Солнце, снятое в экстремальном ультрафиолете: корона светится на чёрном фоне

Машина, которую может построить только одна компания

В 1984 году нидерландское совместное предприятие начало работу в здании Philips в Эйндховене. К 2012 году его главная ставка давала семь пластин в час, а все разумные соперники давно ушли. Почти всё это время терпение и упрямство выглядели совершенно одинаково.

№ 013Сентябрь 20269 мин чтенияPedrum Shokouhi

Солнце в экстремальном ультрафиолете на длине волны 13,1 нанометра, вид с орбиты. Свет с такой короткой длиной волны не проходит сквозь воздух, поэтому машине для производства чипов приходится создавать его самой, в вакууме.

Гьялт Смит · Артур дель ПрадоStrijp TQ, Эйндховен, 1984

ASML начала работу в первоапрельский день 1984 года как совместное предприятие под названием ASM Lithography, в здании Strijp TQ на территории Philips в Эйндховене, под началом нового генерального директора Гьялта Смита и с сорока семью инженерами, которых уговорили отказаться от работы на всю жизнь. Изначально в группе было пятьдесят человек. Philips предложила им заманчивые условия, но инженеры прекрасно понимали, что к чему, и называли это предложение распродажей активов. Этого партнёра Philips вообще не хотела: она отдавала предпочтение американскому гиганту Perkin-Elmer, считала ASM Артура дель Прадо выскочкой и вернулась к нему лишь после того, как Perkin-Elmer подписала договор с другим партнёром, а у группы закончилось время. В машине PAS 2000, которую инженеры принесли с собой, ключевую технологию пришлось переработать, начиная с гидравлического столика для пластин, из-за которого в чистое помещение попадало масло. Компания быстро переросла свои помещения и выплеснулась в то, что хронология самой ASML называет протекающим сараем рядом с офисом Philips, а в 1985 году переехала в новое здание в Велдховене. С тех пор этот сарай превратился в священное предание, а в рассказе самой ASML о своём основании встречается слово «миф».

Первые годы не давали никому повода думать о далёком будущем. Партнёрство с Carl Zeiss по линзам началось в 1986 году, но к 1988-му дела компании шли настолько плохо, что ASM вышла из игры, а член совета директоров Philips Хенк Бодт убедил коллег протянуть руку помощи в последний раз. В 1986 году на научной конференции в Японии, не имевшей никакого отношения к людям из Эйндховена, исследователь NTT Хироо Киносита рассказал, что проецировал изображения светом с очень короткой длиной волны, отражённым от многослойных зеркал. Логика была простой. Чем короче длина волны, тем тоньше детали печатает свет, а отрасль тогда работала с ртутными лампами на 436 нанометров, тогда как Киносита спускался почти до 11. Загвоздка в том, что почти всё поглощает свет с такой длиной волны, а значит, построенной на нём машине предстояло работать в вакууме и только на зеркалах. «К сожалению, аудитория отнеслась к моему докладу крайне скептически», – говорил Киносита десятилетия спустя. В Америке рецензенты заявки Bell Labs написали, что столь тонкие детали «никогда не понадобятся», а Эндрю Гаврилюк из Lawrence Livermore выступил с докладом об этой идее и вернулся домой, по его собственным словам, «поджав хвост», пообещав себе больше никогда её не упоминать.

