Computing
Lace Lithography ersetzt EUV-Lithografie durch 10‑mal kleinere Atomstrahlen
Securities.io zu deinen bevorzugten Quellen auf Google hinzufügen
Die Halbleiterlithografie ist die wichtigste Technologie, die die moderne Welt unterstützt, und bildet die Grundlage für die Herstellung von Chips, Speicher, KI‑Hardware und allen möglichen elektronischen Bauteilen. Bis heute ist das Prinzip der Lithografie, genauer gesagt der Fotolithografie, dasselbe wie bei ihrer Erfindung.
Eine leistungsstarke Lichtquelle wird ausgestrahlt, konzentriert und gerichtet, sodass sie ein Muster auf einem Siliziumwafer ätzen kann und dabei die Transistoren und anderen mikroskopischen Bauteile erzeugt, die moderne Elektronik ermöglichen.
Quelle: Fabricated Knowledge
Natürlich ist das eine Vereinfachung, da der eigentliche Produktionsprozess viele weitere Schritte des Hinzufügens und Entfernens von Materialien, das Entfernen von Verunreinigungen, die Stabilisierung und Verpackung der fertigen Produkte usw. umfasst. Dennoch ist die Fotolithografie häufig der entscheidendste Schritt.
Dies wird perfekt durch die fortschrittlichste Form der Lithografie, die EUV‑Lithografie (Extreme Ultraviolet Lithography), illustriert, die hochenergetische UV‑Strahlen nutzt, um das Siliziumwafer so klein wie möglich zu gravieren. Diese Technologie wird fast ausschließlich von einem Unternehmen kontrolliert, dem niederländischen ASML (ASML ) (siehe unseren Investitionsbericht über das Unternehmen für weitere Informationen), obwohl China aktiv versucht, eine eigene unabhängige Version dieser Technologie zu entwickeln.
“Chips treiben die Welt an. Und ihre Herstellung wird immer schwieriger. Die fortschrittlichsten Lithografiemaschinen kosten heute über 380 Millionen € pro Stück, und die nächste Generation wird voraussichtlich über 700 Millionen € kosten. Sie sind außerordentlich komplex, energieintensiv und stammen von einem einzigen Lieferanten.
Bis heute hat sich die Lithografie hauptsächlich durch immer präzisere und leistungsstärkere Lichtquellen weiterentwickelt, die in immer energiereichere Wellenlängen und komplexere Steuersysteme übergehen.
Dieser Prozess könnte jedoch bald an eine Grenze stoßen, da keine Fotolithografie präziser sein kann als die Wellenlänge des von ihr genutzten Lichts.
Quelle: Allresist
Deshalb arbeiten Forschungsteams weltweit an Alternativen, die noch feinere und leistungsfähigere Computerbauteile ermöglichen könnten, insbesondere im Zeitalter der KI, das immer mehr Rechenleistung verlangt.
Eine dieser Alternativen könnte darin bestehen, einzelne Atome anstelle von Licht zu verwenden – ein Ansatz, den das norwegische Unternehmen Lace Lithography propagiert. Das Unternehmen hat im März 2026 40 Mio. $ in einer Series‑A‑Finanzierungsrunde erhalten und wird von Microsoft (MSFT ) unterstützt.
From Light To Atoms
Moore’s Law Hitting Hard Limits
Die Fotolithografie kann extrem präzise sein und das Ziel‑Siliziumwafer im Nanometerskala gravieren. Aus grundsätzlichen physikalischen Gründen kann jedoch kein Licht genauer sein als seine eigene Wellenlänge.
Technisch ausgedrückt liegt das Hauptproblem im Beugungsgrenzwert, bei dem verschiedene Lichtstrahlen miteinander interferieren und das gewünschte Muster verwischen.
Quelle: ResearchGate
Während immer leistungsfähigeres EUV‑Licht helfen kann, wird es aufgrund physikalischer Grenzen bald an eine harte Grenze stoßen – möglicherweise bereits in zehn Jahren. Das würde das Moore‑sche Gesetz, den empirischen Trend der Halbleiterindustrie, die Transistordichte alle zwei Jahre zu verdoppeln, gefährden.
„Das Ergebnis ist ein Fertigungsengpass im Herzen der globalen Wirtschaft, der genau dann eintritt, wenn KI eine beispiellose Nachfrage nach Rechenleistung erzeugt. Die Branche wusste, dass das kommt, aber bislang hatte niemand eine glaubwürdige Antwort.“
Engraving With Atoms
Der Beugungsgrenzwert entsteht durch die Wellennatur des Lichts. Einzelne Atome unterliegen dieser Grenze nicht. Genau genommen können Atome wie alle quantenmechanischen Objekte ebenfalls Wellencharakter zeigen, jedoch mit einer extrem viel kürzeren Wellenlänge als Licht.
