Die alte japanische Marke Nikon kehrt leise in die Chipproduktion zurück und kämpft gegen ASML.

In der Geschichte der Optik ist die Marke Nikon weltweit bekannt für die Herstellung präziser Linsen und professioneller Kameras; aber auch im Bereich der Halbleiterausrüstung hat dieses Unternehmen einst an der Spitze der Welt gestanden. In den letzten zwanzig Jahren jedoch, nachdem ASML mit seinen extrem ultravioletten (EUV) Geräten den globalen Markt monopolisiert hat, war Nikon gezwungen, die fortschrittlichen Prozesslinien zu verlassen und sich auf DUV (tiefe ultraviolette) Geräte und spezielle Anwendungs Märkte zu konzentrieren. In den letzten Jahren hat jedoch die globale Geopolitik die Lieferkette umgestaltet, und die USA, Japan und die EU haben nacheinander versucht, ihre Abhängigkeit von ASML zu verringern, was zu neuen Entwicklungen im Wafer-Prozess geführt hat und Nikon die Möglichkeit gibt, wieder in den Markt einzutreten und erneut an der Chipfertigung teilzunehmen. Dieses altehrwürdige japanische Optikunternehmen kehrt leise auf die Weltbühne zurück. Dieser Artikel basiert auf den Hauptpunkten des Videos “Nikon’s Comeback: Japan’s Quiet Return to Chipmakin”.

Vom Höhepunkt zur Stille: Nikon wurde in zwanzig Jahren von ASML verdrängt.

Ende des letzten Jahrhunderts teilten sich Nikon, Canon und ASML die Welt und dominierten gemeinsam den globalen Extreme Ultraviolet ( Markt für extrem ultraviolette Lithographieanlagen (EUV). Zu dieser Zeit galt Nikons Wafer-Stepper- und Scanner-Technologie als der Standard für hochentwickelte Prozesse, dessen optisches System jahrelang die Marktfähigkeit anführte. Doch mit dem Erscheinen von EUV wurde Nikons Schicksal neu geschrieben. ASML, das enorme Forschungs- und Entwicklungsgelder investierte und von den Mitteln mehrerer europäischer Regierungen sowie der Integrationsfähigkeit der Industrie unterstützt wurde, gelang es schließlich, das weltweit einzige kommerziell einsetzbare EUV zu entwickeln. Die Ansammlung von Kosten, Produktionskapazitäten, Lieferkette und Patentschranken zwang Nikon, in den späten 2010er Jahren die EUV-Entwicklung vollständig aufzugeben und sich auf reife Prozesse und spezielle Anwendungen zu konzentrieren.

ASML von Verfolgern zum EUV-Marktführer

Der heutige Lithografiemarkt zeigt einen starken Kontrast: ASML hält über 60 % des globalen Lithografiemarktes und hat im Bereich der fortschrittlichen EUV (Extrem-Ultraviolett-Lithografie) sogar eine monopolartige Stellung von 100 %.

In der Halbleiterfertigung ist die Verwendung der tiefen Ultraviolett-Lithographietechnologie mit 248 Nanometern oder 193 Nanometern seit Jahrzehnten die Haupttechnologie der Branche. Sie wird weiterhin häufig in Automobilchips, IoT-Geräten und alltäglichen Elektronikprodukten eingesetzt, wobei Geräte von Unternehmen wie Nikon, Canon und ASML für Knoten im Bereich von 28 bis 90 Nanometern bereitgestellt werden. Um die Transistorgröße jedoch weiter auf 7 Nanometer und darunter zu reduzieren, hat die Branche auf die extrem ultraviolette Lithographie (EUV) umgeschaltet. Etwa im Jahr 2018 verwendete EUV Licht mit einer Wellenlänge von 13,5 Nanometern, das spezielle Laser- und Vakuumsysteme benötigt, um äußerst feine Merkmale zu gravieren. EUV ist zum Goldstandard für fortschrittliche Logikchips geworden.

