De technologie waar de Chinese chipfabrikant SMIC zijn hoop op gevestigd heeft om 5nm-chips te kunnen maken, is nog mijlenver verwijderd van productie op grote schaal. Dat zegt ASML-topman Peter Wennink in een interview met Tweakers.
In het gesprek volgend op de publicatie van ASML's jaarcijfers, geeft Wennink aan dat China voorlopig geen alternatieven heeft voor de EUV-machines van ASML als het land chips op 7nm-nodes of kleiner wil maken. China moet het doen met de machines voor immersielithografie, die ASML wel mag blijven leveren. Wennink: "10nm is ook heel geavanceerd."
Eind vorig jaar maakte het Chinese staatsmedium China.org.cn bekend dat SMIC er hard aan werkt om minder afhankelijk te zijn van de EUV-machines van ASML voor zijn chipproductie. De Chinese halfgeleiderindustrie wil de achterstand die het op chipgebied heeft tegenover Taiwan, Zuid-Korea en de Verenigde Staten inhalen.
Nu ASML geen EUV-technologie aan SMIC mag leveren, vanwege Amerikaanse handelsbelemmeringen, ziet het land dat streven gedwarsboomd. Chinese onderzoeksinstituten zouden echter een doorbraak hebben bereikt met laser direct writing. Bij deze techniek beschrijven lasers direct en heel precies op nanoniveau wafers, wat als voordeel kan hebben dat geen dure maskers nodig zijn, zoals bij EUV- en immersielithografie.
De doorbraak zou bereikt zijn door onderzoek van het Suzhou Institute of Nano-tech & Nano-Bionics in samenwerking met het Chinese National Center for Nanoscience and Technology. Details over die doorbraak zijn er niet, maar deze zou maken dat laser direct writing potentie biedt voor massaproductie. Daarmee zou het land de grondslag leggen voor zelfontwikkelde lithografiemachines voor het maken van 5nm-chips.
Op de vraag hoe serieus we de claims moeten nemen, antwoordt ASML-ceo Peter Wennink: "Dit soort claims moet je plaatsen in de context. Ze kunnen nergens naar toe. De laser direct writing-technologie is experimenteel. Die is nog mijlenver verwijderd van volumeproductie. Tuurlijk, net als bij e-beamtechnologie (enigszins vergelijkbare technologie om direct wafers te beschrijven, red.) kun je best hele geavanceerde chips maken. Maar dan praat je over een duur van dagen per wafer voor de verwerking. Dan kun je met een paar machines hooguit tienduizend chips maken, bijvoorbeeld voor militaire toepassingen, zoals drones of raketten."
De mogelijkheid dat China zelf EUV-technologie gaat inzetten, acht Wennink ook klein. ASML is in het verleden meerdere keren doelwit van hacks geweest, waarbij de vrees was dat informatie over EUV gestolen werd door staatshackers, die mogelijk namens China zouden opereren. Volgens Wennink is ASML het enige bedrijf ter wereld dat momenteel EUV-machines kan produceren: "Ze hebben te maken met dezelfde wetten van de natuur, dus zeg nooit nooit. Maar wij hebben er 20 jaar over gedaan. We hebben in die tijd een ecosysteem van wereldklasse opgebouwd, met zeer geavanceerde kennis over optics en lasers. En dan heb ik het nog niet over de moeilijkheden bij het integreren van de technologie in een machine."
De Nederlandse overheid dreigt de export van EUV-technologie aan China aan banden te leggen, na een lobby van de VS. De licentie voor die export is eind 2019 niet verlengd en niet bekend is wanneer er een definitief besluit valt en hoe dat uitpakt. Wennink meldt hier ook geen zicht op te hebben, maar niet voor de gevolgen te vrezen. "We hebben ruim voldoende mogelijkheden om te leveren aan China. Met technologie voor immersielithografie (die niet onder de restricties vallen, red.) kun je ook al veel. Zo is 10nm ook al geavanceerd."
