دستگاهی که فقط یک شرکت میتواند بسازد
در سال 1984 یک شرکت مشترک هلندی در ساختمانی متعلق به Philips در آیندهوون کارش را شروع کرد. تا سال 2012 بزرگترین شرطبندیاش ساعتی هفت ویفر تولید میکرد و هر رقیب عاقلی رفته بود. در بیشتر این سالها، صبر و لجاجت دقیقاً عین هم به نظر میرسیدند.
№ 013سپتامبر 20269 دقیقه مطالعهPedrum Shokouhi
خورشید در فرابنفش شدید با طول موج 13.1 نانومتر، از مدار زمین. نوری با این طول موج کوتاه از هوا عبور نمیکند، برای همین دستگاه تراشهسازی باید نور خودش را در خلأ بسازد.
Gjalt Smit · Arthur del Prado
Strijp TQ، آیندهوون، 1984ASML کارش را آغاز کرد در اول آوریل 1984، روز دروغ آوریل، با نام ASM Lithography و در قالب یک شرکت مشترک، در ساختمان Strijp TQ متعلق به Philips در آیندهوون، با مدیرکلی تازه به نام Gjalt Smit و با چهلوهفت مهندسی که راضیشان کرده بودند از شغل مادامالعمر دل بکنند. گروه در اصل پنجاه نفر بود. Philips شرایط جذابی جلویشان گذاشت، و آنها پیشنهاد را آنقدر خوب فهمیدند که اسمش را گذاشتند غارت داراییها. خود Philips هم از اول این شریک را نخواسته بود: غول آمریکایی Perkin-Elmer را ترجیح میداد، ASM متعلق به Arthur del Prado را تازهبهدورانرسیده میدانست، و فقط وقتی سراغش برگشت که Perkin-Elmer با دیگری قرارداد بست و وقت گروه تمام شد. دستگاهی که مهندسها با خود آوردند، یعنی PAS 2000، باید فناوری کلیدیاش از نو طراحی میشد، با میز هیدرولیکی ویفر شروع، که روغن را به اتاق تمیز میآورد. شرکت خیلی زود از اتاقهایش بیرون زد و به چیزی سرریز شد که جدول زمانی خود ASML آن را آلونک چکهکن مینامد، کنار دفتر Philips، تا اینکه در 1985 به ساختمان تازهای در Veldhoven رفت. آن آلونک از آن زمان به متنی مقدس بدل شده، و روایت خود ASML از تأسیسش واژهی اسطوره را به کار میبرد.
سالهای نخست به هیچکس دلیلی نمیداد که به آیندهی دور فکر کند. همکاری بر سر عدسیها با Carl Zeiss در 1986 آغاز شد، اما تا 1988 وضع شرکت آنقدر بد شده بود که ASM کنار کشید، و عضوی از هیئتمدیرهی Philips به نام Henk Bodt همکارانش را قانع کرد برای آخرین بار به کمکش بیایند. در 1986، در نشستی علمی در ژاپن که ربطی به هیچکدام از آدمهای آیندهوون نداشت، پژوهشگری از NTT به نام Hiroo Kinoshita گزارش داد که با نوری بسیار کوتاه، که از آینههای چندلایه بازتاب میشد، تصویر تاباند. منطق ساده بود. نور کوتاهتر جزئیات ریزتری چاپ میکند، و صنعت آن زمان با لامپهای جیوهای در 436 نانومتر کار میکرد، در حالی که Kinoshita به حوالی 11 نانومتر رسیده بود. مشکل اینجا بود که تقریباً همهچیز نوری با این طول موج کوتاه را جذب میکند، پس دستگاهی که بر آن بنا شود باید در خلأ و فقط با آینه کار کند. «متأسفانه حضار نسبت به سخنرانی من بسیار بدبین بودند»، Kinoshita دههها بعد گفت. در آمریکا، داوران یک طرحپیشنهاد در Bell Labs نوشتند ویژگیهایی به این ریزی «هرگز لازم نخواهد شد»، و Andrew Hawryluk از Lawrence Livermore مقالهای دربارهی این ایده ارائه کرد و، به قول خودش، «با دمم لای پایم» به خانه رفت و قسم خورد دیگر هرگز اسمش را نیاورد.
