الموجة الثانية: المنافسة

بعد الإنتاج الضخم لرقائق المعالجة 16 نانومتر و14 نانومتر، سواء DUV أو EUV، ظلت آلات الطباعة الحجرية المتطورة من ASML مطلوبة بشدة في السوق دائمًا. تتنافس شركات TSMC وSamsung Electronics وIntel والعديد من شركات تصنيع الرقاقات الكبرى في الصين القارية على عدد محدود من آلات الطباعة الحجرية كل عام.

في السنوات الأخيرة، مع الإنتاج الضخم لعمليات 7nm و5nm و3nm، أصبحت المنافسة بين TSMC وSamsung Electronics وIntel على معدات الأشعة فوق البنفسجية شرسة بشكل متزايد.

يُذكر أن TSMC تمتلك حوالي 60 آلة طباعة حجرية بالأشعة فوق البنفسجية، وهو ما يمثل أكثر من 50% من إجمالي أجهزة الأشعة فوق البنفسجية التي يتم شحنها في السوق. مع تطور أبحاث 2 نانومتر والبناء الرائع، وضعت TSMC طلبات أعلى على معدات EUV ذات الفتحة الرقمية العالية، وقدمت طلبات مبكرة لتأمين مكانة رائدة في ASML.

تقوم سامسونج أيضًا بشراء معدات عالية NA EUV وطلبت من ASML تسليم المعدات مباشرة إلى مصنعها للاختبار، مما يشكل سابقة لشركة ASML لشحن المعدات واختبارها مباشرة في منشآت العملاء. حاليًا، تمتلك سامسونج حوالي 60% فقط من عدد آلات الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية مقارنةً بـ TSMC، بل وأقل من ذلك. وفي عام 2022، اشترت سامسونج ما يقرب من 18 جهازًا يعمل بالأشعة فوق البنفسجية.

وفي عام 2021، أعلنت إنتل عن عودتها إلى سوق المسبك وكشفت عن مخطط لتكنولوجيا المعالجة المتقدمة. إنهم يخططون لإطلاق خمسة أجيال جديدة من تكنولوجيا معالجة الرقائق على مدى السنوات الأربع المقبلة. ولتحقيق هذا الهدف، تتنافس إنتل أيضًا على آلات الطباعة الحجرية ذات الأشعة فوق البنفسجية الأكثر تقدمًا من ASML. في النصف الثاني من عام 2021، أعلنت شركة Intel أنها قدمت طلبًا قبل TSMC وSamsung لشراء ASML's TWINSCAN EXE:5200، وهو جهاز يعمل بالأشعة فوق البنفسجية مع NA يبلغ 0.55 والذي تعمل ASML على تطويره حاليًا. يصل سعر الوحدة لهذه المعدات إلى 300 مليون دولار أمريكي، ويقال إنها تتمتع بإنتاجية تزيد عن 220 رقاقة في الساعة. وفقًا لخطة ASML، من المتوقع أن يتم استخدام TWINSCAN EXE:5200 بحلول نهاية عام 2024 للتحقق من الصحة وإنتاج الرقائق بدءًا من عام 2025.

لتلبية العمليات المتقدمة المتطورة، تعمل ASML على تطوير آلات طباعة حجرية أكثر تقدمًا بالأشعة فوق البنفسجية، مع التركيز بشكل أساسي على NA العالي.

توفر معدات High-NA EUV دقة أعلى، مما يسمح بزيادة كثافة الرقائق عدة مرات مع تقليل العيوب والتكاليف ودورات تصنيع الرقائق. ستعمل معدات EUV الجديدة على زيادة قيمة NA الخاصة بها من 0.33 إلى 0.55 لتحقيق نقش عالي الدقة. بالمقارنة مع آلة الطباعة الحجرية 0.33 NA، فإن دقة 0.55 NA تتحسن من 13 نانومتر إلى 8 نانومتر، مما يتيح تعريضًا أسرع وأفضل لأنماط الدوائر المتكاملة الأكثر تعقيدًا ويتجاوز حدود الزخرفة الفردية بمسافة 32 نانومتر إلى 30 نانومتر.

