Jos Benschop está subiendo una escalera para llegar a la parte superior de su máquina más reciente.
Resulta un tanto laborioso. El artilugio tiene el tamaño de un autobús de dos pisos —más de 150 toneladas de aluminio brillante fresado con precisión, cubierto por miles de tubos serpenteantes, cables de colores y tanques presurizados. Desde el suelo, parece un motor V8 futurista. Cuando llego a la cima con Benschop, estamos mirando hacia abajo desde unos 15 pies de altura, con técnicos ataviados con trajes de sala limpia moviéndose afanosamente por debajo.
Son más de 200 metros cúbicos de tecnología —"dispositivos mecatrónicos que mantienen unos espejos en una posición con precisión atómica", dice, mientras gesticula señalando el gigantesco aparato. Benschop, un hombre alto y canoso de 66 años, ha pasado más de una década trabajando con sus ingenieros para diseñar esta cosa, pero aun así, a veces lo mira y dice: ¡Dios mío!
Benschop es el vicepresidente ejecutivo de tecnología de ASML, una empresa neerlandesa que es el pilar fundamental de la industria de los microchips. Si se quieren fabricar chips potentes para alimentar teléfonos o IA, una máquina de litografía como aquella sobre la que estamos es lo que se necesita para crear circuitería cada vez más diminuta. La litografía es el arte y la ciencia de proyectar luz sobre una oblea de silicio para trazar los transistores, el cableado y otros componentes de los microchips que se extraerán de ella.
El sector de la fabricación de chips está esencialmente dominado por solo dos grandes actores: ASML, que crea las máquinas de litografía, y TSMC, el gigante de la fabricación de chips.
Hace nueve años, ASML empezó a vender máquinas que utilizan una nueva y audaz forma de grabar características en los chips. Estas máquinas emplean luz ultravioleta extrema, o EUV —radiación que está muy por fuera del espectro visible— que producen mediante el disparo de láseres sobre minúsculas gotas de estaño fundido, decenas de miles de veces por segundo. Esas primeras máquinas —el resultado de un ambicioso proyecto de I+D que duró 16 años y costó unos 10.000 millones de dólares— pueden crear características de transistores con una resolución de 13 nanómetros. Esta nueva máquina puede hacerlo aún mejor: tiene una resolución de tan solo ocho nanómetros, el ancho de unos 40 átomos de silicio. Los dispositivos se están enviando actualmente a fábricas de chips, o 'fabs', a un precio desorbitado: 400 millones de dólares cada una.
Pero los fabricantes de chips desembolsarán ese dinero, porque están en una carrera desesperada por producir chips nuevos y mejorados cada año. Esto implica hacerse con máquinas que puedan fabricar componentes cada vez más pequeños y ensamblarlos de forma cada vez más densa, parte de una fórmula consolidada para crear chips más rápidos y energéticamente eficientes.
Desde hace años, las herramientas de ASML han sido fundamentales para mantener viva la Ley de Moore. Sin la avanzada tecnología de fabricación de chips de la compañía, es muy posible que la densidad de los chips —y la capacidad de realizar cada vez más cálculos— se habría estancado.
La industria de la IA ha generado una nueva y voraz demanda de chips más densos, a medida que empresas como OpenAI y Anthropic se afanan en levantar granjas de servidores que entrenan y despliegan nuevos modelos, cada vez más potentes, lo que requiere hardware nuevo y cada vez más potente. La última máquina de ASML promete ayudar a mantener la "fiesta" de la IA en pleno apogeo durante al menos otra década.
“Podemos permitir a los clientes trabajar con características cada vez más reducidas, y eso abre el espacio para todo lo que vemos hoy en día en la IA, lo cual es absolutamente asombroso”, me dijo Marco Pieters, CTO de ASML. “Creo que solo hemos visto la punta del iceberg.”
Su implacable búsqueda de la «miniaturización» —o «shrink», como lo llaman en la industria de fabricación de chips— ha convertido a ASML en una fuerza dominante: la compañía produce aproximadamente el 90% de todas las herramientas de litografía de chips a nivel mundial. Si fabricas chips, ASML es ineludible.