Andy Grove · Jos Benschop
EUV LLC، از 1997 تا 2003نخستین طرفی که صبر واقعی نشان داد آمریکایی بود. در 1992 Andy Grove هزینهی $200 میلیون از پول Intel را برای EUV تصویب کرد. وقتی حمایت فدرال از آزمایشگاههای ملی رو به کاهش رفت، Intel و شرکایش در 1997 مبلغ $250 میلیون به آنها تعهد دادند و Intel پذیرفت کل هزینهی پژوهش EUV آزمایشگاهها را از طریق کنسرسیومی به نام EUV LLC بپردازد. ASML همان سال Jos Benschop را برای راهاندازی برنامهاش استخدام کرد، در 1998 با Zeiss گروهی پژوهشی در اروپا تشکیل داد، و در 1999 به کنسرسیوم آمریکایی پیوست. Canon و Nikon، که در اواسط دههی 1990 در فروش لیتوگرافی پیشتاز جهان بودند، بیرون ماندند. روایتها دربارهی چگونگیاش یکی نیستند: یکی میگوید واشینگتن عملاً شرکتهای ژاپنی را از مشارکت بازداشت، دیگری میگوید Nikon در میانهی جنجال کنار کشید و Canon را بیرون نگه داشتند. به هر حال، Intel برای هلندیها فشار آورد. ASML قول داد کارخانهای در ایالات متحده بسازد به بزرگی کارخانهی هلندیاش و 55 درصد قطعاتش را آمریکایی کند، و دستکم یک روایت دقیق میگوید هرگز به این شرایط عمل نکرد. پس بخش بزرگی از آنچه امروز بهعنوان خندق ASML تحسین میشود، از سوی یک دولت خارجی و مشتریای که سخت به تأمینکننده نیاز داشت به آن بخشیده شد. در 2001 خرید Silicon Valley Group را نهایی کرد، شرکتی که یک روایت آن را آخرین تأمینکنندهی آمریکایی لیتوگرافی مینامد، آن هم با لابی Intel به نفع این معامله، و بدینترتیب، هفده سال پس از آغاز به کار، ASML همان چیزی را خرید که روزی بخش لیتوگرافی Perkin-Elmer بود.
هیچ لامپی این نور را تولید نمیکند، پس دستگاه باید نور خودش را بسازد. مولدی قطرههای قلع مذاب را، هر کدام تقریباً به اندازهی یکسوم پهنای تار موی انسان، با سرعت هفتاد متر بر ثانیه در خلأ شلیک میکند. یک پالس لیزر به قطرهای که در پرواز است میخورد و آن را مثل پنکیک پهن میکند، پالس قویتری پنکیک را به پلاسمایی با دمای حدود 500,000 کلوین تبخیر میکند (طبق رقم ASML)، و پلاسما نوری با طول موج 13.5 نانومتر از خود میتاباند. بعد قطرهی بعدی میرسد، 50,000 بار در هر ثانیه. هر آینه در مسیر ویفر فقط حدود 70 درصد نور را بازتاب میدهد، پس بعد از دوازده آینه ممکن است کمتر از 2 درصد نور باقی بماند. یونهای قلع اپتیک را مسدود میکردند تا اینکه مهندسها هیدروژن اضافه کردند تا آنها را جارو کند. Zeiss آن آینهها را میسازد، و مثال خودش این است که اگر یکی از آنها را به اندازهی آلمان بزرگ کنند، فقط 0.1 میلیمتر از شکل مطلوبش منحرف میشود. اپتیک ترسناکترین مسئلهی همه بود. به روایت خود ASML، وقتی Zeiss نشان داد میتواند این آینهها را بسازد، اپتیک خیلی زود از فهرست مسائل بحرانی افتاد و توجه شرکت به منبع نور رفت.

Grant Willson
سخنرانی کلیدی SPIE، فوریه 2005Benschop زمانی گفته بود EUV تا 2006 به تولید انبوه میرسد. در 2006 دو نمونهی اولیه ساخته شد، یکی برای imec در بلژیک و یکی برای یک دانشکدهی علوم نانو در آلبانی نیویورک، و یک سال زودتر، سکوی سخنرانی کلیدی کنفرانس اصلی این حوزه یکسره به ضد این ایده برگشته بود. «هیچکس هرگز با EUV ویفری برای کسب سود چاپ نخواهد کرد»، گفت Grant Willson، استاد دانشگاه تگزاس و همبنیانگذار Molecular Imprints که فناوری رقیبی میساخت. DARPA همان سال برنامهی لیتوگرافیاش را تعطیل کرد، با یک میلیارد دلار هزینه و چهارده سال سابقه. حامیان در 2001 از دستگاههایی به قیمت $15 میلیون تا $20 میلیون حرف زده بودند. نخستین سامانهی پیشتولید در 2010 به یک مرکز پژوهشی Samsung در کرهی جنوبی فرستاده شد و در شب کریسمس به نخستین نور رسید، و سال بعد ASML میانگین قیمت فروش آن مدل را حدود €40 میلیون گزارش میکرد. «تقریباً ما را در SPIE به صلیب کشیدند»، Benschop به یاد میآورد، چون مشتریها مدام نقشهی راه قدیمی منبع نور را در برابر کارکرد واقعی آن میگرفتند. وقتی ASML در اکتبر 2012 پذیرفت تأمینکنندهی منبع نورش، Cymer، را بخرد، بیانیه وضعیت کار را با ارقام خود شرکت شرح داد: تا 11 وات در سایتهای مشتری، که ساعتی حدود هفت ویفر را ممکن میکرد.