„Atome verhalten sich wie Wellen, jedoch mit wesentlich kürzeren Wellenlängen, was deutlich feinere Strukturen, leistungsfähigere Chips und radikal geringeren Energieverbrauch ermöglicht.“
Nach diesem Prinzip entwickelt Lace Lithography ein Verfahren, das Lithografie mithilfe eines Helium‑Atomstrahls anstelle von Licht durchführt.
Der Strahl, den Lace Lithography zum Chip‑Herstellen einsetzen will, ist etwa so breit wie ein einzelnes Wasserstoffatom – also 0,1 nm. Im Vergleich dazu verwenden die Lithografie‑Werkzeuge von ASML einen Lichtstrahl von etwa 13,5 nm, und ein menschliches Haar ist etwa 100 000 nm breit.
Natürlich ist das keine neue Idee; das Konzept wird seit Jahrzehnten wegen der inhärenten Präzisionsvorteile von Atomen gegenüber Licht diskutiert, besonders wenn man bedenkt, wie schwierig es ist, Licht wie EUV zu erzeugen und zu lenken – EUV entsteht durch das Überhitzen von Tausenden winziger Zinntröpfchen pro Sekunde.
Das eigentliche Problem war die Herstellung einer solchen Maske. Traditionelle Fotomasken bestehen aus Quarz‑ oder Glassubstraten, die mit einer undurchsichtigen Schicht beschichtet sind, auf die das Muster des zu fertigenden Bauteils geätzt wird. Diese Schicht ist im Wesentlichen die Vorlage für die Chips, die später auf das Siliziumwafer graviert werden, wobei sie während des Gravierens auf ein viel kleineres Maßstab reduziert wird.
Um eine Maske zu erstellen, die mit Atomen funktioniert, wurden die mathematischen Probleme bislang als zu komplex angesehen, um jemals eine Maske für Atomstrahl‑Lithografie zu entwerfen.
Dies ist nun ein Problem, das Lace Lithography laut eigener Aussage gelöst hat.
Lace Lithography
Lace Lithography Overview
Das Unternehmen wurde 2023 gegründet und hat das Ziel, „bahnbrechende Chip‑Musterungstechnologie für die nächsten 100 Jahre der Chip‑Produktion“ zu entwickeln.
Gegründet wurde es von Bodil Holst, einer dänisch‑norwegischen Physikerin und außerordentlichen Professorin an der Abteilung für Physik und Technologie der Universität Bergen in Norwegen, zusammen mit Adria Salvador Palau, ihrer ehemaligen Doktorandin.
Das Unternehmen verfügt über Einrichtungen in Norwegen, Spanien und den Niederlanden, mit Hauptsitz in Bergen, Norwegen.
Um das Problem der Maskenerstellung für Strahl‑Lithografie zu lösen, nutzte das Team KI, um die zuvor ungelösten mathematischen Herausforderungen zu bewältigen. Dies zeigt, wie KI nicht nur bestehende Aufgaben verändern, sondern völlig neue Möglichkeiten in den harten Wissenschaften und im Ingenieurwesen eröffnen kann.
„Das verbleibende schwierige Problem war das Maskendesign: Die beteiligte Mathematik galt als praktisch unlösbar. Lace hat sie mit einem proprietären, KI‑gesteuerten Algorithmus gelöst, der die Berechnung um mehr als 15 Ordnungen von Magnituden beschleunigt. Das ist keine inkrementelle Verbesserung. Es ist ein Kategorienwechsel.“
Theoretisch könnte diese Technologie das Gravieren um das 10‑fache kleiner als selbst die fortschrittlichste lichtbasierte Lithografie ermöglichen.
Das Unternehmen stellte die Wissenschaft hinter seiner Leistung auf der Advanced Lithography + Patterning‑Konferenz in San Jose, Kalifornien, veranstaltet von SPIE vor.
Im Abstract dieser Präsentation wird erklärt, dass „der grundsätzliche Vorteil der Verwendung metastabiler Atome für die Lithografie darin besteht, dass die Auflösung des Musters von der Energie des Musters entkoppelt ist.“ Das bedeutet, dass der Atomstrahl bei Bedarf mehr oder weniger leistungsstark sein kann, im Gegensatz zu Licht, das immer kürzere Wellenlängen für höhere Energieniveaus benötigt.
„Wir demonstrieren zwei verschiedene Belichtungsmodi: Proximity und Diffraction. Für Proximity präsentieren wir Muster von Löchern bis zu einem CD von 50 nm bei einem Halbabstand von 100 nm. Für Diffraction präsentieren wir ein regelmäßiges Linienmuster mit einem Halbabstand von 50 nm.“
Die Maskentechnologie kann auf die aktuelle Größe der in der Industrie verwendeten Siliziumwafer skaliert werden und könnte sogar darüber hinaus erweitert werden.