ASML ist das einzige Unternehmen, das in der Lage ist, EUV-Ausrüstungen in großem Maßstab zu produzieren, wobei die Kosten für jedes Gerät zwischen 150 Millionen und über 350 Millionen Dollar liegen können. Diese gewaltigen Geräte ermöglichen die Fortsetzung des Moore'schen Gesetzes, indem sie Milliarden von Transistoren auf einem kleinen Siliziumchip integrieren. Heute wird die weltweite Halbleiterlandschaft stark von der EUV-Lithografietechnologie beeinflusst. Die EUV-Lithografiegeräte von ASML werden von TSMC, Samsung und Intel zur Herstellung der schnellsten Prozessoren eingesetzt. Nikon und Canon dominierten früher, bieten heute jedoch hauptsächlich DUV-Lithografiegeräte für ältere Knoten und spezielle Märkte an. Das ist ein wenig wie ein technischer Sprung. Nikon perfektionierte die vorherige Generation von Technologien, während ASML mit einer extrem risikobehafteten neuen Technologie einen Sprung nach vorne machte und damit hohe Renditen erzielte.

ASMLs EUV-Scangeräte kosten oft zwischen 150 und 350 Millionen US-Dollar und der Energieverbrauch könnte für kleine Gemeinschaften ausreichen, dennoch konkurrieren TSMC, Samsung und Intel um den Kauf, da EUV für Fertigungsprozesse unter 7 Nanometern unerlässlich ist. Im Gegensatz dazu stellte Nikon nach der Einführung eines experimentellen EUV-Geräts im Jahr 2008 die Entwicklung ein, und seit 2017 schrumpfen die Geschäfte im Bereich der hochpräzisen Lithographie rapide, während ASMLs Marktanteil im Bereich der immersiven DUV-Technologie sogar über 90 % liegt.

Nikons Gegenangriff

Auf den ersten Blick scheint alles entschieden zu sein, aber das Schicksal von Nikon wird 2025 eine Wendung nehmen, da Nikon leise auf einem anderen Weg zurückkommt. Die weltweite Nachfrage nach fortschrittlichen Chips macht die EUV-Lithografietechnologie unverzichtbar. Das ist der Grund, warum die Aktien von ASML in den letzten Jahren in die Höhe geschnellt sind. Wie steht es jedoch um die Nano-Imprint-Lithografietechnologie? Die traditionelle Nano-Imprint-Lithografietechnologie, ob DUV oder EUV, nutzt Licht, das durch Linsen fällt, um Schaltkreis-Muster auf Wafer zu projizieren.

Nikon hat nicht versucht, ASMLs EUV-Monopol direkt herauszufordern, sondern sich stattdessen auf zwei vom Mainstream-Markt ignorierte, aber schnell wachsende Bereiche konzentriert:

Fortgeschrittene Verpackung

Nanoimprint-Lithografie (Nanoimprint Lithography, kurz NIL)

Diese beiden Bereiche sind Schlachtfelder, in denen ASML keinen absoluten Vorteil hat, und es ist auch der Ort, an dem Nikons Präzisionsengineering und die Technologie der Großflächenbelichtung am besten zur Geltung kommen.

Strategische Gegenoffensive 1: Übergang zu fortschrittlicher Verpackung mit DSP 100 Backend-Lithographiegerät

AI-Chips, Chiplets und 3D-Stacking haben die Bedeutung der Verpackung drastisch erhöht. Verpackungslinien ähneln zunehmend einer weiteren Schicht der Lithografie, die Mikrometer- und sogar submikrometerhohe Auflösungen, große Panels mit einem Durchmesser von über 300 mm und hohe Durchsatzraten erfordert. Nikon wird 2025 das DSP 100 digitale Lithographiesystem einführen, das folgende Merkmale aufweist:

Unterstützung von 600 × 600 mm Panels (9-fache Fläche von 300mm Wafer)

1 μm Linienbreite / ±0.3 μm Ausrichtungsfehler

Verwendung von Nikon FPD-Technologie × hybrider Architektur der Halbleiter-Lithografie

DSP 100 wurde speziell für den Nachbearbeitungsprozess entwickelt und erfüllt die schnell wachsenden Anforderungen von Chipsets, AI-Beschleunigern und HPC-Packaging.