Of hij verwacht dat de situatie onder president Biden zal veranderen? "Trump is grilliger, maar de visie van de Amerikanen dat China de grote concurrent is, zal niet veranderen." Bij de toelichting op de kwartaalcijfers van ASML, sprak Wennink de hoop uit dat er bilaterale gesprekken komen tussen de VS, Europa, Japan en Zuid-Korea over hun gezamenlijke belang met betrekking tot China. Dit kan volgens hem voorkomen dat er opnieuw 'onverwachte regulering komt die voor opschudding in het tech-ecosysteem zorgt', zoals in 2020. Hij noemde als voorbeelden gelijke kansen voor buitenlandse bedrijven in China versus Chinese bedrijven en het handhaven van regels rond intellectueel eigendom in China. Niet verwonderlijk zijn dit gebieden waar ASML zelf voordeel bij zou hebben, bij een hardere gezamenlijke westerse lijn.
Nu de toekomst van de levering aan China onzeker is, en Intel een moeilijke tijd doormaakt met zijn chipproductie, lijkt het alsof ASML steeds afhankelijker is geworden van Taiwan met TSMC en Zuid-Korea met Samsung. Ziet Wennink hier risico's? "Alleen geopolitiek zou je hier van risico's kunnen spreken, maar voor de markt zie ik geen gevaar." Het zou ASML niet uitmaken waar de producten gemaakt worden. Volgens de topman vertegenwoordigt de markt voor halfgeleiders, hardware en IT-dienstverlening wat investeringen betreft een waarde van 400 miljard dollar en dit bedrag zou alleen maar in omvang toenemen. Die groei zou de stijgende kosten voor chipproductie op steeds kleinere schaal opvangen. Wennink beschrijft een cyclus hoe ASML en zijn partners verantwoordelijk zijn voor snellere en goedkopere technologie, waar de techindustrie innovatieve applicaties mee ontwikkelt, die weer een vraag naar snellere en goedkopere technologie oplevert.
Om verdere verkleining van chipstructuren, en dus snellere en goedkopere chips, mogelijk te maken, werkt ASML al aan de volgende EUV-generatie, met de naam High-NA. NA staat voor numerieke apertuur van lenzen en door die bij EUV-machines te verhogen van 0,33 nu tot 0,55 bij High-NA, kunnen weer kleinere dimensies op het waferoppervlak aangebracht worden.
De R&D-kosten van ASML kwamen vorig jaar uit op 2,2 miljard euro. Dat is het dubbele van wat het bedrijf uit Veldhoven in 2016 aan onderzoek uitgaf en die verhoging komt mede door de ontwikkeling van High-NA. Is die technologie zoveel uitdagender dan het huidige Low NA-EUV? "Nee, de uitdagingen van High NA liggen in het verlengde van EUV. Het gaat vooral om het zo nauwkeurig mogelijk maken van de EUV-optica."
ASML verwacht dat fabrikanten EUV High-NA voor het eerst in gaan zetten voor enkele lagen bij de 2nm-generaties van chipnodes en voor meer lagen bij de 1nm-productie. Volgend jaar zouden geheugenfabrikanten EUV Low-NA gaan gebruiken voor dram-productie, bij de 1-Alpha-generatie van die chips.
Wennink benadrukt dat EUV inmiddels volledig gearriveerd is. De technologie werd in 2018 marktrijp verklaard en werd in 2019 gebruikt voor massaproductie, met 2020 als jaar waarin de productie werd opgevoerd. Op de vraag waar de uitdagingen bij EUV nu nog liggen antwoordt hij: "De uitdaging ligt bij het zo snel mogelijk op het niveau krijgen van de productie zodat die vergelijkbaar is met machines op basis van immersielithografie, bijvoorbeeld wat de uptime betreft. We moeten uiteindelijk naar 300 wafers per uur." EUV is dus gearriveerd, maar nog niet op het gewenste niveau? "Nog niet helemaal, maar dat hebben we ook altijd gezegd."
EUV was voor ASML jarenlang een enorm doel aan de horizon. Over wat er na EUV moet komen, wat mogelijk voor een zelfde vergezicht kan zorgen, hield de topman zich op de vlakte. "Toen ik begon bij ASML was er nog geen immersietechnologie. Innovatie wordt gedreven door de diepte van de problematiek. Op dit moment is er geen probleem dus een opvolger is niet aan de orde. We hebben 20 jaar geleden het fundament voor EUV gelegd, maar zijn er in 2008 echt aan gaan werken. EUV gaat nog zeker 15 jaar mee, tot ver in het volgende decennium."