La macchina che solo un’azienda sa costruire

Nel 1984 una joint venture olandese iniziò a lavorare in un edificio della Philips a Eindhoven. Nel 2012 la sua grande scommessa produceva sette wafer all’ora e ogni concorrente sensato se n’era andato. Per gran parte di quel tempo, pazienza e ostinazione furono indistinguibili.

N. 013settembre 20269 min di letturaPedrum Shokouhi

Il Sole nell’ultravioletto estremo a 13,1 nanometri, visto dall’orbita. Una luce con una lunghezza d’onda così breve non attraversa l’aria, perciò una macchina per chip deve produrre la propria nel vuoto.

Gjalt Smit · Arthur del Prado

Strijp TQ, Eindhoven, 1984

ASML aprì i battenti il giorno del pesce d’aprile del 1984, come joint venture battezzata ASM Lithography, nell’edificio Strijp TQ della Philips a Eindhoven, sotto la guida di un nuovo direttore generale, Gjalt Smit, con quarantasette ingegneri che si erano lasciati convincere a rinunciare al posto fisso. Nel gruppo erano cinquanta. La Philips offrì loro condizioni allettanti, e capirono l’offerta abbastanza bene da chiamarla asset stripping. La Philips non voleva nemmeno questo partner: aveva preferito il gigante americano Perkin-Elmer, considerava l’ASM di Arthur del Prado un parvenu e tornò da lui solo dopo che Perkin-Elmer firmò con un altro e al gruppo non restava più tempo. La macchina che gli ingegneri si portarono dietro, la PAS 2000, richiedeva di riprogettare la tecnologia chiave, a cominciare da una piattaforma portawafer idraulica che portava l’olio dentro la camera bianca. Ben presto l’azienda superò gli spazi a disposizione e si riversò in quella che la cronologia di ASML chiama una baracca con il tetto che perdeva, accanto agli uffici della Philips, prima di trasferirsi nel 1985 in un nuovo edificio a Veldhoven. Quella baracca è diventata nel frattempo un testo sacro, e il racconto della fondazione scritto da ASML stessa usa la parola mythos.

I primi anni non diedero a nessuno motivo di pensare al futuro lontano. La collaborazione con Carl Zeiss per le lenti iniziò nel 1986, ma nel 1988 l’azienda era in difficoltà così gravi che ASM si ritirò, e un membro del consiglio della Philips, Henk Bodt, convinse i colleghi a dare un ultimo aiuto. Nel 1986, a un convegno scientifico in Giappone che con Eindhoven non c’entrava nulla, un ricercatore della NTT, Hiroo Kinoshita, riferì di aver proiettato immagini usando luce cortissima fatta rimbalzare su specchi multistrato. La logica era semplice. Una luce più corta stampa dettagli più fini, e l’industria lavorava allora con lampade al mercurio a 436 nanometri mentre Kinoshita scendeva vicino agli 11. Il problema era che quasi tutto assorbe una luce così corta, perciò una macchina costruita su di essa avrebbe dovuto funzionare nel vuoto, con soli specchi. «Purtroppo il pubblico era molto scettico sul mio intervento», disse Kinoshita decenni dopo. In America i revisori di una proposta dei Bell Labs scrissero che dettagli così fini «non sarebbero mai serviti», e Andrew Hawryluk del Lawrence Livermore presentò una relazione sull’idea e tornò a casa, per sua stessa ammissione, «con la coda tra le gambe», giurando di non nominarla mai più.

