ASML (ASML): La piedra angular de los semiconductores modernos

Las herramientas de fabricación de chips

Los semiconductores, y en especial los chips de computadora, se han convertido rápidamente en una de las tecnologías y productos más importantes del planeta. Desde los inicios de la era de las computadoras personales hasta el auge de los teléfonos inteligentes, la computación en la nube y la IA, la importancia de los chips y su demanda no han hecho más que crecer.

Fuente: Applied Materials

Se trata de una industria interesante, en la que ningún actor está integrado verticalmente, sino que está formada por una constelación de empresas ultra especializadas, cada una de las cuales realiza uno de los muchos pasos críticos necesarios para convertir arena común (silicio) en máquinas pensantes.

Las empresas más grandes de los sectores son diseñadores de chips como Nvidia (NVDA + 0.73%), o "fundiciones" que se encargan de la fabricación real de chips como TSMC (TSM -0.73%) (siga el enlace para obtener informes de inversión específicos sobre estas empresas).

Estas empresas dependen en gran medida de proveedores especializados para las máquinas necesarias para producir los chips.

Fuente: ASML

Y ninguna es más importante que la empresa que tiene el monopolio de la litografía EUV (Extreme UltraViolet), la holandesa ASML.

El papel de ASML en la fabricación de semiconductores

Cómo la litografía impulsa la miniaturización de chips

ASML es especialista en máquinas de litografía. La litografía (que literalmente significa "grabado en roca") consiste en grabar el "nodo" de un procesador en una oblea de silicio, convirtiéndola en un chip de computadora.

Fuente: Nature

Cuanto más avanzado es el chip, más pequeño es el nodo y más complejo el proceso litográfico. La continua miniaturización de los nodos y la mejora de la litografía han permitido que las computadoras sean cada vez más potentes, siguiendo la Ley de Moore.

Fuente: Steven Jurvetson

La litografía es un paso de todo el proceso de conversión de una oblea de silicio en chips de computadora, y normalmente se necesitan entre 40 y 80 ciclos para fabricar un chip completo.

Fuente: ASML

Un límite físico clave para la litografía es que el nodo grabado no puede ser más grande que la longitud de onda de la potente luz utilizada para hacerlo.

Fuente: ASML

A medida que los transistores se hicieron más pequeños, se requirió una frecuencia de luz cada vez más alta, llegando hoy en día cada vez más al extremo superior del espectro ultravioleta.

El primer paso para abandonar el espectro de luz visible fue con I-line, seguido pronto por la litografía DUV (Deep Ultraviolet).

Fuente: Icometrue

Estos métodos fueron los que impulsaron la industria en la era de los teléfonos inteligentes y centros de datos cada vez más potentes. Pero para las herramientas más avanzadas, se necesitaba una nueva tecnología: la litografía EUV (ultravioleta extremo).

¿Qué es la litografía EUV y cómo funciona?

La tecnología EUV permite nodos ultrapequeños, de hasta 7 nm, o incluso 5 nm, 3 nm y superiores. Estos niveles de nodo avanzados suelen considerarse necesarios para aplicaciones como IA, aprendizaje automático, 5G, RA/RV y servicios avanzados en la nube.

Si bien ASML es líder en tecnología DUV, EUV es aún más importante, ya que la empresa es el único fabricante de maquinaria para fabricar chips EUV, aunque algunas empresas chinas buscan ingresar al sector lo antes posible (ver más abajo para obtener más información sobre ese tema).

La tecnología EUV es extremadamente difícil de dominar, debido a una serie de limitaciones técnicas:

• El proceso se lleva a cabo en un entorno de vacío porque casi todo absorbe luz EUV.
• Se necesita una fuente de energía muy fuerte, en forma de un láser potente, con un láser de hasta 40 kW utilizadoEste tipo de amplificador láser requiere 7.3 kilómetros de cable, pesa 17 toneladas y contiene más de 450,000 piezas.
• El láser excita diminutas gotas de estaño de 25 micrones de diámetro y caen 50,000 gotas por segundo.
  • Luego, el estaño se vaporiza mediante el láser y se transforma en plasma, emitiendo luz EUV.