Pero esa posición de monopolio inquieta a algunas personas y gobie os. El sector de fabricación de chips está controlado esencialmente por solo dos grandes actores: ASML, que crea las máquinas de litografía, y TSMC, el gigante de la fabricación de chips en Taiwán, que utiliza las máquinas de ASML para fabricar la inmensa mayoría de todos los microchips. Este duopolio es tan potente que tiene implicaciones geopolíticas. En un esfuerzo por evitar que China desarrolle IA avanzada, el gobie o de EE. UU. presionó al gobie o neerlandés para que impusiera un embargo en 2019: ASML no tiene permitido vender máquinas de gama alta a ninguna empresa china. Geopolíticamente, «los chips son el nuevo petróleo», afirma Marc Hijink, autor de Focus: The ASML Way. Verse privado de ellos puede ser tan desastroso como verse privado de petróleo. Y en esa metáfora, podría decirse que ASML es el Estrecho de Ormuz.
James Proud, cofundador y CEO de la startup de litografía Substrate, afirma que la situación no es ideal. Estados Unidos está "peligrosamente dependiente" de una cadena de suministro en el extranjero y cada vez más costosa, según Substrate en su sitio web. "Hay una gran concentración en un número reducido de actores", afirma Proud. "Y la cadena de suministro es sencillamente muy cara."
Es por ello que, tras dos décadas de dominio de ASML, los potenciales competidores están ahora compitiendo por su territorio. China está destinando miles de millones con avidez para intentar replicar la tecnología de ASML. Y startups como Substrate también están intentando entrar en el juego, con la vista puesta en crear máquinas de litografía más baratas, más pequeñas e incluso más capaces que los gigantes de ASML. ¿Tendrá éxito alguno de ellos? El futuro inmediato pertenece claramente a ASML, pero como bien saben sus ingenieros, se puede desbancar a un gigante con el truco de luz adecuado.
Fabricar chips es, curiosamente, un poco como serigrafiar una camiseta. Para imprimir un patrón en una oblea de silicio, se parte de un patrón en una retícula —una máscara que contiene el diseño—. Al proyectar luz sobre la retícula, ese patrón se transfiere a la oblea. La luz interactúa con una capa de productos químicos en la oblea, fijando el patrón en su lugar.
El tamaño de las características de un chip viene determinado en parte por la longitud de onda de la luz que utiliza la máquina: cuanto menor sea la longitud de onda, más minúsculos serán los circuitos que se pueden crear. Se pueden ampliar un poco las capacidades de una longitud de onda; aumentar lo que se conoce como apertura numérica, lo que normalmente implica sustituir por una lente de mayor tamaño, puede enfocar aún más la luz y, por tanto, depositar patrones para componentes cada vez más pequeños. Sin embargo, con el tiempo, este truco llega a su límite, y es necesario encontrar una nueva forma de luz con una longitud de onda más pequeña.
Así pues, la historia de la fabricación de chips ha sido un baile de dos pasos. La industria encuentra una buena fuente de luz, aumenta progresivamente la apertura numérica y finalmente acepta la necesidad de una longitud de onda más corta, reiniciando el proceso de dos pasos una y otra vez. Hasta principios de los años 90, los fabricantes de chips utilizaban luz visible, con una longitud de onda de unos 400 nanómetros. A mediados de los 90, habían pasado a utilizar luz ultravioleta profunda, logrando finalmente una longitud de onda de 193 nanómetros. A finales de los 90, veían cómo se agotaba el potencial de la luz ultravioleta profunda. ¿Pero qué vendría después?
Todas las opciones eran problemáticas. Podían optar por los rayos X, con una minúscula longitud de onda de un nanómetro, pero eran endiabladamente difíciles de enfocar. Los haces de electrones e iones eran igualmente precisos; pero funcionaban como impresoras de matriz de puntos, transfiriendo un patrón punto por punto, lo que era demasiado lento. (La industria de los chips quiere una máquina que produzca cientos de obleas por hora).
“Es una empresa muy orientada a la ingeniería: Vamos a enviar miles de ingenieros y que simplemente arrasen con estos problemas. Eso es lo que hicieron, y funcionó.”