على الرغم من أن سوق أشباه الموصلات سيشهد تباطؤًا في عام 2023، إلا أن عمالقة الرقائق العالمية بما في ذلك TSMC وIntel وSamsung وSK Hynix وMicron لا يزالون يستثمرون بنشاط في معدات الأشعة فوق البنفسجية. ستقوم TSMC وSamsung بتوسيع سعتهما 3 نانومتر في عام 2024، بينما ستبدأ Intel الإنتاج الضخم لأول شريحة معالجة Intel 4 باستخدام تقنية EUV في نهاية هذا العام.

ذكرت ASML أنه بالنسبة للتيار الرئيسي 0.33 NA، في عام 2021، بلغ متوسط ​​تصنيع الرقاقات التي تستخدم تقنيات معالجة 5 نانومتر حوالي 10 طبقات لكل قناع رقاقة. ومع ذلك، مع الإنتاج الضخم لتقنية 3 نانومتر في عام 2023، سيصل متوسط ​​طبقات قناع الرقاقة إلى 20 طبقة.

أما بالنسبة لـ DRAM، فيمكن حاليًا إنتاج قناع مكون من 5 طبقات باستخدام تقنية EUV، ولكن في عام 2024، سيزيد إلى 8 طبقات. ستعتمد بعض العمليات أنماطًا متعددة، وستحتوي كل رقاقة على ما يصل إلى 10 طبقات من الأقنعة.

وفقًا لإحصائيات ASML، مع زيادة شركات تصنيع الرقاقات ومصنعي DRAM لنفقاتها الرأسمالية بالأشعة فوق البنفسجية، اعتبارًا من الربع الأول من عام 2023، قامت الشركة بشحن 136 آلة طباعة حجرية بالأشعة فوق البنفسجية.

صرح بيتر وينينك، الرئيس التنفيذي لشركة ASML، هذا الأسبوع أنه من المتوقع أن يطلقوا أول جهاز يعمل بالأشعة فوق البنفسجية في الصناعة بفتحة رقمية تبلغ 0.55، وهو TWINSCAN EXE:5000. ومع ذلك، سيتم استخدام هذا الجهاز بشكل أساسي للبحث والتطوير لتعريف عملاء الشركة بالتكنولوجيا الجديدة ووظائفها. وكما ذكرنا سابقًا، تبلغ تكلفة كل جهاز من هذه الأجهزة أكثر من 300 مليون دولار أمريكي.

هذا العام، ستقوم ASML بإرسال معدات TWINSCAN EXE:5000 إلى عميل لم يتم الكشف عنه، وهو على الأرجح شركة Intel. أعلنت Intel سابقًا عن خطط لبدء الإنتاج الضخم (HVM) باستخدام معدات NA TWINSCAN EXE عالية الجودة اعتبارًا من عام 2025، مع تقنية المعالجة 18A (~1.8nm). لذلك، تعمل شركة Intel بنشاط على استكشاف معدات الطباعة الحجرية عالية الدقة منذ عام 2018 وقد قدمت طلبات شراء لكل من TWINSCAN EXE:5000 والإصدار التجاري من TWINSCAN EXE:5200.

بالمقارنة مع إنتل، سوف تتبنى TSMC وسامسونج معدات الأشعة فوق البنفسجية مع NA يبلغ 0.55 في وقت لاحق قليلاً، ولكن في موعد لا يتجاوز عام 2030.

بالنسبة لعام 2023، يعتقد مهدي حسيني، أحد كبار المحللين في Susquehanna International Group، أن عملية TSMC مقاس 3 نانومتر لا يمكنها تحقيق إنتاج كبير الحجم دون استخدام معدات الأشعة فوق البنفسجية لأنماط متعددة بسبب اعتبارات التكلفة. تستخدم TSMC حاليًا NXE:3600D، الذي يبلغ إنتاجيته 160 رقاقة في الساعة (wph).

