ASML (ASML): אבן הפינה של מוליכים למחצה מודרניים

כלי ייצור השבבים

מוליכים למחצה, ובמיוחד שבבי מחשב, הפכו במהרה לאחת הטכנולוגיות והמוצרים החשובים ביותר בעולם. מימיו הראשונים של עידן המחשבים האישיים ועד לעלייתם של סמארטפונים ומחשוב ענן, ובינה מלאכותית, חשיבותם של השבבים והביקוש אליהם רק גדלו.

מקור: אפלייד מטיריאלס

זוהי תעשייה מעניינת, שבה אף שחקן אינו משולב אנכית; במקום זאת, היא מורכבת מקבוצת חברות אולטרה-מתמחות, שכל אחת מהן מבצעת אחד מהשלבים הקריטיים הרבים בהפיכת חול רגיל (סיליקון) למכונות חושבות.

החברות הגדולות ביותר במגזרים הן או מעצבי שבבים כמו Nvidia (NVDA ), או "בתי יציקה" שעושים בפועל ייצור של שבבים כמו TSMC (TSM ) (עקבו אחר הקישור לדוחות השקעה ייעודיים על חברות אלו).

חברות אלו מסתמכות במידה רבה על ספקים מיוחדים עבור המכונות הנדרשות לייצור השבבים.

מקור: ASML

ואף אחת אינה חשובה יותר מהחברה בעלת המונופול על ליתוגרפיה של EUV (Extreme UltraViolet), ASML ההולנדית.

תפקידה של ASML בייצור מוליכים למחצה

כיצד ליתוגרפיה מאפשרת מזעור שבבים

ASML מתמחה במכונות ליתוגרפיה. ליתוגרפיה (שפירושו המילולי "חריטת סלעים") היא האופן שבו "הצומת" של מעבד נחרט על פרוסת סיליקון, והופך אותה לשבב מחשב.

מקור: טבע

ככל שהשבב מתקדם יותר, כך הצומת קטן יותר ותהליך הליתוגרפיה מורכב יותר. המזעור המתמשך של צמתים ושיפור הליתוגרפיה הם שאפשרו למחשבים להיות חזקים יותר שנה אחר שנה, בהתאם לחוק מור.

מקור: סטיבן יורבטסון

ליתוגרפיה היא שלב אחד בתהליך כולו של הפיכת פרוסת סיליקון לשבבי מחשב, עם בדרך כלל מחזורים של פי 40-80 ליצירת שבב שלם.

מקור: ASML

מגבלה פיזיקלית מרכזית בליתוגרפיה היא שהצומת החרוט לא יכול להיות גדול מאורך הגל של האור העוצמתי המשמש לעשות זאת.

מקור: ASML

אז ככל שהטרנזיסטורים הלכו וקטנו, נדרשת תדר אור גבוה יותר ויותר, שכיום הולך יותר ויותר לקצה העליון של הספקטרום האולטרה סגול.

הצעד הראשון ביציאה מספקטרום האור הנראה היה באמצעות I-line, ולאחר מכן בוצעה עד מהרה ליתוגרפיה של DUV (אולטרה סגול עמוק).

מקור: אני בא אמת

שיטות אלו היו אלו שנשאו את התעשייה בעידן של סמארטפונים ומרכזי נתונים בעלי ביצועים הולכים וגדלים. אך עבור הכלים המתקדמים ביותר, נדרשה טכנולוגיה חדשה: ליתוגרפיה של EUV (קרינה אולטרה סגולה קיצונית).

מהי ליתוגרפיה של EUV וכיצד היא עובדת?

EUV מאפשר צמתים קטנים במיוחד, עד 7 ננומטר, או אפילו 5 ננומטר, 3 ננומטר ומעלה. רמות צמתים מתקדמות אלו נחשבות לעתים קרובות הכרחיות עבור יישומים כמו בינה מלאכותית, למידת מכונה, 5G, מציאות רבודה/מציאות מדומה ושירותי ענן מתקדמים.

בעוד ש-ASML מובילה בטכנולוגיית DUV, EUV חשובה אף יותר, שכן החברה היא היצרנית היחידה של מכונות לייצור שבבי EUV, אם כי כמה חברות סיניות מבקשות להיכנס לענף בהקדם האפשרי (ראו להלן מידע נוסף בנושא).