Jeff Koch, analista, SemiAnalysis
Hacia 2001, ASML, por aquel entonces un actor de menor peso en el mundo de la litografía, apostó por otra opción: la EUV, con una longitud de onda ligeramente inferior al rango de los rayos X. Nikon y Canon también estaban trabajando en ella, pero se retiraron, mientras que ASML siguió adelante. La idea estaba plagada de incógnitas. Nadie sabía cómo generar de forma fiable ese tipo de luz, ni cómo enfocarla; la EUV es absorbida por las lentes de cristal normales. Incluso es absorbida por el aire. ASML calculó que tardarían seis años completos en superar esta pesadilla de I&D.
En realidad, se necesitaron esos 16 años y unos 10.000 millones de dólares en investigación, pero funcionó. La máquina, que funciona en el vacío, crea luz UVE vaporizando estaño fundido y utilizando espejos para dirigirla. Zeiss, una histórica empresa alemana de óptica, tuvo que inventar nuevas técnicas para pulir e inspeccionar los espejos, utilizando un haz de iones para eliminar imperfecciones minúsculas.
“Ignoraron, por así decirlo, el runrún de ‘Esto nunca va a funcionar’, y simplemente se obstinaron en resolver estos enormes problemas de ingeniería”, afirma Jeff Koch, quien trabajó para ASML y ahora es analista en la firma de investigación de la industria de chips SemiAnalysis. “Es una empresa muy orientada a la ingeniería: ‘Vamos a enviar a miles de ingenieros y que simplemente resuelvan estos problemas’. Eso fue lo que hicieron, y funcionó.”
Cuando las primeras máquinas EUV salieron al mercado en 2017, costaban bastante más de 100 millones de dólares cada una. Algunos observadores se preguntaban si realmente habría demanda por parte de las principales empresas fabricantes de chips —TSMC, Samsung e Intel—. Durante los años en que los fabricantes de chips esperaron la llegada de EUV, la industria de la litografía había desarrollado formas ingeniosas de mejorar la anticuada luz ultravioleta profunda. (Si, por ejemplo, se colocaba una capa de agua sobre la oblea, la luz podía enfocarse de forma más precisa.) ¿Quizás EUV no sería tan necesaria durante un tiempo?
Pero ASML tuvo suerte. Solo unos años después del debut de la EUV, OpenAI lanzó GPT-3 y luego ChatGPT. La inteligencia artificial irrumpió en la corriente principal. Al instante, empresas como OpenAI, Google, Meta y Anthropic estaban ávidas de chips de gama cada vez más alta mientras construían enormes granjas de servidores para entrenar y desplegar grandes modelos de lenguaje. La EUV facilitó y aceleró la producción de diseños de chips adaptados a la IA. Nvidia empezó a producir GPUs de élite —procesadores perfectamente adecuados para el entrenamiento de IA— que costaban 40.000 dólares la unidad; las grandes empresas no se daban abasto. Las guerras de la IA estaban en marcha, y la EUV era muy solicitada. En 2025, según ASML, vendió cerca de 50 máquinas EUV a varias empresas y generó casi 40 mil millones de dólares en ingresos. Al cierre de esta edición, la capitalización de mercado de la empresa superaba el medio billón de dólares.
A las nuevas máquinas de ASML no les faltan clientes potenciales. Pero hay uno en particular, con gran poder adquisitivo, que no puede adquirirlas por ningún precio: China.
Estados Unidos quiere obstaculizar la capacidad de China para crear chips de IA de vanguardia —o, en general, cualquier chip avanzado—. Así, cuando ASML comenzó a vender sus máquinas EUV originales en 2017, la administración Trump presionó con éxito al gobie o neerlandés para prohibir a la empresa venderlas a cualquier firma china. Estados Unidos también había impuesto controles a la exportación sobre el gigante de las telecomunicaciones chino Huawei, prohibiendo a las empresas estadounidenses utilizar sus equipos 4G y 5G.
Este doble golpe indignó al gobie o chino y lo impulsó a la acción. China está invirtiendo ahora miles de millones en ponerse al día e intentar desarrollar su propia tecnología de litografía de chips EUV. Un informe de Reuters del invie o pasado descubrió que un laboratorio secreto gube amental, que emplea a antiguos miembros del personal de ASML, había ensamblado una máquina tan enorme que llenaba la planta entera de un laboratorio. No está claro cuán bien funciona. El experimento bien podría estar produciendo algunos chips, dice Hijink, pero duda que pueda hacerlo a escala industrial.
