بالنظر إلى التطور التاريخي، فإن تطور وتطبيق آلات الطباعة الحجرية (في إشارة خاصة إلى تلك المستخدمة في العمليات الأمامية لتصنيع الدوائر المتكاملة) قد واجه العديد من التقلبات والمنعطفات. بشكل عام، هناك فترتان جديرتان بالملاحظة. الأول هو عندما ظهرت ASML كلاعب مهيمن من خلال الاستفادة من تكنولوجيا الغمر، متجاوزة قادة الصناعة السابقين. وكانت هذه معركة التكنولوجيات. بدأت الفترة الثانية بتسويق الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV)، مع اشتداد المنافسة على عقد المعالجة المتقدمة (بدءًا من 16 نانومتر) بين TSMC، وسامسونج، وإنتل، الذين تنافسوا على قدرة الأشعة فوق البنفسجية المحدودة. وكانت هذه معركة الشركات.

ومن الوضع الحالي، فإن الموجة الثالثة من المنافسة في آلات الطباعة الحجرية بدأت تختمر، ومن المتوقع أن تكون أكثر تعقيدًا وشدة من الموجتين السابقتين.

الموجة الأولى: الهجوم المضاد

في عام 1957، حصل جاي لاثروب وجيمس نال من مختبر الجيش الأمريكي على براءة اختراع لتكنولوجيا الطباعة الحجرية الضوئية، والتي كانت تستخدم لترسيب شرائح معدنية على ركائز خزفية لتوصيل الترانزستورات المنفصلة. في عام 1959، انضم لاثروب إلى شركة Texas Instruments وانتقل نال إلى شركة Fairchild Semiconductor. في عام 1958، قام جاي لاست وروبرت نويس بتصنيع أول كاميرا "خطوة وتكرار" في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات، وذلك باستخدام الطباعة الحجرية الضوئية لصنع العديد من الترانزستورات على رقاقة واحدة. كان هذا هو النموذج الأولي لآلة الطباعة الحجرية الضوئية.

في الثمانينيات، سيطرت شركة GCA من الولايات المتحدة على السوق العالمية لآلات الطباعة الحجرية الضوئية. ومع ذلك، وبسبب التسرع في تسليم المعدات للعملاء دون إجراء فحص مناسب، تم إرسال مئات العدسات المعيبة إلى السوق. وفي نفس الفترة تقريبًا، قامت شركة Nikon من اليابان بتحسين نظام التركيز البؤري لآلة الطباعة الحجرية الضوئية وطورت أهداف خط g بفتحة رقمية أكبر، مما سمح للنظام بعرض أنماط صغيرة على مقاوم الضوء بشكل أكثر وضوحًا. وسرعان ما سمح هذا الابتكار لشركة Nikon بالسيطرة على السوق، وتخلى العملاء عن آلات الطباعة الحجرية الضوئية الخاصة بشركة GCA، مما أدى إلى تراجع شركة GCA سريعًا.

وفي الوقت نفسه، أطلقت Canon أيضًا منتجات معتمدة في السوق، لتصبح واحدة من الشركتين الرائدتين في صناعة آلات الطباعة الحجرية الضوئية في ذلك الوقت إلى جانب شركة Nikon.

وفي الوقت نفسه، واستنادًا إلى نجاحها في آلات الطباعة الحجرية الضوئية خطوة ومسح ضوئي، تمكنت شركة ASML من اللحاق بالركب تدريجيًا، خاصة مع منتجها الشهير PAS 5500، الذي نال استحسان السوق بشدة. بعد سنوات من العمل الشاق، أصبحت ASML عملاقًا في عصر آلة الطباعة الحجرية الضوئية خطوة ومسحًا ضوئيًا.

ومع ذلك، في ذلك الوقت، لم تكن مكانة ASML الصناعية بارزة كما هي الآن، وكانت أدنى قليلاً من Nikon وCanon.

نشأت هيمنة ASML في صناعة آلات الطباعة الحجرية الضوئية من ترقية العملية من 193 نانومتر إلى 157 نانومتر. قبل ذلك، استخدمت آلات الطباعة الحجرية الضوئية خطوة ومسح المسار التكنولوجي الجاف (وسط التعرض هو الهواء) ودعمت التقدم التكنولوجي باستخدام مصادر ضوء التعرض ذات المستوى الأعلى. سعيًا لتحقيق دقة أعلى، تغير الطول الموجي لمصدر الضوء من 365 نانومتر الأولي إلى 248 نانومتر، ثم إلى 193 نانومتر. بعد ذلك، كان من الصعب الاستمرار على هذا الطريق التكنولوجي.

