ASML (ASML): आधुनिक अर्धचालकों का मुख्य आधार

चिप निर्माण के उपकरण

सेमीकंडक्टर, विशेष रूप से कंप्यूटर चिप्स, जल्दी ही पृथ्वी पर सबसे महत्वपूर्ण तकनीकों और वस्तुओं में से एक बन गए हैं। पीसी युग के शुरुआती दिनों से लेकर स्मार्टफ़ोन, क्लाउड कंप्यूटिंग और एआई के उदय तक, चिप्स का महत्व और उनकी मांग लगातार बढ़ती गई है।

स्रोत: Applied Materials

यह एक दिलचस्प उद्योग है, जहाँ कोई भी खिलाड़ी पूरी तरह से एकीकृत नहीं है; बल्कि यह अत्यधिक विशेषीकृत कंपनियों के समूह से बना है, जो सामान्य रेत (सिलिकॉन) को सोचने वाली मशीनों में बदलने के कई महत्वपूर्ण चरणों में से एक को संभालती हैं।

इस क्षेत्र की सबसे बड़ी कंपनियाँ या तो Nvidia (NVDA ) जैसी चिप डिज़ाइनर हैं, या TSMC (TSM ) जैसी “फ़ाउंड्री” हैं जो वास्तविक चिप निर्माण करती हैं (इन कंपनियों पर समर्पित निवेश रिपोर्ट के लिए लिंक देखें)।

इन कंपनियों को चिप्स का उत्पादन करने के लिए आवश्यक मशीनों के लिए अत्यधिक विशेषीकृत आपूर्तिकर्ताओं पर भारी निर्भर रहना पड़ता है।

स्रोत: ASML

और EUV (एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायलेट) लिथोग्राफी पर एकाधिकार रखने वाली डच कंपनी ASML से अधिक महत्वपूर्ण कोई नहीं है।

सेमीकंडक्टर निर्माण में ASML की भूमिका

लिथोग्राफी कैसे चिप को छोटे आकार में लाती है

ASML लिथोग्राफी मशीनों में विशेषज्ञ है। लिथोग्राफी (शाब्दिक अर्थ “पत्थर की नक्काशी”) वह प्रक्रिया है जिससे प्रोसेसर का “नोड” सिलिकॉन वेफ़र पर नक्काशी किया जाता है, जिससे वह कंप्यूटर चिप बन जाती है।

स्रोत: Nature

जितनी अधिक उन्नत चिप, उतना छोटा नोड और लिथोग्राफी प्रक्रिया उतनी ही जटिल होती है। नोड्स का निरंतर छोटा होना और लिथोग्राफी में सुधार ही वह कारण है जिससे कंप्यूटर हर साल अधिक शक्तिशाली होते जा रहे हैं, जैसा कि मूर्स के नियम (Moore’s Law) में दर्शाया गया है।

स्रोत: Steven Jurvetson

लिथोग्राफी पूरी प्रक्रिया का एक चरण है जो सिलिकॉन वेफ़र को कंप्यूटर चिप्स में बदलती है, सामान्यतः एक पूर्ण चिप बनाने के लिए 40‑80× चक्रों की आवश्यकता होती है।

स्रोत: ASML

लिथोग्राफी की एक प्रमुख भौतिक सीमा यह है कि नोड की नक्काशी उस प्रकाश की तरंगदैर्ध्य से बड़ी नहीं हो सकती जिसका उपयोग किया जा रहा है।

स्रोत: ASML

इसलिए जैसे-जैसे ट्रांज़िस्टर छोटे होते गए, अधिक और अधिक उच्च आवृत्ति वाले प्रकाश की आवश्यकता पड़ी, आज यह प्रकाश अल्ट्रावायलेट स्पेक्ट्रम के ऊपरी हिस्से की ओर बढ़ रहा है।

दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम से बाहर निकलने का पहला कदम I‑लाइन था, जिसके बाद जल्द ही DUV (डीप अल्ट्रावायलेट) लिथोग्राफी आया।

स्रोत: Icometrue

ये विधियाँ उन समयों में उद्योग को आगे बढ़ाती रही जब स्मार्टफ़ोन और डेटा सेंटर लगातार अधिक प्रदर्शनशील होते जा रहे थे। लेकिन सबसे उन्नत उपकरणों के लिए एक नई तकनीक की आवश्यकता थी: EUV (एक्स्ट्रीम अल्ट्रावायलेट) लिथोग्राफी।

EUV लिथोग्राफी क्या है और यह कैसे काम करती है?