Oficialmente, el gobie o negó que estuviera impulsando el desarrollo de la tecnología EUV. Un editorial del Global Times —un periódico estrechamente aliado con el gobie o chino— restó importancia al informe, afirmando que China seguía dispuesta a colaborar con Occidente para obtener acceso a chips. “Nuestro objetivo nunca ha sido construir una ‘isla tecnológica’ autosuficiente en aislamiento”, declaró, “sino más bien, sobre la base de lograr autonomía y control sobre tecnologías clave, integrarse más profundamente y en igualdad de condiciones en la red global de innovación”.
Los expertos afirman que la realidad se encuentra a medio camino. China anhela definitivamente una capacidad nacional para fabricar chips de alta gama. Y a diferencia de ASML, no necesita que su maquinaria EUV sea eficiente y rentable, produciendo unas 200 wafers por hora. Cualquier producción ayudaría a reducir su dependencia de Occidente.
“Estarían muy contentos de tener una máquina que produce una oblea por hora y cuyo funcionamiento les cuesta una fortuna”, dice Koch. “Construirían una planta de fabricación con mil de esas y estarían encantados con ella.”
Sin embargo, producir y gestionar bien la luz EUV es una proeza que podría llevar años, según me dijeron algunos. Mientras tanto, los chinos recurrirán con fuerza a la litografía ultravioleta profunda, desarrollada en la década de los 90, aprovechando al máximo un enfoque alte ativo pero más lento conocido como multi-patte ing, afirma David Lin, asesor sénior de liderazgo tecnológico en el Special Competitive Studies Project, un think tank centrado en seguridad y tecnología. «Van a llevar la DUV hasta sus límites absolutos», asegura Lin.
La carrera de la IA también está empujando a China a idear formas cada vez más ingeniosas de desarrollar LLM que no dependan de los chips de IA más rápidos. En EE. UU., OpenAI, Anthropic y Google se disputan quién puede comprar los mayores montones de codiciados chips Nvidia. Dado que China no puede competir de esa manera, está innovando no en hardware sino en software, construyendo LLM más ligeros como DeepSeek.
A medida que China entra en acción, ASML ha permanecido firmemente enfocada en la miniaturización. Para lograr un tamaño aún menor, Benschop y sus ingenieros decidieron que no cambiarían a una nueva forma de luz. Harían la segunda parte del proceso de dos pasos: aumentarían la apertura numérica de la máquina en más de la mitad (para quienes estén siguiendo los números específicos, sería un cambio de una NA de 0,33 a una NA de 0,55). Eso les permitiría reducir el tamaño de los transistores en casi la mitad y casi triplicar su densidad en un chip.
Esto también sería un ascenso más fácil. Sin la necesidad de desarrollar una fuente de luz completamente nueva, la nueva máquina —basada en EUV de alta apertura numérica, o «alta NA»— sería evolutiva, no revolucionaria.
Aun así, la construcción del nuevo sistema sí presentó algunos desafíos complejos. En una máquina EUV, la forma de transferir una imagen a un *wafer* es proyectando luz sobre el patrón del microchip en la retícula y luego utilizando un sistema óptico para captar la luz reflejada y reducir el tamaño de ese patrón, reduciéndolo al tamaño deseado en el *wafer*. La luz incide solo en una parte de la retícula en un momento dado, por lo que se mueve rápidamente la retícula de un lado a otro para exponer cada parte del patrón a la luz.
Al emplear una apertura numérica mayor, se podían conseguir características más pequeñas en la retícula. Sin embargo, esto también implicaba que parte de la luz incidiría en la retícula —y se reflejaría en ella— con un ángulo más pronunciado.
Esto fue lo que causó los problemas. El patrón en el retículo es tridimensional, por lo que la luz que llegaba con un ángulo tan pronunciado provocaba sombras, de forma similar a como la luz solar oblicua crea sombras en el Gran Cañón. Esto podía mermar la capacidad de la máquina para crear patrones nítidos.
El nuevo retículo se mueve con una aceleración de hasta 22 g, mucho más rápido que en la máquina EUV original de la compañía. «No intentes sentarte en él, porque te desmayarás.»
