Kina mestrer EUV meget hurtigere end forventet

Kinesisk EUV-prototype ankommer tidligt

Efterhånden som computerteknikkerne forbedredes, blev der opfundet flere og flere avancerede chips. Den seneste generation af 3nm- og 2nm-noder er så lille, at den normale lysbølgelængde simpelthen er for stor til pålideligt at mønstre funktioner i denne skala.

Dette er ikke nyt, da branchen længe har brugt DUV (Deep UltraViolet) lys til at udføre litografi på siliciumskiver. Men for at nå den nanoskale af de mest avancerede chipdesigns, var en endnu kortere bølgelængde lys kilde påkrævet.

Denne lyskilde og litografimetode kaldes EUV (Extreme UltraViolet).

Kilde: Zeiss

Indtil nu var EUV et monopol for det hollandske firma ASML (ASML ), den eneste producent af EUV-litografimaskiner i verden.

I 2019 blev TSMC’s 7nm-nodchips fremstillet med den første EUV-proces, hvilket leverede højt volumen kundebehov til markedet.

Kontrol over adgang til EUV-teknologi har været central for USA’s sanktioner mod Kinas halvlederindustri. Allerede i 2018 begyndte USA at lægge pres på Holland for at forhindre ASML i at sælge EUV-maskiner, relaterede komponenter og vedligeholdelsestjenester.

Ideen var, at begrænsning af EUV-adgang ville bremse Kinas evne til at fremstille førende chips, og sammen med begrænsninger på eksport af avancerede AI-acceleratorer hjælpe USA med at bevare en fordel i AI-kapløbet.

Men det ser nu ud til, at Kinas bestræbelser på halvlederuafhængighed har accelereret under presset, og Reuters rapporterer, at Kina har færdiggjort en prototype EUV-maskine. Hvis udviklingen forbliver på rette spor, kan den begynde at producere chips allerede i 2028, med produktionen stigende derfra.

Dette kan ikke kun komplicere vestlige bestræbelser på at begrænse Kinas adgang til førende fremstillingsprocesser, men det kan også udgøre en langsigtet trussel mod den vestlige‑centrerede halvlederforsyningskæde — ankommet år tidligere end selv mange Kina‑optimistiske analytikere forventede.

“I april sagde ASML’s administrerende direktør Christophe Fouquet, at Kina ville have brug for ‘mange, mange år’ for at udvikle sådan en teknologi.”

“Men eksistensen af denne prototype, rapporteret af Reuters for første gang, antyder, at Kina kan være år tættere på at opnå halvlederuafhængighed end analytikere havde forudset.”

Hvordan EUV-litografi faktisk fungerer

Det, der gør EUV så unik—og hvorfor det i mange år forblev et ASML-monopol—er, at EUV ikke blot er én teknologi, men samlingen af mange ultra‑præcise ingeniørpræstationer i et enkelt integreret system.

Den første del er en ultra‑kraftig CO₂ laser med en effekt på omkring 30 kW, hvilket gør den til en af de mest kraftfulde pulserende industrielle lasere i verden. I ASML’s maskiner produceres den af det tyske firma Trumpf.

Men det er ikke denne laser, der producerer EUV-lys; det er energikilden. For at generere EUV opvarmer systemet små dråber af smeltet tin til plasma, hvor ASML-maskiner affyrer cirka 50.000 tin‑dråber hver sekund.

Plasmaet skal opvarmes til ekstreme temperaturer—ofte nævnt omkring 220.000°C (360.000°F)—hvilket skaber forhold langt varmere end solens overflade og presser industriel ingeniørkunst til sine grænser.

Hele processen skal også foregå i et næsten perfekt vakuum, fordi luft (og de fleste materialer) absorberer EUV-lys.

Kilde: SemiEngineering

Og det er stadig ikke alt. EUV-lyset skal nu rettes, formes og fokuseres med forbløffende præcision for at mønstre siliciumskiver i spidsen af teknologien—ofte diskuteret i termer af transistor‑tæthed, der nærmer sig 100 millioner transistorer per kvadrat‑millimeter for førende noder.

Disse buede spejle, udviklet af den tyske optikleder Zeiss, skal fremstilles og justeres med en nøjagtighed, der nærmer sig atomniveauet.

“Hvis du forstørrede et sådant EUV‑spejl til størrelsen af Tyskland, ville den største ujævnhed – Zugspitze, så at sige – være hele 0,1 millimeter høj.”