Энди Гроув · Йос БенсхопEUV LLC, 1997–2003

Первой настоящее терпение проявила американская сторона. В 1992 году Энди Гроув одобрил выделение $200 млн из денег Intel на EUV. Когда федеральная поддержка национальных лабораторий пошла на убыль, Intel и её партнёры в 1997 году обязались выделить им $250 млн, причём Intel согласилась оплатить все расходы лабораторий на исследования EUV через консорциум EUV LLC. В том же году ASML наняла Йоса Бенсхопа, чтобы запустить свою программу, в 1998 году вместе с Zeiss создала европейскую исследовательскую группу, а в 1999-м вступила в американский консорциум. Canon и Nikon, лидировавшие в мире по продажам литографического оборудования в середине 1990-х, остались в стороне. Исторические работы расходятся в том, как именно это вышло: по одной версии, Вашингтон фактически не допустил японские компании к участию, по другой, Nikon отказалась сама на фоне разгоревшегося спора, а Canon не пустили. Так или иначе, Intel продвигала голландцев. ASML пообещала построить в США завод не меньше своего голландского и закупать 55% компонентов у американских поставщиков, и как минимум одна добросовестная историческая работа утверждает, что этих условий она так и не выполнила. Так что немалую часть того, чем сегодня восхищаются как защитным рвом ASML, ей преподнесли иностранное правительство и заказчик, отчаянно нуждавшийся в поставщике. В 2001 году она закрыла покупку Silicon Valley Group, последнего, по словам одной из работ, американского поставщика литографии, а Intel лоббировала эту сделку, и так, через семнадцать лет после открытия, ASML купила то, что когда-то было литографическим бизнесом Perkin-Elmer.

Ни одна лампа такого света не даёт, поэтому машине приходится производить его самой. Генератор выстреливает капли расплавленного олова, каждая шириной примерно в треть человеческого волоса, сквозь вакуум со скоростью семьдесят метров в секунду. Лазерный импульс бьёт по капле на лету и расплющивает её в блин, более сильный импульс превращает блин в плазму температурой около 500 000 кельвинов по данным ASML, и плазма излучает свет с длиной волны 13,5 нанометра. Затем прилетает следующая капля, и так 50 000 раз в секунду. Каждое зеркало на пути к пластине отражает лишь около 70% света, поэтому после дюжины таких зеркал может уцелеть меньше 2%. Ионы олова забивали оптику, пока инженеры не добавили водород, который их сдувает. Эти зеркала делает Zeiss, и сама компания приводит такую иллюстрацию: если увеличить одно зеркало до размеров Германии, оно отклонялось бы от заданной формы всего на 0,1 миллиметра. Оптики боялись больше всего. Когда Zeiss показала, что умеет делать такие зеркала, оптика, как сказано в рассказе самой ASML, быстро выпала из списка критических проблем, и внимание компании переключилось на источник света.

Техники работают у большого главного зеркала космического телескопа «Хаббл»
Главное зеркало «Хаббла» на шлифовке в Perkin-Elmer, 1979 год. Через несколько лет Philips предпочтёт эту же компанию ASM.
Грант УиллсонПленарный доклад на SPIE, февраль 2005

Когда-то Бенсхоп говорил, что к 2006 году EUV будет в серийном производстве. В 2006 году компания выпустила два прототипа, один для imec в Бельгии, другой для колледжа нанотехнологий в Олбани, а годом раньше с пленарной трибуны главной конференции отрасли эту идею и вовсе отвергли. «Никто никогда не сможет с прибылью печатать пластины на EUV», – заявил Грант Уиллсон, профессор Техасского университета и сооснователь Molecular Imprints, компании, которая делала конкурирующую технологию. В тот же год DARPA закрыла свою программу по литографии, потратив на неё миллиард долларов за четырнадцать лет. Сторонники в 2001 году говорили о $15–20 млн за установку. Первая предсерийная система ушла в исследовательский центр Samsung в Южной Корее в 2010 году и дала первый свет в канун Рождества, а уже в следующем году ASML сообщала, что средняя цена продажи этой модели составляет около €40 млн. «Нас на SPIE практически распяли», – вспоминал Бенсхоп, потому что заказчики всё время сверяли старую дорожную карту источника с тем, что источник выдавал на деле. Когда в октябре 2012 года ASML согласилась купить поставщика источника света, компанию Cymer, в пресс-релизе она описала положение дел собственными цифрами: до 11 ватт у заказчиков, чего хватало примерно на семь пластин в час.