EUV अत्यंत छोटे नोड्स की अनुमति देती है, 7nm तक, या यहाँ तक कि 5nm, 3nm और उससे आगे। ये उन्नत नोड स्तर अक्सर AI, मशीन लर्निंग, 5G, AR/VR और उन्नत क्लाउड सेवाओं जैसे अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक माने जाते हैं।

जबकि ASML DUV तकनीक में अग्रणी है, EUV और भी अधिक महत्वपूर्ण है, क्योंकि कंपनी EUV चिप‑निर्माण मशीनरी की एकमात्र निर्माता है, हालांकि कुछ चीनी कंपनियाँ जल्द से जल्द इस क्षेत्र में प्रवेश करने की कोशिश कर रही हैं (नीचे इस विषय पर अधिक देखें)।

EUV तकनीक को महारत हासिल करना अत्यंत कठिन है, क्योंकि कई तकनीकी सीमाएँ हैं:

• प्रक्रिया वैक्यूम वातावरण में होती है क्योंकि लगभग सभी पदार्थ EUV प्रकाश को अवशोषित कर लेते हैं।
• एक बहुत ही मजबूत ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है, जो एक शक्तिशाली लेज़र के रूप में होता है, जिसमें 40kW तक का लेज़र उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के लेज़र एम्प्लीफ़ायर को 7.3 किलोमीटर के केबल की आवश्यकता होती है, इसका वजन 17 टन है, और इसमें 450,000 से अधिक भाग होते हैं।
• लेज़र 25 माइक्रॉन व्यास के छोटे‑छोटे टिन ड्रॉपलेट्स को उत्तेजित करता है, जिसमें प्रति सेकंड 50,000 ड्रॉपलेट्स गिरते हैं।
  • टिन को फिर लेज़र द्वारा प्लाज़्मा में बदल दिया जाता है, जिससे EUV प्रकाश उत्सर्जित होता है।

स्रोत: Semi Engineering

इन प्रत्येक चरणों के लिए अत्यधिक उन्नत माप, उपकरण, नियंत्रण और सेंसर की आवश्यकता होती है, सभी को माइक्रोमीटर और नैनोसेकंड स्तर की सटीकता के साथ इंजीनियर किया जाता है।

दशकों के दौरान लिथोग्राफी मशीनें बनाते हुए अर्जित गहरी विशेषज्ञता के कारण, ASML (अब तक?) EUV तकनीक का बेजोड़ मास्टर है। इसने प्रमुख आपूर्तिकर्ताओं का एक घना नेटवर्क भी स्थापित किया है, उदाहरण के तौर पर 1 मीटर तक के दर्पण, जिनकी सतह की चिकनाई पिकोमीटर (एक मीटर का एक ट्रिलियनवां भाग) तक होती है।

बहुत सटीक मशीनों के अलावा, EUV को विशेषीकृत और स्वामित्व वाले सॉफ़्टवेयर की भी आवश्यकता होती है, जो कैलिब्रेशन, डायग्नॉस्टिक्स, मूल्यांकन और ऑटोमेशन के लिए उपयोग किया जाता है।

जबकि EUV कंपनी का भविष्य और राजस्व का बड़ा हिस्सा है, कम उन्नत DUV‑निर्मित चिप्स अभी भी विश्व की सेमीकंडक्टर उत्पादन का अधिकांश हिस्सा बनाते हैं।

स्रोत: ASML

ASML

ASML कंपनी का अवलोकन एवं मुख्य मेट्रिक्स

कंपनी की स्थापना 1984 में डच कंपनियों ASM और Philips के बीच एक संयुक्त उद्यम के रूप में हुई थी। वर्तमान में यह 60 स्थानों पर 44,000 से अधिक कर्मचारियों को रोजगार देती है। कंपनी ने शुरुआत से ही TSMC के साथ सहयोग किया है, और 2004 में 90nm नोड्स के लिए लिथोग्राफी आपूर्ति कर रही थी।

