L’Europa si conferma protagonista nel settore della tecnologia avanzata, grazie al contributo di ASML, un’azienda olandese leader nella produzione di sistemi di litografia per semiconduttori. Il loro sviluppo più recente, un sistema di litografia EUV High-NA (high numerical aperture), segna un passo avanti significativo nel campo, in grado di offrire una risoluzione superiore rispetto ai tradizionali sistemi EUV.
Questo sistema è fondamentale per il progresso nella produzione di microchip, e Intel, colosso americano dei semiconduttori, ha già ordinato il loro primo scanner Twinscan EXE:5000 High-NA per il suo stabilimento in Oregon. Intel prevede di impiegare questa tecnologia di punta per sviluppare chip con geometrie sempre più ridotte, mirando a rafforzare la propria posizione nel mercato dei semiconduttori, con l’obiettivo di adottare processi produttivi per nodi tecnologici che si avvicinano ai 3nm entro il 2025-2026.
La macchina High-NA EUV di ASML è un capolavoro di precisione e ingegneria, essenziale per lavorare con estrema accuratezza a livello atomico e per portare avanti l’evoluzione dei chip verso dimensioni sempre più ridotte.
ASML: l’ascesa del colosso tecnologico
Negli ultimi cinque anni, il valore di mercato di ASML è quadruplicato, raggiungendo i 260 miliardi di euro (285 miliardi di dollari), posizionandosi come la più grande azienda tecnologica d’Europa. Tra il 2012 e il 2022, i suoi ricavi e il reddito netto sono aumentati di circa quattro volte, raggiungendo rispettivamente i 21 miliardi di euro e i 6 miliardi di euro. La sua redditività operativa ha superato il 34%, un risultato sbalorditivo per un’azienda hardware e superiore persino a quella di Apple, il più grande produttore mondiale di elettronica di consumo.
ASML detiene il monopolio su un collegamento chiave nella catena di approvvigionamento più critica del mondo: senza i suoi strumenti, è quasi impossibile produrre processori per computer all’avanguardia. Con le vendite globali di semiconduttori proiettate a raddoppiare fino a 1,3 trilioni di dollari entro il 2032, ogni grande paese e ogni grande produttore di chip desidera le attrezzature di ASML. La sua importanza nel confronto tecnologico cino-americano è tale che, all’inizio dell’anno, l’amministrazione del presidente Joe Biden ha premuto su ASML per annullare le consegne previste delle sue macchine più vecchie alla Cina.
Tuttavia, il successo spettacolare di ASML è anche sostenuto da due altri fattori meno evidenti. L’azienda ha creato una rete di fornitori e partner tecnologici che potrebbe essere la cosa più simile a Silicon Valley in Europa. E il suo modello di business combina in modo geniale hardware, software e dati. Questi elementi non celebrati del successo di ASML sfidano la nozione che il vecchio continente sia incapace di sviluppare una piattaforma digitale di successo.
La semplice funzione delle macchine complesse di ASML
Le complesse macchine di ASML svolgono un compito semplice: proiettano le bozze dei chip per computer su wafer di silicio fotosensibili. Nel 1986, quando è stato consegnato il suo primo modello, i singoli transistor misuravano micrometri e il kit dell’azienda era quasi come un fotocopiatore potenziato. Oggi, con i transistor ridotti di mille volte, le attrezzature per la litografia di ASML sono forse le più sofisticate mai vendute commercialmente.
ASML e i suoi partner hanno sviluppato un metodo avanzato per ridurre le dimensioni dei circuiti integrati, utilizzando tecniche che sembrano uscire da un romanzo di fantascienza. Il processo si avvale di laser ad alta potenza per vaporizzare piccole gocce di stagno fuso, ciascuna con uno spessore inferiore a un quinto di quello di un capello umano, che si muovono a velocità superiori ai 250 km/h. Questa azione produce una luce con una lunghezza d’onda molto corta, conosciuta come ultravioletto estremo (EUV). Questa luce è poi diretta attraverso una serie di specchi estremamente levigati, dove ogni imperfezione sulla loro superficie è minore rispetto a quanto l’erba possa crescere in un millisecondo. Per rendere questa tecnologia economicamente vantaggiosa per i produttori di chip, considerando che l’ultima versione di queste macchine può costare oltre 300 milioni di dollari, è necessario che il sistema che posiziona i wafer di silicio, denominato “tavola”, si muova con una velocità e precisione incredibili, paragonabili a quelle di un razzo, fermandosi poi con estrema precisione.
