Больше чипов? У ASML есть решение
Даже в условиях дефицита выпускать готовые микросхемы не удается быстрее в том числе потому, что в современных фотолитографах жестко задана мощность источника EUV-излучения, и это не позволяет ускорить экспонирование светочувствительного слоя на кремниевой пластине. Однако предложенная ASML модификация, возможно, позволит нарастить мощность излучателей на серийных устройствах.
Микросхем в мире откровенно не хватает. Бурно растущие облачные дата-центры, ориентированные на ИИ-задачи, в 2026 г. поглотят львиную долю – до 70% – всех изготовленных в мире чипов оперативной памяти, из-за чего на остальных направлениях ИТ-рынка еще сильнее обострится их дефицит. Глубинная же причина нынешнего кризиса микропроцессорного производства, спровоцированного внезапным (точнее, нарушившим волнообразное движение рыночных трендов) долговременным взлетом спроса на чипы, разумеется, экономическая.
Суть проблемы – в чрезмерно высокой себестоимости оборудования для выпуска этих самых микросхем в сочетании с долгим сроком постройки новых производственных линий – не менее 3–5 лет, если считать от выемки первого ковша земли на стройплощадке до выхода первой литографированной по коммерческому заказу пластины. Сумма инвестиций в типовую фабрику для выпуска микросхем по зрелым технологическим нормам, «28 нм» и более, при условии полной доступности всего спектра оборудования (т. е. для стран, не затронутых соответствующими американскими санкциями), оценивается в 5–7 млрд долл., а в современную, ориентированную на чипы«3-нм», – от 20 млрд долл.
Немалая часть этих сумм приходится на главный чипмейкерский инструмент – фотолитографический станок, актуальные версии которых изготавливает одна компания в мире – голландская ASML. И если фотолитограф для зрелых техпроцессов еще можно приобрести за 70–90 млн долл. (опять-таки, при условии, что на страну, где зарегистрирована компания-покупатель, не наложены санкции), то цены на передовые машины такого рода – готовые литографировать микросхемы по производственным нормам «3 нм» и менее – начинаются от 370 млн долл. Причем этот чудовищно дорогой агрегат работает только в заданном темпе, поскольку радикально ускорить экспонирование светочувствительного слоя на кремниевой пластине-заготовке невозможно.
Поток высокоэнергичных фотонов с длиной волны 13,5 нм (экстремальный ультрафиолет EUV, почти рентген) имеет мощность, жестко задаваемую конструкцией станка, и именно та определяет, сколько времени затрачивается на обработку каждой пластины. Время это вроде бы небольшое – всего 20 секунд на одну пластину для самых современных машин ASML. Однако, поскольку сократить его нельзя, уже существующие станки физически не способны выдавать продукцию быстрее, а новые, даже если прямо сейчас начать рыть котлованы под фабрики, не войдут в строй ранее чем через три года. Именно поэтому хоть какого-то ослабления нынешнего дефицита микропроцессоров ожидают не ранее середины 2027 г., когда начнут выпускать продукцию первые из почти двух десятков заложенных в 2025 г. фабрик.
К счастью, новая разработка все той же ASML дает надежду и на чуть более скорый выход из затянувшегося кризиса недопроизводства, и на заметное увеличение темпов поступления на рынок чипов с новых производственных линий. Речь идет о модификации источника EUV-излучения на серийных фотолитографах компании, которая позволит нарастить мощность потока фотонов почти вдвое – до 1 кВт с нынешних примерно 600 Вт. Задача эта крайне сложна, поскольку оптическая система, по которой свет от источника доходит до экспонируемой пластины, изначально не была рассчитана на такой прирост мощности. Однако в ASML утверждают, что уже на практике верифицировали, пусть и на очень краткий промежуток времени, работоспособность серийного литографа с модифицированным излучателем – причем, что особенно важно, без необходимости вносить изменения во все прочие узлы дорогостоящей машины.
В условиях нынешней макроэкономической неопределенности слишком долгий срок возврата инвестиций – одна из важнейших причин, по которым в мире не строят гораздо больше чипмейкерских фабрик даже в условиях ажиотажного спроса на их продукцию. Если, как уверяют в ASML, к 2030 г. компании удастся предложить заказчикам фактически те же самые (по отпускной цене) станки, но выдающие в полтора раза больше чипов за единицу времени, да еще и модернизировать действующие фотолитографы по той же схеме, это значительно улучшит положение дел на мировом микропроцессорном рынке. При условии, конечно, что сам опережающий спрос на микросхемы никуда к тому времени не денется, – но пока разговоры о скором схлопывании «ИИ-пузыря» так и остаются разговорами, а значит, опасаться этого вряд ли стоит.