Andy Grove · Jos Benschop

EUV LLC, dal 1997 al 2003

Chi per primo diede prova di vera pazienza fu americano. Nel 1992 Andy Grove approvò per l’EUV $200 milioni del denaro di Intel. Quando il sostegno federale ai laboratori nazionali si esaurì, nel 1997 Intel e i suoi partner stanziarono per loro $250 milioni, e Intel si impegnò a coprire tutti i costi della ricerca EUV dei laboratori attraverso un consorzio chiamato EUV LLC. Nello stesso anno ASML assunse Jos Benschop per avviare il proprio programma, nel 1998 costituì con Zeiss un gruppo di ricerca europeo e nel 1999 entrò nel consorzio americano. Canon e Nikon, che a metà degli anni Novanta guidavano il mondo per vendite di litografia, restarono fuori. Le ricostruzioni divergono sul come: una sostiene che Washington di fatto impedì alle aziende giapponesi di partecipare, un’altra che Nikon rifiutò in mezzo alla controversia e Canon fu tenuta fuori. Comunque sia andata, Intel spinse per gli olandesi. ASML promise una fabbrica negli Stati Uniti grande quanto quella olandese e componenti americani al 55 per cento, e almeno una ricostruzione accurata dice che quei termini non furono mai rispettati. Così buona parte di ciò che oggi si ammira come il fossato di ASML le fu consegnata da un governo straniero e da un cliente che aveva un disperato bisogno di un fornitore. Nel 2001 chiuse l’acquisto di Silicon Valley Group, che una ricostruzione definisce l’ultimo fornitore americano di litografia, con Intel a fare pressioni per l’operazione, e così, diciassette anni dopo l’apertura, ASML comprò quella che era stata l’attività di litografia di Perkin-Elmer.

Nessuna lampada produce questa luce, quindi la macchina deve fabbricarsela da sé. Un generatore spara goccioline di stagno fuso, ciascuna larga circa un terzo di un capello umano, nel vuoto a settanta metri al secondo. Un impulso laser colpisce una goccia in volo e la appiattisce come una frittella, un impulso più forte vaporizza la frittella in un plasma di circa 500.000 kelvin secondo la cifra di ASML, e il plasma emette luce a 13,5 nanometri. Poi arriva la goccia successiva, 50.000 volte al secondo. Ogni specchio lungo il percorso verso il wafer ne riflette solo il 70 per cento circa, perciò dopo una dozzina di specchi può sopravvivere meno del 2 per cento della luce. Gli ioni di stagno intasavano l’ottica finché gli ingegneri non aggiunsero idrogeno per spazzarli via. Questi specchi li produce Zeiss, e a darne l’idea è proprio Zeiss: ingrandito fino alle dimensioni della Germania, uno di essi si discosterebbe dalla forma prevista di appena 0,1 millimetri. L’ottica era stata il problema più temuto di tutti. Una volta che Zeiss dimostrò di saperli fabbricare, racconta ASML stessa, gli specchi scomparvero in fretta dall’elenco delle questioni critiche, e l’attenzione dell’azienda si spostò sulla sorgente luminosa.

Grant Willson

Keynote alla SPIE, febbraio 2005

Benschop aveva detto una volta che l’EUV sarebbe entrato in produzione di volume entro il 2006. Nel 2006 ASML produsse due prototipi, uno per imec in Belgio e uno per un college di nanoscienze ad Albany, e un anno prima il palco dei keynote della principale conferenza del settore si era rivoltato del tutto contro l’idea. «Nessuno stamperà mai un wafer in modo redditizio con l’EUV», disse Grant Willson, professore dell’Università del Texas e cofondatore di Molecular Imprints, che produceva una tecnologia rivale. Nello stesso anno DARPA chiuse il proprio programma di litografia, dopo un miliardo di dollari e quattordici anni. Nel 2001 i sostenitori parlavano di una cifra da $15 a $20 milioni a macchina. Il primo sistema di pre-produzione fu spedito nel 2010 a un sito di ricerca Samsung in Corea del Sud e raggiunse la prima luce alla vigilia di Natale, e l’anno seguente ASML indicava per quel modello un prezzo medio di vendita di circa 40 milioni di euro. «Ci hanno praticamente crocifissi alla SPIE», ricordò Benschop, perché i clienti continuavano a mettere la vecchia tabella di marcia della sorgente a confronto con ciò che la sorgente faceva davvero. Quando nell’ottobre 2012 ASML accettò di acquistare Cymer, il suo fornitore di sorgenti luminose, il comunicato fotografò la situazione con i suoi stessi numeri: fino a 11 watt presso i clienti, sufficienti per circa sette wafer all’ora.