Per avere un’idea di cosa significhi costruire un tale dispositivo, si può visitare una fabbrica non appariscente a Neukölln, un quartiere di Berlino. In questa sede, ASML si occupa, tra le altre cose, della produzione di componenti essenziali per i sistemi di litografia EUV. Tra questi, ci sono le strutture di supporto per gli specchi, componenti fondamentali nel sistema ottico delle macchine per la litografia su wafer. Queste strutture sono realizzate con un materiale ceramico avanzato, noto per la sua robustezza e stabilità termica. Hanno uno spessore di circa 8 cm e dimensioni di 50 cm per lato, garantendo la precisione e l’affidabilità necessarie per il posizionamento accurato degli specchi nel processo di litografia. Certi componenti prodotti nella fabbrica di ASML a Berlino, come blocchi specchio e altri elementi ottici, subiscono un processo di finitura prolungato e meticoloso. Questo processo include varie fasi: i componenti vengono lucidati, poi misurati, successivamente puliti, e di nuovo misurati, e così via. Questa sequenza di operazioni si ripete per un periodo che può estendersi fino a quasi un anno. Questo viene fatto per assicurare che ogni componente abbia le dimensioni e la forma esattamente richieste. Inoltre, durante la produzione si tiene conto del fatto che i componenti subiranno una leggera variazione dimensionale, dell’ordine di alcuni nanometri, una volta installati nel sistema di litografia
Una rete di fornitori inusuale
La fabbrica ASML di Berlino rappresenta un esempio significativo della loro rete unica di fornitori. Berliner Glas, acquisita da ASML nel 2020, opera in un modo particolare: pur essendo parte del gruppo ASML, mantiene un certo grado di indipendenza, fungendo da collegamento tra una società completamente autonoma e una divisione interna di ASML. Questa dinamica è simile per altre circa 800 aziende, in gran parte europee, che collaborano nella realizzazione delle macchine di ASML. Anche se ASML detiene una partecipazione diretta solo in alcune di queste aziende, l’interrelazione stretta tra di esse crea un’atmosfera di lavoro coordinato, quasi come se fossero un’unica entità organizzativa.
ASML esternalizza oltre il 90% di ciò che costa costruire uno dei suoi capolavori ingegneristici e impiega direttamente meno della metà delle circa 100.000 persone necessarie per l’impresa. Questo è in parte dovuto alla storia. Quando l’azienda è stata scorporata da Philips, un gigante dell’elettronica olandese, nel 1984, ASML sembrava nata morta. La sua idea di costruire un “silicon stepper”, il nome originale della macchina utilizzata per proiettare i pattern dei circuiti sui wafer di silicio, era promettente. Ma non aveva molto altro a suo favore, in particolare nessuna linea di produzione. Si affidava invece a fornitori specializzati, molti dei quali erano anche ex unità Philips, come VDL, un produttore su contratto.
L’outsourcing, ovvero la pratica di affidare ad aziende esterne la produzione di alcune parti o servizi, è anche determinato dalla natura stessa della tecnologia impiegata. Le diverse parti di una macchina per la litografia sono così all’avanguardia che fare tutto potrebbe facilmente sopraffare qualsiasi singola azienda. “Devi decidere dove aggiungi più valore e lasciare che gli altri facciano il resto”, spiega un ex insider di ASML. L’economia dei semiconduttori favorisce altresì il non fare tutto da soli. L’industria dei semiconduttori è caratterizzata da periodi di forte crescita (boom) e di calo (recessione). Questo avviene perché le richieste di mercato per i chip variano molto velocemente, tanto da superare la capacità dei produttori di adeguarsi altrettanto rapidamente. I prezzi salgono e scendono man mano che le carenze si trasformano in eccessi. I produttori di attrezzature per la produzione di chip sono esposti agli stessi cicli. Ciò rende rischioso mantenere tutti gli asset internamente; è meglio trasferire parte di quel rischio ai fornitori, che possono a loro volta limitarlo servendo clienti che operano secondo cicli di business diversi.
