nieuwsbriefBroncode
Broncode Het is een drukke week voor technologie en geopolitiek, met belangrijke ontmoetingen tussen de VS en China, en tussen China en Europa. Ondertussen duikt er een nieuwe concurrent op voor de chipmachines van ASML: Substrate, uit Silicon Valley.
Een EUV-chipmachine van ASML.
De Amerikaanse pers pakte deze week flink uit met de aankondiging van Substrate, een start-up uit San Francisco die 100 miljoen dollar ophaalde om een rivaal te ontwikkelen voor de chipmachines van ASML. Substrate gebruikt een ander soort lichtstraal om chippatronen af te drukken. Een van de vroege investeerders is het Founders Fund van serie-ondernemer Peter Thiel.
Substrate belooft dat zijn XLR-machine (röntgenlithografie) veel voordeliger wordt dan die van ASML. Moet Veldhoven zich zorgen maken over de concurrentie uit Silicon Valley?
Je leest hier een artikelversie van onze nieuwsbrief NRC Broncode. Wekelijks schrijven wij over technologische ontwikkelingen die op de redactievloer tot opwinding leiden. Inschrijven (voor Plus-abonnees) doe je hier:
Inschrijven voor NRC Broncode
„Amerika moet zijn verdiende plek als toonaangevende chipproducent terugkrijgen”, stelt het ronkende persbericht van Substrate. Dat is koren op de molen van de regering-Trump. Het zit de Amerikanen hoog dat ze voor hun technologische innovatie afhankelijk zijn van buitenlandse bedrijven, zoals ASML en de Taiwanese chipfabrikant TSMC. De VS lieten hun eigen lithografietechniek, de belangrijkste apparatuur in een chipfabriek, versloffen. ASML was het enige bedrijf dat erin slaagde de complexe methode onder de knie te krijgen. Dat kostte vijftien jaar, omdat het zo moeilijk is om een machine die in het lab ‘in principe’ werkt, non-stop te laten draaien in de chipfabriek.
De AI-chips die bedrijven als Nvidia of AMD laten produceren door TSMC of de snelle processors van Intel, Apple en Qualcomm: ze worden allemaal gemaakt met behulp van Nederlandse machines die honderden miljoenen euro’s per stuk kosten.
Zulke lithografiesystemen zijn complexe fotokopieerapparaten voor chips, die patronen van chips afdrukken met licht. Lenzen of spiegels sturen lichtstralen langs een masker of blauwdruk met het originele chippatroon, waarna het licht op een snel bewegende siliciumschijf (wafer) valt met een lichtgevoelige laag. Dat proces herhaalt zich tientallen, soms honderden keren voordat de chips klaar zijn om verder verwerkt te worden.
Chips zijn sneller en efficiënter als je meer transistors op een vierkante centimeter propt. Daarvoor is licht met een korte golflengte nodig, net zoals je nauwkeuriger kunt schrijven met een dunne fineliner dan met een dikke viltstift. Het optische systeem helpt de ‘stift’ nog dunner te maken.
De golflengte wordt uitgedrukt in nanometers, een miljoenste van een millimeter. Substrate werkt met röntgenstraling met een golflengte van minder dan 4 nanometer. Daarmee kan het bedrijf in theorie kleinere details afdrukken dan ASML’s meest geavanceerde chipmachines, die licht met 13,5 nanometer golflengte gebruiken.
Soft X-Ray heet die golflengte officieel, maar ASML noemt het liever ‘Extreem Ultraviolet’ (EUV). Dat klinkt wat stoerder. Past ook beter bij een machine die met een zware laser op piepkleine tindruppeltjes schiet, explosies genereert die warmer zijn dan de zon en het Brabantse hart van Alexander Klöpping nog sneller doet kloppen.
Het is niet de eerste keer dat röntgenstraling opduikt in de halfgeleiderindustrie. Die onderzocht deze techniek eind jaren negentig als alternatief voor diep ultraviolet licht (DUV) met een golflengte van 193 nm, dat toen tegen zijn grenzen aanliep.
Röntgenstraling bleek economisch onhaalbaar voor chipproductie op grote schaal, onder meer omdat er voor de maskers peperduur materiaal nodig is. Bovendien kunnen de chippatronen op dat masker niet verkleind worden, zoals dat bij DUV of EUV wel kan. Dat betekent nog meer prijzig priegelwerk.
Bij massaproductie van chips gaat het niet alleen om de indrukwekkende resolutie, maar vooral om de doorvoersnelheid. Die meet je in het aantal wafers per uur. Andere alternatieven, zoals e-beam of schrijven met elektronen, bleken te traag in vergelijking met EUV. Die machines halen nu zo’n 200 wafers per uur, DUV-machines het dubbele.
Substrate zegt dat het voldoende snelheid kan bieden voor moderne chipfabrieken, maar technische details voor hun claims ontbreken. Substrate wacht niet op klanten maar wil zelf fabrieken bouwen die kunnen concurreren met de Taiwanese marktleider TSMC.
In 2028 moet de eerste fabriek al op volle toeren draaien. Dat is onrealistisch, als je bedenkt dat zelfs TSMC jaren nodig heeft om een fabriek met bestaande productietechniek op te tuigen en te optimaliseren. Substrate overweegt nog iets nieuws: het wil als lichtbron een soort centrale elektronenversneller gebruiken, die meerdere machines tegelijk van röntgenstralen voorziet. ASML onderzocht die techniek rond 2015, maar trok de stekker uit het onderzoek omdat EUV rendabeler bleek.
Eén prototype in een lab maakt nog geen zomer. In een gesprek met de Financial Times ziet de van oorsprong Britse Substrate-oprichter James Proud het als een voordeel dat hij weinig ervaring in de chipindustrie heeft. „Anders had ik gedacht dat dit onmogelijk zou zijn.”
NIEUW: Geef dit artikel cadeauAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.
Economieredacteuren nemen je mee in de discussies die zij op de redactie voeren over actuele ontwikkelingen
Source: NRC