ASML (ASML): حجر الأساس في أشباه الموصلات الحديثة

أدوات صناعة الرقائق

أصبحت أشباه الموصلات، وخاصةً رقائق الحاسوب، بسرعة من أهم التقنيات والسلع على وجه الأرض. فمنذ بدايات عصر الحاسوب الشخصي، وحتى صعود الهواتف الذكية والحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي، ازدادت أهمية الرقائق والطلب عليها.

المصدر تطبيق مواد

وهذه صناعة مثيرة للاهتمام، حيث لا يوجد أي طرف متكامل رأسياً؛ وبدلاً من ذلك، تتكون من مجموعة من الشركات المتخصصة للغاية، كل منها تقوم بإحدى الخطوات الحاسمة العديدة في تحويل الرمال العادية (السيليكون) إلى آلات مفكرة.

أكبر شركات القطاعات هي إما شركات مصممي الرقائق مثل NVIDIA (NVDA )أو "المسابك" التي تقوم بالتصنيع الفعلي للرقائق مثل TSMC (TSM ) (اتبع الرابط للحصول على تقارير استثمارية مخصصة لهذه الشركات).

وتعتمد هذه الشركات بشكل كبير على الموردين المتخصصين في توفير الآلات اللازمة لإنتاج الرقائق.

المصدر ASML

ولا يوجد ما هو أكثر أهمية من الشركة التي تحتكر الطباعة بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV)، وهي شركة ASML الهولندية.

دور ASML في تصنيع أشباه الموصلات

كيف تُعزز الطباعة الحجرية تصغير حجم الرقائق

ASML شركة متخصصة في آلات الطباعة الحجرية. الطباعة الحجرية (وتعني حرفيًا "نقش الصخور") هي طريقة نقش "عقدة" المعالج على رقاقة سيليكون، وتحويلها إلى شريحة حاسوب.

المصدر الطبيعة

كلما كانت الشريحة أكثر تقدمًا، صغرت العقدة وازدادت عملية الطباعة الحجرية تعقيدًا. إن التصغير المستمر للعقد وتحسين الطباعة الحجرية هو ما سمح لأجهزة الكمبيوتر بأن تصبح أكثر قوة عامًا بعد عام، وفقًا لقانون مور.

المصدر ستيفن جورفيتسون

تعد الطباعة الحجرية إحدى خطوات العملية الكاملة لتحويل رقاقة السيليكون إلى شرائح كمبيوتر، والتي تتطلب عادة دورات تتراوح من 40 إلى 80 مرة لإنتاج شريحة كاملة.

المصدر ASML

إن أحد الحدود الفيزيائية الرئيسية للطباعة الحجرية هو أن العقدة المنقوشة لا يمكن أن تكون أكبر من طول موجة الضوء القوي المستخدم للقيام بذلك.

المصدر ASML

وبما أن الترانزستورات أصبحت أصغر حجماً، فقد أصبح هناك حاجة إلى ترددات أعلى فأعلى من الضوء، وهو اليوم يتجه بشكل متزايد إلى الطرف العلوي من طيف الأشعة فوق البنفسجية.

كانت الخطوة الأولى لمغادرة طيف الضوء المرئي باستخدام تقنية I-line، وتبعتها بعد فترة وجيزة تقنية DUV (الأشعة فوق البنفسجية العميقة).

المصدر إيكومترو

كانت هذه الأساليب هي التي قادت الصناعة في عصر الهواتف الذكية ومراكز البيانات عالية الأداء. ولكن بالنسبة للأدوات الأكثر تقدمًا، كانت هناك حاجة إلى تقنية جديدة: الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV).

ما هي تقنية EUV Lithography وكيف تعمل؟

تسمح تقنية EUV بعقد فائقة الصغر، تصل إلى 7 نانومتر، أو حتى 5 نانومتر، أو 3 نانومتر، وأكثر. غالبًا ما تُعتبر مستويات العقد المتقدمة هذه ضرورية لتطبيقات مثل الذكاء الاصطناعي، والتعلم الآلي، وشبكات الجيل الخامس، والواقع المعزز/الافتراضي، والخدمات السحابية المتقدمة.

في حين أن ASML هي شركة رائدة في تكنولوجيا DUV، فإن EUV أكثر أهمية، حيث أن الشركة هي الشركة المصنعة الوحيدة لآلات تصنيع الرقائق EUV، على الرغم من أن بعض الشركات الصينية تتطلع إلى دخول القطاع في أقرب وقت ممكن (انظر أدناه لمزيد من المعلومات حول هذا الموضوع).