Specializzazione iper-focalizzata e co-dipendenza
La richiesta di una specializzazione iper-focalizzata rende impossibile adottare la strategia di avere più fornitori per lo stesso componente, una pratica comune in altre industrie per diminuire i rischi. Nel caso di ASML, le esigenze tecniche sono così elevate e i volumi di produzione così bassi (317 macchine spedite nel 2022) che sarebbe antieconomico gestire diversi fornitori per una singola parte, anche se potessero essere trovati. Per componenti cruciali come laser e specchi, prodotti rispettivamente da Trumpf e Zeiss, due aziende tedesche, è impossibile. Wayne Allan, responsabile degli acquisti nel consiglio di amministrazione di ASML, parla di “co-dipendenza”.
Di conseguenza, ASML si limita per lo più a essere l’architetto del sistema. Decide chi fa cosa, definisce le interfacce tra le parti chiave delle sue macchine, che chiama “moduli”, e svolge ricerca e sviluppo. Questa configurazione facilita il collaudo dei pezzi e il trasporto delle macchine (la spedizione dell’ultimo modello a Intel ha coinvolto 250 casse e 13 container). Dà anche ai fornitori più libertà, inclusa quella di sperimentare con nuove tecnologie.
Tutto funziona perché ASML ha coltivato una cultura di fiducia e trasparenza, preservando elementi di competizione. I fornitori non sono spremuti fino all’ultimo centesimo. Al contrario: “Abbiamo bisogno che rimangano in salute”, dice il signor Allan. Le informazioni fluiscono liberamente in tutta la rete, in particolare tra ASML, Trumpf e Zeiss. I team di ingegneria di diverse aziende lavorano insieme, i brevetti vengono condivisi, così come alcuni dati finanziari e, a volte, i profitti. “Durante le riunioni, è difficile identificare l’azienda di appartenenza dei partecipanti”, riferisce un ex dirigente Zeiss.
Allo stesso tempo, molti fornitori competono tra loro in modo indiretto, ad esempio fornendo parti simili per diverse generazioni di macchine ASML. Se un fornitore si trova in difficoltà, ASML invia una forza di intervento rapido, a volte anche se tale aiuto non è benvenuto. Come ultima risorsa, ASML può acquistare un fornitore, come è avvenuto con Berliner Glas.
ASML supera i concorrenti verticalmente integrati
È questa struttura diversificata che ha permesso ad ASML di superare i suoi rivali più verticalmente integrati, sostiene Willy Shih della Harvard Business School. Nikon e Canon, storiche aziende giapponesi nel campo della litografia, non sono riuscite a eguagliare ASML nel segmento dei sistemi EUV (Extreme Ultraviolet). ASML, infatti, domina questo mercato, essendo l’unico fornitore di sistemi EUV, tecnologia fondamentale per la produzione di circuiti integrati avanzati. Canon, tuttavia, sta cercando di rientrare nella competizione con la sua tecnologia di nanoimprint litografia (NIL), un approccio diverso che potrebbe offrire un’alternativa a basso costo rispetto alla litografia ottica tradizionale. Questa tecnologia, acquisita da Canon tramite l’acquisto di Molecular Imprints Inc., mira a “stampare” fisicamente i disegni dei chip sui wafer. Sebbene promettente, la NIL deve ancora dimostrare la sua efficienza e fattibilità in ambienti di produzione ad alto volume.