في ذلك الوقت، واجهت الصناعة خيارين: التحسين التكنولوجي والتعطيل. اختار العملاقان Nikon وCanon تحسين مسارهما التكنولوجي الحالي، في حين اختارت ASML المقامرة بسبب ظهور تقنية غمر جديدة.

الطباعة الحجرية المغمورة، التي اقترحها بنجامين لين في الوقت الذي كان فيه عالمًا في TSMC، استخدمت الماء بشكل إبداعي كوسيلة غمر. لا يزال يستخدم مصدر الضوء الأصلي ذو الطول الموجي 193 نانومتر، ولكن من خلال انكسار الماء، تم تقليل الطول الموجي الذي يدخل إلى مقاوم الضوء إلى 134 نانومتر. معامل الانكسار لمصدر ضوء طوله 193 نانومتر في الهواء هو 1، بينما يبلغ 1.4 في الماء. وهذا يعني أنه في ظل نفس ظروف مصدر الضوء، يمكن تحسين دقة آلات الطباعة الحجرية المغمورة بمقدار 1.4 مرة.

ومع ذلك، بدت هذه التكنولوجيا في ذلك الوقت جريئة للغاية، مع صعوبات فنية وتكاليف عالية. كان المستفيدون من تقنيات الطباعة الحجرية التقليدية مترددين في قبولها. سافر لين إلى الولايات المتحدة واليابان وألمانيا وهولندا للترويج للطباعة الحجرية المغمورة وبيع فكرته لمصنعي آلات الطباعة الحجرية. لكنه واجه الرفض من معظم عمالقة الصناعة، حتى أن نيكون ضغطت على TSMC "لقتله".

في هذه الحالة، وضع لين أمله الأخير على ASML، ولم يخذله الأخير. عندما وصل تطور التكنولوجيا والصناعة إلى مفترق الطرق، اختارت ASML الابتكار المدمر وفازت بالمقامرة.

في عام 2003، تعاونت ASML وTSMC لتطوير أول معدات الطباعة الحجرية الغاطسة، TWINSCAN XT:1150i، والتي أعقبتها نسخة محسنة في العام التالي. وفي العام نفسه، قدمت شركة Nikon، مع التقدم البطيء في البحث والتطوير، نموذجًا أوليًا لآلة الطباعة الحجرية الجافة مقاس 157 نانومتر.

إحداهما كانت التكنولوجيا الجديدة التي استخدمت مصدر الضوء الأصلي 193 نانومتر وتطورت إلى طول موجي 132 نانومتر عبر الماء، بينما كانت الأخرى نموذجًا أوليًا بطول موجي 157 نانومتر. وكانت مزايا الطباعة الحجرية الغمر واضحة. أصبحت هذه التقنية هي الحل السائد للطباعة الحجرية لعقد العمليات اللاحقة مثل 65 نانومتر، و32 نانومتر، و16 نانومتر، و7 نانومتر، حتى عقدة 3 نانومتر الحالية.

الاختيار أعظم من الجهد. اتخذت ASML الاختيار الصحيح، بينما اتخذت Nikon وCanon الاختيار الخاطئ. وسرعان ما احتضن السوق آلات الطباعة الحجرية الغاطسة، تاركة منتجات الطباعة الحجرية الجافة التقليدية في المستودعات يتراكم عليها الغبار. وقد أدى ذلك إلى هدر نفقات البحث والتطوير التي تقدر بمليارات الدولارات لدى شركتي Nikon وCanon وانخفاض حصتهما في السوق بشكل كبير. في الخمسة عشر عامًا التي سبقت عام 15، كانت ASML أصغر لاعب في الطبقة العليا من آلات الطباعة الحجرية، حيث كانت حصتها في السوق أقل من 2000%. ومع تسويق الطباعة الحجرية المغمورة تجاريًا، بحلول عام 10، وصلت حصة ASML في السوق إلى 2008%، لتتميز بذلك وحدها.

انتهت الموجة الأولى من منافسة آلات الطباعة الحجرية المعتمدة على التكنولوجيا، وبرز ASML كفائز.

يتبع...