La solución consistió en modificar el patrón del retículo —junto con la forma en que los espejos captaban la luz y la reducían para transferir el patrón a la oblea. Los diseños en el retículo serían ahora el doble de largos que de anchos —estirados, por así decirlo, en una dimensión.
Pero este diseño trajo consigo sus propios problemas. Los cambios en los espejos significaron que el área en la oblea expuesta durante un solo escaneo era la mitad del tamaño que tenía con las máquinas EUV originales, reduciendo la velocidad del sistema. Y ASML no podía permitirse ninguna ralentización: los fabricantes de chips le estaban pagando por máquinas con una producción masiva, unas 200 obleas por hora.
Si una parte del sistema se ralentizaba, otra parte tendría que acelerarse. Los ingenieros decidieron que la máquina debería mover el retículo más rápido, lo que significaba aligerar todo el mecanismo y rediseñarlo drásticamente. El nuevo retículo se mueve con una aceleración de hasta 22 g, mucho más rápido que en la máquina EUV original de la compañía. «No intentes sentarte en él, porque te desmayarías», me dijo Pieters. La etapa de la oblea también se mueve más rápido, en tándem con el retículo.
Entretanto, en Alemania, los ingenieros de Zeiss trabajaban en el diseño de espejos para adaptarse a la mayor apertura numérica y a la conformación asimétrica de la luz. Los nuevos espejos serían aproximadamente el doble de grandes que los de las máquinas EUV estándar, y el sistema de proyección, que transporta la luz desde el retículo hasta la oblea, pesaba nada menos que 12 toneladas, siete veces más que antes. Zeiss construyó una nueva línea de producción asistida por robots para manejar estos imponentes nuevos ingenios. La empresa afirma que son las superficies más lisas que jamás han fabricado.
Paralelamente, ASML trabajaba en hacer su fuente de luz EUV aún más potente, para agilizar el proceso de exposición de obleas. Los ingenieros calcularon que podían mejorar el rendimiento de EUV si golpeaban cada gota de estaño tres veces con el láser en lugar de dos, como en la primera máquina. Eso implicaba que el ya vertiginoso sistema de disparo de estaño tendría que acelerarse un 50 %. “Los láseres no dejan de crecer”, afirma Alex Schafgans, jefe de ingeniería de ASML en San Diego, donde se fabrica la fuente de luz EUV.
De hecho, los láseres para una sola máquina ocupan ahora una sala entera. Después de que Benschop me mostrara el enorme dispositivo de alta NA, cruzamos el pasillo y entramos en una cámara llena de imponentes cajas de seis pies de altura que formaban parte del sistema de láser. Al asoma os por las pequeñas ventanas de los laterales de las unidades, pudimos ver el plasma púrpura brillante utilizado en la creación de la luz láser.
Cuando las máquinas de alta NA empezaron a salir de la cadena de montaje, una compañía esperaba con avidez: Intel. La empresa adquirió la primera máquina de alta NA puesta a la venta y, en la primavera de 2024, 300 ingenieros de ASML se presentaron en Oregón en una de las fábricas de Intel para empezar a ensamblarla y probarla.
«ASML de hecho puso un lazo gigante alrededor de una de las cajas», afirma Mark Phillips, fellow de Intel y director de sus soluciones de hardware y litografía, riendo. Su equipo ha estado probando la máquina para ver lo bien que funciona; Phillips no quiso dar más detalles, salvo para decir que está «muy satisfecho con el rápido progreso en el estado de la herramienta». Tampoco quiso dar una fecha para cuando Intel empezaría a usarla para fabricar chips, aunque los observadores señalan que eso probablemente ocurrirá el año que viene. La empresa planea introducirla progresivamente, utilizándola solo para unos pocos componentes de precisión en un chip y luego, poco a poco, para más y más.
Lo que está en juego es la posibilidad de recuperar su empuje. Intel fue antaño una potencia del silicio, diseñando las CPU más vanguardistas para ordenadores y servidores, y fabricándolas en sus propias factorías. Pero en la década de 2010, los grandes nuevos mercados fueron los chips para teléfonos móviles y las GPU para IA y videojuegos, e Intel perdió terreno rápidamente. Apple diseñó sus propios chips móviles (y encargó su fabricación a TSMC), mientras que Nvidia hizo lo mismo con las GPU. Google empezó a producir en masa sus propios chips de IA fabricados por TSMC, llamados TPU, en 2015, y pronto llenó sus centros de datos con ellos.