2011 तक, इसने 32nm नोड्स के लिए लिथोग्राफी मशीनें प्रदान की थीं, उस समय औसत लिथोग्राफी मशीन की कीमत €27 मिलियन थी।

2022 तक, इसने 140 EUV मशीनें बेची थीं, प्रत्येक की कीमत $200M+ थी, और एक 180‑टन मशीन को ले जाने के लिए तीन Boeing 747 विमान आवश्यक थे।

ASML मेट्रिक्स

2024 में, ASML ने 583 लिथोग्राफी मशीनों की बिक्री से €28.3 बिलियन का राजस्व अर्जित किया। कंपनी को 51.3% का उल्लेखनीय सकल मार्जिन प्राप्त है, जिससे वह आसानी से €4.3 बिलियन को R&D में पुनः निवेश कर सकती है, जो 2020 स्तर से लगभग दोगुना है।

स्रोत: ASML

कंपनी उम्मीद करती है कि 2030 तक राजस्व €44B‑€60B तक बढ़ेगा, और सकल मार्जिन 56‑60% के बीच रहेगा।

लिथोग्राफी में ASML की उद्योग‑अग्रणी सफलता ने उसके शेयरधारकों को विशाल रिटर्न दिया है। 2024 में €3 बिलियन शेयरधारकों को लौटाए गए, और 2018 के बाद से डिविडेंड तीन गुना हो गया है।

स्रोत: ASML

पिछले 15 वर्षों में कंपनी ने समग्र Nasdaq को भारी रूप से पीछे छोड़ दिया है, यहाँ तक कि एक दशक जो सामान्यतः टेक स्टॉक्स के लिए बहुत अनुकूल रहा, और यह कुल सेमीकंडक्टर सूचकांकों के साथ भी संगत रहा।

स्रोत: ASML

कंपनी उम्मीद करती है कि लिथोग्राफी मशीनों का स्थापित आधार 2030 तक बढ़ता रहेगा, जिससे रखरखाव और सेवा अपग्रेड से राजस्व में उल्लेखनीय वृद्धि होगी।

स्रोत: ASML

EUV मशीनें इकाई‑प्रति सबसे अधिक बेची नहीं जातीं, लेकिन उनकी उच्च कीमत के कारण कंपनी के राजस्व का आधा हिस्सा इन्हीं से आता है।

2024 के अंत और 2025 की शुरुआत में अधिकांश बिक्री ताइवान, दक्षिण कोरिया, USA और चीन को हुई। सामान्यतः ताइवान में बिक्री मुख्यतः TSMC को, दक्षिण कोरिया में Samsung को, और USA में TSMC (नेवादा में नया फ़ाउंड्री खोल रहा है) और Intel (INTC ) को निर्देशित मानी जा सकती है।

स्रोत: ASML

चीन को होने वाली बिक्री पहले बहुत अधिक थी, लेकिन USA द्वारा चीन पर लगाए गए प्रतिबंधों और चीनी चिप निर्माताओं के स्थानीय आपूर्तिकर्ताओं की ओर स्विच करने के प्रयासों ने ASML की चीन में बिक्री को केवल पुराने लिथोग्राफी तकनीकों तक सीमित कर दिया है।

ASML के चीन बाजार जोखिम एवं प्रतिबंध प्रभाव

प्रतिबंध युद्ध

चीन, ताइवान के साथ, विश्व के सबसे बड़े सेमीकंडक्टर उत्पादकों में से एक है, इसलिए ASML को पहले इस बाजार में बहुत सारी बिक्री मिलती थी।

हालाँकि, कई वर्षों के बढ़ते तनाव और successive US administrations द्वारा चीनी सेमीकंडक्टर उद्योग पर बढ़ते कठोर प्रतिबंधों ने इस बाजार को ASML के लिए पूरी तरह बदल दिया है।

2022 की गर्मियों में, USA ने चीन को EUV मशीनों का निर्यात प्रतिबंधित कर दिया। यह संभव था क्योंकि जबकि ASML एक डच कंपनी है, वह अपनी लिथोग्राफी मशीनों के उत्पादन के लिए प्रमुख अमेरिकी IP पर निर्भर करती है।