ASML sta rafforzando la sua posizione leader integrando software e analisi dati avanzati nei suoi sistemi hardware. Possiamo immaginare questa evoluzione paragonandola al processo di messa a fuoco di un obiettivo fotografico. In fotografia, ottenere un’immagine nitida richiede una regolazione accurata dell’obiettivo, spesso basata su tentativi ed errori. All’inizio, l’immagine potrebbe apparire sfocata, ma attraverso minuziose regolazioni, si ottiene progressivamente una maggiore chiarezza. Analogamente, nella litografia per semiconduttori, le macchine di ASML inizialmente potrebbero non raggiungere la precisione desiderata. Tuttavia, con l’analisi continua dei dati operativi e l’impiego di apprendimento automatico, una branca dell’intelligenza artificiale, il sistema apprende e si auto-corregge, aumentando così la sua precisione nel tempo. Questa trasformazione attraverso l’integrazione di AI e dati sta convertendo ASML in una piattaforma tecnologica sempre più intelligente e auto-adattativa.
Una volta che Intel avrà ricevuto tutti i moduli per la sua nuova macchina, ci vorranno circa due settimane per assemblarla. Adattarla alla sua nuova posizione richiederà diversi mesi. Parti potrebbero essersi spostate durante il trasporto, la gravità potrebbe essere leggermente diversa in Oregon rispetto a Veldhoven e altre macchine nelle vicinanze potrebbero creare interferenze. I test raccoglieranno una grande quantità di dati e innescare aggiustamenti. “Abbiamo migliaia di manopole che possiamo girare per metterla in uno stato perfetto”, dice Jos Benschop, responsabile della tecnologia di ASML.
ASML utilizza anche i dati di una macchina per regolare le impostazioni delle altre. Delle circa 5.500 apparecchiature vendute dalla sua fondazione 39 anni fa, il 95% è ancora in funzione e molte inviano dati alla sede centrale. Ciò renderà i suoi prodotti ancora migliori, portando a una maggiore produzione di chip, che genera ancora più dati – e così via, in un “volano” più tipicamente associato a servizi digitali come la ricerca su internet. Anche se Canon, Nikon o un concorrente cinese riuscissero finalmente a costruire macchine EUV potenti quanto quelle di ASML, non sarebbero in grado di raggiungere il livello dell’azienda olandese, sostiene Pierre Ferragu di New Street Research, una società di ricerca. “È matematicamente impossibile, finché ASML continua a raccogliere dati da tutta la base installata.”
Sfide e ostacoli futuri per ASML
Quali fattori potrebbero sfidare la supremazia di ASML? Innanzitutto, la fisica rappresenta un limite intrinseco: anche con l’AI più avanzata, la miniaturizzazione dei transistor ha i suoi confini pratici e commerciali. Superati certi limiti, i requisiti tecnologici diventano irrealizzabili, mettendo a rischio la coesione della rete di fornitori di ASML. Dal punto di vista economico, un’altra sfida emerge: i produttori di chip potrebbero resistere alla crescente dipendenza dai dati di ASML, che si estende anche agli altri dispositivi nelle loro fabbriche. Alcuni segnali indicano già una reazione contro l’espansione digitale dell’azienda.
Sul fronte geopolitico, la situazione è altrettanto complessa. Ciò che desta preoccupazione non è tanto la riduzione del valore delle azioni di ASML, che è avvenuta dopo la cancellazione delle consegne in Cina, quanto piuttosto le implicazioni a lungo termine di questo evento. Il vero timore è che, a causa di regolamenti esportativi più severi, la Cina possa essere spinta a investire e sviluppare in modo indipendente la propria industria per la produzione di attrezzature per semiconduttori.
Questo cambiamento potrebbe avere ripercussioni significative sul mercato globale e sulla posizione di ASML all’interno di esso. Questo potrebbe, a lungo termine, minacciare la posizione centrale di ASML nell’industria. Tuttavia, al momento, la robustezza della rete aziendale e il suo impatto sembrano incontestabili. Dopo tutto, chi ha detto che l’Europa non può eccellere nel campo tecnologico?
