الحوسبة
ASML (ASML): حجر الزاوية في أشباه الموصلات الحديثة
أدوات تصنيع الرقائق
Semiconductors, and especially computer chips, have quickly become one of the world’s most important technologies and commodities on Earth. From the early days of the PC era to the rise of smartphone & cloud computing, and AI, the importance of chips and demand for them has only grown.
أشباه الموصلات، وخاصة الرقائق الحاسوبية، أصبحت بسرعة واحدة من أهم التقنيات والسلع في العالم. من أيام الحاسوب الشخصي الأولى إلى صعود الهواتف الذكية والحوسبة السحابية والذكاء الاصطناعي، زادت أهمية الرقائق والطلب عليها باستمرار.
المصدر: Applied Materials
هذه صناعة مثيرة للاهتمام، لا يوجد فيها أي جهة متكاملة رأسياً؛ بل تتكون من مجموعة من الشركات المتخصصة للغاية، كل منها يقوم بأحد الخطوات الحرجة العديدة في تحويل الرمل العادي (السيليكون) إلى آلات تفكير.
أكبر الشركات في هذا القطاع إما مصممو الرقائق مثل Nvidia (NVDA ), أو “المصانع” التي تقوم بالتصنيع الفعلي للرقائق مثل TSMC (TSM ) (اتبع الرابط للحصول على تقارير استثمارية مخصصة عن هذه الشركات).
تعتمد هذه الشركات بشكل كبير على الموردين المتخصصين للآلات المطلوبة لإنتاج الرقائق.
المصدر: ASML
ولا توجد شركة أكثر أهمية من الشركة التي تملك احتكار تقنية النقش بالأشعة فوق البنفسجية المتطرفة (EUV)، وهي الشركة الهولندية ASML.
(ASML )
دور ASML في تصنيع أشباه الموصلات
كيف يساهم النقش في تصغير حجم الرقائق
ASML is a specialist in lithography machines. Lithography (literally meaning “rock engraving) is how the “node” of a processor gets engraved on a silicon wafer, turning it into a computer chip.
المصدر: Nature
كلما كانت الرقاقة أكثر تقدماً، صغر العقدة وزادت تعقيدات عملية النقش. إن التصغير المستمر للعقد وتحسين تقنيات النقش هو ما مكن الحواسيب من أن تصبح أقوى سنةً بعد سنة، وفقاً لقانون مور.
المصدر: Steven Jurvetson
النقش هو خطوة واحدة من العملية الكاملة التي تحول رقاقة السيليكون إلى رقاقة حاسوبية، عادةً ما تتطلب 40-80 دورة لإنتاج رقاقة كاملة.
المصدر: ASML
حد فيزيائي رئيسي للنقش هو أن العقدة المنقوشة لا يمكن أن تكون أكبر من طول موجة الضوء القوي المستخدم في العملية.
المصدر: ASML
لذلك مع تصغير الترانزستورات، يلزم ضوء ذو تردد أعلى وأعلى، اليوم يتجه إلى الجزء العلوي من طيف الأشعة فوق البنفسجية.
كانت الخطوة الأولى للخروج من طيف الضوء المرئي باستخدام خط I، وتبعها قريباً نقش DUV (الأشعة فوق البنفسجية العميقة).
المصدر: Icometrue
كانت هذه الأساليب هي التي تدعم الصناعة خلال عصر الهواتف الذكية ومراكز البيانات ذات الأداء المتزايد باستمرار. ولكن للأدوات الأكثر تقدماً، كانت هناك حاجة إلى تقنية جديدة: نقش EUV (الأشعة فوق البنفسجية المتطرفة).
ما هو نقش EUV وكيف يعمل؟
يتيح EUV عقداً صغيرة جداً، تصل إلى 7 نانومتر، أو حتى 5 نانومتر، 3 نانومتر، وما بعدها. غالباً ما تُعتبر هذه المستويات المتقدمة من العقد ضرورية لتطبيقات مثل الذكاء الاصطناعي، التعلم الآلي، الجيل الخامس، الواقع المعزز/الواقع الافتراضي، وخدمات السحابة المتقدمة.