बाद में, ASML की TWINSCAN NXT:1980Di जैसी DUV मशीनों का निर्यात भी प्रतिबंधित कर दिया गया, जिससे चीन को केवल कम उन्नत DUV तकनीक तक पहुंच मिली। यह प्रतिबंध दौर आंशिक रूप से सितंबर 2023 में Huawei की EUV‑मशीन के बिना उन्नत चिप्स बनाने की हालिया सफलता के कारण था।

चीनी समाधान

Huawei अपने स्वयं के EUV समाधान विकसित करने की दिशा में काम कर रहा है, एक पेटेंट पहले ही दिसंबर 2022 में जमा किया गया है।

एक अन्य चीनी कंपनी, SMIC, पुरानी DUV मशीनों का उपयोग करके EUV के बिना 5nm चिप्स बनाने में सफल रही है।

“इसमें कई लिथोग्राफी और एचिंग चरणों को स्टैक करना शामिल था, विशेष रूप से SAQP का उपयोग करके EUV की सटीकता की नकल की गई। यह विधि धीमी, अधिक त्रुटिप्रवण और महंगी है, लेकिन काम करती है।”

SMIC और Huawei दोनों 3nm चिप्स बनाने की दिशा में देख रहे हैं, जिसमें self‑aligned quadruple patterning (SAQP) लिथोग्राफी का उपयोग किया जा रहा है। Huawei भी एक 3nm चिप डिज़ाइन पर काम कर रहा है जो सिलिकॉन की जगह कार्बन नैनोट्यूब्स का उपयोग करता है।

अंत में, चीनी‑निर्मित EUV मशीनें भी जल्द ही बाजार में आ सकती हैं, प्रारम्भ में घरेलू उपयोग के लिए। एक वैकल्पिक विकल्प यह हो सकता है कि EUV प्रकाश टिन प्लाज़्मा के बजाय एक कण त्वरक (particle accelerator) से उत्पन्न किया जाए, यह विचार पहले ही 2023 में चर्चा किया गया था, और यह 2022 के एक वैज्ञानिक प्रकाशन पर आधारित है।

ASML के लिए जोखिम?

समग्र रूप से, संभावना है कि दीर्घकाल में चीन का बाजार ASML के लिए खो दिया जाएगा, क्योंकि देश पश्चिमी तकनीक पर निर्भर नहीं रह पाएगा और उसे पूरी तरह से एक समानांतर सेमीकंडक्टर सप्लाई चेन को शून्य से पुनर्निर्मित करना पड़ेगा।

यह अभी के लिए मुख्यतः USA और चीन के बीच रणनीतिक प्रतिद्वंद्विता का प्रश्न है, न कि ASML के लिए व्यावसायिक खतरा।

यह कुछ कारणों से है:

• चीन को DUV की बिक्री ASML की कुल आय का केवल एक छोटा हिस्सा है।
• पुरानी DUV से EUV को बायपास करने की विधियाँ तकनीकी रूप से संभव हैं, लेकिन कम भरोसेमंद हैं और इसलिए अधिक महंगी चिप्स बनती हैं।
  • यह Huawei और अन्य चीनी इलेक्ट्रॉनिक्स कंपनियों के लिए संभव है जो उन्नत चिप्स से बाहर हैं, लेकिन अंतरराष्ट्रीय बाजारों में आर्थिक रूप से प्रतिस्पर्धी नहीं है।
• Huawei‑निर्मित EUV मशीनों को बहुत सुधार और फाइन‑ट्यूनिंग की आवश्यकता होगी, और वे सीमित संख्या में ही निर्मित होंगी, जिससे कई वर्षों तक केवल चीनी घरेलू मांग को ही पूरा कर पाएँगी।
• साइक्लोट्रॉन‑आधारित EUV उत्पादन अभी भी बहुत सैद्धांतिक है और वर्तमान EUV तकनीक का व्यावहारिक विकल्प बनने में वर्षों या दशकों लग सकते हैं।