Strategischer Gegenangriff 2: Nano-Imprint-Lithographie (NIL) herausfordert die EUV-Kostenhölle

Die NIL-Technologie verwendet keine optische Projektion, sondern prägt Schaltkreis-Muster direkt mit Hilfe von Nanomustern auf Wafer, ähnlich wie beim Drucken von Geld oder Formen, wo das physische Prägen des Musters in einem Schritt abgeschlossen wird.

Seine Vorteile sind enorm:

Die Kosten könnten nur 40 % von EUV betragen.

Der Stromverbrauch beträgt nur 10 % von EUV.

Nicht durch die Grenzen der optischen Beugung eingeschränkt, theoretisch unter 10 nm.

Geeignet für Speicherprozesse mit hoher Wiederholrate wie NAND, DRAM usw.

Canon hat 2023 Geräte mit bis zu 14 nm NIL vorgestellt und testet in Zusammenarbeit mit Arkema die 10 nm Fähigkeit. Auch Nikon investiert in diesem Bereich, und der Markt erwartet, dass die beiden japanischen Giganten hier einen neuen Standard setzen können.

NIL (Nanoimprint Lithographie) könnte das Spiel ändern

Es ist nicht notwendig, 150 Millionen US-Dollar für EUV auszugeben, keine riesigen Lichtquellen und Spiegelsysteme, um Chips im Bereich von 10 Nanometern herzustellen. Für aufstrebende Chip-Herstellernationen und budgetbeschränkte Wafer-Fabriken ist dies eine beispiellose Gelegenheit. Die Kosten für Nano-Imprint-Anlagen könnten nur etwa 40 % der Kosten für extrem ultraviolette Lithographiesysteme betragen, während der Stromverbrauch nur etwa 10 % des Stromverbrauchs von extrem ultravioletten Lithographiesystemen beträgt. Konkret gesagt, wenn die Kosten für ein extrem ultraviolettes Lithographie-Werkzeug etwa 150 Millionen US-Dollar betragen und der Energieverbrauch 1 Megawatt beträgt, könnten die Kosten für ein Nano-Imprint-Werkzeug etwa 60 Millionen US-Dollar betragen und der Energieverbrauch 100 Kilowatt. Dies sind enorme Senkungen.

Warum ist die neue Strategie von Nikon jetzt so wichtig? Die Halbleiterindustrie befindet sich an einem Wendepunkt. Die Kosten und die Komplexität der Weiterentwicklung der EUV-Technologie steigen rasant, und der Einzelpreis der nächsten Generation von Hoch-NA-EUV-Geräten wird 300 Millionen Dollar übersteigen. Gleichzeitig entstehen immer mehr Ansätze. Unternehmen streben nicht mehr ausschließlich nach einer kontinuierlichen Verkleinerung der Einzelchipgröße, sondern konzentrieren sich auf Chipsets und fortschrittliche Verpackungstechnologien, um die Leistung durch die Kombination mehrerer Chips in einer Verpackung (z. B. Leiterplatte) kontinuierlich zu erhöhen. Künstliche Intelligenz (AI) und das Internet der Dinge (IoT) treiben gleichzeitig die starke Nachfrage nach Hochleistungs-Chips voran. Mit dem Wandel der geopolitischen Landschaft möchten die Länder ihre inländische Chipproduktion erhöhen, und es besteht der Wunsch, Alternativen zu finden, die auf ASML ausgerichtet sind, was Nikon in eine günstige Lage bringt.

Nikon will nicht die EUV-Technologie vollständig ersetzen, sondern schafft einen neuen Markt, während die Branche nach alternativen Lösungen sucht. Nikon kehrt heimlich auf die Bühne zurück und spielt erneut eine Schlüsselrolle in der globalen Lieferkette für Halbleiterwafer.

Dieser Artikel berichtet, dass die alte japanische Marke Nikon heimlich in das Gebiet der Chipproduktion zurückkehrt und ASML herausfordert. Er erschien zuerst in Chain News ABMedia.