Uma visão exclusiva da criação do High NA, o novo colosso de US$ 400 milhões da ASML na fabricação de chips

Atrás de portas altamente seguras em um laboratório gigante na Holanda, há uma máquina que está transformando a forma como os microchips são feitos. ASML passou quase uma década desenvolvendo a High NA, sigla para alta abertura numérica. Com um custo de mais de US$ 400 milhões, é a máquina de fabricação de chips mais avançada e cara do mundo.

A CNBC visitou o laboratório na Holanda em abril. Antes disso, High NA nunca havia sido filmado, nem mesmo pela própria equipe da ASML.

Dentro do laboratório, a líder da equipe de qualificação High NA, Assia Haddou, deu à CNBC uma visão exclusiva e de perto das máquinas High NA, que ela disse serem "maiores que um ônibus de dois andares".

A máquina é composta por quatro módulos, fabricados em Connecticut, Califórnia, Alemanha e Holanda, e depois montados no laboratório de Veldhoven, na Holanda, para testes e aprovação, antes de serem desmontados novamente para embarque. Haddou disse que são necessários sete Boeings parcialmente carregados. 747s, ou pelo menos 25 caminhões, para levar um sistema a um cliente.

A primeira instalação comercial do High NA no mundo aconteceu na Intel fábrica de chips do Oregon, ou fab, em 2024. Apenas cinco dessas máquinas colossais foram enviadas.

Agora, elas estão sendo preparadas para fabricar milhões de chips nas fábricas das poucas empresas que podem comprá-los: a Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. , Samsung e Intel.

High NA é a mais recente geração de máquinas Ultravioleta Extrema, ou EUV, da ASML. A ASML é a fabricante exclusiva de EUV, os únicos dispositivos de litografia do mundo capazes de projetar os menores projetos que compõem os microchips mais avançados. Projetos de chips de gigantes como a Nvidia , Maçã e AMD não pode ser fabricado sem EUV.

A ASML informou à CNBC que a High NA será eventualmente utilizada por todos os seus clientes EUV. Isso inclui outros fabricantes de chips avançados, como a Micron. , SK Hynix e Rapidus.

"Essa empresa domina completamente esse mercado", disse Daniel Newman, do The Futurum Group.

A CNBC perguntou ao CEO Christophe Fouquet o que impede a ASML de aumentar ainda mais o preço de suas máquinas. Ele explicou que, à medida que as máquinas avançam, fica mais barato produzir os chips.

"A Lei de Moore diz que precisamos continuar reduzindo custos", disse Fouquet. "Há uma crença de que, se você reduzir custos, criará mais oportunidades, então precisamos fazer parte desse jogo."

Dois grandes clientes confirmaram que o High NA apresentou grandes melhorias em relação às máquinas EUV anteriores da ASML. Em uma conferência em fevereiro, a Intel afirmou ter usado o High NA para produzir cerca de 30.000 wafers até o momento e que a máquina era cerca de duas vezes mais confiável que suas antecessoras. Na mesma conferência, a Samsung afirmou que o High NA poderia reduzir seu tempo de ciclo em 60% , o que significa que seus chips podem concluir mais operações por segundo.

Uma NA alta pode reduzir os preços dos chips devido a essas melhorias em velocidade e desempenho. Além disso, a NA alta também melhora o rendimento, o que significa que mais chips em cada wafer são utilizáveis.

Isso ocorre porque ele pode projetar designs de chips em uma resolução maior. A alta NA usa o mesmo processo das máquinas EUV, mas com uma abertura de lente maior, o que permite a projeção de designs de chips menores em menos etapas.

"Alta NA significa duas coisas. Primeiramente, redução de tamanho. Portanto, há mais dispositivos em um único wafer", disse Jos Benschop, vice-presidente executivo de tecnologia da ASML. "Em segundo lugar, ao evitar padrões múltiplos, você pode torná-los mais rápidos e com maior rendimento."

Benschop ingressou na ASML em 1997, dois anos após a empresa se tornar uma empresa de capital aberto. Benschop ajudou a impulsionar a decisão de investir totalmente na EUV. A tecnologia levou mais de 20 anos para ser desenvolvida.

"Conseguimos por pouco. Acho que às vezes as pessoas esquecem disso", disse Fouquet. "Foi um investimento muito arriscado porque, quando começamos, não havia garantia de que a tecnologia funcionaria."

Em 2018, a ASML comprovou a viabilidade da EUV e os principais fabricantes de chips começaram a fazer grandes encomendas das máquinas. A ideia, que parecia impossível para muitos duas décadas atrás, era criar grandes quantidades de minúsculos raios de luz ultravioleta extrema, projetando-os através de máscaras com designs de chips cada vez menores, em wafers de silício tratados com produtos químicos fotorresistentes.

Para criar a luz EUV, o ASML dispara estanho derretido de um bico a 50.000 gotas por segundo, disparando cada gota com um laser potente que cria um plasma mais quente que o Sol. Essas pequenas explosões são o que emite os fótons da luz EUV, com um comprimento de onda de apenas 13,5 nanômetros.

Com aproximadamente a largura de cinco fitas de DNA, a EUV é tão pequena que é absorvida por todas as substâncias conhecidas, portanto, todo o processo precisa ocorrer no vácuo. A luz da EUV reflete em espelhos que a direcionam através de uma lente, de forma semelhante ao funcionamento de uma câmera. Para solucionar o problema da EUV ser absorvida por espelhos, a empresa alemã de óptica Zeiss criou espelhos específicos para a ASML, que são as superfícies artificiais mais planas do mundo.

As máquinas DUV de geração mais antiga da ASML utilizam raios menos precisos de luz ultravioleta profunda, com comprimento de onda de 193 nanômetros. A ASML ainda fabrica as máquinas — competindo com a Nikon e a Canon no Japão em DUV —, mas é a única empresa no mundo que obteve sucesso na litografia EUV.