Non‑EUV बिक्री

चीनी कंपनियों द्वारा EUV मशीनें विकसित करने के प्रश्न से असंबंधित, DUV बिक्री संभवतः स्थिर रहेगी। इसका कारण यह है कि जबकि EUV अधिकांश LOGIC और DRAM के महत्वपूर्ण लेयर्स के लिए मानक बन गया है, सभी अन्य लेयर्स DUV तकनीक से पैटर्न की जाती हैं।

इसलिए DUV में ASML की मजबूत स्थिति स्थिर राजस्व की गारंटी देती है, जिसमें मौजूदा पार्कों की सेवा और रखरखाव शामिल है, और प्रत्येक मशीन 20+ वर्षों तक चलती है।

यह EUV के विकास और अपनाने को महत्वपूर्ण बनाता है, लेकिन कंपनी के अल्पकालिक दृष्टिकोण के लिए अनिवार्य नहीं है।

इसी तरह, लिथोग्राफी मशीनों के सहायक सिस्टम, जैसे सेंसर और मेट्रोलॉजी (गुणवत्ता नियंत्रण के लिए तैयार उत्पाद की माप) भी कहा जा सकता है।

स्रोत: ASML

लिथोग्राफी का भविष्य

ASML नवाचार जारी रखता है और नई प्रमुख तकनीकों का अधिग्रहण भी सक्रिय रूप से कर रहा है, जैसे 2020 में ऑप्टिकल ग्लास निर्माता Berliner Glas Group का अधिग्रहण, जिससे वह अगली पीढ़ी की चिप‑निर्माण मशीनों के लिए आगे बढ़ रहा है।

स्रोत: ASML

चीनी प्रतिस्पर्धी आने वाले वर्षों में वाणिज्यिक‑स्तर के EUV समाधान ला सकते हैं। लेकिन ASML पहले से ही अगले चरण पर काम कर रहा है, जिसे high‑NA लिथोग्राफी कहा जाता है। “NA” का अर्थ numerical aperture है, जो दर्शाता है कि एक ऑप्टिकल सिस्टम कितना प्रकाश एकत्रित और फोकस कर सकता है।

ASML इस तकनीक पर तेज़ी से प्रगति कर रहा है: इसका नवीनतम ऑप्टिक्स नवाचार EUV रोडमैप के लिए पिकोमीटर स्थिरता (Si एटम का 1/200) पर aspheric दर्पणों के साथ आधार स्थापित करता है।

High‑NA EUV ऑप्टिक्स एक अधिक उत्पादक EUV प्लेटफ़ॉर्म बनाने में मदद करनी चाहिए। ऐसा करके, यह EUV प्रदर्शन और उत्पादकता में सुधार को अगले दशक (>2030) तक धकेल सकता है।

स्रोत: ASML

High‑NA तकनीक न केवल अधिक सटीक और तेज़ होगी, बल्कि अधिक ऊर्जा‑कुशल भी होगी, जो एक बढ़ती हुई चिंता है क्योंकि अधिक शक्तिशाली लिथोग्राफी मशीनें अब संचालन के लिए महत्वपूर्ण ऊर्जा बिल लाती हैं।

संभावना है कि High‑NA EUV 2nm नोड चिप्स और उससे छोटे चिप्स के बड़े‑पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयोग की जाएगी।

स्रोत: ASML

Intel ने Oregon में अपने फ़ाउंड्री में High‑Na EUV को जल्दी अपनाया है। यह अभी भी फ़ाउंड्रीज़ में व्यापक रूप से लागू हो रहा है, और भविष्य में प्रदर्शन सुधार के लिए एचिंग जैसी अन्य तकनीकें भी भूमिका निभा सकती हैं।

“High NA EUV को जोड़ने से, Intel के पास उद्योग में सबसे व्यापक लिथोग्राफी टूलबॉक्स होगा, जिससे कंपनी को इस दशक के दूसरे आधे में Intel 18A से आगे भविष्य की प्रक्रिया क्षमताओं को चलाने में मदद मिलेगी।”

Mark Phillips – Intel के लिथोग्राफी, हार्डवेयर और सॉल्यूशंस निदेशक, Intel फ़ाउंड्री लॉजिक टेक्नोलॉजी डेवलपमेंट

