ASML (ASML): Der Grundstein moderner Halbleiter

Die Werkzeuge der Chipherstellung

Halbleiter und insbesondere Computerchips haben sich schnell zu einer der wichtigsten Technologien und Rohstoffe der Welt entwickelt. Von den Anfängen der PC-Ära bis zum Aufstieg von Smartphones, Cloud-Computing und KI hat die Bedeutung von Chips und die Nachfrage nach ihnen stetig zugenommen.

Quelle: Applied Materials

Dies ist eine interessante Branche, in der kein Akteur vertikal integriert ist; sie besteht vielmehr aus einer Konstellation hochspezialisierter Unternehmen, von denen jedes einen der vielen entscheidenden Schritte bei der Umwandlung von gewöhnlichem Sand (Silizium) in denkende Maschinen durchführt.

Die größten Firmen der Sektoren sind entweder Chip-Designer wie Nvidia (NVDA + 0.93%)oder „Gießereien“, die die eigentliche Herstellung von Chips durchführen, wie TSMC (TSM -0.72 %) (Folgen Sie dem Link für spezielle Anlageberichte zu diesen Unternehmen).

Diese Unternehmen sind bei der Beschaffung der zur Chipproduktion erforderlichen Maschinen in hohem Maße auf spezialisierte Zulieferer angewiesen.

Quelle: ASML

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

Die Rolle von ASML in der Halbleiterfertigung

Wie die Lithografie die Chip-Miniaturisierung vorantreibt

ASML ist Spezialist für Lithografiemaschinen. Bei der Lithografie (wörtlich „Steingravur“) wird der „Knoten“ eines Prozessors in einen Silizium-Wafer eingraviert und dieser so in einen Computerchip verwandelt.

Quelle: Natur

Je fortschrittlicher der Chip, desto kleiner der Knoten und desto komplexer der Lithografieprozess. Die kontinuierliche Miniaturisierung der Knoten und die Verbesserung der Lithografie haben es Computern ermöglicht, gemäß dem Mooreschen Gesetz Jahr für Jahr leistungsfähiger zu werden.

Quelle: Steven Jurvetson

Die Lithografie ist ein Schritt im gesamten Prozess, bei dem aus einem Silizium-Wafer Computerchips hergestellt werden. Zur Herstellung eines vollständigen Chips sind normalerweise 40–80 Zyklen erforderlich.

Quelle: ASML

Eine wesentliche physikalische Einschränkung der Lithografie besteht darin, dass der eingravierte Knoten nicht größer sein darf als die Wellenlänge des dafür verwendeten starken Lichts.

Quelle: ASML

Da die Transistoren kleiner wurden, sind immer höhere Lichtfrequenzen erforderlich, die heute zunehmend in den oberen Bereich des ultravioletten Spektrums reichen.

Der erste Schritt zum Verlassen des sichtbaren Lichtspektrums erfolgte mit der I-Linie, bald darauf folgte die DUV-Lithografie (Deep Ultraviolet).

Quelle: Icometrue

Diese Methoden waren im Zeitalter immer leistungsfähigerer Smartphones und Rechenzentren ausschlaggebend für die Branche. Für die fortschrittlichsten Werkzeuge war jedoch eine neue Technologie erforderlich: die EUV-Lithografie (Extrem-Ultraviolett).

Was ist EUV-Lithografie und wie funktioniert sie?

EUV ermöglicht ultrakleine Knoten bis zu 7 nm, sogar 5 nm, 3 nm und darüber hinaus. Diese erweiterten Knotenebenen werden oft als notwendig für Anwendungen wie KI, maschinelles Lernen, 5G, AR/VR und erweiterte Cloud-Dienste angesehen.

Während ASML führend in der DUV-Technologie ist, ist EUV sogar noch wichtiger, da das Unternehmen der einzige Hersteller von Maschinen zur Herstellung von EUV-Chips ist, obwohl einige chinesische Unternehmen versuchen, so schnell wie möglich in den Sektor einzusteigen (weitere Informationen zu diesem Thema finden Sie weiter unten).

