Wat gaat ASML doen als de transistor niet meer krimpt?

ASML-cto Martin van den Brink had onlangs iets schokkends te vertellen: de grenzen van transistorkrimp zouden over een jaar of tien bereikt kunnen zijn. De implicaties zijn veel ernstiger voor ASML dan voor de halfgeleidertechnologie zelf.

Paul van Gerven

4 oktober

Martin van den Brink voorspelde al in 2007 dat economische motieven een einde zou maken aan chipschaling, niet fysische beperkingen. Nu, vijftien jaar later, suggereerde hij dat het einde wellicht in zicht is. Hoewel ASML onderzoek doet naar een opvolger van high-NA-lithografie, lijkt de cto er verre van overtuigd dat hyper-na levensvatbaar zal blijken. Er zijn een handvol technologische tours de force voor nodig om dat voor elkaar te krijgen, liet hij doorschemeren.

Wantrouwig aangelegde mensen zouden dit interview kunnen beschouwen als onderdeel van een pokerspel, met als inzet wie er gaat betalen voor de ontwikkeling van hyper-NA. Ook ik heb die optie overwogen, maar niet al te lang. Het is overduidelijk dat een volgende generatie euv-optiek uit de hand loopt. Er is een herontwerp nodig om de grote ‘monolithische’ spiegels op te splitsen in kleinere eenheden die in serie kunnen worden vervaardigd – indien niet om economische redenen, dan toch omwille van het vervoer. Bestaan er überhaupt vliegtuigen die groot genoeg zouden zijn?

Bovendien hoeft een bedrijf in de positie van ASML geen spelletjes te spelen. Als ASML hyper-NA te riskant vindt en er alleen mee wil doorgaan als klanten meer commitment tonen, dan kan het dat gewoon bespreken. Het is niet eens zeker dat chipfabrikanten erop zitten te wachten. Het tempo waarin transistoren krimpen neemt al jaren af, terwijl de benodigde investeringen exploderen.

Hopeloos

Betekent dat de ondergang van de wet van Moore? Nee, want hoewel Gordon Moore’s beroemde observatie die verwerd tot een self-fulling prophesy al tientallen jaren synoniem is met transistorkrimp, komt er meer bij kijken dan verkleining van de chipcomponenten. Innovaties op transistorniveau, ontwerp- en software-optimalisaties en geavanceerde verpakkingstechnieken zullen blijven zorgen voor nieuwe vermogens- en prestatiewinst, zo niet op chipniveau dan wel op systeemniveau. TSMC-baas Mark Liu voorspelde vorig jaar dat de systeemprestaties en energie-efficiëntie tot 2040 in het historische tempo zullen blijven toenemen, ondanks het feit dat de prestaties op transistorniveau afvlakken. Berichten over de dood van de wet van Moore zullen niettemin blijven opduiken. Ze worden sterk overdreven, vaak uit eigenbelang. Toen bijvoorbeeld Nvidia ceo Jensen Huang vorige week de wet van Moore weer eens doodverklaarde, was dat omdat dit past in zijn inmiddels bekende verhaal dat GPU’s zich veel sneller verbeteren dan traditionele CPU’s, daarmee suggererend dat de eerste de wet van Moore niet nodig hebben terwijl de laatste er hopeloos afhankelijk van zijn.

In werkelijkheid hebben GPU’s net als alle andere geavanceerde halfgeleiderapparaten kunnen profiteren van de wet van Moore, en heeft Nvidia daarnaast geïnnoveerd op het gebied van ontwerp, software en ai – precies het soort schaling op systeemniveau waarvan we het komende decennium veel meer zullen zien.

Filosofie

De opmerkingen van Van den Brink luiden dus niet het einde van de vooruitgang in halfgeleidertechnologie in. Maar hoe zit het met ASML zelf? Het vooruitzicht van het einde van de lithografieroadmap is niet bepaald prettig. Zonder krimp zou ASML het niet volhouden om een door innovatie gedreven bedrijf te zijn, en langzamerhand veranderen in een voornamelijk op kosten gericht bedrijf. Het zou nog slechts een schim van zichzelf zijn.

Voormalig ceo Eric Meurice vertelde me ooit dat ASML’s raison d’être lithografie is. Ondanks de diversificatie in metrologie en andere rendementsverhogende technologieën in het afgelopen decennium, heeft ASML zich grosso modo aan die filosofie gehouden. Niet dat het veel keuze had: elk paar handen was nodig voor de kernactiviteiten.

In de komende tien jaar vermoed ik dat we meer diversificatie van ASML te zien krijgen. Het zal er zelfs niet voor terugschrikken om zich buiten de front-endlithografie te wagen. Sommige van de meest spannende toekomstige innovaties in geavanceerde halfgeleidertechnologie zullen we zien in de backend, wellicht dat daar iets te halen valt.