Fuente: Semi Ingeniería

Cada uno de estos pasos requiere mediciones, herramientas, controles y sensores extremadamente avanzados, todo ello con una ingeniería de calidad de precisión medida en micrómetros y nanosegundos.

Gracias a su profunda experiencia adquirida durante décadas en la fabricación de máquinas litográficas, ASML es (¿hasta ahora?) el maestro indiscutible de la tecnología EUV. Además, ha creado una densa red de proveedores clave, con, por ejemplo, espejos de hasta un metro de diámetro y una suavidad superficial de hasta picómetros (una billonésima de metro).

Además de máquinas muy precisas, el EUV también requiere software especializado y propietario para calibración, diagnóstico, evaluación y automatización.

Si bien EUV es sin duda el futuro de la empresa y una gran parte de sus ingresos, los chips DUV menos avanzados aún representan la mayor parte de la producción mundial de semiconductores.

Fuente: ASML

ASML

Descripción general de la empresa ASML y métricas clave

La empresa se fundó en 1984 como una empresa conjunta entre las empresas holandesas ASM y Philips. Actualmente emplea a más de 44,000 personas en 60 ubicaciones. La empresa ha colaborado con TSMC desde sus inicios y ya suministraba litografía para nodos de 90 nm en 2004.

En 2011 ya había suministrado máquinas de litografía para nodos de 32 nm; en aquel momento, una máquina de litografía costaba en promedio 27 millones de euros.

Para 2022, había vendido 140 máquinas EUV, cada una con un costo de más de 200 millones de dólares, y necesitaba tres Boeing 747 para transportar una de las máquinas de 180 toneladas.

Métricas ASML

En 2024, ASML obtuvo 28.3 millones de euros en ingresos por la venta de 583 máquinas de litografía. La empresa disfruta de un notable margen bruto del 51.3 %, lo que le permite reinvertir fácilmente 4.3 millones de euros en I+D, casi el doble que en 2020.

Fuente: ASML

La empresa espera que los ingresos crezcan hasta alcanzar entre 44 y 60 millones de euros en 2030, con un margen bruto del 56-60%.

El éxito de ASML, líder en la industria de la litografía, se ha visto recompensado con enormes beneficios para sus accionistas. En 3, se devolvieron 2024 millones de euros a los accionistas, y los dividendos se han triplicado desde 2018.

Fuente: ASML

La compañía superó ampliamente al Nasdaq en general en los últimos 15 años, incluso en una década muy favorable para las acciones tecnológicas en general, y en línea con los índices de semiconductores en general.

Fuente: ASML

La empresa espera que la base instalada de máquinas de litografía siga creciendo hasta 2030, lo que impulsará fuertemente el aumento de los ingresos provenientes del mantenimiento y las actualizaciones de servicio.

Fuente: ASML

Los EUV no son las máquinas más vendidas por unidad, pero representan la mitad de los ingresos de la empresa debido a su mayor precio.

La mayor parte de las ventas a finales de 2024 y principios de 2025 se destinaron a Taiwán, Corea del Sur, EE. UU. y China. En general, se puede suponer que las ventas en Taiwán se dirigieron principalmente a TSMC, en Corea del Sur a Samsung y en EE. UU. a TSMC (que abre una nueva fundición en Nevada) y a Intel (INTC -0.27%).

Fuente: ASML

Las ventas a China solían ser mucho mayores, pero las sanciones impuestas por los EE. UU. y los fabricantes de chips chinos que intentan cambiar a proveedores locales han reducido las ventas de ASML al país únicamente a tecnologías de litografía más antiguas.

Riesgos del mercado chino y el impacto de las sanciones de ASML

Guerras de sanciones

Como China es, junto con Taiwán, uno de los mayores productores de semiconductores del mundo, ASML solía disfrutar de muchas ventas en este mercado.

Sin embargo, muchos años de crecientes tensiones y sanciones cada vez más punitivas contra la industria china de semiconductores por parte de sucesivas administraciones estadounidenses han cambiado drásticamente este mercado para ASML.

En el verano de 2022, EE. UU. prohibió la exportación de máquinas EUV a China. Esto fue posible porque, si bien ASML es una empresa neerlandesa, depende de propiedad intelectual estadounidense clave para la producción de sus máquinas de litografía.

