ASML (ASML): Modernin Puolen Tiilen Kivi

Piirrosprosessin Työkalut

Puolijohteet, ja erityisesti tietokonepiirit, ovat nopeasti muuttuneet yhdeksi maailman tärkeimmistä teknologioista ja raaka-aineista. Varhaisista PC-aikakausista älypuhelinten ja pilvilaskennan noususta ja tekoälystä, piirien ja niiden kysynnän merkitys on vain kasvanut.

Lähde: Applied Materials

Tämä on mielenkiintoinen ala, jossa mikään toimija ei ole pystyssä integroitu; sen sijaan se muodostuu ultraerikoistuneista yrityksistä, joista jokainen tekee yhden monista kriittisistä vaiheista, joissa tavallinen hiekka (pii) muutetaan ajatteleviksi koneiksi.

Alaan kuuluvat suurimmat yritykset ovat joko piirien suunnittelijoita, kuten Nvidia (NVDA ), tai “valmistamoita”, jotka tekevät itse piirien valmistuksen, kuten TSMC (TSM ) (seuraa linkkiä nähdäksesi omistusraportit näistä yrityksistä).

Nämä yritykset riippuvat voimakkaasti erikoistuneista toimittajista koneiden osalta, joita tarvitaan piirien valmistamiseen.

Lähde: ASML

Ja mikään ei ole tärkeämpää kuin hollantilainen ASML, jolla on monopoli EUV (Extreme UltraViolet) -litografiassa.

ASML:n rooli puolijohdinten valmistuksessa

Litografian voima piirien pienentämisessä

ASML on erikoistunut litografiamakineisiin. Litografia (sanana “kivipiirros”) on prosessi, jossa prosessorin “solmu” piirretään pii-levyyn, muuttaen sen tietokonepiiriksi.

Lähde: Nature

Mitä edistyneempää piiri on, sitä pienempi solmu ja monimutkaisempi litografialle. Jatkuvan solmujen pienenemisen ja litografiatekniikan parantaminen on mahdollistanut tietokoneiden kehittymisen tehokkaammaksi vuosi vuodelta, seuraten Mooren lakia.

Lähde: Steven Jurvetson

Litografia on yksi askel koko prosessista, jossa pii-levy muutetaan tietokonepiiriksi, ja se koostuu yleensä 40-80 kierroksesta.

Lähde: ASML

Litografian avainfyysinen rajoitus on, että piirretty solmu ei voi olla suurempi kuin käytetyn voimakkaan valon aallonpituus.

Lähde: ASML

Niinpä transistoreiden pienetessä, valon taajuus on kasvanut, ja nykyään siirrytään yhä enemmän ultraviolettispektrin yläpäähän.

Ensimmäinen askel näkyvän valon spektrin jättämisessä oli I-rivi, jota seurasi pian DUV (Deep Ultraviolet) -litografia.

Lähde: Icometrue

Nämä menetelmät olivat ne, jotka kantoivat teollisuutta älypuhelien ja tietokeskusten aikakaudella. Mutta kaikkein edistyneimmille työkaluille tarvittiin uusi teknologia: EUV (Extreme Ultraviolet) -litografia.

Mikä on EUV-litografia ja miten se toimii?

EUV mahdollistaa erittäin pienet solmut, jopa 7 nm, 5 nm, 3 nm ja pienemmät. Nämä edistyneet solmutasot ovat usein välttämättömiä sovelluksille, kuten tekoäly, koneoppiminen, 5G, AR/VR ja edistyneet pilvipalvelut.

Vaikka ASML on johtava DUV-teknologiassa, EUV on vielä tärkeämpää, koska yritys on ainoa EUV-piirinvalmistuslaitteiden valmistaja, vaikka jotkut kiinalaiset yritykset yrittävät päästä mukaan alan kehitykseen (ks. alla tarkemmin).

EUV-teknologia on erittäin haasteellista hallita, johtuen useista teknisistä rajoituksista:

• Prosessi tapahtuu tyhjiöolosuhteissa, koska melkein kaikki absorboi EUV-valoa.
• Se vaatii erittäin voimakkaan energianlähteen, joka on voimakas laser, jopa 40 kW laserin voimalla. Tällainen laserin vahvistin vaatii 7,3 kilometriä kaapelia, painaa 17 tonnia ja sisältää yli 450 000 osaa.
• Laser kiihdyttää pieniä tinnipisaroita, jotka ovat 25 mikronia halkaisijaltaan, ja 50 000 pisaraa putoaa sekunnissa.
  • Tinavirta haihdutetaan plasmaan laserin avulla, josta syntyy EUV-valoa.

