ASML เจ้าของเครื่องยิง ชิป ยุคใหม่เพียงผู้เดียวในโลก

ภาพจาก asml.com/company/about-asml/history

รู้จัก ASML ผู้พัฒนาและผลิตเครื่องพิมพ์สำหรับสร้างชิประดับสูง หัวใจอุปกรณ์ไฮเทคทั่วโลกในยุคใหม่เพียงรายเดียวของโลก 

วันที่ 17 กุมภาพันธ์ 2566 อุตสาหกรรม ชิป หรือเซมิคอนดักเตอร์ กำลังถูกสั่นคลอนอีกครั้ง หลังจากมีการรายงานข่าวว่า บริษัท ASML Holding ผู้พัฒนา ผลิต และทำการตลาดอุปกรณ์การผลิตเซมิคอนดักเตอร์ โดยเฉพาะเครื่องจักรสำหรับการผลิต ชิป ผ่านเทคโนโลยีลิโธกราฟี สัญชาติเนเธอร์เเลนด์ ถูกอดีตพนักงานโจรกรรมข้อมูลซึ่งเป็นความลับของบริษัทไป ส่งผลให้รัฐบาลเนเธอร์แลนด์ต้องเข้ามาติดตามความเคลื่อนไหวอย่างใกล้ชิด 

หากย้อนไปสองปีที่ผ่านมาได้เกิดปรากฎการณ์ ชิป ขาดตลาด หรือ Chip Shortage เป็นวิกฤตขาดแคลนไมโครชิปอัจริยะสำหรับการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิส์ตั้งแต่เครื่องครัว อุปกรณ์สื่อสาร รถยนต์ จนถึงเทคโนโลยีทางทหาร ซึ่งเป็นผลพวงจากการปิดเมืองและโรงงานหลายแห่งในเอเชีย โดยเฉพาะไต้หวันและจีนซึ่งเป็นแหล่งรับจ้างผลิตชิปรายใหญ่ที่สุดในโลก

ผลพวงจากปรากฎการณ์ดังกล่าว ทำให้ไมโครชิป หรืออุตสาหกรรมเซมิคอนดักส์เตอร์ถูกจับตามองในฐานะอุตสาหกรรมที่เป็นความมั่นคงของชาติ ลามไปเป็นปัญหาทางการเมืองระหว่างประเทศ หลัง “นางแนนซี เพโลซี” สมาชิกสภาผู้แทนราษฎรสหรัฐอเมริกา เยือนไต้หวัน เพื่อพูดคุยปัญหาเรื่องความมั่นคง ส่งผลให้มีการเคลื่อนย้ายการผลิตออกจากจีน และบิ๊กเทคฯ ทั้งหลายเริ่มหันมาลงทุนตั้งโรงงานผลิตไมโครชิปที่ประเทศตัวเอง

อย่างไรก็ตาม ท่ามกลางการแข่งขันดุเดือดของมหาอำนาจเพื่อจะกุมความสามารถด้านเทคโนโลยี ด้วยการสร้างอุปทานชิปที่มั่นคง แต่สิ่งที่สำคัญกว่า “ไมโครชิป” คือเครื่องจักรที่ใช้ผลิตชิป โดยเฉพาะ “เครื่องพิมพ์ชิป” ที่ต้องใช้กระบวนการฉายแสงหรือยิงชิปในโลกนี้มีไม่กี่บริษัทที่มีองค์ความรู้พอที่จะสร้างเครื่องจักรที่ให้กำเนิดหัวใจของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทั้งโลก

“ประชาชาติธุรกิจ” พาไปรู้จักบริษัท ASML Holding ผู้ผลิตเครื่องจักรยิงชิปรายเดียวในโลกที่สามารถใช้สร้างชิปอัจฉริยะขนาดต่ำกว่า 5นาโนเมตรได้

