Holenderski ASML jest fundamentem AI

Najbardziej skomplikowana maszyna, jaką kiedykolwiek zbudował człowiek

O maszynie TwinScan EXE:5200 * może nikt tutaj nie słyszał, ale znamy efekty końcowe jej pracy: procesory w naszych komputerach i telefonach. Maszyny nie będę opisywał bo jest po prostu zbyt skomplikowana aby ją mógł ogarnąć umysł jednego człowieka. Po prostu możliwości tej maszyny przechodzą ludzkie pojęcie. Nad tą maszyną pracowało tysiące ludzi, przez 20 lat i wydano miliardy euro na pracę badawczą. ASML współpracuje z imec i ZEISS w celu przygotowania niezbędnej technologii, w tym zaawansowanych materiałów i optyki. Ta maszyna litograficzna EUV składa się z tysięcy części i nikt nie jest w stanie jej skopiować - nawet Chińczycy nie. Maszyna kosztuje ok. 300 mln euro i właśnie teraz (2025) budowane są jej pierwsze egzemplarze w firmie ASML pod Eindhoven. Ta maszyna daje nam jeszcze na jakiś czas znaczną przewagę nad Chińczykami (DeepSeek) w wyścigu sztucznych inteligencji. 

Wyścig o energię

Wyścig AI to wyścig energetyczny. Ai potrzebuje półprzewodników zużywających jak najmniej energii. Dzięki ASML Zachód dysponuje wydajniejszymi procesorami do budowy centrów danych AI natomiast  Chińczycy dysponują większą ilością energii (elektrownie atomowe) i mogą osiągnąć podobny efekt ale zużywając więcej energii. 

AI zmieni nasz świat w latach 2030-2035. Bazy danych AI miałyby już w roku 2030 potrzebowały tyle energii ile w tej chwili (2025) produkuje cała nasza planeta. Dlatego trwa wyścig ASML o dalszą miniaturyzacje procesów litograficznych aby następne generację półprzewodników (czytaj procesorów) miały połączenia mniejsze niż nanometr. Im mniejsza struktura procesora tym mniej energii on zużywa. Faktycznie trwa więc wyścig o zużycie energii, potrzeba dużo elektrowni atomowych i innych źródeł, aby zaspokoić energetyczny głód sztucznej inteligencji. AI będzie na tyle efektywna na ile będziemy w stanie dostarczyć jej gigawatów energii. 

Nie ma jednego „największego” centrum danych AI, ale istnieje konkurencja w budowaniu ogromnej infrastruktury AI, z takimi znaczącymi projektami jak nowe centrum danych AI Fairwater firmy Microsoft w Wisconsin; wieloetapowy projekt OpenAI Stargate z flagowymi lokalizacjami w Abilene w Teksasie oraz planowaną rozbudową w Ohio i innych lokalizacjach w Teksasie; a także nadchodzące projekty firm takich jak Meta i Amazon, zaprojektowane do obsługi dużych obciążeń AI. Przewiduje się, że do 2030 roku centra danych AI będą zużywać 8-12% całkowitej energii elektrycznej w USA.

• Globalnie w roku 2024 centra danych zużywały 415 TWh energii elektrycznej (1 TWh = 1.000.000.000 kWh). Prawie połowa z tego przypada na Stany Zjednoczone, w porównaniu do 25% w Chinach i 15% w Europie. 415 TWh to równowartość zużycia energii elektrycznej ponad 200 mln mieszkań.
• Według Gartner Inc., firmy zajmującej się analizą biznesu i technologii, prognozuje się, że światowe wydatki na sztuczną inteligencję w 2025 r. osiągną łącznie prawie 1,5 biliona dolarów. W roku 2024 wydatki wyniosły 998 mln $ a w roku 2026 wzrosną do 2 biliony US$.
• Chiny zatwierdziły w 2025 roku budowę kolejnych 10 reaktorów w jeden dzień. USA zatwierdziły 2 reaktory w ciągu 45 lat. Chiny budują więcej mocy elektrowni jądrowych niż reszta świata razem wzięta.

Z Holandii do Tajwanu

Technologia ASML jest tak cenna, że ​​ASML stał się pionkiem w konfliktach geopolitycznych, szczególnie między USA a Chinami, ze względu na jej strategiczne implikacje dla dominacji technologicznej. Technologia EUV o wysokiej NA umożliwia produkcję mikroprocesorów o strukturze mniejszej niż 10 nanometrów. Głównym odbiorcą maszyn jest tajwański TSMC. 