من الصعب للغاية إتقان تقنية EUV، بسبب سلسلة من القيود التقنية:

• وتتم هذه العملية في بيئة مفرغة من الهواء لأن كل شيء تقريبًا يمتص ضوء EUV.
• يتطلب مصدر طاقة قوي جدًا، في شكل ليزر قوي، مع استخدام ليزر يصل إلى 40 كيلو واتيتطلب هذا النوع من مكبرات الليزر 7.3 كيلومترًا من الكابلات، ويزن 17 طنًا، ويحتوي على أكثر من 450,000 ألف قطعة.
• يقوم الليزر بتحفيز قطرات صغيرة من القصدير يبلغ قطرها 25 ميكرون، مع سقوط 50,000 ألف قطرة في الثانية.
  • يتم بعد ذلك تبخير القصدير إلى بلازما بواسطة الليزر، مما يؤدي إلى إصدار ضوء EUV.

المصدر شبه هندسة

تتطلب كل خطوة من هذه الخطوات قياسات وأدوات وضوابط وأجهزة استشعار متقدمة للغاية، وكلها هندسية بجودة عالية يتم قياسها بالميكرومتر والنانو ثانية.

بفضل خبرتها العميقة التي اكتسبتها على مدى عقود من تصنيع آلات الطباعة الحجرية، تُعدّ ASML (حتى الآن؟) رائدة بلا منازع في مجال تقنية الأشعة فوق البنفسجية القصوى. كما بنت شبكةً واسعةً من الموردين الرئيسيين، على سبيل المثال، مرايا يصل عرضها إلى متر واحد، بنعومة سطح تصل إلى بيكومتر (جزء من تريليون من المتر).

بالإضافة إلى الآلات الدقيقة للغاية، يتطلب EUV أيضًا البرمجيات المتخصصة والملكية للمعايرة والتشخيص والتقييم والأتمتة.

وفي حين أن تقنية EUV هي بالتأكيد مستقبل الشركة، وجزء كبير من إيراداتها، فإن الرقائق المصنعة بتقنية EUV الأقل تقدماً لا تزال تمثل الجزء الأكبر من إنتاج أشباه الموصلات في العالم.

المصدر ASML

ASML

نظرة عامة على شركة ASML والمقاييس الرئيسية

تأسست الشركة عام ١٩٨٤ كمشروع مشترك بين شركتي ASM وPhilips الهولنديتين. ويعمل بها حاليًا أكثر من ٤٤ ألف موظف في ٦٠ موقعًا. وتتعاون الشركة مع شركة TSMC منذ تأسيسها، وكانت تُورّد الطباعة الحجرية لعُقد ٩٠ نانومترًا في عام ٢٠٠٤.

وبحلول عام 2011، كانت الشركة قد قدمت آلات الطباعة الحجرية لعقد 32 نانومتر، حيث بلغ متوسط تكلفة آلة الطباعة الحجرية 27 مليون يورو في ذلك الوقت.

وبحلول عام 2022، كانت الشركة قد باعت 140 طائرة من طراز EUV، كل منها تكلف أكثر من 200 مليون دولار، مما يتطلب ثلاث طائرات بوينج 747 لنقل واحدة من الطائرات التي يبلغ وزنها 180 طنًا.

مقاييس ASML

في عام ٢٠٢٤، حققت ASML إيرادات بلغت ٢٨.٣ مليار يورو من بيع ٥٨٣ آلة طباعة حجرية. وتتمتع الشركة بهامش ربح إجمالي ممتاز بنسبة ٥١.٣٪، مما يسمح لها بإعادة استثمار ٤.٣ مليار يورو بسهولة في البحث والتطوير، أي ما يقارب ضعف مستويات عام ٢٠٢٠.

المصدر ASML

وتتوقع الشركة أن تنمو إيراداتها إلى ما بين 44 مليار يورو و60 مليار يورو بحلول عام 2030، مع هامش ربح إجمالي بنسبة 56-60%.

حقق نجاح ASML الرائد في مجال الطباعة الحجرية عوائد هائلة لمساهميها. فقد تم إرجاع 3 مليارات يورو إلى المساهمين في عام 2024، وتضاعفت الأرباح ثلاث مرات منذ عام 2018.

المصدر ASML

لقد تفوقت الشركة بشكل كبير على مؤشر ناسداك الإجمالي في السنوات الخمس عشرة الماضية، حتى في عقد كان مواتياً للغاية لأسهم التكنولوجيا بشكل عام، وتماشياً مع مؤشرات أشباه الموصلات الإجمالية.

المصدر ASML

وتتوقع الشركة أن يستمر نمو قاعدة آلات الطباعة الحجرية المثبتة حتى عام 2030، مما سيعزز بشكل كبير الإيرادات من الصيانة وترقيات الخدمة.

