A “máquina mais complicada” da guerra fria tecnológica que está fora do alcance da China

SÃO FRANCISCO – O presidente Biden e muitos legisladores em Washington estão preocupados atualmente com os chips de computador e Ambições da China com tecnologia fundamental.

Mas uma enorme máquina vendida por uma empresa holandesa emergiu como uma alavanca fundamental para os formuladores de políticas, ilustrando como as esperanças de qualquer país de construir uma cadeia de suprimentos totalmente autossuficiente em tecnologia de semicondutores são irrealistas.

A máquina é feita por ASML Holding, com sede em Veldhoven. Seu sistema usa um tipo diferente de luz para definir circuitos ultrapequenos em chips, agregando mais desempenho aos pequenos pedaços de silício. A ferramenta, que levou décadas para ser desenvolvida e foi introduzida para manufatura de alto volume em 2017, custa mais de US $ 150 milhões. O transporte para os clientes requer 40 contêineres, 20 caminhões e três Boeing 747s.

A máquina complexa é amplamente reconhecida como necessária para fazer os chips mais avançados, uma habilidade com implicações geopolíticas. A administração Trump pressionou com sucesso o governo holandês bloquear os embarques de tal máquina para a China em 2019, e o governo Biden não deu sinais de reverter essa postura.

Os fabricantes não podem produzir chips de última geração sem o sistema e “ele é feito apenas pela empresa holandesa ASML”, disse Will Hunt, analista de pesquisa do Centro de Tecnologia Emergente e Segurança da Universidade de Georgetown, que concluiu que sim China pelo menos uma década para construir seu próprio equipamento semelhante. “Do ponto de vista da China, isso é frustrante.”

A máquina ASML se tornou efetivamente um ponto de estrangulamento na cadeia de abastecimento de chips, que atuam como o cérebro de computadores e outros dispositivos digitais. O desenvolvimento e a produção da ferramenta em três continentes, com experiência e peças do Japão, Estados Unidos e Alemanha, também são uma lembrança de quão global é a cadeia de suprimentos, proporcionando uma verificação da realidade para qualquer país que queira dar um salto adiante em semicondutores para si mesmo.

Isso inclui não apenas a China, mas também os Estados Unidos, onde Congresso está debatendo planos gastam mais de US $ 50 bilhões para reduzir a dependência de fabricantes de chips estrangeiros. Muitos ramos do governo federal, particularmente o Pentágono, têm se preocupado com a dependência dos Estados Unidos da principal fabricante de chips de Taiwan e a proximidade da ilha com a China.

PARA estudar Nesta primavera, o Boston Consulting Group e a Semiconductor Industry Association estimaram que a criação de uma cadeia de fornecimento de chips autossuficiente exigiria pelo menos US $ 1 trilhão e aumentaria drasticamente os preços dos chips e produtos feitos a partir deles.

Essa meta é “completamente irreal” para qualquer um, disse Willy Shih, professor de administração da Harvard Business School que estuda cadeias de suprimentos. A tecnologia da ASML “é um grande exemplo de por que possui comércio global”.

A situação ressalta o papel crucial desempenhado pela ASML, uma empresa antes desconhecida cujo valor de mercado agora ultrapassa US $ 285 bilhões. É “a empresa mais importante da qual você já ouviu falar”, disse C.J. Muse, analista da Evercore ISI.

Criada em 1984 pela gigante de eletrônicos Philips e outro fabricante de ferramentas, Advanced Semiconductor Materials International, a ASML se tornou uma empresa independente e de longe o maior fornecedor de Equipamento de fabricação de chips que envolve um processo denominado litografia.

Usando litografia, os fabricantes projetam repetidamente os padrões do circuito do chip em pastilhas de silício. Quanto menores os transistores e outros componentes que podem ser adicionados a um chip individual, mais poderoso ele se torna e mais dados pode armazenar. A taxa dessa miniaturização é conhecida como lei de Moore, tem o nome de Gordon Moore, co-fundador da gigante dos chips Intel.

Em 1997, ASML começou a estudar uma mudança para usar luz ultravioleta extrema, ou EUV. Essa luz tem comprimentos de onda ultrapequenos que podem criar circuitos muito menores do que é possível com a litografia convencional. Mais tarde, a empresa decidiu construir máquinas com base nessa tecnologia, um esforço que custou US $ 8 bilhões desde o final da década de 1990.

