Una mirada exclusiva a la creación de High NA, el nuevo coloso de fabricación de chips de 400 millones de dólares de ASML

Tras puertas de alta seguridad en un laboratorio gigante en los Países Bajos, hay una máquina que está transformando la forma en que se fabrican los microchips. ASML Pasó casi una década desarrollando High NA (alta apertura numérica). Con un precio de más de 400 millones de dólares, es la máquina de fabricación de chips más avanzada y costosa del mundo.

CNBC visitó el laboratorio en los Países Bajos en abril. Antes de eso, High NA nunca se había filmado, ni siquiera por el propio equipo de ASML.

Dentro del laboratorio, la líder del equipo de calificación de High NA, Assia Haddou, le dio a CNBC una mirada exclusiva y de cerca a las máquinas de High NA, que según ella son "más grandes que un autobús de dos pisos".

La máquina está compuesta por cuatro módulos, fabricados en Connecticut, California, Alemania y los Países Bajos, que luego se ensamblan en el laboratorio de Veldhoven, Países Bajos, para su prueba y aprobación, antes de ser desmontada de nuevo para su envío. Haddou explicó que se necesitan siete Boeing parcialmente cargados. 747, o al menos 25 camiones, para llevar un sistema a un cliente.

La primera instalación comercial del mundo de High NA tuvo lugar en Intel La planta de fabricación de chips de Oregón, o fab, en 2024. Solo se han enviado cinco de las colosales máquinas.

Ahora se están intensificando para producir millones de chips en las fábricas de las pocas empresas que pueden costearlos: Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. , Samsung e Intel.

High NA es la última generación de máquinas Ultravioleta Extremo (EUV) de ASML. ASML es el fabricante exclusivo de EUV, los únicos dispositivos litográficos del mundo capaces de proyectar los planos más pequeños que conforman los microchips más avanzados. Diseños de chips de gigantes como Nvidia. , Manzana y AMD No se puede fabricar sin EUV.

ASML declaró a CNBC que todos sus clientes de EUV utilizarán High NA. Esto incluye a otros fabricantes de chips avanzados como Micron. , SK Hynix y Rapidus.

"Esta empresa tiene ese mercado completamente copado", afirmó Daniel Newman de The Futurum Group.

CNBC le preguntó al director ejecutivo, Christophe Fouquet, qué le impide a ASML aumentar aún más el precio de sus máquinas. Explicó que, a medida que las máquinas avanzan, abaratan la producción de los chips.

"La ley de Moore dice que debemos seguir reduciendo los costos", dijo Fouquet. "Existe la creencia de que si se reducen los costos, se crean más oportunidades, así que debemos participar en este proceso".

Dos clientes importantes han confirmado que la tecnología High NA ha mostrado importantes mejoras con respecto a las máquinas EUV anteriores de ASML. En una conferencia celebrada en febrero, Intel afirmó haber utilizado High NA para fabricar unas 30 000 obleas hasta la fecha y que la máquina era aproximadamente el doble de fiable que sus predecesoras. En esa misma conferencia, Samsung afirmó que High NA podría reducir su tiempo de ciclo en un 60 % , lo que significa que sus chips pueden realizar más operaciones por segundo.

Una alta NA puede reducir el precio de los chips gracias a estas mejoras en velocidad y rendimiento. Además, una alta NA mejora el rendimiento, lo que significa que se pueden utilizar más chips en cada oblea.

Esto se debe a que puede proyectar diseños de chips con mayor resolución. La alta apertura numérica utiliza el mismo proceso que las máquinas EUV, pero con una mayor apertura de lente que permite proyectar diseños de chips más pequeños en menos pasos.

Una alta AN implica dos cosas. En primer lugar, la reducción de tamaño. De esta manera, hay más dispositivos en una sola oblea —dijo Jos Benschop, vicepresidente ejecutivo de tecnología de ASML—. En segundo lugar, al evitar la creación de múltiples patrones, se pueden fabricar con mayor rapidez y rendimiento.