Así, en 2021, Intel anunció un proyecto ambicioso. La empresa comenzaría a desarrollar agresivamente un negocio de fundición, uno que competiría directamente con TSMC. En lugar de crear chips de Intel, la fundición de Intel fabricaría diseños para clientes como fabricantes de teléfonos móviles y chips de IA.
Intel espera que ser el primero en emplear la tecnología de alta NA le confiera una ventaja en la carrera del silicio, al permitir imprimir patrones minúsculos con mayor rapidez que cualquier otro.
También podría simplificar las cosas a los clientes. A lo largo de los años, a la espera de la aparición de las máquinas EUV, los diseñadores de chips utilizaron el multi-patte ing para exprimir más vida de las formas más antiguas de luz. Cada chip se compone de capas, que se depositan para crear componentes como los interruptores y el cableado. Si se trabaja en una de esas capas y se necesita crear características más pequeñas de lo que la máquina puede producir normalmente, se puede dividir el patrón de esa capa en varios patrones y luego exponer la oblea a ellos uno a uno. Esta estrategia ayudó a los fabricantes de chips a seguir utilizando máquinas más antiguas (y baratas) mientras seguían creando componentes cada vez más pequeños. Pero el multi-patte ing es un engorro: resulta más difícil diseñar la compleja superposición de patrones y mucho más lento imprimir cada chip. Diseñar un chip es mucho más fácil si se sabe que se puede hacer single patte ing, aplicando cada capa de una sola vez.
Los observadores dicen que no será fácil construir un negocio de fundición que supere a TSMC y Samsung en su propio terreno. «Superar a la competencia es difícil», dice Hijink. Pero también es cierto que el mundo de la alta tecnología tiene tal voracidad de mejores chips que Intel podría tener éxito, simplemente porque ni siquiera TSMC y Samsung pueden satisfacer toda esa necesidad.
“Hay demanda excedente, así que Intel puede subsistir de eso”, dice Koch. “Ya ni siquiera son migajas. Es una comida. Puede que no sea la mejor fundición, pero pueden fabricar chips, y solo hay tres empresas que pueden hacerlo, ¿verdad?”
TSMC, por su parte, parece estar tomándose su tiempo en lo que respecta a la alta NA. «TSMC desplegará EUV de alta NA cuando esté madura y lista para ofrecer el máximo beneficio a nuestros clientes», escribió la compañía a MIT Technology Review. Algunos sospechan que no utilizará estas máquinas en gran volumen hasta la década de 2030. Parte de la razón es el coste: TSMC está implacablemente enfocada en producir chips de la manera más rentable posible, y las herramientas de alta NA cuestan la friolera de 400 millones de dólares cada una, mucho más que los equipos EUV anteriores. Y a diferencia de aquellos, las nuevas máquinas no suponen un salto revolucionario hacia adelante.
“Esto es como entre un 30% y un 50% mejor en términos de capacidad”, afirma Koch, analista y antiguo empleado de ASML. “Esta es probablemente la primera herramienta que no ha tenido un sentido comercial obvio de inmediato para ASML.”
No es que la industria no vaya a adoptar finalmente la alta NA en masa, dice Koch. La mayoría de las empresas lo necesitarán, si quieren seguir reduciendo el tamaño. Pero es más probable que TSMC siga adelante lo máximo posible con sus herramientas EUV existentes, utilizando un multi-patte ing oneroso para exprimir al máximo esa generación hasta que necesite cambiar de forma absoluta.
“La industria solo ha cambiado de paradigma cuando, sencillamente, no puede salirse en absoluto —ni un ápice más— de lo que ha estado haciendo”, dice Koch.
China no es el único actor que busca alterar el actual equilibrio de poder. El predominio de ASML, y el creciente coste de sus herramientas, está impulsando también a otras empresas emergentes. Pero en lugar de intentar replicar los avances de ASML en EUV, están apostando por una vía alte ativa: desarrollando herramientas de litografía que utilizan formas de luz completamente distintas. Estas serán mucho más baratas, prometen, y tan potentes.
