SÃO FRANCISCO – O presidente Biden e muitos legisladores em Washington estão preocupados atualmente com os chips de computador e as ambições da China com a tecnologia básica.
Mas uma enorme máquina vendida por uma empresa holandesa emergiu como uma alavanca fundamental para os formuladores de políticas – e ilustra como as esperanças de qualquer país de construir uma cadeia de suprimentos totalmente autossuficiente em tecnologia de semicondutores são irrealistas.
A máquina é fabricada pela ASML Holding, com sede em Veldhoven. Seu sistema usa um tipo diferente de luz para definir circuitos ultrapequenos nos chips, agregando mais desempenho às pequenas fatias 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 ponta sem o sistema e “ele é feito apenas pela empresa holandesa ASML”, disse Will Hunt, analista de pesquisa do Centro de Segurança e Tecnologia Emergente da Universidade de Georgetown, que concluiu que seria necessário China, pelo menos, uma década para construir seu próprio equipamento semelhante. “Do ponto de vista da China, isso é frustrante.”
A máquina da ASML efetivamente se tornou um ponto de estrangulamento na cadeia de suprimentos de chips, que atuam como o cérebro de computadores e outros dispositivos digitais. O desenvolvimento e produção da ferramenta em três continentes – usando experiência e peças do Japão, Estados Unidos e Alemanha – também é um lembrete de quão global é essa cadeia de suprimentos, fornecendo uma verificação da realidade para qualquer país que queira saltar à frente em semicondutores por em si.
Isso inclui não apenas a China, mas os Estados Unidos, onde o Congresso está debatendo planos para gastar mais de US $ 50 bilhões para reduzir a dependência de fabricantes estrangeiros de chips. Muitos ramos do governo federal, particularmente o Pentágono, têm se preocupado com a dependência dos Estados Unidos do principal fabricante de chips de Taiwan e a proximidade da ilha com a China.
UMA estudar nesta primavera, o Boston Consulting Group e a Semiconductor Industry Association estimou que a criação de uma cadeia de fornecimento de chips autossuficiente levaria pelo menos US $ 1 trilhão e aumentaria drasticamente os preços dos chips e produtos feitos com eles.
Essa meta é “completamente irreal” para qualquer pessoa, disse Willy Shih, professor de administração da Harvard Business School que estuda cadeias de suprimentos. A tecnologia da ASML “é um ótimo exemplo de por que você tem comércio global”.
A situação ressalta o papel crucial desempenhado pela ASML, uma empresa outrora obscura cujo valor de mercado agora ultrapassa US $ 285 bilhões. É “a empresa mais importante da qual você nunca ouviu falar”, disse CJ 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 chamado litografia.
Usando litografia, os fabricantes projetam repetidamente padrões de circuitos de chips em wafers de silício. Quanto mais pequenos transistores e outros componentes podem ser adicionados a um chip individual, mais poderoso ele se torna e mais dados pode armazenar. O ritmo dessa miniaturização é conhecido como Lei de Moore, em homenagem a Gordon Moore, co-fundador da gigante dos chips Intel.
Em 1997, ASML começou a estudar uma mudança para o uso de ultravioleta extremo, ou EUV, luz. Essa luz tem comprimentos de onda ultrapequenos que podem criar circuitos muito mais minúsculos do que é possível com a litografia convencional. Posteriormente, a empresa decidiu fabricar 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 explodindo gotas de estanho com um laser. Os principais produtos químicos e componentes vêm do Japão.
Peter Wennink, presidente-executivo da ASML, 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 melhor”, disse ele.
ASML baseou-se em 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 dois outros fabricantes de chips dos Estados Unidos, bem como laboratórios do Departamento de Energia.
A ASML ingressou em 1999 após mais de um ano de negociações, disse Martin van den Brink, presidente e diretor de tecnologia da ASML. Outros sócios da empresa incluíam o centro de pesquisas Imec na Bélgica e outro consórcio americano, Sematech. Mais tarde, a ASML atraiu grandes investimentos da Intel, Samsung Electronics e Taiwan Semiconductor Manufacturing Company para ajudar a financiar o desenvolvimento.
Esse desenvolvimento se tornou 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 se combinavam para refletir melhor os pequenos comprimentos de onda.
Então a ASML recorreu ao Zeiss Group, uma empresa de ótica 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 o Sr. van den Brink. Mas a Cymer, uma empresa de San Diego que a ASML comprou em 2013, acabou aprimorando um sistema que direciona pulsos de um laser de alta potência para atingir gotículas de estanho 50.000 vezes por segundo – uma para achatá-las e uma segunda vez para vaporizá-las – para criar luz intensa.
O novo sistema também exigiu componentes redesenhados chamados de fotomáscaras, que agem como estênceis em projetos de circuitos de projeção, bem como novos produtos químicos depositados em wafers que geram essas imagens quando expostos à luz. As empresas japonesas agora fornecem a maioria desses produtos.
Desde que a ASML lançou seu modelo comercial EUV em 2017, os clientes compraram cerca de 100 deles. Os compradores incluem Samsung e TSMC, os maiores chips de produção de serviços projetados por outras empresas. A TSMC usa a ferramenta para fazer os processadores projetados pela Apple para seus iPhones mais recentes. Intel e IBM disseram que a 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, que estão em vigor desde 2019, não tiveram muito impacto financeiro sobre a ASML, uma vez que ela 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.
Dentro 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 da 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.
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