Benschop se incorporó a ASML en 1997, dos años después de que la empresa cotizara en bolsa. Benschop contribuyó a impulsar la decisión de apostar por la EUV. El desarrollo de esta tecnología tardó más de 20 años.

"Apenas lo logramos. Creo que a veces la gente lo olvida", dijo Fouquet. "Ha sido una inversión muy arriesgada porque, al principio, no había garantía de que la tecnología funcionara".

Para 2018, ASML demostró la viabilidad del UVE y los principales fabricantes de chips comenzaron a realizar grandes pedidos de las máquinas. La idea, que parecía imposible para muchos hace dos décadas, era crear grandes cantidades de diminutos rayos de luz ultravioleta extrema, proyectándolos a través de máscaras con diseños de chip cada vez más pequeños, sobre obleas de silicio tratadas con sustancias químicas fotorresistentes.

Para crear la luz ultravioleta extrema (UVE), ASML dispara estaño fundido desde una boquilla a 50.000 gotas por segundo. Cada gota recibe un potente láser que crea un plasma más caliente que el Sol. Estas diminutas explosiones son las que emiten fotones de luz UVE, con una longitud de onda de tan solo 13,5 nanómetros.

Con un ancho similar al de cinco hebras de ADN, la luz ultravioleta extrema (UVE) es tan pequeña que es absorbida por todas las sustancias conocidas, por lo que todo el proceso debe ocurrir en el vacío. La luz UVE rebota en espejos que la enfocan a través de una lente, de forma similar al funcionamiento de una cámara. Para resolver el problema de la absorción de la UVE por los espejos, la empresa alemana de óptica Zeiss fabricó espejos específicos para ASML, que son las superficies artificiales más planas del mundo.

Las máquinas DUV de la generación anterior de ASML utilizan rayos de luz ultravioleta profunda menos precisos con una longitud de onda de 193 nanómetros. ASML aún fabrica estas máquinas —compitiendo con Nikon y Canon en Japón en el sector DUV—, pero es la única empresa del mundo que ha tenido éxito en la litografía EUV.

La empresa holandesa comenzó a desarrollar las máquinas de alta apertura numérica (NA) de 400 millones de dólares alrededor de 2016. Estas máquinas funcionan igual que las DUV, con la misma fuente de luz EUV. Sin embargo, presentan una diferencia clave.

Una alta apertura numérica (NA) se refiere a una alta apertura numérica, lo que significa que la lente tiene una mayor apertura, lo que aumenta el ángulo en el que los espejos captan la luz. Una mayor cantidad de luz proveniente de ángulos más pronunciados permite que las máquinas de alta NA transfieran diseños cada vez más pequeños a la oblea en un solo paso. En comparación, las máquinas de baja NA requieren múltiples proyecciones de luz EUV a través de múltiples máscaras.

"Cuando el número aumenta, el proceso se vuelve muy complejo y el rendimiento disminuye", explicó Fouquet.

La resolución mejora a medida que aumenta la apertura numérica (NA), lo que reduce la necesidad de múltiples máscaras y exposiciones, ahorrando tiempo y dinero. Sin embargo, el costo de la máquina de alta apertura numérica (NA) aumenta.

"Cuanto más grande sea el espejo que haya que utilizar, más grande será el sistema", afirmó Fouquet.

Estas máquinas también consumen una enorme cantidad de energía.

"Si no mejoramos la eficiencia energética de nuestros chips de IA con el tiempo, el entrenamiento de los modelos podría consumir toda la energía mundial, lo que podría ocurrir alrededor de 2035", afirmó Fouquet. Por eso, ASML ha reducido la energía necesaria por exposición de oblea en más de un 60 % desde 2018, añadió.

ASML es conocido por sus innovadoras máquinas EUV, pero sus antiguas máquinas DUV aún representaban el 60% de su negocio en 2024. ASML vendió 44 máquinas EUV el año pasado, con un precio inicial de 220 millones de dólares. Las máquinas DUV son mucho más económicas, con precios que oscilan entre los 5 y los 90 millones de dólares, pero ASML vendió 374 de las máquinas antiguas en 2024.