المصدر ASML

لا تعد أجهزة EUV الأكثر مبيعًا لكل وحدة، ولكنها تمثل نصف إيرادات الشركة بسبب سعرها الأعلى.

توجهت معظم المبيعات في نهاية عام ٢٠٢٤ وأوائل عام ٢٠٢٥ إلى تايوان وكوريا الجنوبية والولايات المتحدة الأمريكية والصين. بشكل عام، يُفترض أن تُوجَّه المبيعات في تايوان في الغالب إلى شركة TSMC، وفي كوريا الجنوبية إلى سامسونج، وفي الولايات المتحدة إلى شركة TSMC (التي تفتتح مصنعًا جديدًا في نيفادا) وإلى إنتل (INTC ).

المصدر ASML

كانت المبيعات إلى الصين أكبر بكثير في الماضي، ولكن العقوبات التي فرضتها الولايات المتحدة على الصين وصانعي الرقائق الصينيين الذين يحاولون التحول إلى الموردين المحليين أدت إلى تقليص مبيعات ASML إلى البلاد إلى تقنيات الطباعة الحجرية القديمة فقط.

مخاطر السوق الصينية وتأثير العقوبات على ASML

حروب العقوبات

وبما أن الصين، إلى جانب تايوان، تعد واحدة من أكبر منتجي أشباه الموصلات في العالم، فقد كانت ASML تتمتع بالكثير من المبيعات في هذا السوق.

ومع ذلك، فإن سنوات عديدة من التوترات المتصاعدة والعقوبات العقابية المتزايدة ضد صناعة أشباه الموصلات الصينية من قبل الإدارات الأمريكية المتعاقبة قد غيرت هذه السوق بشكل جذري بالنسبة لشركة ASML.

في صيف عام ٢٠٢٢، حظرت الولايات المتحدة تصدير آلات الطباعة فوق البنفسجية إلى الصين. وقد أمكن تحقيق ذلك بفضل اعتماد شركة ASML، وهي شركة هولندية، على حقوق ملكية فكرية أمريكية رئيسية لإنتاج آلات الطباعة الحجرية الخاصة بها.

وفي وقت لاحق، حتى صادرات آلات DUV مثل آلات ASML توينسكان NXT:1980Di كانت مقيدة، مما منح الصين إمكانية الوصول فقط إلى تكنولوجيا DUV الأقل تطورًا. كانت هذه الجولة من العقوبات ناتجة جزئيًا عن النجاح الأخير الذي حققته شركة Huawei في إنتاج شرائح متقدمة بدون آلات EUV في سبتمبر 2023.

الحلول الصينية

تهدف شركة هواوي إلى تطوير حلول EUV الخاصة بها، مع براءة اختراع سابقا تم إيداعه في ديسمبر 2022.

شركة صينية أخرى، SMIC، تمكنت من استخدام آلات DUV القديمة لإنتاج شرائح 5 نانومتر بدون EUV.

يتضمن هذا تكديس خطوات طباعة حجرية وحفر متعددة، وتحديدًا باستخدام تقنية SAQP، لمحاكاة دقة الأشعة فوق البنفسجية القصوى. هذه الطريقة أبطأ وأكثر عرضة للخطأ وأكثر تكلفة، لكنها فعّالة.

تتطلع كلٌّ من SMIC وهواوي إلى تصنيع رقائق بتقنية 3 نانومتر، باستخدام تقنية الطباعة الحجرية الرباعية ذاتية المحاذاة (SAQP). كما تعمل هواوي على تصميم رقاقة بتقنية 3 نانومتر تستبدل السيليكون بأنابيب الكربون النانوية.

أخيراً: آلات EUV المصنوعة في الصين قد يُطرح في السوق قريبًا، للاستخدام المنزلي في البداية. هناك بديل آخر لتوليد ضوء الأشعة فوق البنفسجية القصوى ليس باستخدام بلازما القصدير، بل باستخدام مسرع الجسيمات، وهي فكرة تمت مناقشتها بالفعل في عام 2023، بناءً على منشور علمي من عام 2022.

هل هناك خطر على ASML؟

وبشكل عام، من المرجح أن تخسر ASML السوق الصينية على المدى الطويل، مع عدم قدرة البلاد على الاعتماد على التكنولوجيا الغربية واضطرارها إلى إعادة بناء سلسلة توريد أشباه الموصلات الموازية بالكامل من الصفر.

في الوقت الحالي، لا يزال هذا الأمر مجرد مسألة تنافس استراتيجي بين الولايات المتحدة والصين، أكثر منه تهديدًا تجاريًا لشركة ASML.