Aufgrund einer Reihe technischer Einschränkungen ist die EUV-Technologie äußerst schwer zu beherrschen:

• Der Prozess findet in einer Vakuumumgebung statt, da fast alles EUV-Licht absorbiert.
• Es erfordert eine sehr starke Energiequelle in Form eines leistungsstarken Lasers, mit bis zu 40kW Laserleistung. Diese Art von Laserverstärker benötigt 7.3 Kilometer Kabel, wiegt 17 Tonnen und enthält über 450,000 Teile.
• Der Laser regt winzige Zinntröpfchen mit einem Durchmesser von 25 Mikrometern an, wobei 50,000 Tröpfchen pro Sekunde fallen.
  • Das Zinn wird dann durch den Laser zu einem Plasma verdampft, wobei EUV-Licht emittiert wird.

Quelle: Semi-Engineering

Jeder dieser Schritte erfordert äußerst fortschrittliche Messungen, Werkzeuge, Steuerungen und Sensoren, die alle mit einer Präzisionsqualität im Mikrometer- und Nanosekundenbereich konstruiert werden.

Dank seiner über Jahrzehnte hinweg erworbenen Expertise im Bau von Lithografiemaschinen ist ASML (bislang?) der unangefochtene Marktführer in der EUV-Technologie. Darüber hinaus verfügt das Unternehmen über ein dichtes Netzwerk wichtiger Zulieferer, die beispielsweise Spiegel mit einem Durchmesser von bis zu einem Meter und einer Oberflächenglätte von bis zu einem Pikometer (einem Billionstel Meter) herstellen.

Neben hochpräzisen Maschinen erfordert EUV auch spezialisierte und proprietäre Software zur Kalibrierung, Diagnose, Auswertung und Automatisierung.

Während EUV sicherlich die Zukunft des Unternehmens ist und einen großen Teil seines Umsatzes ausmacht, machen weniger fortschrittliche DUV-Chips immer noch den Großteil der weltweiten Halbleiterproduktion aus.

Quelle: ASML

ASML

ASML Unternehmensübersicht und wichtige Kennzahlen

Das Unternehmen wurde 1984 als Joint Venture der niederländischen Unternehmen ASM und Philips gegründet. Es beschäftigt derzeit über 44,000 Mitarbeiter an 60 Standorten. Das Unternehmen arbeitet seit seiner Gründung mit TSMC zusammen und lieferte bereits 90 Lithografie für 2004-nm-Knoten.

Bis 2011 hatte das Unternehmen Lithografiemaschinen für 32-nm-Knoten bereitgestellt, wobei eine durchschnittliche Lithografiemaschine damals 27 Millionen Euro kostete.

Bis 2022 hatte das Unternehmen 140 EUV-Maschinen im Wert von jeweils über 200 Millionen US-Dollar verkauft. Für den Transport einer der 747 Tonnen schweren Maschinen waren drei Boeing 180 erforderlich.

ASML-Metriken

Im Jahr 2024 erzielte ASML mit dem Verkauf von 28.3 Lithografiemaschinen einen Umsatz von 583 Milliarden Euro. Das Unternehmen erzielt eine bemerkenswerte Bruttomarge von 51.3 % und kann so problemlos 4.3 Milliarden Euro in Forschung und Entwicklung reinvestieren – fast das Doppelte des Vorjahres.

Quelle: ASML

Das Unternehmen erwartet bis 44 einen Umsatzanstieg auf 60–2030 Milliarden Euro bei einer Bruttomarge von 56–60 Prozent.

Der branchenführende Erfolg von ASML im Bereich Lithografie wurde mit massiven Renditen für die Aktionäre belohnt. Im Jahr 3 wurden 2024 Milliarden Euro an die Aktionäre ausgeschüttet, und die Dividenden haben sich seit 2018 verdreifacht.