یازده وات
توان منبع EUV بر حسب وات، در برابر 250 واتی که تولید انبوه لازم داشت.
Canon · Nikon
خروجها، 2009 و 2011وسوسهانگیز است که کسانی را که کنار کشیدند احمق بنامیم، و فکر نمیکنم احمق بودند. Canon روی لیتوگرافی پرتو ایکس شرط بسته بود و اواخر 2000 اعلام کرد که آن را متوقف میکند. Nikon روی فرافکنی الکترونی شرط بسته بود و در 2005 کنارش گذاشت، پس از آنکه Intel اوراق قرضهی Nikon را به ارزش $90 میلیون خرید، تا حدی برای اینکه این شرکت را به EUV متعهد نگه دارد. Nikon باز هم در 2007 یک دستگاه EUV به پروژهی مشترک ژاپنی Selete تحویل داد. در مه 2009 تحلیلگری از Nomura، با شنیدن اینکه Nikon برخی از دستگاههای EUV خود را متوقف کرده، نوشت که «انحصار مجازی ASML ممکن است به انحصاری واقعی تبدیل شود»، و در سپتامبر همان سال EE Times به نقل از منابع صنعتی گزارش داد تلاشهای EUV شرکت Canon همراه با لیتوگرافی سطح بالایش رو به افول است، که Canon بخشی از آن را رد کرد. Nikon در 2011 سامانههای EUV را ترک کرد و بعدها در یک ارائه برای سرمایهگذاران به «سرمایهگذاریهای عظیم موردنیاز» اشاره کرد. گزارش سالانهی 2013 این شرکت هنوز میگفت EUV «طبق برنامه پیش نرفته است» و در عوض به ویفرهای 450 میلیمتری اشاره میکرد. آن جمله را کنار یازده وات بگذارید و دنبال احمق ماجرا بگردید. هیئتمدیرهی عاقل همانجا کنار میکشد. فکر میکنم من هم همانجا کنار میکشیدم، و یادداشتی بسیار خوب مینوشتم در توضیح دلیلش.
Intel · TSMC · Samsung
برنامهی همسرمایهگذاری مشتریان، 2012چیزی که شرطبندی را زنده نگه داشت مشتریها بودند، و ساختار آن نجات همان بخشی است که سرمایهگذار باید مطالعه کند. در 9 ژوئیهی 2012، در حالی که دستگاههای EUV در دست ارزیابی بودند و ASML کمبود نقدینگی داشت، شرکت برنامهای اعلام کرد که در نهایت Intel، TSMC و Samsung به ترتیب 15، 5 و 3 درصد سهام را گرفتند و پذیرفتند طی پنج سال €1.38 میلیارد برای پژوهش تأمین کنند. آنها €3.85 میلیارد برای سهامی پرداختند که بیشترش حق رأی نداشت، و ASML تمام آن پول را به سهامداران دیگرش برگرداند. Cymer با €1.95 میلیارد در زمان اعلام در پی آن آمد، چون ASML به SEC گفت باور ندارد Cymer منابع کافی برای تکمیل منبع نور بهتنهایی را داشته باشد، و در 2016 نوبت 24.9 درصد از Carl Zeiss SMT به €1 میلیارد رسید. از تعهد پژوهشی €829 میلیونی Intel، €553 میلیون برای ویفرهای 450 میلیمتری بود، همان مسیری که Nikon به آن اشاره کرده بود. در نوامبر 2013، شانزده ماه پس از اعلام برنامه و به دنبال تصمیم مشتریهایش، ASML آن کار را متوقف کرد و پول به EUV رسید.
