Japonya'nın köklü markası Nikon, ASML ile mücadele etmek için çip üretim alanına sessizce geri dönüyor.

Nikon markası, optik tarih boyunca hassas lensler ve profesyonel kameralar üretmesiyle dünya çapında tanınmıştır; ancak yarı iletken ekipmanları alanında bu şirket de bir zamanlar dünyanın zirvesine çıkmıştır. Fakat son yirmi yılda, ASML, ekstrem ultraviyole (EUV) ekipmanlarıyla küresel pazarı tekelleştirdikten sonra, Nikon ileri üretim süreçlerinden çekilmek zorunda kaldı ve yalnızca DUV (derin ultraviyole) ekipmanları ve özel uygulama pazarında kaldı. Ancak son yıllarda, küresel jeopolitik durum arz ağını yeniden şekillendiriyor, ABD, Japonya ve Avrupa Birliği ASML'ye olan bağımlılıklarını azaltma arayışına girdi ve wafer üretim süreçlerinde yeni gelişmeler yaşandı. Bu durum, Nikon'un pazara yeniden giriş umudunu ve çip üretim süreçlerine katılma fırsatını görmesini sağladı. Bu köklü Japon optik devi, sessizce dünya sahnesine geri dönüyor. Bu metin, Nikon’un Geri Dönüşü: Japonya’nın Çip Üretimine Sessiz Geri Dönüş adlı videonun önemli noktalarının derlemesinden alınmıştır.

Zirveden Sona: Nikon'un ASM tarafından dışlandığı yirmi yıl

20. yüzyılın sonlarında, Nikon ve Canon, ASML ile birlikte dünya genelinde Extreme Ultraviolet (EUV) pazarını üçe bölmüştü. O zamanlar Nikon'un wafer stepper ve scanner teknolojisi, yüksek kaliteli üretim süreçlerinin standardı olarak görülüyordu ve optik sistemlerinin stabilitesi yıllarca piyasayı geride bırakmıştı. Ancak EUV'nin ortaya çıkması, Nikon'un kaderini değiştirdi; büyük Ar-Ge yatırımları yapan ASML, Avrupa'nın birçok hükümetinin finansmanı ve sanayi entegrasyon yetenekleriyle desteklenen bir şekilde, nihayetinde dünya genelinde ticari olarak kullanılabilir tek EUV'yi oluşturmayı başardı. Maliyet, kapasite, arz ağı ve patent engellerinin birikimi, Nikon'un 2010'ların sonlarında EUV geliştirmesini tamamen bırakmak zorunda kalmasına neden oldu ve olgun süreçlere ve özel uygulamalara yönelmesine sebep oldu.

ASML, takip edenlerden EUV egemeni olmaya geçti.

Bugünün litografi pazarı güçlü bir zıtlık sergiliyor: ASML, dünya litografi pazarının %60'ından fazlasını elinde bulunduruyor ve en gelişmiş EUV (aşırı ultraviyole litografi) alanında %100'lük bir tekel konumuna sahip.

Yonga üretiminde, 248 nanometre veya 193 nanometre ışık kullanarak derin ultraviyole litografi teknolojisi yıllardır sektördeki ana teknik olmuştur. Hâlâ otomotiv çipleri, Nesnelerin İnterneti cihazları ve günlük elektronik ürünlerde yaygın olarak kullanılmaktadır; Nikon, Canon ve ASML gibi şirketler 28 ila 90 nanometre aralığındaki düğümler için ekipman sağlamaktadır. Ancak, transistör boyutlarını 7 nanometre ve altına daha da küçültmek için sektör, aşırı ultraviyole litografi (EUV) teknolojisine yönelmiştir. 2018 civarında, EUV 13.5 nanometre dalga boyunda ışık kullanmakta olup, son derece ince özellikler aşındırmak için özel lazerler ve vakum sistemleri gerektirmektedir. EUV, en gelişmiş mantık çipleri için altın standart haline gelmiştir.