Quelle: ASML

Das Unternehmen hat in den letzten 15 Jahren den Nasdaq insgesamt deutlich übertroffen, sogar in einem Jahrzehnt, das für Technologieaktien im Allgemeinen sehr günstig ist, und im Einklang mit den gesamten Halbleiterindizes.

Quelle: ASML

Das Unternehmen geht davon aus, dass die installierte Basis an Lithografiemaschinen bis 2030 weiter wachsen wird, was zu einem starken Anstieg der Einnahmen aus Wartung und Service-Upgrades führen wird.

Quelle: ASML

EUVs sind zwar nicht die am meisten verkauften Maschinen pro Stück, machen aber aufgrund des höheren Preises die Hälfte des Umsatzes des Unternehmens aus.

Die meisten Verkäufe gingen Ende 2024 und Anfang 2025 nach Taiwan, Südkorea, den USA und China. Generell kann man davon ausgehen, dass die Verkäufe in Taiwan hauptsächlich an TSMC, in Südkorea an Samsung und in den USA an TSMC (Eröffnung einer neuen Gießerei in Nevada) und an Intel (INTC + 4.89%).

Quelle: ASML

Früher waren die Verkäufe nach China viel höher, doch aufgrund der Sanktionen der USA gegen China und der Versuche chinesischer Chiphersteller, auf lokale Lieferanten umzusteigen, sind die Verkäufe von ASML in das Land auf ältere Lithografietechnologien beschränkt.

Marktrisiken und Sanktionsauswirkungen für ASML in China

Sanktionskriege

Da China zusammen mit Taiwan einer der weltweit größten Halbleiterproduzenten ist, konnte ASML auf diesem Markt hohe Umsätze erzielen.

Allerdings haben die jahrelangen eskalierenden Spannungen und die immer härteren Sanktionen gegen die chinesische Halbleiterindustrie durch aufeinanderfolgende US-Regierungen diesen Markt für ASML drastisch verändert.

Im Sommer 2022 verboten die USA den Export von EUV-Maschinen nach China. Dies war möglich, weil ASML zwar ein niederländisches Unternehmen ist, bei der Produktion seiner Lithografiemaschinen aber auf wichtiges amerikanisches geistiges Eigentum angewiesen ist.

Später wurden sogar DUV-Maschinen wie die von ASML exportiert TWINSCAN NXT:1980Di wurden eingeschränkt, so dass China nur Zugang zu weniger fortschrittlicher DUV-Technologie erhielt. Diese Sanktionsrunde war teilweise auf der jüngste Erfolg von Huawei bei der Produktion fortschrittlicher Chips ohne EUV-Maschinen im September 2023.

Chinesische Lösungen

Huawei strebt die Entwicklung eigener EUV-Lösungen an, mit einem Patent bereits hinterlegt im Dezember 2022.

Ein weiteres chinesisches Unternehmen, SMIC, ist es gelungen, mit älteren DUV-Maschinen 5-nm-Chips ohne EUV herzustellen.

„Dabei wurden mehrere Lithografie- und Ätzschritte, insbesondere mit SAQP, übereinandergelegt, um die Präzision von EUV zu simulieren. Die Methode ist zwar langsamer, fehleranfälliger und teurer, aber sie funktioniert.“

Sowohl SMIC als auch Huawei erwägen die Entwicklung von 3-nm-Chips mithilfe der SAQP-Lithografie (Self-Aligned Quadruple Patterning). Huawei arbeitet zudem an einem 3-nm-Chipdesign, bei dem Silizium durch Kohlenstoffnanoröhren ersetzt wird.

Schließlich In China hergestellte EUV-Maschinen könnte bald auf den Markt kommen, zunächst für den Hausgebrauch. Eine weitere Alternative könnte das EUV-Licht nicht mit Zinnplasma, sondern mit einem Teilchenbeschleuniger zu erzeugen, eine Idee, die bereits im Jahr 2023 diskutiert wurde, basierend auf eine wissenschaftliche Publikation ab 2022.