A empresa holandesa começou a desenvolver as máquinas High NA, avaliadas em US$ 400 milhões, por volta de 2016. As máquinas High NA funcionam da mesma forma que as DUV, com a mesma fonte de luz EUV. Mas há uma diferença fundamental.

Alta NA significa alta abertura numérica – o que significa que possui uma abertura de lente maior, aumentando o ângulo em que a luz é capturada pelos espelhos. Mais luz proveniente de ângulos mais inclinados permite que máquinas com alta NA transfiram designs cada vez menores para o wafer em uma única etapa. Em comparação, máquinas com baixa NA exigem múltiplas projeções de luz EUV, através de múltiplas máscaras.

"Quando o número aumenta, o processo se torna muito complexo e o rendimento diminui", disse Fouquet.

A resolução melhora à medida que a NA aumenta, reduzindo a necessidade de múltiplas máscaras e exposições, economizando tempo e dinheiro. O custo do aparelho de alta NA, no entanto, aumenta.

"Quanto maior for o espelho que você precisa usar, maior será o sistema", disse Fouquet.

Essas máquinas também consomem uma quantidade enorme de energia.

"Se não melhorarmos a eficiência energética dos nossos chips de IA ao longo do tempo, o treinamento dos modelos poderá consumir toda a energia mundial, o que pode acontecer por volta de 2035", disse Fouquet. É por isso que a ASML reduziu a energia necessária por exposição de wafer em mais de 60% desde 2018, afirmou.

A ASML é conhecida por suas máquinas EUV inovadoras, mas suas máquinas DUV mais antigas ainda representavam 60% dos negócios em 2024. A ASML vendeu 44 máquinas EUV no ano passado, com um preço inicial de US$ 220 milhões. As máquinas DUV são bem mais baratas, variando de US$ 5 milhões a US$ 90 milhões, mas a ASML vendeu 374 das máquinas antigas em 2024.

A China é uma grande compradora desses sistemas DUV, representando 49% dos negócios da ASML no segundo trimestre de 2024. Fouquet disse à CNBC que esse pico nas vendas para a China ocorreu devido a uma "enorme carteira de pedidos" que a ASML não conseguiu atender até o ano passado. Ele disse que os negócios na China devem retornar ao "normal histórico" de 20% a 25% em 2025.

Os controles de exportação dos EUA impedem a ASML de vender EUV para a China. É uma proibição que começou no primeiro governo Trump. Newman, do Futurum Group, disse que é "uma aposta muito improvável" que a China consiga desenvolver suas próprias máquinas EUV, em vez de fabricar dispositivos como smartphones usando os chips mais avançados possíveis com DUV.

A preocupação dos EUA com a chegada de tecnologia avançada à China se acelerou em meio à corrida pela inteligência artificial generativa. Esse boom também impulsionou as ações de chips, incluindo as da ASML, que atingiram um recorde histórico em julho.

O preço das ações da ASML caiu mais de 30% desde então, à medida que a indústria de chips enfrenta incertezas importantes, como as tarifas do presidente Donald Trump .

Benschop disse à CNBC que a ASML simplesmente não sabe como as tarifas impactarão a empresa. Com cerca de 800 fornecedores globais, as implicações tarifárias para a ASML são complexas.

A fabricação de uma única máquina com alta NA exige diversas etapas de importação e exportação. Os quatro módulos da máquina são fabricados nos EUA, Holanda e Alemanha, sendo então enviados para a Holanda para montagem e testes, onde são desmontados novamente para envio a fábricas de chips em locais como os EUA ou a Ásia.

Durante anos, a Ásia representou mais de 80% dos negócios da ASML. A participação dos EUA era de cerca de 17% em 2024, mas está crescendo rapidamente. A ASML tem 44.000 funcionários em todo o mundo, e 8.500 deles estão sediados nos EUA, em 18 escritórios.

Muitas das remessas de alta NA da ASML em 2024 foram para a Intel, que está construindo novas fábricas em Ohio e Arizona. A fabricante de chips americana tem enfrentado dificuldades nos últimos anos, mas Fouquet afirmou que a Intel continua sendo uma "parceira formidável" para a ASML e que é "muito crucial" para a independência dos semicondutores nos EUA.

A TSMC, com sede em Taiwan, está muito à frente da Intel no avanço de nós de chips. A CNBC visitou recentemente a nova fábrica da TSMC ao norte de Phoenix, que agora está em produção em massa. Sendo a fábrica de chips mais avançada em solo americano, a necessidade de alta NA provavelmente surgirá em breve.

Enquanto isso, a ASML está construindo seu primeiro centro de treinamento nos EUA, no Arizona. Fouquet disse à CNBC que o centro será inaugurado nos "próximos meses" com o objetivo de treinar 1.200 pessoas em EUV e DUV a cada ano. É "uma capacidade que não só atenderá às necessidades dos EUA, mas também será usada para treinar ainda mais pessoas em todo o mundo", disse ele.

A empresa holandesa planeja aumentar ainda mais a abertura numérica em sua próxima máquina, a Hyper NA.

Fouquet disse à CNBC que a ASML tem alguns projetos ópticos preliminares para a próxima máquina e que "não é necessariamente um produto difícil". Ele espera que a Hyper NA seja disponibilizada "entre 2032 e 2035". Ele não quis especular sobre preço.

Por enquanto, a ASML está focada em atender à demanda por alta NA. A empresa planeja enviar pelo menos mais cinco sistemas este ano e atingir uma capacidade de produção de 20 máquinas em alguns anos.

Assista ao vídeo para ver o High NA em ação.