Одиннадцать ватт

Мощность источника EUV в ваттах в сравнении с 250, которые требовались для серийного производства.

250 W, the target Октябрь 2012, у заказчиков: до 11 Вт 11 W Oct 2012 customer sites Октябрь 2012, лаборатория: 30 Вт 30 W Oct 2012 lab 2016, лаборатория: 200 Вт 200 W 2016 lab Июль 2017, продемонстрировано: 250 Вт 250 W July 2017 demonstrated 250 W, the target 11 W Oct 2012 customers 30 W Oct 2012 lab 200 W 2016 lab 250 W July 2017 shown
Одиннадцать ватт означали около семи пластин в час. Двести пятьдесят означали 125. Первую цифру ASML опубликовала сама, в пресс-релизе о покупке поставщика источника света.
Canon · NikonУход из гонки, 2009 и 2011

Соблазнительно назвать ушедших дураками, но я так не думаю. Canon поставила на рентгеновскую литографию и в конце 2000 года заявила, что прекращает. Nikon сделала ставку на электронную проекцию и бросила её в 2005 году, после того как Intel купила её облигации на $90 млн, отчасти чтобы удержать её в проекте EUV. Тем не менее в 2007 году Nikon поставила EUV-установку японскому предприятию Selete. В мае 2009 года аналитик Nomura, услышав, что Nikon приостановила часть работ над своими EUV-установками, написал, что «виртуальная монополия ASML вполне может стать настоящей», а в сентябре издание EE Times со ссылкой на источники в отрасли сообщило, что усилия Canon в EUV затухают вместе с её передовой литографией, что Canon отчасти оспорила. В 2011 году Nikon отказалась от EUV-систем, сославшись позднее в презентации для инвесторов на «огромные необходимые инвестиции». В её годовом отчёте за 2013 год по-прежнему говорилось, что EUV «продвигается не так, как планировалось», а вместо него назывались 450-миллиметровые пластины. Положите эту фразу рядом с одиннадцатью ваттами и поищите в ней дурака. Здравомыслящий совет директоров на этом месте уходит. Думаю, я бы тоже ушёл на этом месте и написал бы очень хорошую записку с объяснением почему.

Intel · TSMC · SamsungПрограмма соинвестирования заказчиков, 2012

Ставку удержали на плаву заказчики, и структура этого спасения – то, что стоит изучить инвестору. 9 июля 2012 года, когда EUV-установки проходили оценку, а у ASML не хватало денег, компания объявила программу, по итогам которой Intel, TSMC и Samsung получили 15, 5 и 3% акций и согласились оплатить исследования на €1,38 млрд за пять лет. Они заплатили €3,85 млрд за акции, в основном без права голоса, а ASML вернула все эти деньги своим остальным акционерам. Затем последовала покупка Cymer за €1,95 млрд на момент объявления: ASML сообщила SEC, что, по её мнению, у Cymer не хватит ресурсов довести источник до конца в одиночку. А в 2016 году пришёл черёд 24,9% Carl Zeiss SMT, купленных за €1 млрд. Из €829 млн, которые Intel обязалась направить на исследования, €553 млн предназначались для 450-миллиметровых пластин, то есть для направления, на которое указывала Nikon. В ноябре 2013 года, спустя шестнадцать месяцев после объявления программы и вслед за решением её заказчиков, ASML приостановила эту работу, и деньги пошли на EUV.