واتها دیر رسیدند. تا 2016 ASML به 200 وات در آزمایشگاه رسیده بود، و در ژوئیهی 2017 میتوانست بگوید 250 وات را با ثباتی نسبی نشان داده است، سطحی که یعنی 125 ویفر در ساعت، و یکی از مدیرانش شوخی کرد که وقتی در Cymer کار میکرد، هدف همیشه سال بعد بود. در 2019 چیزی که ASML نخستین محصول تجاری EUV میشمارد به دست مردم رسید، یعنی Galaxy Note10 از Samsung، و در کارگاهی همان سال Benschop گوشیاش را درآورد. «من زمانی سادهلوحانه گفتم EUV در 2006 به تولید انبوه میرسد»، او به یاد آورد که به حاضران گفته بود، سیزده سال دیرتر طبق حساب خودش، و بعد گوشی را برایشان تکان داد. وقتی بعدها از او خواستند همهچیز را جمعبندی کند، خندید. «میتوانید بگویید یا نابغه بودیم یا فقط لجوج.» Chris Miller که کتاب این ماجرا را نوشته، این ویژگی را «تمایل لجوجانه به سرمایهگذاری» مینامد، و فکر میکنم حق با اوست. گزارش سالانهی 2025 ASML آن را تنها سازندهی سامانههای EUV در جهان میخواند، و آن سال از 48 دستگاه از آنها درآمد شناسایی کرد، هرچند Reuters در دسامبر 2025 گزارش داده بود نمونهی اولیهای در یک آزمایشگاه در شنژن نور EUV تولید میکند و «هنوز تراشهی کارآمدی تولید نکرده است».
فکر میکنم جملهی Benschop صادقانهترین حرفی است که کسی دربارهی این شرکت زده، چون او از انتخاب کردن سر باز میزند. IBM و NTT هم لیتوگرافی پرتو ایکس را جدی ارزیابی کردند، پیش از آنکه بهخاطر ماسکهایی که نمیشد به کار انداخت رهایش کنند، و آن صبر امروز بهعنوان اتلاف به یاد آورده میشود. پیشتر دربارهی هواپیماهایی که به خانه برگشتند نوشتهام، و این یکی از آنهاست: بازماندهای که جای گلولههایش را اکنون نشانهی شخصیت میخوانیم. بهترین چیزی که میتوانم عرضه کنم دو محک است، که باید با دست سبک نگهشان داشت. لجاجت ASML محدود بود. دستگاههای فرابنفش عمیقی را که خرج شرکت را میدادند مدام بهتر کرد و نخستین سامانهی غوطهوریاش را در 2003 روانهی بازار کرد، و هر چه را مشتریها دیگر نمیخواستند کنار گذاشت. و کسانی که باید این دستگاه را میخریدند، وقتی عدد هنوز یازده را نشان میداد پول روی میز گذاشتند. حتی این هم تمیز از آب درنمیآید، چون مشتریای که از همه بیشتر باور داشت از همه کمتر برداشت کرد. Intel اولین شرطش را در 1992 بست و، پس از لغزش در کارخانههای خودش، تا 2023 شروع به استفاده از EUV نکرد.
میماند مرد پشت تریبون سخنرانی کلیدی. Canon در 2014 شرکت Molecular Imprints را که Grant Willson همبنیانگذارش بود خرید، و نانوایمپرینت مسیر بازگشتش به لبهی پیشروی تراشهسازی شد، در حالی که برنامهی مدیریتی 2022 شرکت Nikon قطعات مرتبط با EUV را محرک رشد برشمرد، قطعاتی برای همان دستگاهی که کنارش گذاشته بود. در سپتامبر 2024، ده سال پس از آن خرید، Canon نخستین فروش رسمیاش از یک دستگاه نانوایمپرینت را انجام داد، آنگونه که گزارش شد، به یک مؤسسهی پژوهشی در تگزاس. ASML ده سال پس از شرط خودش دو نمونهی اولیه در میدان داشت و از روی یک سکو شنیده بود که هیچکس هرگز با EUV ویفری برای کسب سود چاپ نخواهد کرد. دوست داشتم بگویم یکی از این دو صبر است و دیگری لجاجت. این از آن جملههایی است که فقط پس از وقوع ماجرا میشود نوشت.
یادداشتها
- تأسیس ASML، چهلوهفت مهندس، Perkin-Elmer، PAS 2000 و آلونکها از Jorijn van Duijn، «ASML's founding story»، ASML، 3 آوریل 2024، و جدول زمانی تاریخچهی آنلاین ASML گرفته شده است؛ همین جدول آلونک چکهکن در آیندهوون، انتقال 1985 به Veldhoven، آغاز همکاری با Zeiss و رویدادهای 1988 را هم آورده است.
