ASML؛ بزرگ‌ترین مونوپولی دنیای تراشه‌

ASML تنها شرکت دنیا است که می‌تواند دستگاه‌های بسیار پیچیده‌ای را برای تولید پیشرفته‌ترین تراشه‌ها بسازد؛ این شرکت هلندی چگونه بقای صنعت تراشه‌سازی را به‌خود وابسته کرده است؟

اگر از شما بپرسند قلب اقتصاد دیجیتال دنیا کجا است، احتمالاً انگشت خود را به سمت سیلیکون ولی بگیرید که شرکت‌های مطرحی چون اپل، گوگل و فیسبوک در آنجا قرار دارند. یا شاید به اطراف سیاتل اشاره کنید که آمازون و مایکروسافت در آنجا مستقر هستند. به احتمال خیلی کم هم ممکن است از شنزن، هاب تکنولوژی چین یاد کنید. اما بعید می‌دانم کسی از شهر کوچک فلدهوفن در جنوب غربی هلند نام ببرد. بااین‌حال، اگر به این گوشه‌ی به‌ظاهر کسل‌کننده از دنیا نگاه دقیق‌تری بیندازید، متوجه خواهید شد قلب اقتصاد دیجیتال دنیا دقیقاً همین‌جا است؛ چراکه شرکت ASML، تنها تولید‌کننده‌ی دستگاه‌های EUV برای ساخت پیشرفته‌ترین تراشه‌ها در این شهر واقع است.

فناوری EUV گران‌قیمت‌ترین و دقیق‌ترین روش ساخت ریزتراشه‌های پیشرفته است که در مراکز داده، توسعه هوش مصنوعی و جدیدترین آیفون‌ها به کار می‌رود. در عین حال، به‌گفته‌ی پیتر ونیک، مدیرعامل ASML، این شرکت ۳۸ سال است که در حال کاهش قیمت تراشه‌ است و این کار را «تا چند دهه‌ی دیگر ادامه خواهد داد.»

اگر قبول داشته باشید که پاشنه‌ی دنیا روی تراشه می‌چرخد، آن‌وقت اصلی‌ترین رکن این صنعت چند تریلیون دلاری، شرکت ASML است که نظام سرمایه‌داری مدرن نمی‌تواند بدون آن زیاد دوام بیاورد؛ اما چه شد که این شرکت کوچک هلندی به چنین موقعیت بزرگی رسید؟

چرا شرکت ASML برای دنیا اینقدر مهم است؟

ساده‌ترین جواب این است که این شرکت ۳۸ ساله با بیش از ۳۱ هزار کارمند، تنها شرکت دنیا است که قادر به تولید دستگاه‌های بی‌نهایت پیچیده‌ی EUV است که برای ساخت پیشرفته‌ترین تراشه‌‌ها مورد نیاز است.

EUV مخفف «Extreme Ultraviolet» به معنی تابش فرابنفش فرین با طول موج فوق‌العاده کوتاهی از نور (۱۳٫۵ نانومتر) است که شرکت ASML آن را در مقادیر زیادی برای چاپ طرح‌های کوچک و پیچیده روی ریزتراشه‌ها تولید می‌کند. درواقع، هرچه طول‌ موج نور در فرایند لیتوگرافی کوتاهتر باشد، ترانزیستورهای بیشتری را می‌توان در هر قطعه از سیلیکون جای داد و هرچه ترانزیستورهای بیشتری در تراشه قرار بگیرند، آن تراشه قدرتمندتر و کارآمدتر خواهد بود. برای مثال، تراشه A15 آیفون ۱۳ که توسط TSMC و به کمک دستگاه لیتوگرافی EUV ساخته شده و بین تراشه‌های موبایل بهترین عملکرد را داشته، حاوی ۱۵ میلیارد ترانزیستور است.

منبع نور EUV از پلاسمای حاصل از قلع ذوب‌شده تأمین و سپس از آینه‌های منحصربه‌فردی که مسطح‌ترین آینه‌های جهان هستند، روی سطح ویفر سیلیکونی آغشته به مواد شیمیایی حساس به نور موسوم به «لاک نوری» بازتاب می‌شوند تا در‌ آنجا طرح‌های کوچک و دقیقی را چاپ کنند که تعیین می‌کند هر تراشه چه کاری انجام خواهد داد. این فرایند که باعث شکل‌گیری ترانزیستورها می‌شود، به لیتوگرافی معروف است و دستگاه‌هایی که فرایند لیتوگرافی را انجام می‌دهند، دستگاه‌ لیتوگرافی EUV نامیده می‌شوند.

