ASML (ASML): Der Grundstein der modernen Halbleiter

Die Werkzeuge der Chipfertigung

Semiconductor, und insbesondere Computerchips, haben sich schnell zu einer der wichtigsten Technologien und Güter der Welt entwickelt. Von den Anfängen der PC‑Ära über den Aufstieg von Smartphones und Cloud‑Computing bis hin zu KI ist die Bedeutung von Chips und die Nachfrage nach ihnen stetig gewachsen.

Quelle: Applied Materials

Dies ist eine faszinierende Branche, in der kein Akteur vertikal integriert ist; stattdessen besteht sie aus einer Konstellation ultra‑spezialisierter Unternehmen, die jeweils einen der vielen kritischen Schritte übernehmen, um gewöhnlichen Sand (Silizium) in denkende Maschinen zu verwandeln.

Die größten Unternehmen des Sektors sind entweder Chip‑Designer wie Nvidia (NVDA ), oder „Foundries“, die die eigentliche Chipfertigung übernehmen, wie TSMC (TSM ) (dem Link für spezielle Investitionsberichte zu diesen Unternehmen folgen).

Diese Unternehmen sind stark auf spezialisierte Zulieferer für die für die Chipproduktion erforderlichen Maschinen angewiesen.

Quelle: ASML

Und keiner ist wichtiger als das Unternehmen mit einem Monopol auf EUV (Extreme UltraViolet) Lithografie, das niederländische ASML.

ASMLs Rolle in der Halbleiterfertigung

Wie Lithografie die Chip‑Miniaturisierung antreibt

ASML ist Spezialist für Lithografiemaschinen. Lithografie (wörtlich „Steingravur“ genannt) ist das Verfahren, mit dem der „Node“ eines Prozessors auf einem Siliziumwafer eingraviert wird und daraus ein Computerchip entsteht.

Quelle: Nature

Je fortschrittlicher der Chip, desto kleiner der Node und desto komplexer der Lithografie‑Prozess. Die kontinuierliche Miniaturisierung der Nodes und die Verbesserung der Lithografie ermöglichen es, dass Computer Jahr für Jahr leistungsfähiger werden, gemäß Moores Gesetz.

Quelle: Steven Jurvetson

Lithografie ist ein Schritt des gesamten Prozesses, bei dem ein Siliziumwafer zu Computerchips wird, wobei in der Regel 40‑80 Zyklen nötig sind, um einen vollständigen Chip herzustellen.

Quelle: ASML

Eine zentrale physikalische Grenze der Lithografie besteht darin, dass der eingravierte Node nicht größer sein kann als die Wellenlänge des dafür eingesetzten intensiven Lichts.

Quelle: ASML

Damit die Transistoren kleiner werden, ist immer höherfrequenteres Licht nötig, das heute zunehmend in den oberen Bereich des Ultraviolettspektrums reicht.

Der erste Schritt, das sichtbare Lichtspektrum zu verlassen, erfolgte mit der I‑Line, gefolgt kurz darauf von DUV‑Lithografie (Deep Ultraviolet).

Quelle: Icometrue

Diese Methoden trieben die Branche während der Ära immer leistungsfähigerer Smartphones und Rechenzentren voran. Für die fortschrittlichsten Werkzeuge war jedoch eine neue Technologie erforderlich: EUV (Extreme Ultraviolet) Lithografie.

Was ist EUV‑Lithografie und wie funktioniert sie?

EUV ermöglicht ultra‑kleine Nodes, bis zu 7 nm, sogar 5 nm, 3 nm und kleiner. Diese fortgeschrittenen Node‑Stufen gelten häufig als notwendig für Anwendungen wie KI, maschinelles Lernen, 5G, AR/VR und fortschrittliche Cloud‑Dienste.

Während ASML führend in der DUV‑Technologie ist, ist EUV noch bedeutender, da das Unternehmen der einzige Hersteller von EUV‑Chip‑Produktionsmaschinen ist, obwohl einige chinesische Unternehmen so schnell wie möglich in den Sektor einsteigen wollen (siehe unten für weitere Informationen).