في حين أن ASML رائدة في تقنية DUV، فإن EUV أكثر أهمية، حيث أن الشركة هي الصانعة الوحيدة لآلات تصنيع الرقائق بتقنية EUV، رغم أن بعض الشركات الصينية تسعى للدخول إلى هذا القطاع في أقرب وقت ممكن (انظر أدناه لمزيد من التفاصيل).
EUV technology is extremely difficult to master, due to a series of technical limitations:
- تجرى العملية في بيئة فراغ لأن تقريباً كل شيء يمتص ضوء EUV.
- يتطلب مصدر طاقة قوي جداً، على شكل ليزر قوي، يُستخدم فيه ليزر يصل إلى 40 كيلواط. هذا النوع من مضخم الليزر يحتاج إلى 7.3 كيلومتر من الكابلات، يزن 17 طنًا، ويحتوي على أكثر من 450,000 جزء.
- يقوم الليزر بتنشيط قطرات صغيرة من القصدير بقطر 25 ميكرون، مع سقوط 50,000 قطرة في الثانية.
- ثم يتحول القصدير إلى بلازما بفعل الليزر، مطلقاً ضوء EUV.
المصدر: Semi Engineering
كل خطوة من هذه الخطوات تتطلب قياسات وأدوات وتحكمات ومستشعرات متقدمة للغاية، جميعها مصممة بدقة تُقاس بالميكرومترات والنانوثواني.
من خلال الخبرة العميقة التي تم بناؤها على مدى عقود من تصنيع آلات النقش، تُعد ASML (حتى الآن؟) المتحكم غير المتنازع فيه في تقنية EUV. كما أنشأت شبكة كثيفة من الموردين الرئيسيين، على سبيل المثال مرايا يصل قطرها إلى متر واحد، مع نعومة سطح تصل إلى بيكومتر (واحد من تريليون المتر).
إلى جانب الآلات الدقيقة جداً، يتطلب EUV أيضاً برامج متخصصة ومملوكة للملكية من أجل المعايرة، التشخيص، التقييم، والأتمتة.
في حين أن EUV هو بالتأكيد مستقبل الشركة وجزء كبير من إيراداتها، لا تزال الرقائق المصنوعة بتقنية DUV الأقل تقدماً تمثل الجزء الأكبر من إنتاج أشباه الموصلات في العالم.
المصدر: ASML
ASML
نظرة عامة على شركة ASML والمؤشرات الرئيسية
تأسست الشركة في عام 1984 كمشروع مشترك بين الشركتين الهولنديتين ASM و Philips. توظف حالياً أكثر من 44,000 شخص في 60 موقعاً. تتعاون الشركة مع TSMC منذ إنشائها، وكانت قد زودت بالفعل تقنيات النقش لعقد 90 نانومتر في عام 2004.
بحلول عام 2011، كانت قد وفرت آلات نقش لعقد 32 نانومتر، بمتوسط تكلفة آلة نقش تبلغ 27 مليون يورو في ذلك الوقت.
بحلول عام 2022، باعت 140 آلة EUV، كل منها تكلف أكثر من 200 مليون دولار، وتحتاج إلى ثلاث طائرات بوينغ 747 لنقل إحدى الآلات التي تزن 180 طناً.
مقاييس ASML
في عام 2024، حققت ASML إيرادات قدرها 28.3 مليار يورو من بيع 583 آلة نقش. تتمتع الشركة بهامش إجمالي ملحوظ يبلغ 51.3٪، مما يسمح لها بإعادة استثمار 4.3 مليار يورو بسهولة في البحث والتطوير، وهو ما يقارب الضعف مقارنةً بمستويات 2020.
المصدر: ASML
تتوقع الشركة أن تنمو إيراداتها إلى 44-60 مليار يورو بحلول عام 2030، مع هامش إجمالي يتراوح بين 56-60٪.
لقد تم مكافأة نجاح ASML الرائد في مجال النقش بعوائد هائلة لمساهميها. تم إرجاع 3 مليارات يورو إلى المساهمين في عام 2024، وتضاعفت الأرباح الموزعة ثلاث مرات منذ عام 2018.
المصدر: ASML
تفوقت الشركة بشكل كبير على مؤشر ناسداك العام خلال الـ15 سنة الماضية، حتى في عقد كان ملائماً جداً لأسهم التكنولوجيا عموماً، وتماشى مع مؤشرات أشباه الموصلات العامة.
