Якщо ви розберете на деталі свій телефон та поглянете на його чип під мікроскопом, то побачите на ньому візерунки, викладені з наноелементів та їх нашарувань. І їх робить не маленьке звірятко, а апарати вартістю в $230 мільйонів кожен.

Ці технології, які стають предметом геополітичних конфліктів, створюються в місті Вельдговен у Нідерландах. Йдеться про ASML та її машини-степпери, оснащені EUV («екстремальним ультрафіолетом»). Наразі компанія входить до 50 компаній з найвищою ринковою капіталізацією ($258 млрд станом на середину 2023 року), а її методику марно намагаються відтворити суперники.

Розповідаємо, чому ж ASML така унікальна, як їй допомагають у роботі хмарні технології та чому про неї майже ніхто не знає.

Що саме робить ASML

Чип сьогодні можна знайти у будь-якому електронному пристрої. Саме тому, що на мікросхемі розміщені транзистори — мініатюрні електричні перемикачі, через які передається струм. Ці перемикачі утворюють візерунок на кремнієвій пластині у вигляді багатошарової решітки взаємопов’язаних форм. Щоб нанести такий візерунок, використовують літографію — технологію друку шаблона, спеціальної пластини з вирізаним зображенням транзисторів та інших потрібних елементів, на мікросхемі. Машини, які роблять літографічне нанесення, мають назву степпери, і саме їх виготовляє ASML.

Під час роботи степпера кілька високоенергетичних лазерів через лінзи б’ють по краплях рідкого олова. Перший, не дуже потужний спалах, сплющує краплю в млинець, а другий — вже спалює її. За секунду цей процес повторюється 50 тисяч разів. Діаметр кожної краплі — 25 мікронів. Після обробки лазером виникає плазма, яка випромінює світло у потрібні 13,5 нанометрів; для порівняння: людська волосинка в діаметрі складає 90 тис. нанометрів. Настільки маленький промінь класифікують як EUV (extreme ultraviolet, «екстремальний ультрафіолет»).

Але EUV почали широко використовувати лише у 2019. До цього до розробок ASML ставилися скептично, а перші її прототипи апаратів з EUV мали безліч недоліків. Значно більший успіх мали машини з DUV (deep ultraviolet, «глибокий ультрафіолет»), які мають довжину хвилі в 193 нанометри.

Але техгіганти на ринку усвідомлювали, що з розвитком технологій чипи мають вміщати більше можливостей для прискорення їх роботи — а отже й елементи на них повинні бути меншими та ближче розташованими один до одного для миттєвої передачі імпульсів між ними. Тож потрібні були степпери з тоншими лазерами, і такі компанії як Intel вирішили повірити у розробки ASML — у 2012 році цей виробник мікросхем інвестував у компанію понад $2 млрд. До речі, ці два партнери досі міцно взаємодіють та наразі розробляють вже сучасніші системи, High-NA EUV — це майже вдвічі збільшить точність лазерів.

Усі степпери працюють у чистих приміщеннях — це не просто кімнати, де добре прибралися, а спеціалізовані приміщення, в яких у 10 тис. разів менше пилу і бруду, ніж зовні, завдяки тому, що вони оснащені системами постійного очищення. Навіть найменша видима пилинка є значно більшою за елементи чипа, і її потрапляння на його поверхню здатне спричинити збій, тож цього не можна допустити. Чисті приміщення ASML відповідають стандарту ISO 1 та дозволяють наявність лише 10 частинок бруду розміром в одну десяту мікрона на кубічний метр. Працівники ж компанії мають входити у приміщення в спеціалізованих стерильних костюмах, які вони жартома називають bunny suit («костюм зайчика»).

Ось так виглядає робота в «чистих приміщеннях» / ©ASML

Єдині на ринку?

ASM Litography було створено ще в 1984 році з ініціативи Philips та виробника машин для виготовлення чипів Advanced Semiconductor Materials International (ASMI). Перша прогресивна на той час її машина PAS 5500 вийшла у 1991 році, а розроблялася компанією-засновницею ще з 70-х, ось чому їх назва й походить від неї та розшифровується як Philips Automatic Stepper.

У 1995 році ASML стала незалежним суб’єктом, і засновники перестали володіти її акціями. Проте напрацювання великої команди впродовж десятків років дали компанії значну перевагу та дозволили вирватися вперед серед конкурентів. Наразі на світовому ринку ASML виготовляє 60% степперів з DUV технологією та 100% — з EUV, що робить її монополістом. Технологію EUV вже кілька років намагається повторити Китай, і у 2022 році Huawei навіть запатентував свій спосіб створення такої системи, однак для масового виробництва він поки що нерелевантний.

Хоча з 2019 року компанії ASML заборонено продавати машини EUV в Китай, компанія поки не йде з цього ринку та продає там менш інноваційні машини для DUV літографії, що становить до 15% доходу компанії. Але з 1 січня 2024 року нові обмеження від США зроблять будь-який експорт продукції ASML в цю країну неможливим. Основна причина: прагнення Америки врегулювати розвиток штучного інтелекту, для якого потрібні досконалі мікросхеми. Та ці обмеження, ймовірно, ще більше стимулюватимуть потенційних конкурентів ASML пришвидшити розробку власних технологій, тож через кілька років монополія може пасти.

Щоб експортувати один EUV-степпер, потрібно 3 літаки «Боїнг-747» / ©ASML

Як ASML працює у хмарі

Компанія користується хмарними послугами від Google Cloud. До цього в ASML була власна інфраструктура, але вона не справлялася зі швидким збільшенням даних, новими програмами й моделями роботи. На міграцію у хмару пішло кілька тижнів, за які команда пройшла тренування з використання BigQuery, Google Kubernetes Engine та Cloud Datalab, а фахівці зі штучного інтелекту та BigData моніторили весь процес.

Хмарні технології допомагають кастомізувати процес літографії для різних клієнтів — напрацювання ASML продаються потім в Intel, TMSC, Samsung, Apple тощо, і під різні потреби доводиться оперативно змінювати певні налаштування. Раніше місяці йшли лише на те, щоб інженери провели парсинг та обробку даних, але тепер реліз нових функцій проходить що два тижні. Усі процеси BigQuery та Kubernetes проходять автоматично, аналізуються та обробляються системою на основі штучного інтелекту у хмарі, що економить інженерам ASML до 4 годин на день.

Окрім цього, компанія також використовує хмару для розміщення CRM та ERP продукції SAP та програмного забезпечення у сфері управління людським капіталом (HCM).

Аналіз стану картин Ван Гога / ©ASML

Не тільки машини

Є і досі несподівані аспекти в роботі техгіганта. Наприклад, у 2021 році він став партнером музеїв Van Gogh Brabant та Van Gogh Museum. З часом роботи Ван Гога стають тьмянішими, бо фарба зістарюється та псується. Щоб вчасно це виявляти та реставрувати, ASML створила датчики, які сканують буквально кожен міліметр картин, реагують на найменші зміни та досліджують, від чого саме вони псуються: від світла, вологості чи температури.

Це також одна з компаній з найкращою репутацією у Нідерландах за даними рейтингу RepTrak. Частково це через якісну корпоративну культуру. Кілька прикладів цього: закритий музичний фестиваль з зірками K-pop для кількох тисяч працівників у Кореї та їх сімей; програма з добробуту, в яку входять заняття з йоги, бігу, робота з фізіотерапевтом; ком’юніті, в які об’єднуються члени команди за інтересами та особливостями, і зокрема є ціла група Atypical, де обговорюються проблеми нейрорізноманіття та захищаються інтереси робітників з аутизмом, СДУГ та дислексією тощо.