Ватты пришли поздно. К 2016 году в лаборатории ASML было 200, а в июле 2017 года компания смогла заявить, что довольно стабильно продемонстрировала 250, а это уровень, дающий 125 пластин в час, и при этом один из её руководителей шутил, что, когда он работал в Cymer, цель всегда была «в следующем году». В 2019 году до публики дошёл продукт, который ASML считает первым коммерческим изделием на EUV, – Samsung Galaxy Note10, и на семинаре в том же году Бенсхоп достал телефон. «Когда-то я наивно сказал, что EUV пойдёт в серию в 2006 году», – напомнил он залу, с опозданием на тринадцать лет по его же счёту, и помахал перед людьми телефоном. Когда его позже попросили подвести итог всей истории, он рассмеялся. «Можно сказать, что мы были либо гениями, либо просто упрямцами». Крис Миллер, написавший об этом книгу, называет это качество «упрямой готовностью вкладываться», и мне кажется, он прав. В годовом отчёте за 2025 год ASML называет себя единственным в мире производителем EUV-систем, и в том году компания признала выручку по 48 из них, хотя в декабре 2025 года агентство Reuters сообщало, что прототип в лаборатории в Шэньчжэне генерирует свет EUV, но «пока не выпустил ни одного работающего чипа».

Мне кажется, реплика Бенсхопа – самое честное, что кто-либо говорил об этой компании, потому что он отказывается выбирать. IBM и NTT тоже всерьёз оценивали рентгеновскую литографию, прежде чем отказаться от неё из-за масок, которые так и не удалось заставить работать, и это терпение вспоминают как напрасную трату. Я уже писал о самолётах, что вернулись, и вот один из них: уцелевший, чьи пробоины мы теперь читаем как черты характера. Лучшее, что я могу предложить, – две проверки, к которым не стоит относиться слишком строго. Упрямство ASML было избирательным. Она продолжала совершенствовать машины на глубоком ультрафиолете, которые оплачивали счета, отгрузила в 2003 году первую иммерсионную систему и бросала то, что переставало быть нужным заказчикам. И те, кому предстояло покупать это устройство, вложили деньги, когда цифра ещё стояла на одиннадцати. Но и это не даёт чистого результата, потому что заказчик, веривший дольше всех, получил меньше всех. Intel сделала первую ставку в 1992 году и, споткнувшись на собственных заводах, начала применять EUV лишь в 2023-м.

Остаётся человек с трибуны. Canon в 2014 году купила Molecular Imprints, компанию, сооснователем которой был Грант Уиллсон, и наноимпринтная литография стала её дорогой обратно к передовому краю производства чипов, а в управленческом плане Nikon на 2022 год компоненты для EUV были названы драйвером роста: детали для машины, от которой она когда-то отвернулась. В сентябре 2024 года Canon совершила первую, как сообщалось, официальную продажу установки наноимпринта, через десять лет после покупки, исследовательскому институту в Техасе. Через десять лет после начала собственной ставки у ASML было два прототипа, работавших у заказчиков, а со сцены ей объявили, что никто никогда не сможет с прибылью печатать пластины на EUV. Мне бы очень хотелось сказать вам, что одно из двух – терпение, а другое – упрямство. Такие фразы можно писать только задним числом.