Denne præcision er så ekstrem, at spejlenes retningsnøjagtighed ofte beskrives med levende analogier. For eksempel, hvis et EUV‑spejl blev brugt til at omdirigere en stråle mod Månen, ville det teoretisk set være præcist nok til at ramme et objekt så lille som en bordtennisbold på Månens overflade.

Disse optikker er også belagt med en flerlagsstak—ofte skiftende materialer som silicium og molybdæn—kun få atomer tykke per lag.

“For dette ligger op til 100 lag oven på hinanden her. Et enkelt lag ville kun reflektere omkring én procent af lyset – tabet ville være alt for stort.

Resultatet er en reflektivitet, der gør op til 70 procent af lyset brugbart.”

Endelig skal siliciumskiven selv bevæge sig og justeres med ekstraordinær præcision. Sensorer måler positionering kontinuerligt, og wafer‑stagen skal opretholde nøjagtighed, mens den modstår deformation fra temperaturændringer og højhastighedsbevægelse.

Så, når man tager alle disse trin i betragtning (og forklaringen ovenfor stadig er en forenkling), bliver det klart, hvorfor det er så svært at reproducere EUV: det kræver at genskabe ikke kun et design, men et enormt økosystem af materialer, metrologi, kontrolsystemer, optik, vakuumsystemer og ultraren ren produktion—integreret i én maskine.

Hvorfor EUV er så svært at reproducere

Swipe for at rulle →

Kinas EUV “Manhattan‑projekt”: Total mobilisering af halvledere

Total mobilisering

I betragtning af hvor afgørende førende chips er for konkurrencen inden for AI, avanceret robotteknik og militær teknologi, er sammenligningen af Kinas indenlandske EUV‑indsats med et Manhattan‑projekt ikke blot retorik—den afspejler omfanget og hastigheden af indsatsen.

Først ser det ud til, at enorme mængder offentlige og private kapital er blevet kanaliseret ind i den bredere halvlederindsats, med mindst €37 milliarder rapporteret mobiliseret i begyndelsen af 2025, og sandsynligvis mere gennem universitetsforskning, industrielle faciliteter, subsidier til kritiske leverandører, garanterede køb og statsstøttet efterspørgsel efter fremtidige chips.

Og måske burde det ikke have været en fuldstændig overraskelse, med et Huawei‑relateret EUV‑patent, der ifølge rapporter blev indgivet i december 2022.

Parallelt har et andet kinesisk firma, SMIC, ifølge rapporter formået at bruge ældre DUV‑maskiner til at producere 5nm‑klasses chips uden EUV—hvilket illustrerer, hvor stærkt incitamentet har været til at “klare sig” med begrænsede værktøjer.

Et andet koncept blev også udforsket: at generere EUV‑lys via en partikelaccelerator (synchrotron), en retning der blev drøftet allerede i 2023 og knyttet til en videnskabelig publikation fra 2022.

Alle disse bestræbelser illustrerer den kolossale betydning, som kinesiske institutioner og virksomheder har tillagt enten at mestre EUV—eller at bygge konkurrencedygtige alternativer uden det.

Centralt i disse bestræbelser har været Huawei, den stærkt sanktionerede kinesiske teknologigigant.

“Huawei har udsendt medarbejdere til kontorer, fabrikker og forskningscentre over hele landet for indsatsen.”

“Medarbejdere tildelt halvlederteams sover ofte på stedet og er forbudt at vende hjem i løbet af arbejdsugen, med telefonadgang begrænset for teams, der håndterer mere følsomme opgaver.”

Hvordan talentrekruttering accelererede Kinas EUV‑program

En anden indsats for at låse EUV op—mere hemmelig—har ifølge rapporter fokuseret på at erhverve den erfaring og de menneskelige talenter, der gjorde EUV muligt i første omgang.

Top‑ingeniører, herunder nogle der havde arbejdet hos ASML og senere gik på pension, var primære mål for rekruttering.

Rapporter antyder også, at andre nuværende ASML‑medarbejdere blev kontaktet for rekruttering allerede i 2020.

“En erfaren kinesisk ingeniør fra ASML, der blev rekrutteret til projektet, blev overrasket over at opdage, at hans generøse tiltrædelsesbonus kom med et identifikationskort udstedt under et falskt navn, ifølge en af de personer, der var bekendt med hans rekruttering.

Da han var inde, genkendte han andre tidligere ASML‑kolleger, som også arbejdede under aliaser, og han blev instrueret i at bruge deres falske navne på arbejdet for at opretholde hemmeligholdelse.