وذلك لعدة أسباب:

• وتشكل مبيعات DUV إلى الصين جزءًا بسيطًا فقط من إجمالي إيرادات ASML.
• إن الطرق التي تتجاوز EUV باستخدام DUV الأقدم ممكنة من الناحية الفنية، ولكنها أقل موثوقية وبالتالي تؤدي إلى رقائق أكثر تكلفة.
  • وهذا يجعلها قابلة للتطبيق بالنسبة لشركة هواوي وغيرها من شركات الإلكترونيات الصينية المستبعدة من الحصول على الرقائق المتقدمة، ولكنها غير قادرة على المنافسة اقتصاديًا في الأسواق الدولية.
• ستحتاج آلات EUV التي تصنعها هواوي إلى الكثير من التحسينات والضبط الدقيق، وسيتم إنتاجها بأعداد محدودة، ولن تكون قادرة إلا على تلبية الطلب المحلي الصيني لسنوات عديدة.
• لا يزال توليد الأشعة فوق البنفسجية القصوى المعتمد على السيكلوترون نظريًا للغاية وسوف يستغرق سنوات أو حتى عقودًا ليصبح بديلاً قابلاً للتطبيق لتكنولوجيا الأشعة فوق البنفسجية القصوى المستخدمة حاليًا.

مبيعات غير EUV

بغض النظر عن مسألة المحاولات الصينية لتطوير أجهزة EUV، من المرجح أن تبقى مبيعات DUV مستقرة. ويرجع ذلك إلى أنه بينما أصبحت EUV المعيار لمعظم طبقات LOGIC وDRAM الحرجة، فإن جميع الطبقات الأخرى مصممة باستخدام تقنية DUV.

وبالتالي فإن الموقع القوي لشركة ASML في DUV يضمن إيرادات مستقرة، بما في ذلك خدمة وصيانة المنتزهات الحالية، مع تشغيل كل آلة لأكثر من 20 عامًا.

وهذا يجعل تطوير وتبني EUV أمرًا مهمًا، ولكن ليس حيويًا بالنسبة لآفاق الشركة على المدى القصير.

ويمكن قول الشيء نفسه عن أنظمة الملحقات الخاصة بآلات الطباعة الحجرية، مثل أجهزة الاستشعار والقياسات للمنتج النهائي لمراقبة الجودة.

المصدر ASML

مستقبل الطباعة الحجرية

تستمر شركة ASML في الابتكار كما أنها تقوم بنشاط بعمليات استحواذ على تقنيات رئيسية جديدة، مثل صانع الزجاج البصري مجموعة برلينر جلاس في عام 2020مما يسمح لها بالدفع نحو الجيل القادم من آلات صنع الرقائق.

المصدر ASML

قد يُقدّم المنافسون الصينيون حلولًا تجاريةً للأشعة فوق البنفسجية القصوى في السنوات القادمة. لكن ASML تعمل بالفعل على الخطوة التالية، المسماة الطباعة الحجرية عالية NAيشير "NA" إلى الفتحة الرقمية، وهي مقياس لكمية الضوء التي يمكن للنظام البصري جمعها وتركيزها.

تتقدم شركة ASML بسرعة في هذه التكنولوجيا: حيث يضع أحدث ابتكاراتها في مجال البصريات الأساس لخريطة طريق EUV نحو استقرار البيكومتر (ذرة سيليكون 1/200) على المرايا غير الكروية.

من المتوقع أن تُسهم بصريات الأشعة فوق البنفسجية العالية الكثافة في إنشاء منصة أشعة فوق بنفسجية عالية الإنتاجية. ومن خلال ذلك، يُمكن أن تُسهم في دفع تحسينات أداء وإنتاجية الأشعة فوق البنفسجية إلى العقد القادم (أكثر من 2030).

المصدر ASML

لا ينبغي أن تكون تقنية NA العالية أكثر دقة وسرعة فحسب، بل ينبغي أن تكون أيضًا أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، وهو مصدر قلق متزايد حيث أصبحت آلات الطباعة الحجرية القوية بشكل متزايد تتطلب الآن فواتير طاقة كبيرة للتشغيل.

على الأرجح، ستكون EUV ذات NA العالي هي الطريقة المستخدمة في الإنتاج الضخم لشرائح العقد 2 نانومتر وأصغر.

المصدر ASML

كانت شركة Intel من أوائل الشركات التي اعتمدت تقنية EUV عالية الصوديوم في مصنعها في ولاية أوريغون. ولا يزال هذا يُطبّق على نطاق واسع في مصانع السبائك، يمكن أن تلعب التقنيات الأخرى مثل النقش أيضًا دورًا في تحسين الأداء في المستقبل.