Ein Risiko für ASML?

Insgesamt ist es wahrscheinlich, dass ASML auf lange Sicht den chinesischen Markt verlieren wird, da das Land nicht auf westliche Technologie zurückgreifen kann und eine komplette parallele Halbleiter-Lieferkette von Grund auf neu aufbauen muss.

Dabei handelt es sich derzeit eher um eine Frage der strategischen Rivalität zwischen den USA und China als um eine geschäftliche Bedrohung für ASML.

Dafür gibt es mehrere Gründe:

• Die DUV-Verkäufe nach China machen nur einen Bruchteil des Gesamtumsatzes von ASML aus.
• Die Methoden zur Umgehung von EUV mit älterem DUV sind technisch machbar, aber weniger zuverlässig und führen daher zu teureren Chips.
  • Dies macht sie für Huawei und andere chinesische Elektronikunternehmen rentabel, denen der Zugang zu hochentwickelten Chips verwehrt bleibt, die aber auf den internationalen Märkten wirtschaftlich nicht konkurrenzfähig sind.
• Die von Huawei hergestellten EUV-Maschinen müssen noch stark verbessert und optimiert werden. Außerdem werden sie nur in begrenzter Stückzahl produziert, sodass sie den chinesischen Inlandsbedarf über viele Jahre hinweg nur decken können.
• Eine zyklotronbasierte EUV-Erzeugung ist noch sehr theoretisch und es wird Jahre oder sogar Jahrzehnte dauern, bis sie zu einer brauchbaren Alternative zur derzeit verwendeten EUV-Technologie wird.

Nicht-EUV-Verkäufe

Unabhängig von den chinesischen Bemühungen, EUV-Maschinen zu entwickeln, dürften die DUV-Verkäufe stabil bleiben. Denn während EUV für die meisten kritischen Logik- und DRAM-Schichten zum Standard geworden ist, werden alle anderen Schichten mit DUV-Technologie strukturiert.

Die starke Position von ASML im DUV-Bereich garantiert stabile Einnahmen, einschließlich Wartung und Instandhaltung der bestehenden Parks, wobei jede Maschine über 20 Jahre lang in Betrieb ist.

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

Dasselbe gilt für Zusatzsysteme zu Lithografiemaschinen, wie Sensoren und Messtechnik (Messungen) des fertigen Produkts zur Qualitätskontrolle.

Quelle: ASML

Zukunft der Lithografie

ASML ist weiterhin innovativ und erwirbt aktiv neue Schlüsseltechnologien, wie beispielsweise den Hersteller von optischem Glas Berliner Glas Gruppe im Jahr 2020, was es dem Unternehmen ermöglicht, die nächste Generation von Chipherstellungsmaschinen voranzutreiben.

Quelle: ASML

Chinesische Wettbewerber könnten in den kommenden Jahren mit kommerziellen EUV-Lösungen aufwarten. ASML arbeitet jedoch bereits am nächsten Schritt, der sogenannten Lithographie mit hoher numerischer Apertur. „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: Seine neueste Optikinnovation bildet die Grundlage für seinen EUV-Fahrplan in Richtung Pikometerstabilität (1/200 Si-Atom) auf asphärischen Spiegeln.

Hochlineare EUV-Optiken sollen dazu beitragen, eine EUV-Plattform mit höherer Produktivität zu schaffen. Dadurch könnten die Verbesserungen der EUV-Leistung und -Produktivität bis weit ins nächste Jahrzehnt (>2030) hineinreichen.

Quelle: ASML

Die High-NA-Technologie sollte nicht nur präziser und schneller sein, sondern auch energieeffizienter. Dies ist ein wachsendes Anliegen, da der Betrieb immer leistungsfähigerer Lithografiemaschinen mittlerweile mit erheblichen Energiekosten verbunden ist.

Höchstwahrscheinlich wird High-NA-EUV die Methode sein, die für die Massenproduktion von 2-nm-Knotenchips und kleiner verwendet wird.

