Японская старая марка Nikon потихоньку возвращается в сферу производства чипов, сражаясь с ASML.

В истории оптики бренд Nikon всегда был известен производством высокоточных объективов и профессиональных камер; но в области полупроводникового оборудования эта компания также когда-то достигала мировых вершин. Однако в последние двадцать лет, после того как ASML монополизировала мировой рынок оборудования с экстремальным ультрафиолетовым (EUV) излучением, Nikon была вынуждена выйти из гонки по передовым технологиям, оставшись только с DUV (глубокое ультрафиолетовое) оборудованием и рынком специализированных приложений. Тем не менее, в последние годы глобальная геополитика перестраивает блокчейн поставок, США, Япония и Европейский Союз последовательно стремятся снизить зависимость от ASML, что приводит к новым разработкам в процессе производства полупроводников, позволяя Nikon увидеть проблеск надежды на возвращение на рынок и возможность повторного участия в гонке по производству чипов. Этот старый японский оптический гигант тихо возвращается на мировую сцену. Этот текст является кратким изложением основных моментов видео “Возвращение Nikon: Тихое возвращение Японии в производство чипов.”

От вершины к тишине: Nikon был вытеснен ASML за двадцать лет

В конце прошлого века Nikon и Canon делили рынок с ASML, совместно доминируя на глобальном рынке Extreme Ultraviolet ( (экстремального ультрафиолета, сокращенно EUV). В то время технологии Nikon по шаговым машинам (Stepper) и сканерам (Scanner) считались стандартом для высококачественных процессов, а стабильность их оптической системы на протяжении многих лет опережала рынок. Однако появление EUV изменило судьбу Nikon; ASML, вложив огромные средства в исследования и разработки, при поддержке правительств нескольких европейских стран и их способности к интеграции в индустрии, в конечном итоге смогла создать единственную в мире коммерческую EUV. Накопление затрат, производственных мощностей, цепочек поставок и патентных барьеров заставило Nikon полностью отказаться от разработки EUV в конце 2010-х годов и переключиться на зрелые процессы и специальные приложения.

ASML от преследователя до лидера EUV

Сегодня рынок фотолитографии демонстрирует резкий контраст: ASML контролирует более 60 % мирового рынка фотолитографии и занимает монопольное положение в области самых современных EUV (экстремальная ультрафиолетовая литография) с долей 100 %.

В процессе производства полупроводников использование глубоководной ультрафиолетовой литографии с длинами волн 248 нм или 193 нм на протяжении десятилетий было основной технологией в отрасли. Она по-прежнему широко используется в автомобильных чипах, устройствах Интернета вещей и повседневной электронной продукции, а оборудование, предоставляемое такими компаниями, как Nikon, Canon и ASML, обслуживает узлы в диапазоне от 28 до 90 нм. Однако для дальнейшего уменьшения размеров транзисторов до 7 нм и ниже отрасль обратилась к экстремально ультрафиолетовой литографии (EUV). Примерно в 2018 году EUV использует свет с длиной волны 13,5 нм, что требует специальных лазеров и вакуумных систем для гравировки чрезвычайно тонких характеристик. EUV стал золотым стандартом для самых современных логических чипов.

ASML является единственной компанией, способной производить оборудование EUV в массовых масштабах, стоимость каждого устройства может составлять от 150 миллионов до более чем 350 миллионов долларов, эти огромные устройства позволяют продолжать действие закона Мура, интегрируя миллиарды транзисторов на небольшой кусок кремния. Сегодня глобальный рынок полупроводников сильно зависит от технологии EUV-литографии. Оборудование EUV-литографии ASML используется TSMC, Samsung и Intel для производства самых быстрых процессоров. Nikon и Canon когда-то доминировали, но теперь в основном предоставляют DUV-литографическое оборудование для старых узлов и специализированных рынков. Это несколько похоже на технологический скачок. Nikon усовершенствовал технологии предыдущего поколения, в то время как ASML достигла прорывного развития благодаря высокорисковым новым технологиям и получила значительные дивиденды.

Цена оборудования ASML для EUV сканирования составляет от 150 до 350 миллионов долларов, его потребление энергии достаточно для небольшого сообщества, но все же TSMC, Samsung и Intel конкурируют за его закупку, так как EUV является незаменимым ядром в процессах ниже 7 нанометров. В то же время, Nikon после выпуска экспериментального оборудования EUV в 2008 году прекратил разработки, а с 2017 года его бизнес по производству высококачественной фотолитографии стремительно сокращается, доля ASML на рынке погружных DUV даже превышает 90%.