Una de ellas es Substrate, una startup con sede en San Francisco. Fundada hace cuatro años, está desarrollando una herramienta que utiliza luz de rayos X producida por un acelerador de partículas. Los rayos X tienen una longitud de onda extraordinariamente pequeña, lo que los convierte en una forma potencialmente poderosa de crear características minúsculas.
Los aceleradores de partículas han sido históricamente enormes, lo que dificulta su integración en un proceso de fabricación de chips. Substrate afirma haber aprovechado décadas de avances científicos en aceleración de partículas para producir una fuente de luz más pequeña y adecuada para la producción en masa.
El año pasado, la empresa publicó imágenes que mostraban que había creado patrones finos, los cuales, según Proud, el CEO, solo son posibles ahora con una máquina EUV de alta NA. Afirma que el objetivo de Substrate es producir chips a gran escala para 2030.
Pero Proud no tiene intención de vender las herramientas a TSMC o Intel. De hecho, no planea vendérselas a nadie. En su lugar, Substrate quiere crear su propia fábrica de semiconductores, construyendo chips con sus propias herramientas.
“La cantidad de chips que vamos a necesitar va a ser muchos órdenes de magnitud mayor que incluso las proyecciones más descabelladas que tenéis ahora.”
James Proud, cofundador y CEO, Substrate
La industria de semiconductores, sostiene Proud, necesita nuevos enfoques, porque se ha vuelto demasiado cara y centralizada. Una sola fábrica hoy puede costar 25.000 millones de dólares construirla, frente a unos 5.000 millones de dólares en la década de 2010, señala la compañía. Esto está elevando el coste de una sola oblea llena de chips avanzados hasta los 100.000 dólares, afirma Proud.
«Eso es, creo, un coste prohibitivo», afirma. Tampoco hay suficiente capacidad en la cadena de suministro: «Es relativamente lenta y difícil de adaptar al actual aumento de la demanda». Admira el utillaje EUV de ASML —es «la máxima expresión de esa tecnología»—, pero se necesitan nuevos enfoques.
Esto se debe en parte a razones de seguridad nacional. Proud y su equipo creen que es demasiado peligroso para Estados Unidos depender de suministros extranjeros. Pero también predice que el actual auge de la IA se intensificará enormemente, creando una demanda masiva de chips que el duopolio existente ASML/TSMC no podrá satisfacer: “La cantidad de chips que vamos a necesitar será muchas órdenes de magnitud mayor que incluso las proyecciones más optimistas que se tienen ahora.”
Substrate prevé que podrá producir obleas terminadas a 10.000 dólares la unidad —un décimo del coste que Proud pronostica para el resto de la industria. Proud afirma que esto se debe en parte a que el sistema de la compañía estará integrado verticalmente, lo que le permitirá controlar todas las fases del proceso de fabricación de chips, pero también a que su equipamiento de litografía será menos complejo: «Somos capaces de agruparlo en una especie de paquete más simple».
Aun así, Substrate se muestra hermética. A diferencia de ASML, la empresa no está ofreciendo detalles pormenorizados sobre cómo genera la luz, ni sobre cómo eso se traduce posteriormente en la creación de patrones en una oblea.
Las ambiciones de Substrate generan ciertas reservas en algunos observadores del sector. Hijink, quien considera “inalcanzable e imposible” dominar simultáneamente una nueva forma de litografía y técnicas de fabricación de alto rendimiento, ve el secretismo de la empresa como una señal de alarma. “Esta industria se basa en la innovación abierta”, afirma.
Koch está más impresionado por sus ambiciones y financiación. El tipo de tecnología que persigue «es realmente genial», afirma. «Es interesante». Pero «hay un largo camino entre una demostración a escala de laboratorio y la producción a gran volumen», añade. «¿Es esto una disrupción inminente para ASML? Probablemente no».
Otra startup que aspira a salir al mercado aproximadamente al mismo tiempo que Substrate es Lace Lithography. Con sede en Noruega, está desarrollando un enfoque completamente diferente, uno que no utiliza la luz en absoluto. En su lugar, un haz energizado de átomos de helio se dirige hacia el patrón en el retículo. Cuando los átomos de helio golpean entonces la oblea, los átomos le transfieren su energía, imprimiendo el diseño en el chip.