المصدر: ASML
تتوقع الشركة أن تستمر قاعدة آلات النقش المثبتة في النمو حتى عام 2030، مما يدفع إيرادات الصيانة وترقيات الخدمات للارتفاع.
المصدر: ASML
ليست آلات EUV هي الأكثر مبيعاً من حيث الوحدة، لكنها تمثل نصف إيرادات الشركة بسبب السعر الأعلى.
معظم المبيعات في نهاية عام 2024 وبداية عام 2025 ذهبت إلى تايوان، وكوريا الجنوبية، والولايات المتحدة، والصين. بشكل عام، يمكن افتراض أن المبيعات في تايوان موجهة في الغالب إلى TSMC، وفي كوريا الجنوبية إلى Samsung، وفي الولايات المتحدة إلى TSMC (مع افتتاح مصنع جديد في نيفادا) وإلى Intel (INTC ).
المصدر: ASML
كانت المبيعات إلى الصين أكبر بكثير في السابق، لكن العقوبات التي فرضتها الولايات المتحدة على الصين ومحاولات صانعي الرقائق الصينيين التحول إلى الموردين المحليين خفضت مبيعات ASML إلى البلاد إلى تقنيات النقش القديمة فقط.
مخاطر سوق الصين لشركة ASML وتأثير العقوبات
حروب العقوبات
نظرًا لأن الصين، إلى جانب تايوان، تعد واحدة من أكبر منتجي أشباه الموصلات في العالم، كانت ASML تستمتع بالكثير من المبيعات في هذا السوق.
ومع ذلك، فإن سنوات عديدة من تصاعد التوترات والعقوبات المتزايدة الصرامة ضد صناعة أشباه الموصلات الصينية من قبل الإدارات الأمريكية المتعاقبة غيرت هذا السوق بشكل جذري بالنسبة لـ ASML.
في صيف 2022، حظرت الولايات المتحدة تصدير آلات EUV إلى الصين. كان ذلك ممكنًا لأن ASML شركة هولندية، لكنها تعتمد على حقوق ملكية فكرية أمريكية رئيسية لإنتاج آلات النقش الخاصة بها.
لاحقًا، تم تقييد حتى صادرات آلات DUV مثل TWINSCAN NXT:1980Di من ASML، مما منح الصين وصولًا فقط إلى تقنية DUV الأقل تقدماً. كان هذا الجول من العقوبات جزئيًا نتيجة النجاح الأخير لشركة Huawei في إنتاج رقاقة متقدمة دون آلات EUV في سبتمبر 2023.
الحلول الصينية
تسعى Huawei إلى تطوير حلول EUV الخاصة بها، مع براءة اختراع تم إيداعها بالفعل في ديسمبر 2022
شركة صينية أخرى، SMIC، تمكنت من استخدام آلات DUV القديمة لإنتاج رقاقة 5 نانومتر دون EUV.
“شمل ذلك تكديس عدة خطوات نقش وحفر، باستخدام SAQP تحديدًا، لتقليد دقة EUV. الطريقة أبطأ، وأكثر عرضة للأخطاء، ومكلفة، لكنها تعمل.”
كل من SMIC وHuawei يدرسان إنشاء رقاقة 3 نانومتر أيضاً، باستخدام تقنية النقش بالتنظيم الرباعي المتطابق ذاتيًا (SAQP). تعمل Huawei أيضًا على تصميم رقاقة 3 نانومتر تستبدل السيليكون بأنابيب الكربون النانوية.
أخيرًا، آلات EUV المصنوعة في الصين قد تصل إلى السوق قريبًا، في البداية للاستخدام المحلي. بديل آخر قد يكون توليد ضوء EUV ليس باستخدام بلازما القصدير، بل باستخدام مسرع جسيمات، فكرة نوقشت بالفعل في عام 2023، استنادًا إلى منشور علمي من عام 2022.
هل هناك خطر على ASML؟
بشكل عام، من المحتمل أن تفقد ASML السوق الصينية على المدى الطويل، حيث لا تستطيع البلاد الاعتماد على التكنولوجيا الغربية وتضطر إلى إعادة بناء سلسلة إمداد أشباه الموصلات الموازية من الصفر.