ASML, EUV ekipmanlarını büyük ölçekli üretme yeteneğine sahip tek şirkettir; her bir ekipmanın maliyeti 150 milyon dolar ile 350 milyon dolar arasında olabilir. Bu devasa ekipmanlar, Moore yasasının devam etmesine olanak tanıyarak, milyarlarca transistörü küçük bir silikon yongasına entegre etmektedir. Günümüzde, küresel yarı iletken manzarası EUV litografi teknolojisinden büyük ölçüde etkilenmektedir. ASML'nin EUV litografi ekipmanları, TSMC, Samsung ve Intel tarafından en hızlı işlemcilerin üretilmesinde kullanılmaktadır. Nikon ve Canon, daha önce pazarın lideriydi; günümüzde ise esas olarak eski düğümler ve özel pazarlar için DUV litografi ekipmanı sağlamaktadır. Bu, teknolojik bir sıçrama gibidir. Nikon, bir önceki nesil teknolojiyi mükemmelleştirirken, ASML, son derece riskli yeni bir teknoloji ile sıçrama yaparak büyük kazançlar elde etmiştir.

ASML'nin EUV tarayıcı ekipmanının fiyatı sıklıkla 150-350 milyon dolar, enerji tüketimi ise küçük bir topluluğun ihtiyacını karşılayacak düzeyde, yine de TSMC, Samsung ve Intel arasında rekabeti artırıyor, çünkü EUV 7 nanometre altı süreçler için vazgeçilmez bir çekirdek. Öte yandan Nikon, 2008'de bir deneysel EUV ekipmanı tanıttıktan sonra araştırma geliştirmeyi durdurdu, 2017'den itibaren yüksek seviye fotolitografi işindeki faaliyetleri hızla azaldı, ASML'nin immersion DUV pazarındaki pazar payı %90'ı bile aştı.

Nikon'un karşı saldırısı

Yüzeyde her şeyin yerli yerinde olduğu görülse de, Nikon'un kaderi 2025'te bir dönüm noktasına geliyor ve Nikon, başka bir yolla sessizce geri dönüyor. Dünyadaki ileri düzey çip talebi, EUV litografi teknolojisini vazgeçilmez kılıyor. İşte bu yüzden ASML'nin hisseleri son yıllarda fırladı. Peki, nano baskı litografi teknolojisi hakkında ne dersiniz? Geleneksel nano baskı mikro litografi teknolojisi, ister DUV ister EUV olsun, ışığın lensler aracılığıyla devre desenlerini wafer'a yansıtmasını sağlar.

Nikon, ASML'nin EUV tekeline doğrudan meydan okumayı denemedi, bunun yerine ana akım pazarların göz ardı ettiği ancak hızla büyüyen iki alana yöneldi:

İleri Düzey Paketleme

Nanoimprint Litografi (Nanoimprint Lithography, kısaca NIL)

Bu iki alan, ASML'nin mutlak bir üstünlük oluşturmadığı savaş alanlarıdır ve aynı zamanda Nikon'un hassas mühendislik ve geniş alan aydınlatma teknolojisinin en iyi şekilde kullanılabildiği yerlerdir.

Stratejik Karşı Taarruz 1: Gelişmiş Paketleme DSP 100 Arka Uç Lityum Makinesi

AI çipleri, Chiplet ve 3D yığınlama, paketlemenin önemini hızla artırdı. Paketleme hatları giderek başka bir fotomaskeye benziyor; mikrometre hatta alt mikrometre yüksek çözünürlük, 300 mm'den büyük wafer'lar ve yüksek verim gerektiriyor. Nikon, 2025 yılında DSP 100 dijital fotomaskesi sistemini piyasaya sürecek ve bu sistem şunları içerecek:

600 × 600 mm panel desteği (300mm wafer alanının 9 katı)

1 μm hat genişliği / ±0.3 μm hizalama hatası

Nikon FPD teknolojisi × yarı iletken litografi karışık mimarisi

DSP 100, arka uç süreç için özel olarak tasarlandı ve çip setleri, AI hızlandırıcıları ve HPC paketlemenin hızlı büyüyen taleplerini tam olarak karşılıyor.