Disse rekrutteringer var ifølge rapporter en del af en bredere indsats for at bringe top‑talent til Kina, hvor halvledereksperter, der arbejdede i udlandet, for år tilbage blev tilbudt tiltrædelsesbonusser og subsidier.

At bøje nogle nationale regler for at gøre det lettere for disse hyrede eksperter ser også ud til at have forekommet i enkelte tilfælde. For eksempel blev nogle naturaliserede borgere fra andre lande ifølge rapporter udstyret med kinesiske pas og tilladt at opretholde dobbelt statsborgerskab, på trods af at Kina officielt forbyder dobbelt statsborgerskab.

Faktisk kan det faktum, at mange af disse ingeniører har kinesisk nationalitet eller oprindelse, også have gjort rekrutteringen lettere.

Generelt er påstande om, at Kina “kun stjæler teknologier”, ofte en forenkling af et hurtigt voksende forsknings‑ og ingeniørekosystem. Alligevel kan overlappet med ASML’s forretningshemmeligheder i dette specifikke tilfælde være betydningsfuldt.

“Selvom ASML ikke kan kontrollere eller begrænse, hvor tidligere medarbejdere arbejder, er alle medarbejdere bundet af fortrolighedsklausulerne i deres kontrakter,” sagde virksomheden, og den har “med succes forfulgt juridisk handling som svar på tyveri af forretningshemmeligheder.”

Inde i Kinas første EUV-litografiprototype

Resultatet af at ansætte tidligere ASML‑medarbejdere, reverse‑engineere EUV‑dele og uafhængigt udvikle indenlandske alternativer ser ud til at have produceret en prototype, der er betydeligt større end ASML’s typiske 180‑tons, skolebus‑størrelse EUV‑systemer—ifølge rapporter optager den en hel fabrikshal.

Dette kan indikere, at prototypen enten er mere strømkrævende, mindre kompakt, mindre effektiv, eller blot befinder sig i et tidligere optimeringsstadium end ASML’s produktionsdesign.

Genbrugte komponenter fra ældre ASML‑maskiner, sammen med brugtmarkedet for dele fra ASML‑leverandører, kan også have hjulpet med at samle en fungerende prototype, mens indenlandsk produktion skaleres op eller kvaliteten forbedres.

En nøglekomponent, der måske stadig mangler—og som er usædvanligt vanskelig at reproducere med tilsvarende ydeevne—er Zeiss‑optik. Dette er ifølge rapporter en grund til, at maskinen endnu ikke kan producere chips på det ønskede niveau.

High‑NA EUV: Den næste front i chip‑kapløbet

Hvis EUV tog ASML årtier at udvikle, antyder fremkomsten af en kinesisk prototype, at indhentning—mindst i grundlæggende systemdemonstration—kan ske meget hurtigere end mange antog.

Dette lægger pres på vestlige halvlederledere til at presse hårdere på den næste generation: High‑NA (Numerical Aperture) EUV.

High‑NA EUV testes allerede af virksomheder som Intel (INTC ), og den er blevet evalueret af Samsung og TSMC.

Intel har offentligt sat produktionsvolumenmål omkring 2028, mens både TSMC og Samsung virker mere forsigtige og reserverer High‑NA EUV til fremtidige <2nm‑noder i stedet for at skynde den ind i masseproduktion.

“Jo større vinkler, som det optiske system opfanger lys fra, desto finere detaljer vises. Det betyder, at optiske EUV‑systemer bliver større og større.”

Zeiss om High‑NA EUV

Kilde: Zeiss

Et spejl til High‑NA EUV-litografi er omkring dobbelt så stort og ti gange så tungt som nuværende EUV‑spejle—hvilket gør det samlede system endnu større, tungere og mere komplekst.

“Mere end 40.000 dele af projektionsoptikken til High‑NA‑EUV‑litografi vejer omkring tolv tons for at sikre højpræcisionsfokusering – syv gange volumen og vægt af den etablerede EUV‑litografi.”

Hvad betyder det for investorer?

På kort sigt ændrer dette sandsynligvis meget lidt.

Kinas EUV‑maskine er ifølge rapporter kun en prototype, og det er fortsat uklart, hvor meget den afhænger af genbrugte eller genvundne ASML‑dele versus udelukkende kinesisk‑fremstillede komponenter.

Det er dog svært at antage, at Kina vil fejle på ubestemt tid.