การผลิตชิป

การผลิตไมโครชิปมีขั้นตอนหลายอย่าง สามารถจำแนกได้เป็น 6 ขั้น ได้แก่

  1. Deposition ซื้อและเคลือบแผ่น Silicon Wafer
  2. Lithography การฉายลำแสงเพื่อพิมพ์ร่องทางเดินกระแสไฟฟ้า หรือการยิงลวดลายบนแผ่น Wafer
  3. Cleaning ทำความสะอาดพื้นผิวหลังยิงลวดลาย
  4. Etching การตัดส่วนเกินของแผ่นเวเฟอร์ออกจากพื้นที่ที่ยิงลวดลายแล้ว
  5. Testing ทดสอบการใช้งานของชิปว่าถูกต้องและใช้งานได้ตามที่ออกแบบหรือไม่
  6. Packaging ประกอบขึ้นรูปตามความต้องการลูกค้า

ขั้นตอนต่าง ๆ เหล่านี้หลายบริษัทสามารถทำได้ด้วยตัวเองตั้งแต่การเคลือบแผ่น Wafer จนถึงการแพ็กสินค้า ซึ่งมีคู่แข่งหลายราย ความน่าสนใจอยู่ที่ขั้นตอนที่ 3 คือการยิงลำแสงเพื่อสร้างแผงวงจรที่เดิมทีมีผู้แข่งน้อยรายอยู่แล้วอย่างเช่นผู้ผลิตเลนส์ Nikon และ Canon ตลอด 10-20 ปีที่ผ่านมามีการพัฒนาระบบยิงแสงที่ก้าวกระโดดเพื่อตอบสนองต่ออุตสาหกรรมเซมิคอนดักส์เตอร์ที่ต้องการชิปที่เล็กลง บางลง เร็วขึ้นและกินไฟน้อยลง ซึ่งเทคโนโลยีใหม่ชื่อว่า EUV Lithography อันมีบริษัทที่ชื่อ ASML ผูกขาดเป็นรายเดียวของโลก

กำเนิด ASML เครื่องพิมพ์ ชิป ด้วยแสง

ในปี ค.ศ. 1984 บริษัท Philips Corporation ซึ่งเป็นยักษ์ใหญ่ด้านอิเล็กทรอนิกส์สัญชาติเนเธอร์แลนด์ ได้ร่วมมือกับผู้ผลิตเครื่องจักรชิป Advanced Semiconductor Materials International (ASMI) และสร้างบริษัทใหม่เพื่อวิจัยและพัฒนาระบบการพิมพ์ชิป ด้วยเทคนิกลิโธกราฟี สำหรับตลาดเซมิคอนดักเตอร์ที่กำลังเติบโต เรียกว่า ASML (Advanced Semiconductor Materials Lithography)

เริ่มเเรกบริษัท ตั้งอยู่ในโรงเก็บของข้างสำนักงาน Philips ในเมือง Eindhoven ประเทศเนเธอร์แลนด์ ต่อยอดจาก R&D ที่ดำเนินการมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1970 ในปีเดียวกันนั้นเราได้เปิดตัวระบบ PAS 2000 stepper ระบบแรก

Philips และ ASMI ได้ขยายการลงทุนเพื่อช่วยให้ ASML ประสบความสำเร็จ ในปี 1985 ได้ย้ายไปยังสำนักงานและโรงงานที่สร้างขึ้นใหม่ใน Veldhoven ซึ่งอยู่ห่างจากห้องปฏิบัติการวิจัยของ Philips เพียงไม่กี่กิโลเมตร

ในปี ค.ศ. 1986 ASML ได้นำเครื่อง stepper PAS 2500 ออกสู่ตลาด ในปีเดียวกันนั้นได้จับมือกับพันธมิตรรายสำคัญคือผู้ผลิตเลนส์ Carl Zeiss

