esportazioni statunitensi impediscono ad ASML di vendere EUV alla Cina. Si tratta di un divieto entrato in vigore durante la prima amministrazione Trump. Newman del Futurum Group ha affermato che è "davvero improbabile" che la Cina possa sviluppare i propri dispositivi EUV, invece di produrre dispositivi come smartphone utilizzando i chip più avanzati possibili con DUV.

La preoccupazione degli Stati Uniti per l'arrivo di tecnologie avanzate in Cina si è intensificata nel contesto della corsa all'intelligenza artificiale generativa. Questo boom ha anche fatto impennare le azioni dei chip, tra cui quelle di ASML, che hanno raggiunto il massimo storico a luglio.

Da allora, il prezzo delle azioni ASML è sceso di oltre il 30%, poiché l'industria dei chip si trova ad affrontare importanti incertezze, come i dazi del presidente Donald Trump .

Benschop ha dichiarato alla CNBC che ASML semplicemente non sa quale impatto avranno i dazi sull'azienda. Con circa 800 fornitori globali, le implicazioni tariffarie per ASML sono complesse.

La produzione di una singola macchina ad alta NA richiede numerose fasi di importazione ed esportazione. I quattro moduli della macchina vengono realizzati negli Stati Uniti, nei Paesi Bassi e in Germania, quindi vengono spediti nei Paesi Bassi per l'assemblaggio e i test, dove vengono nuovamente smontati per essere spediti alle fabbriche di chip in luoghi come gli Stati Uniti o l'Asia.

Per anni, l'Asia ha rappresentato oltre l'80% del business di ASML. La quota statunitense si aggirava intorno al 17% nel 2024, ma è in rapida crescita. ASML ha 44.000 dipendenti in tutto il mondo, di cui 8.500 negli Stati Uniti, distribuiti in 18 uffici.

Molte delle spedizioni High NA di ASML del 2024 sono state destinate a Intel, che sta costruendo nuove fabbriche in Ohio e Arizona. Il produttore di chip statunitense ha avuto difficoltà negli ultimi anni, ma Fouquet ha affermato che Intel rimane un "partner formidabile" per ASML e che è "molto fondamentale" per l'indipendenza del settore dei semiconduttori negli Stati Uniti.

TSMC, con sede a Taiwan, è molto più avanti di Intel nello sviluppo di nodi chip. CNBC ha recentemente visitato il nuovo stabilimento di TSMC a nord di Phoenix, ora in produzione su larga scala. Essendo il più avanzato stabilimento di chip sul suolo statunitense, la necessità di un'elevata NA probabilmente arriverà presto.

Nel frattempo, l'ASML sta costruendo il suo primo centro di addestramento negli Stati Uniti in Arizona. Fouquet ha dichiarato alla CNBC che aprirà "nei prossimi mesi" con l'obiettivo di formare 1.200 persone all'anno su EUV e DUV. Si tratta di "una capacità che non solo soddisferà le esigenze degli Stati Uniti, ma sarà utilizzata anche per formare ancora più persone in tutto il mondo", ha affermato.

L'azienda olandese prevede di aumentare ulteriormente l'apertura numerica del suo prossimo dispositivo, Hyper NA.

Fouquet ha dichiarato alla CNBC che l'ASML ha in progetto alcune bozze di design ottici per questa prossima macchina e che "non è necessariamente un prodotto difficile". Prevede che Hyper NA diventerà necessario "tra il 2032 e il 2035". Non ha voluto fare speculazioni sul prezzo.

Per ora, ASML si concentra sul soddisfare la domanda di High NA. Prevede di consegnare almeno altri cinque sistemi quest'anno e di raggiungere una capacità produttiva di 20 macchine nel giro di qualche anno.

Guarda il video per vedere High NA in azione.