טכנולוגיית EUV קשה ביותר לשליטה, עקב סדרה של מגבלות טכניות:

• התהליך מתרחש בסביבת ואקום מכיוון שכמעט כל דבר סופג אור EUV.
• זה דורש מקור אנרגיה חזק מאוד, בצורת לייזר רב עוצמה, עם שימוש בלייזר של עד 40 קילוואטמגבר לייזר מסוג זה דורש 7.3 קילומטרים של כבל, שוקל 17 טון ומכיל יותר מ-450,000 חלקים.
• הלייזר מעורר טיפות בדיל זעירות בקוטר של 25 מיקרון, כאשר 50,000 טיפות נופלות בשנייה.
  • לאחר מכן הבדיל מאדה לפלזמה על ידי הלייזר, הפולט אור EUV.

מקור: הנדסה למחצה

כל אחד מהשלבים הללו דורש מדידה, כלים, בקרים וחיישנים מתקדמים ביותר, כולם הנדסיים באיכות מדויקת הנמדדת במיקרומטרים ובננו-שניות.

באמצעות מומחיות מעמיקה שנבנתה במשך עשרות שנים של בניית מכונות ליתוגרפיה, ASML היא המאסטרית הבלתי מעורערת (עד כה?) של טכנולוגיית EUV. היא גם בנתה רשת צפופה של ספקים מרכזיים, עם, למשל, מראות בקוטר של עד מטר אחד, עם חלקות פני שטח עד לפיקומטרים (טריליונית המטר).

מלבד מכונות מדויקות מאוד, EUV דורש גם תוכנה ייעודית וקניינית לצורך כיול, אבחון, הערכה ואוטומציה.

בעוד ש-EUV הוא בהחלט עתיד החברה, וחלק גדול מהכנסותיה, שבבים פחות מתקדמים מתוצרת DUV עדיין מייצגים את עיקר ייצור המוליכים למחצה העולמי.

מקור: ASML

ASML

סקירה כללית של חברת ASML ומדדים מרכזיים

החברה נוסדה בשנת 1984 כמיזם משותף בין החברות ההולנדיות ASM ופיליפס. היא מעסיקה כיום למעלה מ-44,000 עובדים ב-60 מוקדים. החברה משתפת פעולה עם TSMC מהקמתה, וכבר סיפקה ליתוגרפיה לצמתים של 90 ננומטר בשנת 2004.

עד 2011, היא סיפקה מכונות ליתוגרפיה עבור צמתים של 32 ננומטר, כאשר מכונת ליתוגרפיה ממוצעת עלתה 27 מיליון אירו באותה תקופה.

עד שנת 2022, היא מכרה 140 מכונות EUV, כל אחת בעלות של יותר מ-200 מיליון דולר, מה שדרש שלושה מטוסי בואינג 747 כדי להעביר אחת מהמכונות במשקל 180 טון.

מדדי ASML

בשנת 2024, ASML רשמה הכנסות של 28.3 מיליארד אירו ממכירת 583 מכונות ליתוגרפיה. החברה נהנית מרווח רווח גולמי מרשים של 51.3%, המאפשר לה להשקיע בקלות מחדש 4.3 מיליארד אירו במחקר ופיתוח, כמעט כפול בהשוואה לרמות של 2020.

מקור: ASML

החברה צופה שההכנסות יצמחו ל-44-60 מיליארד אירו עד 2030, עם שולי רווח גולמי של 56-60%.

הצלחתה המובילה בתעשייה של ASML בתחום הליטוגרפיה זכתה לתשואות אדירות לבעלי המניות שלה. 3 מיליארד אירו הוחזרו לבעלי המניות בשנת 2024, והדיבידנדים שולשו מאז 2018.

מקור: ASML

החברה עלתה באופן משמעותי על ביצועי הנאסד"ק הכללי ב-15 השנים האחרונות, אפילו בעשור שהיה נוח מאוד למניות טכנולוגיה באופן כללי, ובהתאם למדדי המוליכים למחצה הכוללים.