„Darüber hinaus präsentieren wir die ersten KI‑basierten Inverse Lithography Technology (ILT)‑Beugungsmaske‑Designs für Atome. Wir zeigen, dass die Maskendesigns beliebige Muster mit einem theoretischen Auflösungsgrenzwert bis hin zum atomaren Abstand von Silizium erzeugen können. Die Maskensimulations‑Designs können auf die aktuelle Vollfeldgröße und darüber hinaus skaliert werden.“
Neben Atomico hat das Unternehmen Finanzierung von Microsofts Venture‑Arm M12, Linse Capital, der Spanischen Gesellschaft für Technologische Transformation und Nysnø erhalten. Der Gesamtwert von Lace Lithography wurde nicht veröffentlicht.
Getting Ready For Commercialization
Natürlich gibt es zwischen der Enthüllung eines wissenschaftlichen Durchbruchs und einem Prototypen sowie der tatsächlichen groß‑skaligen Nutzung einer Technologie eine Zeitspanne.
Allerdings wird Lace Lithography voraussichtlich relativ einfach in Halbleiter‑Foundries integrierbar sein. Es ersetzt die EUV‑Lichtquelle durch den Helium‑Strahl und die traditionelle Fotomaske durch das Maskendesign für den Strahl, das mit KI erstellt wird. Daher ist keine Neugestaltung der Fertigungsstraße oder der meisten Lieferketten, die bereits die Halbleiterfertigung bedienen, erforderlich.
Bereits mit einem Prototyp ausgestattet, plant das Unternehmen, um 2029 einen Test für sein erstes kommerzielles Werkzeug in einer Pilot‑Chip‑Fertigungsanlage („Fab“) durchzuführen.
Investing In Atom-Beam Lithography
Microsoft
MSFT Preisdiagramm
Diese Technologie ist noch äußerst neu und wird voraussichtlich erst ab 2030 tatsächlich kommerzielle Chips damit produzieren, und eine Masseneinführung wird bestenfalls erst 2035 erfolgen.
Dennoch könnte sie langfristig ein Wendepunkt sein, indem sie den dominierenden Akteur ASML vollständig aus seiner Monopolstellung in der Lithografie verdrängt. Da ASML derzeit mit 450 Mrd. $ bewertet wird, könnte selbst ein kleiner Anteil an Lace Lithography in Zukunft enorm profitabel sein.
Da die meisten Investoren nicht direkt in ein so frühes Startup investieren können, ist die Beteiligung an Microsoft‑Aktien wahrscheinlich die zweitbeste Option.
Der Betriebssystem‑ und Software‑Riese tätigt ebenfalls zahlreiche Wetten auf innovative Technologien, wobei KI – insbesondere KI für B2B‑Anwendungen und wissenschaftliche Forschung – ein zentraler Fokus des Unternehmens ist. Im vergangenen Jahrzehnt hat Microsoft zudem Unternehmen zu den vielversprechendsten Technologien getrieben und mehr Risiken eingegangen als in früheren Jahrzehnten:
- Quanten‑Computing‑Chips, Erfindung eines völlig neuen Materiezustands (Topokonduktoren).
- Kernfusion, mit einem Reaktor, der Microsoft von Helion Energy bereits 2028 geliefert werden soll.
- Frühe Wiederaufnahme von Kernkraftwerken zur Stromversorgung von KI‑Rechenzentren.
- Wissenschaftliche KIs für Materialwissenschaften, Chemie und Biologie.
- B2B‑ und PC‑basierte KI (Copilot)
Zusätzlich zu diesen Aktivitäten ist das Unternehmen führend im Bereich Betriebssystem‑Software, B2B‑Software (Office), B2B‑soziales Netzwerk (LinkedIn), Videospiel‑Entwicklung, Gaming‑Konsolen (Xbox), Cloud‑Computing und KI‑Entwicklung.
Das bedeutet, dass Atom‑Strahl‑Lithografie zwar wahrscheinlich nicht allein einen weiteren Billionen US‑Dollar zum bereits enormen Marktwert von Microsoft hinzufügen wird, sie jedoch zu den sehr vielversprechenden Bereichen gehört, in die das Unternehmen frühzeitig investiert hat. Die Aktie könnte somit von disruptiven „Moonshot“-Innovation profitieren und gleichzeitig eine Exponierung gegenüber den stabileren und vorhersehbaren Kerngeschäften des Unternehmens bieten.
(Sie können mehr über das gesamte Geschäft von Microsoft in unserem dedizierten Investitionsbericht zum Unternehmen lesen).
Latest Microsoft (MSFT) Stock News and Developments
Disruptive „Moonshot“-Innovation, während gleichzeitig eine Exponierung gegenüber den stabileren und vorhersehbaren Kerngeschäften des Unternehmens geboten wird. (Sie können mehr über das gesamte Geschäft von Microsoft in unserem dedizierten Investitionsbericht zum Unternehmen lesen.) Latest Microsoft (MSFT) Stock News and Developments