هذا، في الوقت الحالي، هو في الأساس مسألة تنافس استراتيجي بين الولايات المتحدة والصين، أكثر من كونه تهديدًا تجاريًا لـ ASML.
هذا بسبب عدة أسباب:
- مبيعات DUV إلى الصين تمثل فقط جزءًا صغيرًا من إجمالي إيرادات ASML.
- الطرق التي تتجاوز EUV باستخدام DUV القديمة قابلة للتنفيذ تقنياً، لكنها أقل موثوقية وبالتالي تؤدي إلى رقاقة أكثر تكلفة.
- هذا يجعلها قابلة للتطبيق بالنسبة لشركة Huawei وشركات الإلكترونيات الصينية الأخرى التي تُحرم من الرقائق المتقدمة، لكنها غير تنافسية اقتصاديًا في الأسواق الدولية.
- ستحتاج آلات EUV المصنوعة من قبل Huawei إلى الكثير من التحسين والتعديل، وستُنتج بأعداد محدودة، مما يتيح لها تلبية الطلب المحلي الصيني فقط لسنوات عديدة.
- إن توليد EUV القائم على السيكلوترون لا يزال نظريًا جدًا وسيتطلب سنوات أو حتى عقودًا ليصبح بديلاً قابلاً للتطبيق لتقنية EUV الحالية.
مبيعات غير EUV
بغض النظر عن مسألة محاولات الصين لتطوير آلات EUV، من المرجح أن تظل مبيعات DUV مستقرة. ذلك لأن EUV أصبحت المعيار للغالبية العظمى من الطبقات الحرجة للمنطق والذاكرة العشوائية (DRAM)، بينما تُنقش جميع الطبقات الأخرى باستخدام تقنية DUV.
لذا فإن الوضع القوي لـ ASML في مجال DUV يضمن إيرادات مستقرة، بما في ذلك خدمات الصيانة للمرافق القائمة، حيث تعمل كل آلة لأكثر من 20 عامًا.
هذا يجعل تطوير واعتماد EUV أمرًا مهمًا، لكنه ليس حيويًا للآفاق القصيرة الأجل للشركة.
يمكن قول الشيء نفسه بالنسبة للأنظمة الملحقة بآلات النقش، مثل المستشعرات والقياسات (الميتريولوجيا) للمنتج النهائي للتحكم في الجودة.
المصدر: ASML
| التقنية | حجم العقدة | الاستخدام النموذجي | القيود الرئيسية |
|---|---|---|---|
| DUV | 14نم–90نم+ | رقائق أقدم، طبقات غير حرجة | غير ملائمة لأصغر العقد |
| EUV | 7نم–3نم | منطق متقدم، ذاكرة DRAM | معقد، مكلف، طاقة عالية |
| EUV عالي NA | 2نم وأصغر | رقائق الجيل التالي عالية الأداء | تكلفة أعلى، انتشار محدود |
مستقبل النقش
تستمر ASML في الابتكار وتقوم بنشاط بالاستحواذ على تقنيات رئيسية جديدة، مثل صانع الزجاج البصري Berliner Glas Group في عام 2020، مما يتيح لها دفع الجيل التالي من آلات تصنيع الرقائق.
المصدر: ASML
قد يأتي المنافسون الصينيون بحلول EUV على نطاق تجاري في السنوات القادمة. لكن ASML تعمل بالفعل على الخطوة التالية، المسماة النقش عالي NA. يشير “NA” إلى الفتحة العددية، وهو مقياس لكمية الضوء التي يمكن للنظام البصري جمعها وتركيزه.
تتقدم ASML بسرعة في هذه التقنية: ابتكارها البصري الأخير يضع الأساس لخريطة طريق EUV نحو استقرار بيكومتر (1/200 ذرة سيليكون) على المرايا غير الكروية.
يجب أن تساعد بصريات EUV عالية NA في إنشاء منصة EUV ذات إنتاجية أعلى. من خلال ذلك، يمكنها دفع تحسينات أداء وإنتاجية EUV إلى ما بعد العقد التالي (>2030).
المصدر: ASML
يجب ألا تكون تقنية High-NA أكثر دقة وسرعة فحسب، بل يجب أن تكون أيضًا أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، وهو ما يزداد القلق بشأنه مع تزايد قوة آلات النقش التي تفرض فواتير طاقة كبيرة لتشغيلها.