מקור: ASML

החברה צופה כי בסיס מכונות הליתוגרפיה המותקנות ימשיך לגדול גם בשנת 2030, מה שיוביל לעלייה משמעותית בהכנסות מתחזוקה ושדרוגי שירות.

מקור: ASML

רכבי EUV אינם המכונות הנמכרות ביותר ליחידה, אך מייצגים מחצית מהכנסות החברה עקב תג המחיר הגבוה יותר.

רוב המכירות בסוף 2024 ותחילת 2025 עברו לטייוואן, דרום קוריאה, ארה"ב וסין. באופן כללי, ניתן להניח שהמכירות בטייוואן מופנו בעיקר ל-TSMC, בדרום קוריאה לסמסונג, ובארה"ב ל-TSMC (פתיחת מפעל יציקה חדש בנבאדה) ול... אינטל (INTC ).

מקור: ASML

המכירות לסין היו בעבר גדולות בהרבה, אך סנקציות נגד סין מצד ארה"ב ויצרניות שבבים סיניות המנסות לעבור לספקים מקומיים צמצמו את מכירות ASML למדינה לטכנולוגיות ליתוגרפיה ישנות בלבד.

סיכוני השוק של ASML בסין והשפעת הסנקציות

מלחמות סנקציות

מכיוון שסין היא, יחד עם טייוואן, אחת מיצרניות המוליכים למחצה הגדולות בעולם, ASML נהנתה בעבר ממכירות רבות בשוק זה.

עם זאת, שנים רבות של מתחים גוברים וסנקציות עונשיות הולכות וגוברות נגד תעשיית המוליכים למחצה הסינית על ידי ממשלים אמריקאים אחר כך שינו באופן דרסטי את שוק זה עבור ASML.

בקיץ 2022, ארה"ב אסרה על ייצוא מכונות EUV לסין. הדבר התאפשר מכיוון ש-ASML, בעוד שהיא חברה הולנדית, מסתמכת על קניין רוחני אמריקאי מרכזי לייצור מכונות הליתוגרפיה שלה.

בהמשך, אפילו יצוא של מכונות DUV כמו של ASML טווינסקאן NXT: 1980Di הוגבלו, מה שאפשר לסין גישה רק לטכנולוגיית DUV פחות מתקדמת. סבב הסנקציות הזה נבע בחלקו מ... ההצלחה האחרונה של Huawei בייצור שבבים מתקדמים ללא מכונות EUV בספטמבר 2023.

פתרונות סיניים

חברת וואווי שואפת לפתח פתרונות EUV משלה, עם פטנט כְּבָר הופקד בדצמבר 2022.

חברה סינית נוספת, SMIC, הצליחה להשתמש במכונות DUV ישנות יותר כדי לייצר שבבים 5nm ללא EUV.

"זה כלל שילוב שלבים מרובים של ליתוגרפיה וחריטה, במיוחד באמצעות SAQP, כדי לחקות את הדיוק של EUV. השיטה איטית יותר, מועדת יותר לטעויות ויקרה יותר, אבל היא עובדת."

גם SMIC וגם Huawei בוחנות יצירת שבבים ב-3 ננומטר, באמצעות ליתוגרפיה של תבניות מרובעות יישור עצמי (SAQP). Huawei עובדת גם על עיצוב שבב ב-3 ננומטר שמחליף סיליקון בננו-צינוריות פחמן.

לבסוף, מכונות EUV מתוצרת סין עשוי להגיע לשוק בקרוב גם כן, בתחילה לשימוש ביתי. חלופה נוספת יכולה להיות לייצר את אור ה-EUV לא באמצעות פלזמת בדיל, אלא באמצעות מאיץ חלקיקים, רעיון שכבר נדון בשנת 2023, המבוסס על פרסום מדעי משנת 2022.

סיכון ל-ASML?

בסך הכל, סביר להניח ש-ASML תאבד את השוק הסיני בטווח הארוך, כאשר המדינה לא תוכל להסתמך על טכנולוגיה מערבית ותצטרך לבנות מחדש מאפס שרשרת אספקה מקבילה שלמה של מוליכים למחצה.