Tajwańska firma TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) jest największym i najbardziej zaawansowanym producentem układów scalonych na świecie, wytwarzającym większość zaawansowanych układów scalonych na świecie, w tym dla firm takich jak Apple (do produkcji układów w iPhone'ach) i Nvidia (do produkcji zaawansowanych układów AI. TSMC zwiększyła w 2025 r. inwestycyjne w USA o 100 miliardów dolarów i buduje trzy nowe fabryki w Arizonie). TSMC produkuje procesory dla AMD, Apple, ARM, Broadcom, MediaTek, Qualcomm i Nvidia.

• Jeśli chcesz stworzyć zaawansowany układ scalony, szybko znajdziesz jednego gracza: TSMC z ogromnym udziałem w światowym rynku. Potem są Intel i Samsung, które również potrafią produkować zaawansowane układy scalone, ale mają trudności z konkurowaniem z tajwańskim liderem rynku. Świat jest zatem silnie uzależniony od jednej dużej firmy, która znajduje się w strefie geopolitycznego napięcia między USA i Chinami.

Czym jest maszyna litograficzna?

Maszyna litograficzna EUV wykorzystuje światło o długości fali 13,5 nm w zakresie ekstremalnego ultrafioletu (EUV) do „drukowania” niezwykle małych wzorów na waflu krzemowym. Światło to jest generowane poprzez skierowanie lasera CO2 na drobne kropelki stopionej cyny, tworząc plazmę z promieniowaniem EUV. Źródło światła, układ optyczny, maski i wafle muszą znajdować się w próżni, ponieważ światło EUV jest absorbowane przez powietrze. Za pomocą luster odblaskowych wzór na masce jest zmniejszany i naświetlany na waflu, tworząc niezwykle zaawansowane układy scalone warstwa po warstwie.

Systemy o wysokiej liczbie atomowej (high-NA **) to kolejna generacja maszyn EUV firmy ASML, charakteryzująca się wyższą aperturą numeryczną, co pozwala na zwiększenie gęstości układów scalonych. Systemy EUV o wysokiej aperturze numerycznej (high-NA) to kolejna generacja maszyn litograficznych, wykorzystujących wyższą aperturę numeryczną (0,55 zamiast 0,33) i to samo źródło światła EUV o długości fali 13,5 nm, co umożliwia wyższą rozdzielczość (8 nm) i większą wydajność, a tym samym produkcję chipów o jeszcze mniejszych parametrach i większej liczbie tranzystorów. Systemy te umożliwiają tworzenie bardziej kompaktowych, wydajnych i wydajnych mikroprocesorów do zaawansowanych zastosowań. Systemy EUV o wysokiej aperturze numerycznej (NA) kosztują ponad 300 milionów dolarów każdy i są dostarczane w 250 indywidualnych skrzyniach. Przewiduje się, że maszyny te zostaną wykorzystane w komercyjnej produkcji chipów począwszy od 2026 lub 2027 roku.

* TwinScan EXE:5200 to system litografii ASML o wysokiej aperturze numerycznej (High NA) w zakresie skrajnego ultrafioletu (EUV), zaprojektowany specjalnie do produkcji układów o ultrawysokiej gęstości, poniżej 2 nm. „EXE” w nazwie wskazuje na generację High NA, natomiast „5200” to konkretny model, następca EXE:5000, przeznaczony do masowej produkcji najnowszej generacji układów logicznych i pamięci DRAM.

** High-NA EUV to bardziej zaawansowana generacja systemów litograficznych EUV firmy ASML. Oznaczenie „High-NA” (High Numerical Aperture) oznacza, że ​​urządzenia te wykorzystują nowszą, większą optykę o wyższej aperturze numerycznej (NA) wynoszącej 0,55 zamiast 0,33. Ta wyższa apertura (przysłona) pozwala urządzeniu przechwytywać i skupiać więcej światła, co przekłada się na lepszą rozdzielczość i możliwość obrazowania jeszcze mniejszych struktur (do mniej niż 8-10 nanometrów) na mikroprocesorach, przyczyniając się tym samym do kontynuacji prawa Moore'a.

Przeczytaj także:

• Duma Holandii: ASML - producent maszyn fotolitograficznych
• Rewolucja AI i holenderski wkład w nią
• Historia internetu oraz Wiatraka od strony domowej po AI
• Jak się robi procesory?