$400M प्रति मशीन की कीमत का टैग भी कुछ फ़ाउंड्रीज़ को कम से कम एक पीढ़ी की चिप्स के लिए अपनाने में देरी करने के लिए प्रोत्साहित कर रहा है।

फिर भी, High‑NA EUV ASML के लिए एक अपेक्षाकृत आसान कदम होना चाहिए, क्योंकि यह “सामान्य” EUV को संभव बनाने के लिए पिछले 20 वर्षों में विकसित कई तकनीकों और अनुभव को पुनः उपयोग करता है।

“हमने अपने EUV लिथोग्राफी सिस्टम में सामान्यता और मॉड्यूलरिटी को क्यों प्राथमिकता दी? क्योंकि इस तरह हमारे सभी सिस्टम 20 वर्षों के EUV विकास से सीखे गए सबकों से लाभान्वित होते हैं।

परीक्षित और सिद्ध तकनीक का उपयोग करने से चीज़ों के गलत होने का जोखिम कम होता है। और मॉड्यूल सिस्टम की स्थापना और ग्राहक के फ़ैब में एकीकरण को सरल बनाते हैं।”

निष्कर्ष

अपने मशीनों में सबसे अधिक संभव सटीकता और इंजीनियरिंग उत्कृष्टता के प्रति समर्पण के माध्यम से, ASML THE लिथोग्राफी कंपनी बन गया है, जो अपने विशिष्ट बाजार में हावी है।

यह EUV पर एक वास्तविकाधिकार वाला एकाधिकार है, जो सभी सबसे उन्नत चिप्स के उत्पादन के लिए सबसे महत्वपूर्ण तकनीक है, जो AI तकनीकों, शीर्ष‑स्तरीय डेटा सेंटर और नवीनतम पीढ़ी के स्मार्टफ़ोन के विकास के लिए आवश्यक हैं।

यदि USA द्वारा चीन पर EUV निर्यात पर प्रतिबंध न होते, तो ASML संभवतः एक या दो दशकों तक इस तकनीक का एकमात्र प्रमुख आपूर्तिकर्ता बना रहता।

प्रतिबंधों और रणनीतिक कमजोरी में परिवर्तित होने वाले कई अरब डॉलर के निवेश के कारण, चीनी निर्माताओं का एक दिन ASML के लिए गंभीर प्रतिस्पर्धी बनना संभव है। हालांकि वे अभी भी पीछे हैं, उन्हें DUV मशीनों, कम यील्ड और उच्च लागत के साथ काम करना पड़ रहा है।

और वे जल्द ही अपने स्वयं के चीन‑निर्मित EUV मशीन को एक बेहतर विकल्प के रूप में आशा कर रहे हैं। संभावना है कि जब Huawei और SMIC 2025 की EUV तकनीक तक पहुँचेंगे, तब ASML पहले ही High‑NA EUV को लागू कर रहा होगा।

इसलिए जबकि चीन की घरेलू सप्लाई चेन को पकड़ने और बनाने की क्षमता को कम आंकना खतरनाक हो सकता है, इसे अधिक भी नहीं आँकना चाहिए। वर्तमान में, ASML अगले कम से कम 10 वर्षों तक उन्नत चिप निर्माण के लिए लिथोग्राफी का नेता बना रहने के लिए तैयार है, और उससे भी अधिक समय तक प्रतिस्पर्धी रहेगा।

ASML DUV और मेट्रोलॉजी में भी बहुत मजबूत स्थिति रखता है, जिससे अतिरिक्त राजस्व मिलता है जो उसके R&D बजट को फंड करने में मदद करता है।

कंपनी की गुणवत्ता के अलावा, निवेशकों को पूछने वाला अंतिम प्रश्न मूल्यांकन का है। इसके एकाधिकार स्थिति और सेक्टर की समग्र वृद्धि के कारण, ASML का स्टॉक भविष्य की बड़ी वृद्धि को मूल्य में शामिल कर रहा है।

यह उचित लग रहा है, लेकिन इसका मतलब यह भी है कि मूल्यांकन सस्ता नहीं है: ASML का प्राइस‑टू‑अर्निंग्स अनुपात “न्यूनतम” 20 से लेकर 54 तक रहा है।

Latest ASML (ASML) Stock News and Developments