Undici watt

Potenza della sorgente EUV in watt, a fronte dei 250 necessari per la produzione di volume.

Canon · Nikon

Gli addii, 2009 e 2011

È facile dare dei folli a chi mollò, e non credo che lo fossero. Canon aveva puntato sulla litografia a raggi X e alla fine del 2000 disse che avrebbe smesso. Nikon aveva scommesso sulla proiezione di elettroni e la abbandonò nel 2005, dopo che Intel aveva comprato $90 milioni di sue obbligazioni anche per tenerla impegnata sull’EUV. Nel 2007 Nikon consegnò comunque una macchina EUV al consorzio giapponese Selete. Nel maggio 2009 un analista di Nomura, saputo che Nikon aveva sospeso alcune delle sue macchine EUV, scrisse che «il monopolio virtuale di ASML potrebbe benissimo diventare reale», e a settembre EE Times riferì, citando fonti del settore, che gli sforzi EUV di Canon si stavano spegnendo insieme alla sua litografia di fascia alta, cosa che Canon in parte contestò. Nikon lasciò i sistemi EUV nel 2011, citando in una presentazione successiva agli investitori «gli enormi investimenti necessari». Il suo rapporto annuale del 2013 diceva ancora che l’EUV «non è proceduto come previsto» e indicava invece i wafer da 450 millimetri. Metti quella frase accanto agli undici watt e cercaci il folle. Un consiglio di amministrazione sensato molla lì. Io, credo, avrei mollato lì, e avrei scritto un ottimo memo per spiegare perché.

Intel · TSMC · Samsung

Programma di coinvestimento con i clienti, 2012

A tenere in vita la scommessa furono i clienti, e la struttura di quel salvataggio è la parte che un investitore dovrebbe studiare. Il 9 luglio 2012, con le macchine EUV in fase di valutazione e ASML a corto di liquidità, l’azienda annunciò un programma che si concluse con Intel, TSMC e Samsung che rilevavano rispettivamente il 15, il 5 e il 3 per cento delle azioni e si impegnavano a finanziare 1,38 miliardi di euro di ricerca in cinque anni. Pagarono 3,85 miliardi di euro per azioni in gran parte senza diritto di voto, e ASML restituì tutto quel denaro ai suoi altri azionisti. Seguì Cymer per 1,95 miliardi di euro al momento dell’annuncio, perché ASML aveva dichiarato alla SEC di non ritenere che Cymer avesse le risorse per completare da sola la sorgente, e nel 2016 arrivò il 24,9 per cento di Carl Zeiss SMT per 1 miliardo di euro. Degli 829 milioni di euro di impegno di ricerca di Intel, 553 milioni erano destinati ai wafer da 450 millimetri, la direzione verso cui aveva indicato Nikon. Nel novembre 2013, sedici mesi dopo l’annuncio del programma e a seguito della decisione dei clienti, ASML sospese quel lavoro, e il denaro andò all’EUV.

I watt arrivarono in ritardo. Nel 2016 ASML ne aveva 200 in laboratorio, e nel luglio 2017 poté dire di averne dimostrati 250 con una certa costanza, il livello che significava 125 wafer all’ora, mentre un suo dirigente scherzava dicendo che quando lavorava alla Cymer l’obiettivo era sempre l’anno prossimo. Nel 2019 arrivò al pubblico quello che ASML considera il primo prodotto commerciale con EUV, il Galaxy Note10 di Samsung, e a un workshop di quell’anno Benschop tirò fuori il telefono. «Una volta dissi con ingenuità che l’EUV sarebbe entrato in produzione di volume nel 2006», ricordò di aver detto alla sala, con tredici anni di ritardo per sua stessa ammissione, e poi lo agitò davanti ai presenti. Quando gli chiesero più tardi di riassumere l’intera vicenda, rise. «Si potrebbe dire che siamo stati o geniali o semplicemente ostinati.» Chris Miller, che su tutto questo ha scritto il libro, chiama quella qualità «un’ostinata disponibilità a investire», e credo abbia ragione. Il rapporto annuale di ASML per il 2025 la definisce l’unico produttore al mondo di sistemi EUV, e in quell’anno contabilizzò ricavi su 48 di essi, anche se a dicembre 2025 Reuters aveva riferito che un prototipo in un laboratorio di Shenzhen generava luce EUV e «non ha ancora prodotto chip funzionanti».