ASML تنها شرکت دنیا است که می‌تواند دستگاه‌های بی‌نهایت پیچیده‌ EUV تولید کند

البته تمام دستگاه‌های لیتوگرافی ساخت ASML از قابلیت‌های EUV بهره‌مند نیستند. EUV جدیدترین و گران‌قیمت‌ترین تکنولوژی این شرکت است که تازه سال ۲۰۱۰ به دست اولین مشتری‌اش، شرکت تایوانی TSMC رسید که درحال‌حاضر بیش از نیمی از دستگاه‌های EUV دنیا را دراختیار دارد. در بیشتر موارد، سازندگان تراشه از فرایند فرابنفش عمیق (DUV) استفاده می‌کنند که کم‌هزینه‌تر است و برای تولید تراشه‌هایی در اندازه‌های بزرگ‌تر به کار می‌رود. ASML در سال ۲۰۲۰، ۵٫۶ میلیارد دلار دستگاه DUV و ۴٫۴ میلیارد دلار دستگاه EUV به مشتریان خود فروخت.

اما چرا هیچ شرکت دیگری نتوانسته است در ساخت دستگاه‌های EUV به پای ASML برسد؟ جواب در دو کلمه خلاصه می‌شود: آینه‌ها و لیزرها.

ساخت این دو جز از دستگاه‌ EUV به‌حدی دشوار، پرهزینه و وقت‌گیر است که هر شرکت دیگری که بخواهد تازه الان به این حوزه وارد شود، فقط وقت و سرمایه‌‌ی خود را هدر داده است. آینه‌های به کار رفته در این دستگاه‌ها که توسط شرکت آلمانی زایس (Zeiss) با همکاری ASML ساخته می‌شوند، تخت‌ترین سازه‌هایی هستند که بشر تا‌به‌حال ساخته است. این آینه‌ها مهندسی شگفت‌انگیزی را به نمایش می‌گذارند و در مقایسه با آینه‌های معمولی، نسبتاً بازتابنده هستند؛ این موضوع از اهمیت بسیاری برخوردار است، چراکه تراشه‌سازان نمی‌خواهند فوتون‌ها پیش از آنکه پرتوهای نور با سطح ویفرها تماس پیدا کنند، از دست بروند.

• آیا استراتژی IDM 2.0 پت گلسینگر فرشته نجات اینتل خواهد بود؟

اما دشوارترین قسمت ساخت دستگاه‌های EUV، منبع نور آن‌ها است که در گذر سال‌ها دستخوش تغییرات بزرگی شده است. در دهه‌‌های ۶۰ و ۷۰ میلادی، تراشه‌سازان از لامپ‌های معمولی استفاده می‌کردند که توانایی تابش پرانرژی فرابنفش را ندارند و به‌سختی می‌توان از آن‌‌ها توان یا فوتون کافی بازتاب کرد؛ اما منبع نور مورد استفاده در دستگاه‌های EUV از پلاسمایی با دمای ۲۲۲٬۲۰۴ درجه سانتی‌گراد تأمین می‌شود که فوتون‌هایی از نور فرابنفش فرین ساطع می‌کند که دقیق‌ترین نوع لیزر برای چاپ طرح روی ویفرهای سیلیکونی هستند. جالب است بدانید تکمیل این فرایند ۳۰ سال طول کشیده است.

به‌طور کلی، دستگاه‌های لیتوگرافی ASML از چندین ماژول متشکل از صدها هزار قطعه تشکیل شده‌اند که توسط ۸۰۰ تأمین‌کننده در کشورهای مختلف به دست این شرکت هلندی می‌رسند. هر ماژول در یکی از ۶۰ کارخانه ASML در سراسر جهان ساخته شده و سپس برای مونتاژ به شهر فلدهوفن ارسال می‌شود. پس از آزمایش هر دستگاه مونتاژ شده، این ماژول‌ها دوباره برای ارسال به مشتری از هم جدا می‌شوند. فرایند ارسال این قطعات نیز کار به‌شدت چالش‌برانگیزی است و تازه بعد از آن، باید به کارکنان آموزش داد چطور این قطعات را سرهم‌بندی و این دستگاه بی‌نهایت پیچیده را راه‌اندازی کنند. حمل و نقل این قطعات که مجموع وزنشان به ۱۸۰ تن می‌رسد، به ۲۰ کامیون و سه هواپیمای بوئینگ 747 نیاز دارد.