לעת עתה, מדובר בעיקר ביריבות אסטרטגית בין ארה"ב לסין, יותר מאשר איום עסקי על ASML.

זה נובע מכמה סיבות:

• מכירות DUV לסין מהוות רק חלק קטן מסך הכנסותיה של ASML.
• השיטות שעוקפות EUV עם DUV ישן יותר הן אפשריות מבחינה טכנית, אך פחות אמינות ולכן גורמות לשבבים יקרים יותר.
  • זה הופך אותם לברות קיימא עבור וואווי וחברות אלקטרוניקה סיניות אחרות, הננעלות מחוץ לשבבים מתקדמים, אך לא תחרותיות כלכלית בשווקים בינלאומיים.
• מכונות EUV מתוצרת Huawei יזדקקו לשיפור וכיוונון רב, וייוצרו במספר מוגבל, כך שיוכלו לספק את הביקוש המקומי הסיני רק במשך שנים רבות.
• יצירת טכנולוגיית EUV מבוססת ציקלוטרון עדיין תיאורטית מאוד, וייקח שנים או אפילו עשורים עד שתהפוך לחלופה בת קיימא לטכנולוגיית EUV הנמצאת כיום בשימוש.

מכירות שאינן EUV

ללא קשר לשאלת הניסיונות הסיניים לפתח מכונות EUV, מכירות ה-DUV צפויות להישאר יציבות. הסיבה לכך היא שבעוד ש-EUV הפך לסטנדרט עבור רוב השכבות הקריטיות של LOGIC ו-DRAM, כל השכבות האחרות מעוצבות באמצעות טכנולוגיית DUV.

לכן, המעמד החזק של ASML ב-DUV מבטיח הכנסות יציבות, כולל שירות ותחזוקה של הפארקים הקיימים, כאשר כל מכונה פועלת במשך 20+ שנה.

זה הופך את הפיתוח והאימוץ של EUV לחשובים, אך לא חיוניים לתחזיתה לטווח קצר של החברה.

ניתן לומר את אותו הדבר לגבי מערכות נלוות למכונות ליתוגרפיה, כמו חיישנים ומטרולוגיה (מדידות) של המוצר המוגמר לבקרת איכות.

מקור: ASML

עתיד הליתוגרפיה

ASML ממשיכה לחדש וגם מבצעת באופן פעיל רכישות של טכנולוגיות מפתח חדשות, כמו יצרנית הזכוכית האופטית. קבוצת ברלינר גלאס בשנת 2020, מה שמאפשר לה לדחוף לדור הבא של מכונות לייצור שבבים.

מקור: ASML

ייתכן שמתחרים סינים יגיעו עם פתרונות EUV בקנה מידה מסחרי בשנים הקרובות. אבל ASML כבר עובדת על הצעד הבא, שנקרא ליתוגרפיה בעלת NA גבוהה-"NA" מתייחס לצמצם מספרי, מדד לכמות האור שמערכת אופטית יכולה לאסוף ולמקד.

ASML מתקדמת במהירות בטכנולוגיה זו: החידוש האופטי האחרון שלה מניחה את הבסיס למפת הדרכים שלה בתחום ה-EUV לעבר יציבות פיקומטרית (אטום Si של 1/200) על מראות אספריות.

אופטיקה של EUV בעלת NA גבוה אמורה לסייע ביצירת פלטפורמת EUV בעלת פרודוקטיביות גבוהה יותר. בכך, היא תוכל לקדם את השיפורים בביצועי ה-EUV ובפרודוקטיביות הרחק אל תוך העשור הבא (>2030).

מקור: ASML

טכנולוגיית High-NA צריכה להיות לא רק מדויקת ומהירה יותר, אלא גם יעילה יותר באנרגיה, דאגה גוברת ככל שמכונות ליתוגרפיה חזקות יותר מגיעות כיום עם חשבונות אנרגיה משמעותיים להפעלה.

סביר להניח ש-EUV בעל NA גבוה יהיה השיטה שתשמש לייצור המוני של שבבי צומת בגודל 2 ננומטר ומטה.

מקור: ASML

אינטל הייתה בין הראשונות לאמץ את High-Na EUV בבית היציקה שלה באורגון. זה עדיין מיושם באופן נרחב בבתי יציקה, ו טכנולוגיות אחרות כמו איכול יכולות גם הן למלא תפקיד בשיפור הביצועים העתידי.