ในช่วงทศวรรษที่ 1990 มีการพยายามค้นคว้าและพัฒนาเทคนิคที่สามารถทำให้สร้างชิปได้เร็วขึ้น บางลง และมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยการควบคุมลำแสงให้สั้นลงหรือเทคนิก EUV Lithography โดยกระทรวงพลังงานสหรัฐ (DOE) ได้รับทุนสนับสนุนเพื่อทำการวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับอุปสรรคทางเทคนิค

ในการจะได้รับทุนนี้มีข้อตกลงที่เรียกว่า CRADA โดยผู้ได้รับอนุญาติจะเป็นหุ้นส่วนภาครัฐและเอกชนที่มีการประดิษฐ์และสิทธิ์ที่รัฐบาลสหรัฐฯ เป็นเจ้าของทั้งหมด แต่ได้รับอนุญาตและเผยแพร่ภายใต้การอนุมัติจาก DOE และรัฐสภา

ผู้ขอใบอนุญาตรับทุนและแลกเปลี่ยนความร่วมมือด้านองค์ความรู้ไม่ใช่แค่ ASML แต่ยังมี Intel, Canon และ Nikon (ผู้นำในด้านนี้ในขณะนั้น) และ Silicon Valley Group (SVG) อย่างไรก็ตาม สภาคองเกรสปฏิเสธการอนุญาตที่ให้กับบริษัทญี่ปุ่น เนื่องจากพวกเขาถูกมองว่าเป็นคู่แข่งทางเทคนิคที่แข็งแกร่งและไม่ควรได้รับประโยชน์จากการวิจัยที่ได้รับทุนสนับสนุนจากผู้เสียภาษีซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายของบริษัทอเมริกัน (ASML จดทะเบียนในตลาด NASDAQ)

ท้ายที่สุด ในปี ค.ศ. 2001 บริษัท SVG ถูกซื้อกิจการโดย ASML ทำให้เป็นผู้ครอบครองเทคโนโลยีที่วิจัยได้นี้เพียงผู้เดียว

ผนึกพันธมิตรสร้างเครื่องยิงชิป EUV Lithography ครอบครองตลาด

การเป็นพันธมิตรกับ Zeiss ผู้ผลิตเลนส์สัญชาติเยอรมัน เป็นก้าวย่างสำคัญในการวิจัยและพัฒนาระบบยิงลำแสงแบบใหม่ คือ EUV (Extreme Ultra Violet) ในเวลานั้นมีผู้ผลิตเลนส์จากญี่ปุ่นสองรายคือ Nikon และ Canon ที่เริ่มวิจัยและพัฒนาต้นแบบ

ก่อนหน้านี้กระบวนการผลิตชิปใช้แสงความยาวคลื่น 193 นาโนเมตร แต่ EUV lithography สามารถใช้แสงที่มีความยาวคลื่น 13.5 นาโนเมตร สั้นลงกว่าเดิม 15 เท่า ซึ่งทำให้สามารถผลิตชิปที่บางกว่าเส้นผม 500 เท่า ซึ่งจะนำไปสู่การผลิตชิปที่เล็กลงเรื่อยๆ

การฉายแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นลงนี้ ทำให้ไม่สามารถใช้เลนส์ทั่วไปในการควบคุมการผลิต จึงเป็นบทบาทของ Zeiss ที่พัฒนากระจกสะท้อนแสงชนิดพิเศษ

นอกจากนี้ยังได้ร่วมมือกับบริษัท Fraunhofer พัฒนาเทคนิคการเคลือบเลนส์แต่ละชั้นได้บาระดับนาโนเมตร

ด้านลำแสงก็ได้รับการพัฒนาจากบริษัท TRUMPF พัฒนาจากแสงเลเซอร์พลังงานสูงกำเนิดจากเครื่อง CO2 Laser ยิงออกมาจาก 2 แหล่งในช่วงเวลาสั้น บังคับให้ลำเลเซอร์พุ่งเข้ากระทบหยดดีบุกเหลวที่ถูกฉีดเข้ามายังห้องสุญญากาศที่ ASML เป็นผู้ออกแบบ กว่า 50,000 หยดต่อวินาที