Lähde: Semi Engineering

Jokainen näistä vaiheista vaatii erittäin edistynyttä mittauksia, työkaluja, ohjauksia ja antureita, joissa kaikissa on tarkkuus, joka mitataan mikrometreissä ja nanosekunteissa.

Vuosikymmenten aikana kehittynyt syvä asiantuntemus litografiamakineiden rakentamisessa on tehnyt ASML:sta (toistaiseksi?) haastamattoman EUV-teknologian johtajan. Yrityksellä on myös tiivis verkosto erittäin tärkeistä toimittajista, kuten esimerkiksi peilejä, joiden halkaisija on jopa metrin ja pinnan sileys on picometrin luokkaa.

EUV:n lisäksi vaaditaan erikoistunut ja omisteinen ohjelmisto kalibrointiin, diagnosointiin, arviointiin ja automaatioon.

Vaikka EUV on selvästi yrityksen tulevaisuus ja suuri osa sen liikevaihdosta, vähemmän edistyneet DUV-piirit edustavat edelleen suurimman osan maailman puolijohdintuotannosta.

Lähde: ASML

ASML

ASML:n yritysesittely ja avainmittarit

Yritys perustettiin vuonna 1984 hollantilaisten yritysten ASM ja Philips yhteisyrityksenä. Se työllistää yli 44 000 henkilöä 60 sijainnissa. Yritys on tehnyt yhteistyötä TSMC:n kanssa sen perustamisesta lähtien ja toimitti litografiaa 90 nm solmuille jo vuonna 2004.

Vuoteen 2011 mennessä se oli toimittanut litografiamakineita 32 nm solmuille, ja keskimääräinen litografiamakinen hinta oli 27 miljoonaa euroa.

Vuoteen 2022 mennessä se oli myynyt 140 EUV-konetta, joista jokainen maksoi yli 200 miljoonaa dollaria, ja niiden kuljettamiseen vaadittiin kolme Boeing 747 -lentokonetta.

ASML:n mittarit

Vuonna 2024 ASML teki 28,3 miljardin euron liikevaihdon myymällä 583 litografiamakinaa. Yritys nauttii erinomaisista 51,3 prosentin bruttokatsoista, mikä mahdollistaa helposti 4,3 miljardin euron sijoittamisen tutkimukseen ja kehitykseen, lähes kaksinkertaisen verrattuna vuoden 2020 tasoon.

Lähde: ASML

Yritys odottaa liikevaihdon kasvavan 44-60 miljardiin euroon vuoteen 2030 mennessä, ja bruttokatsojen odotetaan olevan 56-60 prosenttia.

ASML:n johtava asema litografiassa on palkittu massiivisilla osinkotuottoilla sen osakkeenomistajille. Vuonna 2024 yritys palautti 3 miljardia euroa osakkeenomistajille, ja osingot ovat kolminkertaiset vuodesta 2018.

Lähde: ASML

Yritys on ylittänyt Nasdaq-indeksin viimeisen 15 vuoden aikana, jopa teknologiaosuuden vahvassa kasvussa, ja se on seurannut puolijohdeteollisuuden indeksejä.

Lähde: ASML

Yritys odottaa, että litografiamakineiden asennettu tukku jatkaa kasvuaan vuoteen 2030, ja se ajaa voimakkaasti kasvavaa liikevaihtoa huollosta ja palveluista.

Lähde: ASML

EUV-koneet eivät ole myydyimmät koneet yksikkökohtaisesti, mutta ne edustavat puolet yrityksen liikevaihdosta korkeamman hintansa vuoksi.

Suurin osa myyntiä vuoden 2024 lopulla ja vuoden 2025 alussa meni Taiwaniin, Etelä-Koreaan, Yhdysvaltoihin ja Kiinaan. Yleensä myynti Taiwaniin voidaan olettaa olevan pääasiassa TSMC:lle, Etelä-Koreassa Samsungille ja Yhdysvalloissa TSMC:lle (joka avaa uuden valmistamon Nevadassa) ja Intelille (INTC ).

Lähde: ASML

Myynti Kiinaan oli aiemmin paljon suurempaa, mutta Yhdysvaltain asettamat pakotteet Kiinan puolijohdeteollisuudelle ja kiinalaisten piirivalmistajien pyrkimykset siirtyä paikallisiin toimittajiin ovat vähentäneet ASML:n myyntiä Kiinaan vain vanhempiin litografiateknologioihin.