"مع إضافة تقنية EUV ذات NA العالي، ستتمتع Intel بمجموعة أدوات الطباعة الحجرية الأكثر شمولاً في الصناعة، مما يتيح للشركة دفع قدرات العمليات المستقبلية إلى ما هو أبعد من Intel 18A إلى النصف الثاني من هذا العقد."

مارك فيليبس - إنتلدمدير قسم الطباعة الحجرية والأجهزة والحلول في شركة Intel Foundry Logic Technology Development.

سعر 400 مليون دولار لكل آلة كما تشجع بعض المصانع على تأخير اعتماد جيل واحد على الأقل من الرقائق.

مع ذلك، فإن EUV عالي NA يجب أن يكون خطوة سهلة نسبيًا إلى الأمام بالنسبة لـ ASML، حيث إنه يعيد استخدام الكثير من التكنولوجيا والخبرة التي تم تطويرها في السنوات العشرين الماضية لجعل EUV "العادي" ممكنًا.

لماذا أولينا الأولوية للتشابه والتكامل في جميع أنظمة الطباعة الحجرية بتقنية الأشعة فوق البنفسجية القصوى؟ لأنها تتيح لجميع أنظمتنا الاستفادة من الدروس المستفادة على مدار عشرين عامًا من تطوير تقنية الأشعة فوق البنفسجية القصوى.

استخدام تقنيات مجرّبة ومختبرة يقلل من خطر حدوث أي أعطال. كما تُسهّل الوحدات تركيب النظام ودمجه في مصنع العميل.

خاتمة

بفضل التزامها بأعلى قدر ممكن من الدقة في آلاتها وتميزها الهندسي، أصبحت ASML شركة الطباعة الحجرية الرائدة، مهيمنة على سوقها المتخصصة.

إنها احتكار فعلي لـ EUV، وهي التكنولوجيا الأكثر أهمية لإنتاج جميع الرقائق الأكثر تقدمًا المطلوبة لتطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي، ومراكز البيانات المتطورة، وأحدث أجيال الهواتف الذكية.

ولولا العقوبات التي فرضتها الولايات المتحدة على الصين والتي حظرت تصدير الأشعة فوق البنفسجية إلى البلاد، لربما ظلت شركة ASML مريحة باعتبارها المورد الرئيسي الوحيد لهذه التكنولوجيا لمدة عقد أو عقدين من الزمن.

بسبب العقوبات وعشرات المليارات التي صُبّت على ما أصبح ثغرة استراتيجية، قد يصبح المصنعون الصينيون يومًا ما منافسًا قويًا لشركة ASML. ومع ذلك، لا يزالون متأخرين عن الركب، إذ يُجبرون على الاكتفاء بآلات DUV، وانخفاض الإنتاجية، وارتفاع التكاليف.

ويأملون أن تُوفر أجهزتهم الصينية الصنع للإشعاع فوق البنفسجي بديلاً أفضل قريبًا. ومن المرجح أنه بحلول الوقت الذي تلحق فيه هواوي وSMIC بتقنية الإشعاع فوق البنفسجي لعام 2025، ستكون ASML قد بدأت بالفعل في نشر الإشعاع فوق البنفسجي عالي الكثافة.

لذا، مع أن الاستهانة بقدرة الصين على اللحاق بالركب وبناء سلسلة توريد محلية قد يكون أمرًا خطيرًا، إلا أنه لا ينبغي المبالغة في تقديرها. ففي الوقت الحالي، من المتوقع أن تظل ASML رائدة في مجال الطباعة الحجرية لصناعة الرقائق المتقدمة للسنوات العشر القادمة على الأقل، وأن تحافظ على قدرتها التنافسية لفترة أطول.

تتمتع ASML أيضًا بمكانة قوية جدًا في مجال DUV والقياس، مما يحقق إيرادات إضافية تساعد في تمويل ميزانية البحث والتطوير.

إلى جانب جودة الشركة، فإن السؤال الأخير الذي سيطرحه المستثمرون هو التقييم. نظرًا لمركزها الاحتكاري والنمو العام للقطاع، فإن سعر سهم ASML يُشير إلى نمو مستقبلي كبير.

يبدو هذا معقولاً، لكنه يعني أيضاً أن التقييم بعيد كل البعد عن الرخص: فقد كانت نسبة السعر إلى الأرباح لشركة ASML تتراوح من "مستوى منخفض" يبلغ 20 إلى ما يصل إلى 54.

أحدث أخبار وتطورات أسهم ASML (ASML)