Stratejik Karşı Taarruz 2: Nano Baskı Lityografi (NIL) EUV Maliyet Cehennemine Karşı Mücadele

NIL teknolojisi optik projeksiyon kullanmaz, bunun yerine nano kalıplarla devre desenlerini doğrudan wafer'a “baskı” yaparak aktarır, tıpkı para basma veya kalıp gibi, bir adımda desenin fiziksel baskısını tamamlar.

Avantajları büyüktür:

Maliyetler muhtemelen yalnızca EUV'nin %40'ıdır.

Enerji tüketimi sadece EUV'nin %10'u kadar.

Işık kırınım sınırlarından etkilenmeyerek, teorik olarak 10 nm'nin altına inebilir.

NAND, DRAM gibi yüksek tekrarlama oranına sahip bellek süreçlerine uygundur.

Canon, 2023'te 14 nm'ye kadar ulaşabilen NIL cihazlarını piyasaya sürdü ve Arkitek ile 10 nm yeteneklerini test etti. Nikon da bu alana yatırım yapıyor, piyasa Japon ikilinin burada yeni bir standart oluşturmasını bekliyor.

NIL (Nanoimprint Lithography( oyunun kurallarını değiştirebilir

1.5 milyon dolarlık EUV'ye ihtiyaç yok, devasa ışık kaynaklarına ve ayna sistemlerine ihtiyaç yok, aynı zamanda 10 nanometre çipler üretilebilir. Yeni ortaya çıkan çip üretim ülkeleri ve sınırlı bütçeye sahip yarı iletken fabrikaları için, görülmemiş bir fırsattır. Nano baskı ekipmanının maliyeti, muhtemelen ultra mor ışık yazım sisteminin yaklaşık %40'ıdır ve enerji tüketimi, ultra mor ışık yazım sisteminin yalnızca %10'u kadardır. Özellikle, bir ultra mor ışık yazma aracının maliyeti yaklaşık 1.5 milyon dolar ve güç tüketimi 1 megawatt ise, bir nano baskı aracının maliyeti yaklaşık 60 milyon dolar ve güç tüketimi 100 kilowatt olabilir. Bunlar büyük düşüşlerdir.

Nikon'un yeni stratejisinin şimdi neden bu kadar önemli olduğu? Yarı iletken endüstrisi bir dönüm noktasında. EUV teknolojisinin daha fazla gelişim maliyetleri ve karmaşıklığı hızla artıyor, yeni nesil yüksek NA EUV ekipmanlarının birim fiyatı 300 milyon doları aşacak. Aynı zamanda, giderek daha fazla yaklaşım ortaya çıkıyor. Şirketler artık tek çip boyutunun sürekli küçülmesine odaklanmak yerine, çoklu çiplerin bir pakette (örneğin, mikro devre kartı) bir araya getirilmesiyle sürekli performansı artıran çip grupları ve gelişmiş paketleme teknolojilerine yöneliyorlar. Yapay zeka )AI( ve nesnelerin interneti )IoT( büyümesi, aynı zamanda yüksek kaliteli çiplere yönelik güçlü bir talebi destekliyor. Jeopolitik dengelerin değişmesiyle, ülkeler yerel çip üretim kapasitelerini artırmak istiyor, ASML merkezli alternatifler bulma arzusu var ve bu noktada Nikon bir fırsat yakaladı.

Nikon, EUV teknolojisini tamamen değiştirmek istemiyor; aksine, endüstri farklı çözümler ararken tamamen yeni bir mavi okyanus yaratıyor. Nikon, sahneye sessizce geri dönüyor ve küresel yarı iletken arz ağı içinde yeniden kritik bir rol oynuyor.

Bu makalede, Japonya'nın köklü markası Nikon'un gizlice çip üretim alanına geri döndüğü ve ASML ile mücadelesi, ilk olarak Chain News ABMedia'da ortaya çıktı.