EUV‑Technologie ist extrem schwierig zu beherrschen, aufgrund einer Reihe technischer Einschränkungen:

• Der Prozess findet in einer Vakuumumgebung statt, da fast alles EUV‑Licht absorbiert.
• Er erfordert eine sehr starke Energiequelle in Form eines leistungsstarken Lasers, wobei ein Laser mit bis zu 40 kW eingesetzt wird. Dieser Laserverstärker benötigt 7,3 km Kabel, wiegt 17 t und enthält über 450 000 Bauteile.
• Der Laser regt winzige Zinntröpfchen von 25 µm Durchmesser an, wobei pro Sekunde 50 000 Tröpfchen erzeugt werden.
  • Das Zinn wird dann durch den Laser zu einem Plasma verdampft, das EUV‑Licht emittiert.

Quelle: Semi Engineering

Jeder dieser Schritte erfordert extrem fortschrittliche Messungen, Werkzeuge, Steuerungen und Sensoren, alles mit einer Präzision im Mikrometer‑ und Nanosekunden‑Bereich.

Durch das tiefgehende Know‑how, das über Jahrzehnte beim Bau von Lithografiemaschinen aufgebaut wurde, ist ASML (bisher?) der unangefochtene Meister der EUV‑Technologie. Das Unternehmen hat zudem ein dichtes Netzwerk wichtiger Zulieferer aufgebaut, zum Beispiel Spiegel mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter und einer Oberflächenrauheit von wenigen Pikometern (ein Billionstel Meter).

Neben den hochpräzisen Maschinen erfordert EUV auch spezialisierte und proprietäre Software für Kalibrierung, Diagnose, Bewertung und Automatisierung.

Obwohl EUV zweifellos die Zukunft des Unternehmens und ein großer Teil seiner Einnahmen ist, stellen weniger fortschrittliche DUV‑Chips nach wie vor den Großteil der weltweiten Halbleiterproduktion dar.

Quelle: ASML

ASML

Unternehmensübersicht & Schlüsselkennzahlen

Das Unternehmen wurde 1984 als Joint Venture zwischen den niederländischen Firmen ASM und Philips gegründet. Heute beschäftigt es über 44.000 Mitarbeitende an 60 Standorten. Das Unternehmen arbeitet seit seiner Gründung mit TSMC zusammen und lieferte bereits 2004 Lithografie für 90‑nm‑Nodes.

Bis 2011 hatte es Lithografiemaschinen für 32‑nm‑Nodes bereitgestellt, wobei eine durchschnittliche Lithografiemaschine damals 27 Millionen € kostete.

Bis 2022 hatte es 140 EUV‑Maschinen verkauft, jede zu einem Preis von über 200 Mio. $, wobei für den Transport einer der 180‑tonnen‑Maschinen drei Boeing 747 benötigt wurden.

ASML Kennzahlen

Im Jahr 2024 erzielte ASML einen Umsatz von 28,3 Mrd. € durch den Verkauf von 583 Lithografiemaschinen. Das Unternehmen weist bemerkenswerte Bruttomargen von 51,3 % auf, was es ihm ermöglicht, problemlos 4,3 Mrd. € in Forschung und Entwicklung zu reinvestieren – fast das Doppelte im Vergleich zu 2020.

Quelle: ASML

Das Unternehmen rechnet damit, dass der Umsatz bis 2030 auf 44 – 60 Mrd. € steigen wird, bei einer Bruttomarge von 56‑60 %.

Der branchenführende Erfolg von ASML in der Lithografie hat zu enormen Renditen für die Aktionäre geführt. Im Jahr 2024 wurden 3 Mrd. € an die Aktionäre ausgeschüttet, und die Dividenden haben sich seit 2018 verdreifacht.

Quelle: ASML

Das Unternehmen hat den gesamten Nasdaq in den letzten 15 Jahren deutlich übertroffen, selbst in einem Jahrzehnt, das allgemein für Technologiewerte günstig war, und liegt im Einklang mit den allgemeinen Halbleiterindizes.