- سخنرانی 1986 Kinoshita و استقبال از Hawryluk در Sander Hofman، «Making EUV: from lab to fab»، ASML، 30 مارس 2022، و در Photonics Focus از SPIE، مه/ژوئن 2023 آمده است. منابع دربارهی انجمنی که میزبان آن سخنرانی بود اختلاف دارند. رقم 11 نانومتر از Rachel Courtland، IEEE Spectrum، 31 اکتبر 2016 است.
- داوری Bell Labs، $200 میلیون Grove، تعهد 1997، مسدود شدن شرکتهای ژاپنی، شرایط 1999 ASML، لابی برای SVG، توصیف SVG بهعنوان آخرین تأمینکنندهی آمریکایی، و کار IBM و NTT روی پرتو ایکس از John VerWey، Tracing the Emergence of Extreme Ultraviolet Lithography، CSET، ژوئیه 2024 گرفته شده است. اینکه Nikon کنار کشید، Canon بازداشته شد و ASML هرگز به شرایطش عمل نکرد از Brian Potter، «How ASML Got EUV»، Construction Physics، 20 نوامبر 2025 است، که Ultratech Stepper را هم دارندهی مجوز آمریکایی دیگری نام میبرد. فروش بخش لیتوگرافی Perkin-Elmer به SVG در 1990 از تاریخچهی Wilton از ASML، 2023 است.
- سرعت قطرهها، نرخ آنها و دمای پلاسما از «The hottest thing about ASML machines» از ASML است. ASML در جای دیگر پلاسما را 40 برابر داغتر از سطح خورشید توصیف میکند، که با آن رقم جور درنمیآید، پس یکی را به کار بردهام. اندازهی قطرهها و هیدروژن از MIT Technology Review، 27 اکتبر 2021؛ بازتابندگی آینه از IEEE Spectrum، 2016؛ مقایسه با آلمان از Simon Bihr، Carl Zeiss SMT، ارائهی کارگاه EUVL در 2022 است.
- حرف Grant Willson از «EUV litho headed for failure, say SPIE keynoters»، EE Times، 1 مارس 2005 است. خروج DARPA و حرفهای قیمت در 2001 از گزارش CSET؛ نخستین نور از «Making EUV». ASML میانگین قیمت فروش NXE:3100 را در نتایج سهماههی دوم 2011 €42 میلیون و در نتایج سهماههی سوم €40 میلیون برای هر سامانه اعلام کرد، که هر دو نزد SEC ثبت شدهاند. رقم بالاتر CSET، یعنی $120 میلیون، تا منبع ذکرشدهاش قابل ردیابی نبود.
- 11 وات، هفت ویفر در ساعت و شرایط معاملهی 2012 برای Cymer از بیانیهی ASML در 17 اکتبر 2012 گرفته شده که نزد SEC ثبت شده است. رقم 30 وات آزمایشگاهی از همان بیانیه، رقم 200 وات از IEEE Spectrum، 2016، و گزارش 250 وات از EE Times Asia، 18 ژوئیه 2017 است.
- Canon و Nikon: CSET؛ John Walko، «Nikon said to be delaying EUV lithography development»، EE Times/EDN، 15 مه 2009؛ Mark LaPedus، «Canon struggles in litho as tool prices soar»، EE Times، 18 سپتامبر 2009؛ Nikon، Annual Report 2013؛ Nikon، ارائهی IR Day 2022، صفحهی 47. Canon رد کرد که لیتوگرافی 193 نانومتری را ترک کرده باشد.
- برنامهی همسرمایهگذاری از بیانیههای ASML در 5 اوت و 17 اکتبر 2012، یک 6-K بعدی، و پروندههای 20-F برای 2012، 2013 و 2016 گرفته شده است، که توقف 450 میلیمتری، تعهد Intel و نظر ASML دربارهی منابع Cymer را هم آوردهاند. سهم Zeiss از بیانیهی مشترک 3 نوامبر 2016 است.
- حرفهای Benschop و روایت اپتیک از «Making EUV» است. ارقام 2025 از فرم 20-F شرکت ASML است که در 25 فوریهی 2026 ثبت شد. نمونهی اولیهی شنژن از Reuters، «How China built its ‘Manhattan Project’ to rival the West in AI chips»، 17 دسامبر 2025 است، آنگونه که در The Standard هنگکنگ بازنشر شده بود. Miller در MIT Technology Review، 1 آوریل 2024 نقل شده است. شروع به کار Intel در 2023 از CSET است.
- خرید Canon در 2014 و نخستین فروش رسمی آن از «Canon finds first customer for nanoimprint tool»، Bits&Chips، 30 سپتامبر 2024 است.