من المرجح أن تكون EUV عالية NA هي الطريقة المستخدمة للإنتاج الضخم لرقائق عقدة 2 نانومتر وأصغر.
المصدر: ASML
Intel has been an early adopter of High-Na EUV in its foundry in Oregon. This is still very much getting implemented in foundries, and other technologies like etching could also play a role in the future improvement of performance.
“With the addition of High NA EUV, Intel will have the most well-rounded lithography toolbox in the industry, enabling the company to drive future process capabilities beyond Intel 18A into the second half of this decade.”
سعر 400 مليون دولار لكل آلة يشجع بعض المصانع على تأجيل الاعتماد على الأقل لجيل واحد من الرقائق.
مع ذلك، يجب أن تكون EUV عالية NA خطوة سهلة نسبيًا بالنسبة لـ ASML، حيث تعيد استخدام الكثير من التقنية والخبرة التي تم تطويرها خلال العشرين سنة الماضية لجعل EUV “العادية” ممكنة.
لماذا أولينا الأولوية للتشابهية والوحدات النمطية عبر أنظمة نقش EUV الخاصة بنا؟ لأن ذلك يجعل جميع أنظمتنا تستفيد من الدروس المستفادة على مدار 20 عامًا من تطوير EUV.
استخدام التقنية المجربة يقلل من مخاطر حدوث أخطاء. وتُسهل الوحدات عملية تركيب النظام وتكامله في مصنع العميل.
الخلاصة
من خلال الالتزام بأعلى درجات الدقة في آلاتها والتميز الهندسي، أصبحت ASML الشركة الرائدة في مجال النقش، مهيمنة على سوقها المتخصصة.
إنها احتكار فعلي لتقنية EUV، التقنية الأكثر أهمية لإنتاج جميع الرقائق المتقدمة المطلوبة لتطوير تقنيات الذكاء الاصطناعي، ومراكز البيانات المتطورة، وأحدث أجيال الهواتف الذكية.
لو لم تكن العقوبات الأمريكية على الصين التي تحظر تصدير EUV إلى البلاد، لكان من المحتمل أن تظل ASML المورد الرئيسي الوحيد لهذه التقنية لمدة عقد أو عقدين.
نظرًا للعقوبات ومليارات الدولارات التي استُثمرت في ما أصبح نقطة ضعف استراتيجية، قد يصبح المصنعون الصينيون في يوم من الأيام منافسًا جادًا لـ ASML. ومع ذلك، لا يزالون متأخرين، مضطرين للاعتماد على آلات DUV، وإنتاجية أقل، وتكاليف أعلى.
ويأملون في أن توفر آلات EUV المصنوعة في الصين بديلاً أفضل قريبًا. من المحتمل أنه بحلول الوقت الذي تلحق فيه Huawei وSMIC بتقنية EUV لعام 2025، ستكون ASML قد بدأت بالفعل في نشر EUV عالية NA.
لذا، رغم أن التقليل من قدرة الصين على اللحاق وبناء سلسلة إمداد محلية قد يكون خطرًا، إلا أنه لا ينبغي المبالغة فيه. في الوقت الحالي، تستعد ASML للبقاء رائدة في مجال النقش لتصنيع الرقائق المتقدمة على الأقل للعشر سنوات القادمة، وتظل تنافسية لفترة أطول بكثير.
تمتلك ASML أيضًا موقفًا قويًا جدًا في مجال DUV والقياسات (الميتريولوجيا)، مما يحقق إيرادات إضافية تساعد في تمويل ميزانية البحث والتطوير.
بجانب جودة الشركة، السؤال الأخير الذي سيحتاج المستثمرون إلى طرحه هو سؤال التقييم. نظرًا لموقعها الاحتكاري والنمو العام للقطاع، فإن سهم ASML يُسعر على أساس الكثير من النمو المستقبلي.
يبدو ذلك معقولًا، لكنه يعني أيضًا أن التقييم بعيد كل البعد عن الرخص: نسبة السعر إلى الأرباح لشركة ASML تراوحت بين “منخفض” 20 وحتى 54.
آخر أخبار وتطورات سهم ASML (ASML)