Quelle: ASML

Das Unternehmen erwartet, dass die installierte Basis von Lithografiemaschinen bis 2030 weiter wächst, was die Einnahmen aus Wartung und Service‑Upgrades stark steigern wird.

Quelle: ASML

EUV‑Maschinen sind nicht die am meisten verkauften Einheiten, machen jedoch aufgrund des höheren Preises die Hälfte des Unternehmensumsatzes aus.

Der Großteil der Verkäufe Ende 2024 und Anfang 2025 ging an Taiwan, Südkorea, die USA und China. Im Allgemeinen kann angenommen werden, dass die Verkäufe in Taiwan hauptsächlich an TSMC gehen, in Südkorea an Samsung und in den USA an TSMC (Eröffnung einer neuen Foundry in Nevada) sowie an Intel (INTC ).

Quelle: ASML

Die Verkäufe nach China waren früher deutlich höher, doch Sanktionen der USA gegen China und chinesische Chiphersteller, die zu lokalen Zulieferern wechseln wollen, haben die ASML‑Verkäufe in das Land auf ältere Lithografietechnologien reduziert.

Chinesische Marktrisiken & Sanktionseffekte von ASML

Sanktionenkämpfe

Da China zusammen mit Taiwan zu den größten Halbleiterproduzenten der Welt gehört, genoss ASML früher zahlreiche Verkäufe in diesem Markt.

Allerdings haben jahrelange eskalierende Spannungen und zunehmend strafende Sanktionen gegen die chinesische Halbleiterindustrie durch aufeinanderfolgende US‑Regierungen diesen Markt für ASML drastisch verändert.

Im Sommer 2022 verbot die USA den Export von EUV‑Maschinen nach China. Dies war möglich, weil ASML zwar ein niederländisches Unternehmen ist, jedoch für die Produktion seiner Lithografiemaschinen auf wichtiges US‑IP angewiesen ist.

Später wurden sogar Exporte von DUV‑Maschinen wie ASMLs TWINSCAN NXT:1980Di eingeschränkt, sodass China nur Zugang zu weniger fortschrittlicher DUV‑Technologie erhielt. Diese Sanktionsrunde war teilweise auf den jüngsten Erfolg von Huawei zurückzuführen, im September 2023 fortschrittliche Chips ohne EUV‑Maschinen zu produzieren.

Chinesische Lösungen

Huawei strebt an, eigene EUV‑Lösungen zu entwickeln, wobei bereits im Dezember 2022 ein Patent eingereicht wurde.

Ein weiteres chinesisches Unternehmen, SMIC, hat es geschafft, ältere DUV‑Maschinen zu nutzen, um 5‑nm‑Chips ohne EUV herzustellen.

„Dies beinhaltete das Stapeln mehrerer Lithografie‑ und Ätzschritte, speziell unter Verwendung von SAQP, um die Präzision von EUV zu imitieren. Das Verfahren ist langsamer, fehleranfälliger und teuer, funktioniert jedoch.“

Sowohl SMIC als auch Huawei planen die Herstellung von 3‑nm‑Chips mittels Self‑Aligned Quadruple Patterning (SAQP) Lithografie. Huawei arbeitet zudem an einem 3‑nm‑Chip‑Design, das Silizium durch Kohlenstoff‑Nanoröhren ersetzt.

Schließlich könnten in Kürze auch in China hergestellte EUV‑Maschinen auf den Markt kommen, zunächst für den Inlandsgebrauch. Eine weitere Alternative könnte sein, das EUV‑Licht nicht mit Zinn‑Plasma, sondern mit einem Teilchenbeschleuniger zu erzeugen – eine Idee, die bereits 2023 diskutiert wurde und auf einer wissenschaftlichen Veröffentlichung von 2022 basiert.

Ein Risiko für ASML?

Insgesamt ist es wahrscheinlich, dass ASML den chinesischen Markt langfristig verlieren wird, da das Land nicht mehr auf westliche Technologie zurückgreifen kann und eine komplette parallele Halbleiterversorgungskette von Grund auf neu aufbauen muss.