ستقدم ASML الطراز الجديد High-NA NXE:3800E بحلول نهاية هذا العام. مع انخفاض التكلفة الإجمالية للأنماط المتعددة EUV، يمكن لـ NXE:3800E إنتاج 195 رقاقة في الساعة في البداية ويمكن تحسينها لتحقيق إنتاجية تبلغ 220 رقاقة في الساعة مع مرور الوقت، وهو ما يمثل تحسنًا بنسبة 30% مقارنة بـ NXE:3600D.

الموجة الثالثة : الصعود

وبعد أن نفذت الولايات المتحدة القواعد التنظيمية التي تحظر بيع معدات DUV وEUV المتوسطة إلى المتطورة إلى الصين القارية، بدأت المعركة من أجل الموجة الثالثة من الطباعة الحجرية بهدوء. يتضمن ذلك القيود والتدابير المضادة، بالإضافة إلى موجة جديدة من تطوير تكنولوجيا الطباعة الحجرية والاعتماد على الذات.

في الوقت الحالي، لا تستطيع مصانع الرقاقة في الصين القارية شراء آلات الطباعة الحجرية المخصصة لإنتاج رقائق متقدمة أقل من 14 نانومتر. إذا تم استخدام الإصدارات الأقدم من معدات DUV لإنتاج شرائح 14 نانومتر و7 نانومتر، فستكون هناك حاجة إلى تعريضات متعددة، مما يؤدي إلى تكاليف أعلى بشكل كبير وصعوبات في تحسين الإنتاجية.

اعتبارًا من الأول من سبتمبر، أدت أحدث إجراءات الرقابة على تصدير معدات أشباه الموصلات من هولندا إلى تقييد تصدير معدات DUV للعمليات الناضجة إلى البر الرئيسي للصين، بما في ذلك تلك التي تتضمن عمليات 1 نانومتر - 38 نانومتر.

أعلنت ASML هذا الأسبوع أنها قدمت طلب ترخيص تصدير إلى الحكومة الهولندية لآلات TWINSCAN NXT:2000i وآلات الطباعة الحجرية الغاطسة المستقبلية. أصدرت الحكومة الهولندية الترخيص اللازم لشحن أجهزة TWINSCAN NXT:2000i والأجهزة المستقبلية للعملاء الصينيين حتى نهاية هذا العام. ومع ذلك، تقدر الشركة أنها لن تكون قادرة على الحصول على تراخيص التصدير ذات الصلة بعد يناير 2024.

في الرابع من سبتمبر، عبّر بيتر وينينك، الرئيس التنفيذي لشركة ASML، عن آرائه بشأن ضوابط التصدير والحمائية التي تواجهها الشركة خلال برنامج تلفزيوني. وأكد أن عزل الصين القارية بالكامل من خلال ضوابط التصدير ليس نهجًا مجديًا. ويوضح الاختراق في الرقاقات المستخدمة في هاتف Xiaomi Mate 4 Pro هذه النقطة بشكل غير مباشر. في الواقع، تدفع هذه القيود الصين القارية إلى مضاعفة جهودها في مجال الابتكار. وصرح بأنه إذا لم ترغب أوروبا والولايات المتحدة في مشاركة التكنولوجيا، فإن الصين القارية ستجري أبحاثها الخاصة، وتستكشف حلولًا لم تأخذها الشركات الغربية في الاعتبار. تُحفّز السياسات التقييدية التي تنتهجها الحكومات الغربية الابتكار والإبداع في الصين القارية.

وحذر بيتر وينينك من أن البر الرئيسي للصين سوف يصمم تقنيات ومنتجات جديدة، الأمر الذي قد يؤدي إلى منافسة عالمية. ذكرت صحيفة وول ستريت جورنال سابقًا أنه عندما قامت الولايات المتحدة بتحديث قيود مبيعات الرقائق في أكتوبر 2022، استوردت شركات البر الرئيسي الصيني ما قيمته 2.4 مليار دولار فقط من معدات أشباه الموصلات، وهو أدنى رقم منذ تنفيذ الحظر قبل أكثر من عامين. ويشير هذا إلى أن صناعة معدات أشباه الموصلات في الصين تسعى جاهدة لتقليل الاعتماد على الواردات، وأن عملية تحقيق الاعتماد على الذات تتسارع.