Никон в ответном ударе

На первый взгляд, кажется, что судьба Nikon уже решена, но в 2025 году она переживет поворотный момент, и Nikon тихо возвращается по другому пути. Мировой спрос на передовые чипы делает технологию EUV литографии незаменимой. Вот почему акции ASML стремительно растут в последние годы. А как насчет технологии наноимпринтной литографии? Традиционная наноимпринтная литография, будь то DUV или EUV, использует свет, проходящий через линзу, для проецирования схемы на подложку.

Nikon не пытался открыто бросить вызов монополии ASML на EUV, а вместо этого обратил внимание на две быстрорастущие области, которые были проигнорированы основным рынком:

Передовая упаковка чипов (Advanced Packaging)

Нанопечать литография (Nanoimprint Lithography, сокращенно NIL)

Эти две области являются полем битвы, на котором ASML не смогла добиться абсолютного преимущества, и это также место, где Nikon может наиболее эффективно использовать свои технологии точной инженерии и крупноформатной экспозиции.

Стратегическая контратака 1: Переход к передовым упаковкам DSP 100 задних литеечных машин

Искусственный интеллект, чипы, Chiplet и 3D-упаковка значительно увеличивают важность упаковки. Упаковочные линии все больше напоминают еще один уровень фотолитографии, требуя микро- и даже наноразрешения, огромных панелей свыше 300 мм в диаметре и высокой пропускной способности. Nikon выпустит цифровую фотолитографическую систему DSP 100 в 2025 году, которая будет обладать:

Поддержка панели 600 × 600 мм (в 9 раз больше площади кристалла 300 мм)

1 μm ширина линии / ±0.3 μm погрешность выравнивания

Смешанная архитектура с использованием технологии Nikon FPD × полупроводниковой фотолитографии

DSP 100 специально разработан для задней стадии производства и полностью соответствует растущим требованиям в области чипсетов, AI-ускорителей и упаковки HPC.

Стратегическое контрнаступление 2: вызовы наноимпринтинг-литографии (NIL) в стоимости адов EUV

Технология NIL не использует оптическую проекцию, а непосредственно «прессует» схемы наwafer с помощью нано-форм, как печатание денег или формование, физическое прессование узора выполняется за один шаг.

Его преимущества огромны:

Стоимость может составлять лишь 40 % от EUV

Потребление электроэнергии составляет лишь 10 % от EUV

Не подвержен ограничениям оптической дифракции, теоретически может быть ниже 10 нм.

Подходит для процессов памяти с высокой повторяемостью, таких как NAND, DRAM.

Canon уже в 2023 году выпустила оборудование NIL с разрешением до 14 нм и совместно с Arcam тестирует возможности на уровне 10 нм. Nikon также активно работает в этой области, и рынок ожидает, что японские гиганты смогут установить новый стандарт.

NIL (Нанопечать ) может изменить правила игры

Не требуется 150 миллионов долларов на EUV, не нужны огромные источники света и зеркальные системы, чтобы производить чипы размером менее 10 нанометров. Это беспрецедентная возможность для новых стран-производителей чипов и полупроводниковых заводов с ограниченным бюджетом. Стоимость оборудования для наноэпитакции может составлять всего около 40% от стоимости системы экстремального ультрафиолета, а потребление электроэнергии - всего около 10% от системы экстремального ультрафиолета. Конкретно, если стоимость инструмента экстремального ультрафиолета составляет около 150 миллионов долларов, а потребление энергии - 1 мегаватт, то стоимость инструмента для наноэпитакции может составлять около 60 миллионов долларов, а потребление энергии - 100 киловатт. Все это огромные падения.

Почему новая стратегия Nikon сейчас так важна? Полупроводниковая отрасль находится на поворотном моменте. Стоимость и сложность дальнейшего развития технологии EUV стремительно растут, а цена нового поколения оборудования с высокой NA EUV превысит 300 миллионов долларов. В то же время появляются все новые методы. Компании уже не стремятся только к непрерывному уменьшению размеров одночиповых изделий, а сосредотачиваются на чипах и передовых упаковочных технологиях, которые позволяют комбинировать несколько чипов в одной упаковке (например, микросхема). Искусственный интеллект (AI) и интернет вещей (IoT) одновременно стимулируют сильный спрос на высококачественные чипы. С изменением геополитической обстановки страны стремятся увеличить внутренние мощности по производству чипов, и существует желание найти альтернативы, сосредоточенные вокруг ASML, что предоставляет Nikon возможность.

Nikon не стремится полностью заменить технологии EUV, а создает совершенно новое синее море, когда индустрия ищет различные решения. Nikon тихо возвращается на сцену и снова играет ключевую роль в глобальной цепочке поставок полупроводников.

Эта статья о том, как японская старая марка Nikon тихо возвращается в сферу производства чипов для борьбы с ASML, впервые появилась на Chain News ABMedia.