China es un importante comprador de estos sistemas DUV, representando el 49% del negocio de ASML en el segundo trimestre de 2024. Fouquet declaró a CNBC que este pico de ventas a China se debió a una enorme acumulación de pedidos que ASML no pudo atender hasta el año pasado. Añadió que el negocio en China debería volver a la "normalidad histórica" ​​de entre el 20% y el 25% en 2025.

Los controles de exportación estadounidenses impiden a ASML vender EUV a China. Esta prohibición comenzó durante la primera administración de Trump. Newman, de The Futurum Group, afirmó que es muy improbable que China desarrolle sus propias máquinas EUV, y que en lugar de fabricar dispositivos como teléfonos inteligentes, utilice los chips más avanzados posibles con DUV.

La preocupación en Estados Unidos por la llegada de tecnología avanzada a China se ha intensificado en medio de la carrera por la inteligencia artificial generativa. Este auge también ha disparado las acciones de chips, incluyendo las de ASML, que alcanzaron un máximo histórico en julio.

El precio de las acciones de ASML ha caído más de un 30% desde entonces, mientras la industria de los chips enfrenta incertidumbres clave como los aranceles del presidente Donald Trump .

Benschop declaró a CNBC que ASML simplemente desconoce cómo afectarán los aranceles a la empresa. Con cerca de 800 proveedores globales, las implicaciones arancelarias para ASML son complejas.

La fabricación de una sola máquina de alta NA requiere numerosos pasos de importación y exportación. Los cuatro módulos de la máquina se fabrican en EE. UU., Países Bajos y Alemania, y luego se envían a Países Bajos para su ensamblaje y pruebas, donde se desmontan para su envío a fábricas de chips en lugares como EE. UU. o Asia.

Durante años, Asia ha representado más del 80% del negocio de ASML. La participación estadounidense se situó en torno al 17% en 2024, pero está creciendo rápidamente. ASML cuenta con 44.000 empleados en todo el mundo, de los cuales 8.500 están ubicados en EE. UU. en 18 oficinas.

Muchos de los envíos de ASML para 2024 con alto rendimiento anual se destinaron a Intel, que está construyendo nuevas fábricas en Ohio y Arizona. El fabricante de chips estadounidense ha tenido dificultades en los últimos años, pero Fouquet afirmó que Intel sigue siendo un socio formidable para ASML y que es crucial para la independencia de los semiconductores en Estados Unidos.

TSMC, con sede en Taiwán, está muy por delante de Intel en el desarrollo de nodos de chips. CNBC visitó recientemente la nueva fábrica de TSMC al norte de Phoenix, que ya está en producción en serie. Al ser la fábrica de chips más avanzada en territorio estadounidense, es probable que pronto surja la necesidad de alta apertura numérica (NA) allí.

Mientras tanto, ASML está construyendo su primer centro de capacitación en EE. UU., en Arizona. Fouquet declaró a CNBC que abrirá en los próximos meses con el objetivo de capacitar a 1200 personas en EUV y DUV cada año. Esta capacidad no solo cubrirá las necesidades en EE. UU., sino que también se utilizará para capacitar a aún más personas en todo el mundo, afirmó.

La compañía holandesa planea aumentar aún más la apertura numérica en su próxima máquina, Hyper NA.

Fouquet declaró a la CNBC que ASML tiene algunos borradores de diseños ópticos para esta próxima máquina y que «no es necesariamente un producto complejo». Prevé que la Hyper NA se necesitará «entre 2032 y 2035». No especuló sobre el precio.

Por ahora, ASML se centra en satisfacer la demanda de alta NA. Planea enviar al menos cinco sistemas más este año y alcanzar una capacidad de producción de 20 máquinas en unos pocos años.

Mire el vídeo para ver High NA en acción.