Credo che la battuta di Benschop sia la cosa più onesta che chiunque abbia detto sull’azienda, perché si rifiuta di scegliere. Anche IBM e NTT valutarono seriamente la litografia a raggi X, prima di abbandonarla per via di maschere che non si riuscì a far funzionare, e quella pazienza viene ricordata come uno spreco. Ho già scritto degli aerei che tornarono a casa, e questo è uno di quegli aerei: un sopravvissuto i cui fori di proiettile oggi leggiamo come carattere. Il meglio che posso offrire sono due test, da non prendere troppo alla lettera. L’ostinazione di ASML fu circoscritta. Continuò a migliorare le macchine a ultravioletto profondo che pagavano i conti, consegnando il suo primo sistema a immersione nel 2003, e abbandonò ciò che i clienti non volevano più. E chi avrebbe dovuto comprare la macchina mise soldi sul tavolo quando il numero era ancora undici. Nemmeno questo però torna in modo pulito, perché il cliente che ci credette più a lungo incassò meno. Intel fece la sua prima scommessa nel 1992 e, dopo gli inciampi nelle proprie fabbriche, non cominciò a usare l’EUV fino al 2023.

Resta l’uomo sul palco del keynote. Canon comprò nel 2014 Molecular Imprints, l’azienda che Grant Willson aveva cofondato, e il nanoimprint divenne la sua strada per tornare verso la frontiera della produzione di chip, mentre il piano strategico 2022 di Nikon indicava i componenti legati all’EUV come motore di crescita, pezzi per la macchina da cui si era allontanata. Nel settembre 2024 Canon realizzò quella che fu riportata come la sua prima vendita ufficiale di un sistema nanoimprint, dieci anni dopo l’acquisto, a un istituto di ricerca in Texas. A dieci anni dalla propria scommessa, ASML aveva due prototipi sul campo e si era sentita dire da un palco che nessuno avrebbe mai stampato un wafer in modo redditizio. Mi piacerebbe dirti che uno dei due è pazienza e l’altro ostinazione. È il tipo di frase che si può scrivere solo a cose fatte.