Dies ist derzeit vor allem eine Frage der strategischen Rivalität zwischen den USA und China und weniger eine geschäftliche Bedrohung für ASML.

Dies liegt an einigen Gründen:

• Der Verkauf von DUV an China macht nur einen Bruchteil der Gesamteinnahmen von ASML aus.
• Die Methoden, EUV mit älteren DUV zu umgehen, sind technisch machbar, jedoch weniger zuverlässig und führen daher zu teureren Chips.
  • Damit sind sie für Huawei und andere chinesische Elektronikunternehmen, die von fortschrittlichen Chips abgeschnitten sind, machbar, aber auf internationalen Märkten nicht wirtschaftlich konkurrenzfähig.
• Von Huawei hergestellte EUV‑Maschinen benötigen umfangreiche Verbesserungen und Feinabstimmungen und werden nur in begrenzter Stückzahl produziert, sodass sie den chinesischen Inlandsbedarf über viele Jahre hinweg decken können.
• Eine cyclotronbasierte EUV‑Erzeugung ist nach wie vor sehr theoretisch und wird Jahre oder sogar Jahrzehnte benötigen, um eine praktikable Alternative zur derzeit genutzten EUV‑Technologie zu werden.

Nicht‑EUV-Verkäufe

Unabhängig von den chinesischen Versuchen, EUV‑Maschinen zu entwickeln, werden die DUV‑Verkäufe voraussichtlich stabil bleiben. Das liegt daran, dass EUV zum Standard für die meisten LOGIC‑ und DRAM‑kritischen Schichten geworden ist, während alle anderen Schichten mit DUV‑Technologie strukturiert werden.

Damit sichert die starke Position von ASML im DUV stabile Einnahmen, einschließlich Service und Wartung der bestehenden Anlagen, wobei jede Maschine über 20 Jahre betrieben wird.

Dies macht die Entwicklung und Einführung von EUV wichtig, aber nicht entscheidend für die kurzfristigen Perspektiven des Unternehmens.

Dasselbe gilt für Zusatzsysteme zu Lithografiemaschinen, wie Sensoren und Metrologie (Messungen) des Endprodukts zur Qualitätskontrolle.

Quelle: ASML

Zukunft der Lithografie

ASML innoviert kontinuierlich und tätigt aktiv Akquisitionen neuer Schlüsseltechnologien, wie zum Beispiel den optischen Glashersteller Berliner Glas Group im Jahr 2020, was es ihm ermöglicht, die nächste Generation von Chip‑Produktionsmaschinen voranzutreiben.

Quelle: ASML

Chinesische Wettbewerber könnten in den kommenden Jahren EUV‑Lösungen im kommerziellen Maßstab anbieten. ASML arbeitet jedoch bereits am nächsten Schritt, genannt High‑NA‑Lithografie. Das „NA“ bezieht sich auf die numerische Apertur, ein Maß dafür, wie viel Licht ein optisches System sammeln und fokussieren kann.

ASML macht bei dieser Technologie schnelle Fortschritte: Die neueste Optikinnovation legt die Grundlage für die EUV‑Roadmap hin zu einer Stabilität im Pikometer‑Bereich (1/200 Si‑Atom) auf asphärischen Spiegeln.

High‑NA‑EUV‑Optiken sollten eine produktivere EUV‑Plattform ermöglichen. Damit könnte die Verbesserung von EUV‑Leistung und -Produktivität weit in das nächste Jahrzehnt (> 2030) vorangetrieben werden.

Quelle: ASML

High‑NA‑Technologie sollte nicht nur präziser und schneller sein, sondern auch energieeffizienter, ein wachsendes Anliegen, da immer leistungsfähigere Lithografiemaschinen nun mit erheblichen Betriebskosten verbunden sind.

Wahrscheinlich wird High‑NA‑EUV das Verfahren für die Massenproduktion von 2‑nm‑Nodes und kleineren Chips sein.

Quelle: ASML

Intel war ein früher Anwender von High‑NA‑EUV in seiner Foundry in Oregon. Dies wird nach wie vor in Foundries umgesetzt, und andere Technologien wie das Ätzen könnten ebenfalls eine Rolle bei zukünftigen Leistungsverbesserungen spielen.