Más tarde, incluso las exportaciones de máquinas DUV como las de ASML TWINSCAN NXT:1980Di Se restringieron, dando a China solo acceso a tecnología DUV menos avanzada. Esta ronda de sanciones se debió en parte a el reciente éxito de Huawei en la producción de chips avanzados sin máquinas EUV en septiembre de 2023.

Soluciones chinas

Huawei tiene como objetivo desarrollar sus propias soluciones EUV, con una patente ya depositado en diciembre de 2022.

Otra empresa china, SMIC, Ha logrado utilizar máquinas DUV más antiguas para producir chips de 5 nm sin EUV.

Esto implicó la combinación de múltiples pasos de litografía y grabado, específicamente utilizando SAQP, para imitar la precisión del EUV. El método es más lento, más propenso a errores y más caro, pero funciona.

Tanto SMIC como Huawei también están estudiando la creación de chips de 3 nm mediante litografía de cuádruple patrón autoalineado (SAQP). Huawei también trabaja en un diseño de chip de 3 nm que reemplaza el silicio por nanotubos de carbono.

Y por último, Máquinas EUV fabricadas en China También podría llegar al mercado pronto, inicialmente para uso doméstico. Otra alternativa podría ser Para generar la luz EUV no se utiliza plasma de estaño, sino un acelerador de partículas., una idea que ya se discutió en 2023, basada en una publicación científica de 2022.

¿Un riesgo para ASML?

En general, es probable que a largo plazo ASML pierda el mercado chino, ya que el país no podrá confiar en la tecnología occidental y tendrá que reconstruir desde cero toda una cadena de suministro de semiconductores paralela.

Por ahora, se trata más bien de una cuestión de rivalidad estratégica entre Estados Unidos y China que de una amenaza comercial para ASML.

Esto se debe a algunas razones:

• Las ventas de DUV a China son sólo una fracción de los ingresos totales de ASML.
• Los métodos que evitan el EUV con DUV más antiguos son técnicamente factibles, pero menos confiables y, por lo tanto, dan como resultado chips más caros.
  • Esto los hace viables para Huawei y otras empresas de electrónica chinas excluidas del mercado de chips avanzados, pero no económicamente competitivas en los mercados internacionales.
• Las máquinas EUV fabricadas por Huawei necesitarán muchas mejoras y ajustes, y se producirán en una cantidad limitada, capaz solo de satisfacer la demanda interna china durante muchos años.
• La generación de EUV basada en ciclotrón aún es muy teórica y tomará años o incluso décadas para convertirse en una alternativa viable a la tecnología EUV utilizada actualmente.

Ventas no EUV

Independientemente de los intentos chinos de desarrollar máquinas EUV, es probable que las ventas de DUV se mantengan estables. Esto se debe a que, si bien EUV se ha convertido en el estándar para la mayoría de las capas críticas de lógica y DRAM, todas las demás capas se diseñan con tecnología DUV.

De este modo, la sólida posición de ASML en DUV garantiza unos ingresos estables, incluidos el servicio y el mantenimiento de los parques existentes, con cada máquina funcionando durante más de 20 años.

Esto hace que el desarrollo y la adopción de EUV sean importantes, pero no vitales para las perspectivas a corto plazo de la empresa.

Lo mismo puede decirse de los sistemas anexos a las máquinas de litografía, como los sensores y la metrología (mediciones) del producto terminado para el control de calidad.

Fuente: ASML

El futuro de la litografía

ASML sigue innovando y también realiza activamente adquisiciones de nuevas tecnologías clave, como el fabricante de vidrio óptico El grupo Berliner Glas en 2020, lo que le permite impulsar la próxima generación de máquinas de fabricación de chips.

Fuente: ASML

Los competidores chinos podrían presentar soluciones EUV a escala comercial en los próximos años. Pero ASML ya está trabajando en el siguiente paso, llamado litografía de alta NALa “NA” se refiere a la apertura numérica, una medida de cuánta luz un sistema óptico puede captar y enfocar.

ASML está progresando rápidamente en esta tecnología: su última innovación óptica establece la base para su hoja de ruta EUV hacia la estabilidad del picómetro (átomo de Si de 1/200) en espejos asféricos.