O processo de desenvolvimento rapidamente se tornou global. A ASML agora monta as máquinas avançadas usando espelhos da Alemanha e hardware desenvolvido em San Diego que gera luz lançando gotas de estanho com um laser. Os principais produtos químicos e componentes vêm do Japão.

O CEO da ASML, Peter Wennink, disse que a falta de dinheiro nos primeiros anos da empresa a levou a integrar invenções de fornecedores especializados, criando o que ele chama de “rede de conhecimento colaborativa” que inova rapidamente.

“Fomos forçados a não fazer o que as outras pessoas fazem de melhor”, disse ele.

ASML contou com outra cooperação internacional. No início da década de 1980, pesquisadores nos Estados Unidos, Japão e Europa começaram a considerar a mudança radical nas fontes de luz. O conceito foi adotado por um consórcio que incluía a Intel e duas outras fabricantes de chips dos Estados Unidos, bem como laboratórios do Departamento de Energia.

A ASML foi incorporada em 1999 após mais de um ano de negociações, disse Martin van den Brink, presidente da ASML e diretor de tecnologia. Outros sócios da empresa incluíam o centro de pesquisas Imec na Bélgica e outro consórcio nos Estados Unidos, a Sematech. Posteriormente, a ASML atraiu grandes investimentos da Intel, Samsung Electronics e da Taiwan Semiconductor Manufacturing Company para ajudar a financiar o desenvolvimento.

Esse desenvolvimento ficou ainda mais complicado pelas peculiaridades da luz ultravioleta extrema. As máquinas de litografia geralmente focam a luz através de lentes para projetar padrões de circuito em wafers. Mas os pequenos comprimentos de onda do EUV são absorvidos pelo vidro, então as lentes não funcionam. Os espelhos, outra ferramenta comum para direcionar a luz, têm o mesmo problema. Isso significava que a nova litografia exigia espelhos com revestimentos complexos que foram combinados para refletir melhor os pequenos comprimentos de onda.

Então a ASML recorreu ao Zeiss Group, uma empresa de óptica alemã de 175 anos e parceira de longa data. Suas contribuições incluíram um sistema de projeção de duas toneladas para lidar com a luz ultravioleta extrema, com seis espelhos de formato especial que são retificados, polidos e revestidos por vários meses em um processo robótico elaborado que usa feixes de íons para remover defeitos.

Gerar luz suficiente para projetar imagens rapidamente também causou atrasos, disse Van den Brink. Pero Cymer, una empresa de San Diego que ASML compró en 2013, finalmente mejoró un sistema que dirige los pulsos de un láser de alta potencia para golpear gotas de estaño 50.000 veces por segundo, una vez para aplanarlas y una segunda para vaporizarlas, para crear luz intensa.

O novo sistema também exigiu componentes reprojetados chamados de fotomáscaras, que funcionam como modelos nos projetos de circuitos de projeção, bem como novos produtos químicos depositados em wafers que geram essas imagens quando expostos à luz. Atualmente, as empresas japonesas fornecem a maioria desses produtos.

Desde que a ASML introduziu seu modelo comercial EUV em 2017, os clientes compraram cerca de 100 deles. Entre os compradores estão Samsung e TSMC, o maior serviço que produz chips projetados por outras empresas. A TSMC usa a ferramenta para fazer processadores projetados pela Apple para seus iPhones mais recentes. Intel e IBM disseram que o EUV é crucial para seus planos.

“É definitivamente a máquina mais complicada que os humanos já construíram”, disse Darío Gil, vice-presidente sênior da IBM.

As restrições holandesas à exportação dessas máquinas para a China, em vigor desde 2019, não tiveram muito impacto financeiro para a ASML, que tem uma carteira de pedidos de outros países. Mas cerca de 15 por cento das vendas da empresa vêm da venda de sistemas mais antigos na China.

Sobre um relatório final ao Congresso e ao Sr. Biden em março, a Comissão de Segurança Nacional de Inteligência Artificial propôs estender os controles de exportação a alguns outros ASML avançados máquinas também. O grupo, financiado pelo Congresso, busca limitar os avanços em inteligência artificial com aplicações militares.

O Sr. Hunt e outros especialistas em políticas argumentaram que, como a China já estava usando essas máquinas, bloquear vendas adicionais prejudicaria a ASML sem muitos benefícios estratégicos. A empresa também.

“Espero que o bom senso prevaleça”, disse Van den Brink.