„Mit der Einführung von High‑NA‑EUV wird Intel das umfassendste Lithografie‑Werkzeugset der Branche besitzen, das dem Unternehmen ermöglicht, zukünftige Prozessfähigkeiten über Intel 18A hinaus in die zweite Hälfte dieses Jahrzehnts zu treiben.“ – Mark Phillips – Direktor für Lithografie, Hardware und Lösungen bei Intel Foundry Logic Technology Development.

Der Preis von 400 Mio. $ pro Maschine veranlasst einige Foundries ebenfalls, die Einführung um mindestens eine Chip‑Generation zu verzögern.

Dennoch sollte High‑NA‑EUV für ASML ein relativ einfacher Fortschritt sein, da es viel der Technologie und Erfahrung nutzt, die in den letzten 20 Jahren für die Realisierung von „normalem“ EUV entwickelt wurden.

Warum haben wir bei all unseren EUV‑Lithographiesystemen Gemeinsamkeiten und Modularität priorisiert? Weil so alle unsere Systeme von den Erkenntnissen aus 20 Jahren EUV‑Entwicklung profitieren. Der Einsatz erprobter Technologie reduziert das Risiko von Fehlfunktionen. Und die Module vereinfachen die Installation und Integration des Systems in die Fertigung des Kunden.

Fazit

Durch das Streben nach höchstmöglicher Präzision seiner Maschinen und technischer Exzellenz ist ASML zum DIESEM Lithografie‑Unternehmen geworden, das seinen Nischenmarkt dominiert.

Es besitzt ein faktisches Monopol auf EUV, die wichtigste Technologie für die Herstellung aller fortschrittlichsten Chips, die für die Entwicklung von KI‑Technologien, Spitzen‑Rechenzentren und die neuesten Smartphone‑Generationen erforderlich sind.

Wäre nicht die US‑Sanktion gegen China, die den Export von EUV nach China verbietet, so wäre ASML wahrscheinlich noch ein bis zwei Jahrzehnte lang komfortabel der einzige Schlüssel­lieferant dieser Technologie geblieben.

Durch die Sanktionen und die zehntausenden Milliarden, die in das, was zu einer strategischen Schwäche wurde, investiert wurden, könnten chinesische Hersteller eines Tages ein ernstzunehmender Konkurrent für ASML werden. Sie liegen jedoch noch zurück und sind gezwungen, mit DUV‑Maschinen, geringerer Ausbeute und höheren Kosten auszukommen.

Und hoffen, dass ihre eigene, in China hergestellte EUV‑Maschine bald eine bessere Alternative bietet. Es ist wahrscheinlich, dass ASML bereits High‑NA‑EUV einsetzt, wenn Huawei und SMIC bis 2025 die EUV‑Technologie aufgeholt haben.

Während es gefährlich sein kann, Chinas Fähigkeit, aufzuholen und eine heimische Lieferkette aufzubauen, zu unterschätzen, sollte man es nicht überbewerten. Derzeit ist ASML bereit, mindestens die nächsten zehn Jahre der führende Anbieter von Lithografie für die Herstellung fortschrittlicher Chips zu bleiben und noch viel länger wettbewerbsfähig zu bleiben.

ASML hat zudem eine sehr starke Position im DUV‑ und Metrologiebereich, was zusätzliche Einnahmen generiert, die das F&E‑Budget unterstützen.

Abgesehen von der Qualität des Unternehmens ist die letzte Frage, die Investoren stellen müssen, die Bewertung. Aufgrund seiner Monopolstellung und des allgemeinen Wachstums des Sektors spiegelt die Bewertung von ASMLs Aktie ein hohes zukünftiges Wachstum wider.

Das erscheint zwar vernünftig, bedeutet aber auch, dass die Bewertung alles andere als günstig ist: Das Kurs‑Gewinn‑Verhältnis von ASML schwankte zwischen einem „niedrigen“ Wert von 20 und bis zu 54.

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