La óptica EUV de alta apertura numérica (NA) debería contribuir a la creación de una plataforma EUV de mayor productividad. De esta manera, se podrían impulsar las mejoras en el rendimiento y la productividad de EUV durante la próxima década (más allá de 2030).

Fuente: ASML

La tecnología de alta apertura numérica no sólo debería ser más precisa y rápida, sino también más eficiente energéticamente, una preocupación creciente a medida que las máquinas de litografía cada vez más potentes ahora implican importantes facturas de energía para su funcionamiento.

Lo más probable es que el método EUV de alta NA sea el utilizado para la producción en masa de chips de nodo de 2 nm y más pequeños.

Fuente: ASML

Intel ha sido uno de los primeros en adoptar High-Na EUV en su fundición en Oregón. Esto todavía se está implementando en gran medida en las fundiciones, y Otras tecnologías como el grabado también podrían desempeñar un papel en la mejora futura del rendimiento..

Con la incorporación de High NA EUV, Intel contará con la gama de herramientas de litografía más completa de la industria, lo que le permitirá impulsar futuras capacidades de proceso más allá de Intel 18A en la segunda mitad de esta década.

Mark Phillips – Intel'Dakota del SurDirector de Litografía, Hardware y Soluciones para el Desarrollo de Tecnología Lógica de Intel Foundry.

El precio de 400 millones de dólares por máquina También está animando a algunas fundiciones a retrasar la adopción de al menos una generación de chips.

Aun así, el EUV de alta NA debería ser un paso adelante relativamente fácil para ASML, ya que reutiliza gran parte de la tecnología y la experiencia desarrolladas en los últimos 20 años para hacer posible el EUV “normal”.

¿Por qué priorizamos la uniformidad y la modularidad en nuestros sistemas de litografía EUV? Porque así todos se benefician de las lecciones aprendidas durante 20 años de desarrollo de EUV.

El uso de tecnología de eficacia comprobada reduce el riesgo de fallos. Además, los módulos agilizan la instalación e integración del sistema en la fábrica del cliente.

Conclusión

Gracias a su dedicación a la mayor precisión posible en sus máquinas y a la excelencia en ingeniería, ASML se ha convertido en LA empresa de litografía, dominando su nicho de mercado.

Es un monopolio de facto sobre EUV, la tecnología más importante para la producción de todos los chips más avanzados necesarios para el desarrollo de tecnologías de IA, centros de datos de primera línea y las últimas generaciones de teléfonos inteligentes.

Si no fuera por las sanciones estadounidenses a China que prohíben las exportaciones de EUV al país, ASML probablemente habría seguido siendo cómodamente el único proveedor clave de esta tecnología durante una década o dos.

Debido a las sanciones y a las decenas de miles de millones invertidos en lo que se convirtió en una vulnerabilidad estratégica, los fabricantes chinos podrían algún día convertirse en un serio competidor de ASML. Sin embargo, aún se encuentran rezagados, obligados a conformarse con máquinas DUV, menor rendimiento y mayores costos.

Y esperan que su propia máquina EUV de fabricación china ofrezca pronto una mejor alternativa. Es probable que, para cuando Huawei y SMIC se pongan al día con la tecnología EUV de 2025, ASML ya esté implementando EUV de alta AN.

Si bien puede ser peligroso subestimar la capacidad de China para recuperar el terreno perdido y construir una cadena de suministro nacional, tampoco debe sobreestimarse. En la actualidad, ASML está posicionado para mantenerse como líder en litografía para la fabricación de chips avanzados durante al menos los próximos 10 años, y mantenerse competitivo durante mucho más tiempo.

ASML también tiene una posición muy fuerte en DUV y metrología, lo que le aporta ingresos adicionales que ayudan a financiar su presupuesto de I+D.

Además de la calidad de la empresa, la última pregunta que los inversores deberán plantearse es la valoración. Debido a su posición de monopolio y al crecimiento general del sector, las acciones de ASML incorporan un alto potencial de crecimiento futuro.

Esto parece razonable, pero también significa que la valoración está lejos de ser barata: la relación precio-beneficio de ASML ha oscilado entre un “bajo” 20 y hasta 54.

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