Заметки

  1. Основание ASML, сорок семь инженеров, Perkin-Elmer, PAS 2000 и сараи взяты из статьи Jorijn van Duijn «ASML’s founding story», ASML, 3 апреля 2024 года, и из онлайн-хронологии истории ASML, где также упомянуты протекающий сарай в Эйндховене, переезд в Велдховен в 1985 году, начало партнёрства с Zeiss и события 1988 года.
  2. О докладе Киноситы 1986 года и о том, как приняли доклад Гаврилюка, рассказано в статье Sander Hofman «Making EUV: from lab to fab», ASML, 30 марта 2022 года, и в Photonics Focus от SPIE, май/июнь 2023 года. Источники расходятся в том, какое общество принимало эту конференцию. Цифра в 11 нанометров взята из материала Rachel Courtland, IEEE Spectrum, 31 октября 2016 года.
  3. Рецензия Bell Labs, $200 млн Гроува, обязательство 1997 года, блокирование японских компаний, условия ASML 1999 года, лоббирование сделки с SVG, описание SVG как последнего американского поставщика и работы IBM и NTT над рентгеновской литографией взяты из доклада John VerWey, Tracing the Emergence of Extreme Ultraviolet Lithography, CSET, июль 2024 года. То, что Nikon отказалась, что Canon не допустили и что ASML так и не выполнила свои условия, взято из статьи Brian Potter «How ASML Got EUV», Construction Physics, 20 ноября 2025 года, где также названа Ultratech Stepper как ещё один американский лицензиат. Продажа литографического подразделения Perkin-Elmer компании SVG в 1990 году взята из истории ASML в Уилтоне, 2023 год.
  4. Скорость и частота капель и температура плазмы взяты из материала ASML «The hottest thing about ASML machines». В другом месте ASML описывает плазму как в 40 раз более горячую, чем поверхность Солнца, что не сходится с этой цифрой, поэтому я использовал только одну. Размер капли и водород – из MIT Technology Review, 27 октября 2021 года; отражающая способность зеркал – из IEEE Spectrum, 2016 год; сравнение с Германией – из презентации Simon Bihr, Carl Zeiss SMT, на семинаре EUVL 2022 года.
  5. Реплика Гранта Уиллсона взята из статьи «EUV litho headed for failure, say SPIE keynoters», EE Times, 1 марта 2005 года. Уход DARPA и разговоры о цене 2001 года – из доклада CSET; первый свет – из «Making EUV». Среднюю цену продажи NXE:3100 ASML указала как €42 млн в результатах за второй квартал 2011 года и €40 млн за систему в результатах за третий квартал, оба отчёта поданы в SEC. Более высокую цифру CSET, $120 млн, не удалось найти в источнике, на который он ссылается.
  6. 11 ватт, семь пластин в час и условия сделки 2012 года по Cymer взяты из пресс-релиза ASML от 17 октября 2012 года, поданного в SEC. Лабораторная цифра в 30 ватт – из того же пресс-релиза, цифра в 200 ватт – из IEEE Spectrum, 2016 год, а сообщение о 250 ваттах – из EE Times Asia, 18 июля 2017 года.
  7. Canon и Nikon: CSET; John Walko, «Nikon said to be delaying EUV lithography development», EE Times/EDN, 15 мая 2009 года; Mark LaPedus, «Canon struggles in litho as tool prices soar», EE Times, 18 сентября 2009 года; Nikon, Annual Report 2013; Nikon, презентация IR Day 2022, страница 47. Canon отрицала, что отказалась от 193-нанометровой литографии.
  8. Программа соинвестирования описана в пресс-релизах ASML от 5 августа и 17 октября 2012 года, в более позднем документе 6-K и в отчётах 20-F за 2012, 2013 и 2016 годы, где также указаны приостановка работ по 450-миллиметровым пластинам, обязательство Intel и мнение ASML о ресурсах Cymer. Доля в Zeiss – из совместного пресс-релиза от 3 ноября 2016 года.
  9. Слова Бенсхопа и рассказ об оптике взяты из «Making EUV». Данные за 2025 год – из формы 20-F ASML, поданной 25 февраля 2026 года. Прототип в Шэньчжэне – из материала Reuters «How China built its „Manhattan Project“ to rival the West in AI chips» от 17 декабря 2025 года, прочитанного в републикации гонконгского издания The Standard. Миллер процитирован в MIT Technology Review, 1 апреля 2024 года. Начало применения EUV компанией Intel в 2023 году – из CSET.
  10. Покупка Canon в 2014 году и её первая официальная продажа взяты из статьи «Canon finds first customer for nanoimprint tool», Bits&Chips, 30 сентября 2024 года.

P.S.Меня зовут Pedrum Shokouhi. Я одержим тем, как компании создаются, финансируются и управляются. Поэтому я пишу о них, разбираю их стратегию как инвестор и строю собственные. Здесь я делюсь тем, чему учусь.