Quelle: ASML

Intel war ein früher Anwender von High-Na EUV in seiner Gießerei in Oregon. Dies wird in Gießereien immer noch sehr häufig umgesetzt, und Auch andere Technologien wie das Ätzen könnten bei der zukünftigen Leistungssteigerung eine Rolle spielen.

„Mit der Ergänzung von High NA EUV verfügt Intel über die umfassendste Lithografie-Toolbox der Branche und kann so zukünftige Prozesskapazitäten über Intel 18A hinaus bis in die zweite Hälfte dieses Jahrzehnts vorantreiben.“

Mark Phillips - Intel's DDirektor für Lithografie, Hardware und Lösungen für die Entwicklung der Intel Foundry Logic-Technologie.

Der Preis von 400 Millionen Dollar pro Maschine ermutigt außerdem einige Gießereien, die Einführung um mindestens eine Chipgeneration zu verzögern.

Dennoch dürfte High-NA-EUV für ASML ein relativ einfacher Schritt nach vorne sein, da dabei ein Großteil der in den letzten 20 Jahren entwickelten Technologie und Erfahrung wiederverwendet wird, um „normales“ EUV zu ermöglichen.

Warum haben wir bei all unseren EUV-Lithografiesystemen auf Gemeinsamkeiten und Modularität Wert gelegt? Weil auf diese Weise alle unsere Systeme von den Erfahrungen aus 20 Jahren EUV-Entwicklung profitieren.

Durch den Einsatz bewährter Technologie wird das Risiko von Fehlern verringert. Zudem vereinfachen die Module die Installation und Integration des Systems in die Fabrik des Kunden.

Fazit

Durch sein Engagement für höchstmögliche Präzision seiner Maschinen und seine hervorragende Ingenieursleistung ist ASML zu DEM Lithografieunternehmen geworden und dominiert seinen Nischenmarkt.

Es handelt sich um ein De-facto-Monopol auf EUV, die wichtigste Technologie für die Herstellung aller fortschrittlichsten Chips, die für die Entwicklung von KI-Technologien, hochmodernen Rechenzentren und den neuesten Smartphone-Generationen benötigt werden.

Ohne die US-Sanktionen gegen China, die den Export von EUV in das Land verbieten, wäre ASML wahrscheinlich ein oder zwei Jahrzehnte lang bequem der einzige Hauptlieferant dieser Technologie geblieben.

Aufgrund der Sanktionen und der Milliardeninvestitionen in eine strategische Schwachstelle könnten chinesische Hersteller eines Tages zu einer ernsthaften Konkurrenz für ASML werden. Sie hinken jedoch noch hinterher und müssen sich mit DUV-Maschinen, geringerer Ausbeute und höheren Kosten zufrieden geben.

Und wir hoffen, dass ihre eigene, in China hergestellte EUV-Maschine bald eine bessere Alternative bietet. Es ist wahrscheinlich, dass ASML bereits High-NA-EUV einsetzen wird, wenn Huawei und SMIC die EUV-Technologie von 2025 eingeholt haben.

Es ist zwar gefährlich, Chinas Fähigkeit, aufzuholen und eine inländische Lieferkette aufzubauen, zu unterschätzen, aber man sollte sie auch nicht überbewerten. ASML ist derzeit in der Lage, mindestens zehn Jahre lang führend in der Lithografie für die Herstellung fortschrittlicher Chips zu bleiben und noch viel länger wettbewerbsfähig zu bleiben.

ASML verfügt außerdem über eine sehr starke Position in den Bereichen DUV und Messtechnik, was zusätzliche Einnahmen bringt, die zur Finanzierung des F&E-Budgets beitragen.

Neben der Qualität des Unternehmens ist die Bewertung die letzte Frage, die sich Anleger stellen müssen. Aufgrund der Monopolstellung und des allgemeinen Wachstums des Sektors ist für die ASML-Aktie ein hohes zukünftiges Wachstum eingepreist.

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

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