Le géant de la lithographie doit continuer à prouver sa domination

ASML construit des machines de la taille d'un autobus à deux étages et pesant plus de 200 tonnes, dans sa quête pour produire des faisceaux de lumière focalisée qui créent les circuits microscopiques des puces informatiques utilisées dans tous les domaines, des téléphones et ordinateurs portables aux voitures et à l'intelligence artificielle. L'entreprise a connu une décennie faste, ses actions ayant bondi de 1 000 % pour atteindre une valeur de plus de 200 milliards d'euros, car elle s'est emparée de la plupart des marchés mondiaux pour ces systèmes de lithographie.

Elle se prépare actuellement à déployer une nouvelle machine de 400 millions de dollars pour les puces de nouvelle génération qui, espère-t-elle, sera son fleuron à la fin des années 2020, mais qui reste pour l'instant un défi technique.

Des cadres du siège d'ASML, situé dans la ville néerlandaise de Veldhoven, ont déclaré à Reuters qu'un prototype était en passe d'être achevé au cours du premier semestre de 2023. Ils ont ajouté que la société et son partenaire de longue date en R&D, l'IMEC (Institut de microélectronique et composants), étaient en train de mettre en place un laboratoire d'essai sur place - une première - afin que les grands fabricants de puces et leurs fournisseurs puissent explorer les propriétés de la machine et se préparer à utiliser des modèles de production dès 2025.

Cependant, comme les investisseurs s'attendent à une domination et à une croissance accrues pour justifier la valorisation d'ASML à 35 fois les bénéfices de 2021, il y a peu de marge d'erreur si la société rencontre des problèmes techniques ou de chaîne d'approvisionnement. "Tous les contrôles sont au vert en ce moment", a déclaré Christophe Fouquet, responsable des programmes EUV chez ASML. "Mais, vous savez, nous devons encore voir tout cela (assemblé) ensemble". EUV est l'acronyme d'ultraviolet extrême, la longueur d'onde de la lumière utilisée par les machines les plus avancées d'ASML.

La NXE 3400 d'ASML, pour la production à l'EUV à 7 et 5 nm. (Source : Youtube ASML)

Les technologies d’ASML créent les champions des puces

L'évolution du projet est également importante pour les clients d'ASML, des fabricants de puces qui s'efforcent d'accroître leur production dans un contexte de pénurie mondiale. Il s'agit notamment de l'américain Intel, du sud-coréen Samsung et du taïwanais TSMC , le plus important d'entre eux, qui fabrique des puces pour des entreprises comme Apple, AMD et Nvidia.

Dan Hutcheson, spécialiste de l'industrie chez VLSI Research, qui n'est pas impliqué dans le projet ASML, a déclaré que la nouvelle technologie - connue sous le nom de version "High-NA" de l'EUV - pourrait offrir un avantage significatif à certains fabricants de puces. "C'est un peu comme qui a le meilleur pistolet", a-t-il déclaré. "Soit ASML fait en sorte que cela se produise, soit elle ne le fait pas ", a-t-il ajouté. "Mais s'ils le font, et que vous n'avez pas vos commandes et que vous ratez cela, vous vous êtes immédiatement rendu non compétitif."

Selon lui, TSMC a éclipsé ses rivaux en intégrant en premier les machines EUV d'ASML à la fin des années 2010 - une erreur que le PDG d'Intel, Pat Gelsinger, a juré de ne plus commettre avec High-NA.

La lithographie est un facteur déterminant de la taille des circuits d'une puce. High-NA promet une réduction de 66 %. Plus c'est petit, mieux c'est en matière de fabrication de puces, car plus il y a de transistors dans le même espace, plus la puce est rapide et économe en énergie. Les circuits se rapprochent désormais du niveau atomique, ce qui laisse présager la fin prochaine de la "loi de Moore", célèbre observation des années 1960 selon laquelle le nombre de transistors sur une puce double tous les deux ans environ.

"S'ils (ASML) ne réussissent pas, il deviendra difficile de continuer avec la loi de Moore", a déclaré Jos Versteeg, un analyste de la banque InsingerGilissen basée aux Pays-Bas, tout en notant que les ingénieurs avaient défié des doutes similaires dans le passé.

Une machine ASML en train d'être chargée dans un avion à l'aéroport d'Amsterdam (Source : Galerie média ASML) 

Première lumière sur le silicium

Depuis 2000, ASML a rapidement pris des parts de marché à ses concurrents japonais Nikon et Canon, qui se concentrent désormais sur des technologies plus anciennes. ASML contrôle plus de 90% du marché de la lithographie. Aucun concurrent ne tente de construire un système EUV, invoquant des coûts de développement élevés.

Les pénuries de machines d'ASML, qui coûtent jusqu'à 160 millions de dollars chacune, constituent un goulot d'étranglement pour les fabricants de puces, qui prévoient de dépenser plus de 100 milliards de dollars dans les années à venir pour construire des usines de fabrication supplémentaires afin de répondre à la demande. Les machines High-NA seront environ 30 % plus grandes que leurs prédécesseurs, qui nécessitent eux-mêmes trois Boeing 747 pour les transporter en sections.

L'IMEC, un groupe de recherche à but non lucratif qui coopère avec des entreprises de l'industrie des semi-conducteurs, estime que la mise en place du laboratoire chez ASML pourrait faire gagner jusqu'à un an en temps de développement. ASML a déclaré avoir reçu cinq commandes de machines pilotes, qui devraient être livrées en 2024, et "plus de cinq" commandes de cinq clients différents pour des modèles de production plus rapides à livrer à partir de 2025. 

Mais ce n'est pas gagné d'avance. L'intégration d'une multitude de composants complexes, dont un système optique composé de miroirs courbes polis et hyper lisses, qui sont construits sous vide par l'entreprise allemande Carl Zeiss, constitue un défi de taille.

Versteeg, chez InsingerGilissen, a déclaré que si ASML jouissait d'un quasi-monopole, ses "prix dépendent de la productivité des machines". Dans le même temps, elle doit vendre des outils EUV au nombre décroissant d'entreprises qui fabriquent des puces de pointe, parmi lesquelles les fabricants de puces mémoire SK Hynix et Micron.

ASML est également liée à l'évolution de l'industrie cyclique des puces, dont certains chercheurs s'attendent à ce que le chiffre d'affaires annuel double au cours de cette décennie pour atteindre 1 000 milliards de dollars. M. Fouquet s'inquiète surtout des problèmes de chaîne d'approvisionnement. "En ce moment, et comme pour tous les autres produits, nous constatons un certain stress dans la chaîne d'approvisionnement, et c'est si vous me demandez aujourd'hui, probablement le plus grand défi que nous avons avec High-NA."