Med tilstrækkelige specialister, finansiering og tid er der ingen klar grund til at tro, at kinesiske institutioner ikke på et tidspunkt kan reproducere en stor del af EUV’s kapacitet—særligt efterhånden som det bredere økosystem af komponenter, materialer og metrologi modnes.

Skepsis over, at Kina ikke kan erstatte en specifik komponent, såsom Zeiss‑spejle, bør også behandles med forsigtighed.

Lignende analyser har tidligere antydet, at Kina lå 15+ år bagud, men en prototype er nu blevet rapporteret.

På lang sigt (5–10 år) kunne Kina opbygge en parallel halvlederforsyningskæde, der er uafhængig ikke kun på foundry‑niveau, men også på udstyrs‑produktionsniveau.

I starten vil avanceret indenlandsk produktion sandsynligvis prioritere indenlandsk efterspørgsel, hvilket reducerer salg til Kina af avancerede chips, produktionsværktøjer og understøttende komponenter.

Over tid kan dette lægge pres på omsætning og marginer for vestlige halvlederudstyrsproducenter og leverandører, hvilket reducerer deres evne til at geninvestere på tidligere F&U‑niveauer.

Mere bekymrende for virksomheder som ASML og andre udstyrsproducenter—og endda for foundries—er, at kinesisk‑producerede avancerede chips på sigt kan konkurrere direkte på eksterne markeder, især gennem de voksende BRICS‑ og SCO‑kommercielle netværk.

Konklusion

Fremkomsten af en kinesisk EUV‑prototype år tidligere end mange forventede er en reel milepæl. Det antyder, at eksportkontroller og sanktioner sandsynligvis ikke permanent kan begrænse teknologisk kapacitet i en sektor, hvor Vesten i lang tid har haft en strukturel fordel.

I bedste fald kan restriktioner forsinke fremskridt; i værste fald kan de accelerere dem ved at skabe et beskyttet indenlandsk marked på omkring 1,5 milliarder mennesker med stærk statslig støtte og industriel kapacitet.

Dette betyder ikke, at Kina straks vil begynde at producere førende chips på indenlandske EUV‑værktøjer. Men det betyder, at banen mod dette mål nu er klarere—og sandsynligvis hurtigere—end mange tidligere antog.

Samlet set bekræfter det, at Kina udvikler sig til en stor teknologimagt, ikke blot verdens største produktionsbase.

Nogle analyser hævder, at Kina nu fører inden for en stor del af avancerede videnskabelige områder, hvilket udfordrer den forsimplede fortælling om, at fremskridt kun sker gennem efterligning—selvom tvister om forretningshemmeligheder og IP‑konflikter fortsat er en reel del af denne konkurrence.

Selvom Kinas gennembrud ændrer den langsigtede horisont, skal investorer, der søger umiddelbar dominans inden for halvlederområdet, stadig se på den nuværende markedsleder.

Halvlederfirma – TSMC

Kinas fremmarch som teknologimagt er strategisk betydningsfuld, men indtil videre ser Kinas udstyr til fremstilling af halvledere ud til at være bagud—eller kun ved at nærme sig—de mest avancerede vestlige systemer.

Så når det gælder foundry‑forretningen, vil procesdisciplin, udbytte‑læring og operationel erfaring sandsynligvis forblive afgørende i det kommende årti.

I sidste ende domineres halvlederproduktion af nicheekspertise og evnen til at masseproducere i stor skala for at reducere omkostninger.

Ingen virksomhed har mestret den model bedre end TSMC, den taiwanske leder inden for ultramoderne chipproduktion.

TSMC producerer primært siliciumchips, herunder de mest kraftfulde 3nm‑ og kommende 2nm‑klasses noder.

Og fordi den fremstiller de mest avancerede (og dyreste) chips, opnår den en dominerende andel af den globale foundry‑omsætning.

Kilde: Eric Flaningam

TSMC udvider også sin produktionskapacitet i USA, især gennem store investeringer i sine fabrikker i Arizona.

Med High‑NA EUV‑udvikling allerede i gang kan TSMC forblive et skridt foran kinesiske rivaler som SMIC i flere år—særligt med hensyn til udbytte, pålidelighed og modenhed i høj‑volumen produktion.

Og selvom den har konkurreret hårdt mod Samsung, Intel og andre foundries, er TSMC stadig i stand til at forsvare sin førerposition mod den stigende Kina‑baserede konkurrence—mindst i den overskuelige fremtid.

Seneste TSMC (TSM) aktienyheder og udviklinger