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Note

1. La fondazione di ASML, i quarantasette ingegneri, Perkin-Elmer, la PAS 2000 e le baracche sono tratti da Jorijn van Duijn, «ASML’s founding story», ASML, 3 aprile 2024, e dalla cronologia storica online di ASML, che fornisce anche la baracca con il tetto che perdeva a Eindhoven, il trasferimento a Veldhoven nel 1985, l’inizio della collaborazione con Zeiss e gli eventi del 1988.
2. L’intervento di Kinoshita del 1986 e l’accoglienza riservata a Hawryluk sono raccontati in Sander Hofman, «Making EUV: from lab to fab», ASML, 30 marzo 2022, e in Photonics Focus della SPIE, maggio/giugno 2023. Le fonti divergono sulla società scientifica che ospitò l’intervento. La cifra degli 11 nanometri è tratta da Rachel Courtland, IEEE Spectrum, 31 ottobre 2016.
3. Il giudizio dei revisori dei Bell Labs, i $200 milioni di Grove, l’impegno del 1997, le aziende giapponesi bloccate, i termini di ASML del 1999, le pressioni a favore di SVG, la definizione di SVG come ultimo fornitore americano e il lavoro di IBM e NTT sui raggi X sono tratti da John VerWey, Tracing the Emergence of Extreme Ultraviolet Lithography, CSET, luglio 2024. Che Nikon rifiutò, che Canon fu esclusa e che ASML non rispettò mai i suoi termini sono tratti da Brian Potter, «How ASML Got EUV», Construction Physics, 20 novembre 2025, che nomina anche Ultratech Stepper come altro licenziatario americano. La vendita della divisione litografia di Perkin-Elmer a SVG nel 1990 è tratta dalla storia di ASML a Wilton, 2023.
4. Velocità e frequenza delle goccioline e temperatura del plasma sono tratte da «The hottest thing about ASML machines» di ASML. In un altro punto ASML descrive il plasma come 40 volte più caldo della superficie del Sole, cosa che non torna con quella cifra, perciò ne ho usata una sola. Le dimensioni delle goccioline e l’idrogeno vengono da MIT Technology Review, 27 ottobre 2021; la riflettività degli specchi da IEEE Spectrum, 2016; il paragone con la Germania da Simon Bihr, Carl Zeiss SMT, presentazione al workshop EUVL 2022.
5. La frase di Grant Willson è tratta da «EUV litho headed for failure, say SPIE keynoters», EE Times, 1° marzo 2005. L’uscita di DARPA e le stime di prezzo del 2001 vengono dal rapporto del CSET; la prima luce da «Making EUV». ASML indicò il prezzo medio di vendita dell’NXE:3100 in 42 milioni di euro nei risultati del secondo trimestre 2011 e in 40 milioni di euro per sistema in quelli del terzo trimestre, entrambi depositati presso la SEC. La cifra più alta del CSET, $120 milioni, non è risultata riconducibile alla fonte citata.
6. Gli 11 watt, i sette wafer all’ora e i termini dell’accordo del 2012 per Cymer sono tratti dal comunicato di ASML del 17 ottobre 2012, depositato presso la SEC. La cifra di 30 watt in laboratorio viene dallo stesso comunicato, quella di 200 watt da IEEE Spectrum, 2016, e la notizia dei 250 watt da EE Times Asia, 18 luglio 2017.
7. Canon e Nikon: CSET; John Walko, «Nikon said to be delaying EUV lithography development», EE Times/EDN, 15 maggio 2009; Mark LaPedus, «Canon struggles in litho as tool prices soar», EE Times, 18 settembre 2009; Nikon, Annual Report 2013; Nikon, presentazione IR Day 2022, pagina 47. Canon ha negato di aver abbandonato la litografia a 193 nanometri.
8. Il programma di coinvestimento è tratto dai comunicati di ASML del 5 agosto e del 17 ottobre 2012, da un successivo documento 6-K e dai documenti 20-F per il 2012, il 2013 e il 2016, che riportano anche la sospensione del lavoro sui 450 millimetri, l’impegno di Intel e la valutazione di ASML sulle risorse di Cymer. La quota in Zeiss è tratta dal comunicato congiunto del 3 novembre 2016.
9. Le parole di Benschop e il resoconto sull’ottica vengono da «Making EUV». Le cifre del 2025 sono tratte dal Form 20-F di ASML depositato il 25 febbraio 2026. Il prototipo di Shenzhen è tratto da Reuters, «How China built its “Manhattan Project” to rival the West in AI chips», 17 dicembre 2025, letto nella versione ripubblicata da The Standard di Hong Kong. Miller è citato in MIT Technology Review, 1° aprile 2024. L’avvio di Intel nel 2023 è tratto dal CSET.
10. L’acquisizione di Canon del 2014 e la sua prima vendita ufficiale sono tratte da «Canon finds first customer for nanoimprint tool», Bits&Chips, 30 settembre 2024.

P.S.Sono Pedrum Shokouhi. Sono ossessionato da come le aziende vengono costruite, finanziate e gestite. Così scrivo di loro, ne scompongo la strategia come farebbe un investitore e ne costruisco di mie. Qui condivido quello che sto imparando.