"עם הוספת High NA EUV, לאינטל תהיה ארגז הכלים הליתוגרפי המקיף ביותר בתעשייה, שיאפשר לחברה להניע יכולות תהליכים עתידיות מעבר ל-Intel 18A אל המחצית השנייה של העשור הזה."

מארק פיליפס - אינטלשל דמנהל ליתוגרפיה, חומרה ופתרונות לפיתוח טכנולוגיית Intel Foundry Logic.

תג מחיר של 400 מיליון דולר למכונה מעודדת גם כמה בתי יציקה לדחות את האימוץ של לפחות דור אחד של שבבים.

ובכל זאת, EUV בעל NA גבוה אמור להיות צעד קל יחסית קדימה עבור ASML, מכיוון שהוא עושה שימוש חוזר בטכנולוגיה ובניסיון שפותחו ב-20 השנים האחרונות כדי להפוך EUV "רגיל" לאפשרי.

מדוע העדפנו משותפות ומודולריות בכל מערכות הליתוגרפיה של EUV שלנו? משום שכך כל המערכות שלנו נהנות מלקחים שנלמדו במשך 20 שנות פיתוח EUV.

שימוש בטכנולוגיה מוכחת ומוכחת מפחית את הסיכון לשגיאות. והמודולים מייעלים את התקנת המערכת והשילוב שלה במפעל של הלקוח.

סיכום

באמצעות מחויבות לדיוק הגבוה ביותר האפשרי במצוינות המכונה וההנדסה שלה, ASML הפכה לחברת הליתוגרפיה המובילה, השולטת בשוק הנישה שלה.

זוהי מונופול דה פקטו על EUV, הטכנולוגיה החשובה ביותר לייצור כל השבבים המתקדמים ביותר הנדרשים לפיתוח טכנולוגיות בינה מלאכותית, מרכזי נתונים מתקדמים ודורות הסמארטפונים האחרונים.

אלמלא הסנקציות האמריקאיות על סין האוסרות על יצוא EUV למדינה, ASML כנראה הייתה נשארת בנוחות הספקית המרכזית היחידה של טכנולוגיה זו במשך עשור או שניים.

עקב הסנקציות ועשרות מיליארדים שהושקעו במה שהפך לנקודת תורפה אסטרטגית, יצרנים סיניים עשויים להפוך יום אחד למתחרה רציני ל-ASML. עם זאת, הם עדיין מפגרים מאחור, ונאלצים להסתפק במכונות DUV, תשואה נמוכה יותר ועלויות גבוהות יותר.

ומקווים שמכונת ה-EUV שלהם, מתוצרת סין, תספק בקרוב אלטרנטיבה טובה יותר. סביר להניח שעד ש-Huawei ו-SMIC יכינו את הפער בטכנולוגיית ה-EUV של 2025, ASML כבר תפרוס EUV בעל רמת NA גבוהה.

אז למרות שזה יכול להיות מסוכן לזלזל ביכולתה של סין להדביק את הפער ולבנות שרשרת אספקה מקומית, אין להפריז בכך. כפי שהדברים עומדים כעת, ASML צפויה להישאר מובילה בתחום הליתוגרפיה לייצור שבבים מתקדמים במשך 10 השנים הבאות לפחות, ולהישאר תחרותית עוד הרבה זמן.

ל-ASML יש גם מעמד חזק מאוד בתחומי DUV והמטרולוגיה, מה שמביא הכנסות נוספות המסייעות במימון תקציב המחקר והפיתוח שלה.

מלבד איכות החברה, השאלה האחרונה שמשקיעים יצטרכו לשאול היא שאלה של שווי. בשל מעמדה המונופוליסטי והצמיחה הכוללת של המגזר, מניית ASML מתמחרת צמיחה עתידית רבה.

זה אכן נראה סביר, אבל גם אומר שההערכה רחוקה מלהיות זולה: יחס מחיר-רווח של ASML נע בין 20 "נמוך" ועד 54.

חדשות והתפתחויות אחרונות במניות ASML (ASML)