การผนึกองค์ความรู้จากพันธมิตรทำให้ ASML สามารถควบคุมลำแสงภายในห้องสุญญากาศได้ ลำแสงนั้นจึงถูกใช้ในการยิงแผ่นเวเฟอร์ที่เล็กจิ๋วเป็นไมโครชิปที่อยู่ในอุปกรณ์ยุคใหม่ของเราในปัจจุบัน

ดังนั้นในปี ค.ศ. 2018 บริษัท ASML ของเนเธอร์แลนด์จึงประสบความสำเร็จในการปรับใช้ EUV-LLC IP หลังจากการวิจัยเชิงพัฒนาเป็นเวลาหลายทศวรรษ ด้วยการรวมตัวกันของ EUCLIDES (Extreme UV Concept Lithography Development System) ที่ได้รับทุนสนับสนุนจากยุโรป และ ZEISS ผู้ผลิตออพติคของเยอรมันที่เป็นพันธมิตรมายาวนาน

สิ่งนี้ทำให้ ASML มีผลประกอบการสูงถึง 1.86 หมื่นล้านยูโร ในปี 2021 เบียดคู่แข่งอย่าง Canon และ Nikon ที่ถูกปฏิเสธไม่ให้เข้าถึงสิทธิบัตร เนื่องจากเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับการพัฒนาเทคโนโลยีหลายด้านในอนาคต ไม่ว่าจะเป็นคอมพิวเตอร์,  ศูนย์ข้อมูล, เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์, รถยนต์ไร้คนขับ หรือแม้แต่สมาร์ทโฟนทั่วไป

ความสำคัญของ ASML ส่งผลให้สหรัฐอเมริกากดดันทางการเนเธอร์แลนด์ไม่ให้ขายเครื่องจักรเหล่านี้ให้กับจีนหลังการประกาศสงครามการค้าในช่วงที่ผ่านมา ซึ่ง ASML ได้ปฏิบัติตามแนวทางการควบคุมการส่งออกของเนเธอร์แลนด์ และจะไม่มีอำนาจในการจัดส่งเครื่องจักรไปยังประเทศจีนจนกว่าจะมีประกาศเพิ่มเติม

เครื่องสร้าง ชิป กระดูกสันหลังของเนเธอร์เเลนด์

แม้ว่า ASML จะอยู่ใต้ข้อตกลงการค้าของสหรัฐฯ แต่ก็ถือว่าเป็นบริษัทที่มีมูลค่าสูงที่สุดของเนเธอร์แลนด์ โดยในปี 2019 มีรายได้ 1.32 หมื่นล้านเหรียญสหรัฐ, ปี 2020 รายได้ 1.23หมื่นล้านเหรียญสหรัฐ, ปี 2021 รายได้ 2.16หมื่นล้านเหรียญสหรัฐ และล่าสุดปี 2022 รายได้ 2.21หมื่นล้านเหรียญสหรัฐ

มูลค่าโดยรวม (MaketCap) สูงถึง 2.64แสนล้านเหรียญสหรัฐฯ หรือราว 9ล้านล้านบาท ทำให้ ASML เป็นบริษัทที่มีมูลค่ามากที่สุดในทวีปยุโรป


ในปี 2022 ที่ผ่านมา ASML เป็นบริษัทเดียวที่ผลิตและจำหน่ายเครื่องยิงชิประบบ EUV สำหรับการผลิตชิป โดยกำหนดเป้าหมายที่ 5 นาโนเมตรและ 3 นาโนเมตร ตามที่ผู้ผลิตชิปยักษ์ใหญ่ของโลกของ TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) ซึ่งเป็นลูกค้าสำคัญของ ASML ที่ประกาศว่ากำลังพัฒนาและจะเริ่มมีการผลิตและใช้งานจริงในปลายปีนี้