La idea se remonta a hace bastante tiempo. Bodil Holst, la CEO, la retomó en 2008, cuando era física y estudiaba el uso de haces de átomos. El profesor del MIT Henry “Hank” Smith, pionero en el uso de rayos X para litografía, le dijo que debería explorar el uso de átomos como mecanismo para fabricar microchips, porque en aquel entonces no estaba seguro de que el «moonshot» de EUV de ASML funcionaría. «Aunque funcione, necesitaremos átomos tarde o temprano», le dijo.
Holst realizó algunos experimentos para investigar la idea más a fondo y se asoció con un antiguo estudiante de doctorado —Adrià Salvador Palau, físico y experto en machine lea ing— para fundar Lace. Al igual que la de Substrate, su herramienta es completamente diferente de la maquinaria masiva de ASML. La fuente de los átomos excitados «se parece un poco a un motor de cohete», dice Palau. «Es fascinante». Mientras que la longitud de onda del EUV es de 13,5 nanómetros, los átomos de helio ofrecen una precisión de 0,1 nanómetros. El proceso también requiere mucha menos potencia, y la máquina está diseñada para ser mucho más pequeña. Holst me dice que la empresa aspira a tener máquinas listas para vender a las fabs para 2029 o 2030.
“Creo que todo el mundo espera con gran interés algo que amplíe la hoja de ruta más allá de la luz, más allá de la EUV”, afirma Palau.
ASML observa a estas empresas emergentes con curiosidad. Benschop afirma que no puede evaluar si la tecnología de Substrate funcionará de manera fiable y asequible, porque la empresa no ha explicado nada sobre sus procesos. Pero asistió a una conferencia donde Holst y Palau hicieron una presentación describiendo la tecnología de Lace Lithography.
«Estoy increíblemente impresionado con cómo lo hacen», dice. El problema, según él, es que no cree que el proceso produzca patrones en la oblea que sean lo suficientemente profundos como para ser útiles. «No veo cómo podrían escalarlo a un producto viable a gran escala», me dijo.
Él sospecha que el dominio de ASML sobre la EUV la mantendrá en la cima a corto plazo. "Hasta ahora, no he visto una alte ativa viable", afirma. Considera que "no hay un rival de peso" en lo que respecta a la producción en masa de las generaciones de chips más avanzadas.
Es cierto que los grandes cambios en la fabricación de chips son lentos, afirma Chris Miller, profesor de historia inte acional en la Universidad de Tufts y autor de Chip War, un libro sobre la lucha mundial por el dominio en la industria. «Sin duda, con el tiempo tendremos alte ativas [al EUV]», me dijo por correo electrónico. «Pero cabe señalar que las transiciones en la litografía han tardado históricamente años, si no décadas.»
Los directivos de ASML también están sopesando su futuro. Benschop espera que la tecnología de alta NA domine la fabricación de chips hasta la década de 2030. ¿Y más allá? La industria, de hecho, ha tendido a cambiar a una nueva forma de luz cada década.
«Se podría argumentar que ha llegado el momento para la próxima década», me dijo después de habe os quitado nuestros trajes de sala limpia y de que él se relajase con un café.
Pero los ejecutivos de ASML sospechan que pueden seguir extrayendo más capacidades de la EUV aumentando aún más la apertura numérica en su máquina actual. Ya están experimentando con un diseño que llevaría una NA de 0,55 a una NA de 0,75: «hiper NA». Esto les permitiría modelar obleas con una resolución de seis nanómetros. También están trabajando en la estandarización de sus diversos sistemas ópticos en una plataforma de un tamaño único, para que los clientes puedan encargar una máquina equipada para EUV estándar, alta NA o hiper NA. Si todo está en una unidad del mismo tamaño, simplificaría los costes y la logística de integrar cada una en una fábrica de semiconductores. Si la empresa lo lleva a cabo, calcula Benschop, la herramienta hiper NA podría llegar al mercado dentro de siete u ocho años y venderse en volumen durante la segunda mitad de la década de 2030.
Por el momento, la pelota está en el tejado de ASML. «Estamos forzando los límites de la física», me dijo Pieters. La cuestión ahora es si alguien más puede ir aún más lejos.
Clive Thompson es un periodista de ciencia y tecnología con sede en Nueva York. Escribió sobre el desarrollo de la máquina EUV original de ASML en el número de 2021 sobre computación de MIT Technology Review.