- La tecnologia ASML Hyper-NA eleva l'obertura numèrica EUV fins a ~0,75, permetent estructures encara més petites i denses que High-NA.
- Hyper-NA es recolzarà a la mateixa longitud d'ona de 13,5 nm i en una plataforma EUV modular, amb upgrades sobre equips Low-NA i High-NA.
- DUV, EUV Low-NA, High-NA i, més endavant, Hyper-NA conviuran anys, cadascun reservat a les capes on sigui més rendible per cost i complexitat.
- Aquestes tecnologies són clau per mantenir la Llei de Moore, alimentar la demanda d'IA i reforçar l'avantatge geopolític d'Occident davant de la Xina.
Les màquines de litografia d'ASML han esdevingut l'autèntic coll d'ampolla de tota la indústria dels semiconductors. No entrenen models d'IA, no són als centres de dades ni es venen a l'usuari final, però en depèn que hi hagi els xips que mouen mòbils, GPUs, cotxes connectats, servidors o acceleradors dedicats a intel·ligència artificial. I dins aquesta cadena, la nova generació Hyper-NA és el següent gran salt després de les màquines EUV Low-NA i High-NA.
La pregunta clau ara és què és exactament la tecnologia ASML Hyper-NA, què aporta davant High-NA i per què està generant tanta expectació entre fabricants com Intel, Samsung, TSMC o SK hynix, així com en els governs que estan usant aquestes màquines com a palanca geopolítica davant la Xina a la batalla dels xips. Desgranarem, amb calma i amb una mica d'argot però en cristià, com funciona aquesta litografia extrema, en quin punt està la indústria i quines implicacions té per a la futura generació de xips i infraestructures d'IA.
De DUV a EUV, High-NA i Hyper-NA: el full de ruta d'ASML
Per entendre Hyper-NA cal arrencar una mica més enrere, amb DUV i EUV. La litografia DUV per immersió continua sent avui la base silenciosa de la major part de la producció mundial de xips, especialment en nodes madurs per a automoció, indústria o electrònica de consum. Fins i tot en processos avançats, moltes capes d'un xip continuen imprimint-se amb DUV perquè són equips més barats, madurs i amb una economia d'escala molt ben coneguda per les fàbriques.
La litografia EUV (Extreme Ultraviolet), amb una longitud d'ona de 13,5 nm, va ser el veritable canvi de joc perquè permet imprimir patrons molt més petits amb menys passos que DUV, reduint el multipatronatge (dobles o quàdruples exposicions) i, per tant, el cost i el risc de defectes. Dins EUV, la primera generació es coneix com a Low-NA: sistemes amb obertura numèrica 0,33, com els TWINSCAN NXE:3600D o NXE:3800E, que han permès consolidar nodes de 5 nm, 3 nm i la primera onada de 2 nm.
ASML és avui l'únic fabricant del món capaç de produir màquines EUV, el que li dóna una posició de força descomunal davant de TSMC, Intel, Samsung, SK hynix i la resta de la indústria. El seu full de ruta mostra clarament que Low-NA seguirà molt viu: models com el NXE:3800E ja superen els 220 wafers per hora, i successors com a NXE:3800F, NXE:4200G, NXE:4200H o fins i tot una plataforma NXE:4600 a3 més o més.
Sobre aquesta base neix High-NA EUV, l'evolució actual que ja s'està començant a instal·lar. Aquests sistemes fan el salt d'una obertura numèrica de 0,33 a 0,55 (NA 0,55), millorant dràsticament la resolució: són capaços d'imprimir característiques d'uns 8 nm de dimensió crítica en una única exposició, sense necessitat de multipatronatge a moltes capes crítiques. I és a partir d'aquí on entra en escena Hyper-NA.
La tecnologia Hyper-NA és el següent esglaó: una obertura numèrica al voltant de 0,75, mantenint la mateixa longitud d'ona de 13,5 nm però portant la resolució a un nou extrem, entrant de ple a l'escala dels àngstroms. Aquesta nova generació està pensada per quan les màquines High-NA comencin a trobar límits físics i econòmics a l'hora de continuar reduint mida de transistor i augmentar densitat.
Com funciona la litografia EUV i què significa realment la NA
La clau de tot aquest embolic de Low-NA, High-NA i Hyper-NA està en un paràmetre: l'obertura numèrica o NA (numerical aperture). En el context de la litografia, la NA descriu la capacitat del sistema òptic per captar llum i resoldre detalls fins. Salvant les distàncies, reflecteix una cosa molt similar a l'obertura d'una òptica de cambra: com més gran és la NA, més gran és la capacitat per imprimir estructures més petites sobre l'hòstia.
Als equips EUV de primera generació la NA es va fixar en 0,33, un equilibri entre resolució, profunditat de focus i complexitat de lòptica. Per a High-NA, els enginyers d'ASML i Zeiss han desenvolupat una arquitectura òptica molt més avançada que eleva la NA a 0,55. Aquest salt permet transferir patrons amb més resolució, reduint la necessitat de multipatronatge i augmentant substancialment la densitat de transistors.
Hyper-NA fa una volta més de rosca i puja la NA fins aproximadament 0,75. A igualtat de longitud d'ona (13,5 nm), una obertura numèrica més gran equival a poder definir estructures més petites sobre el silici. El preu a pagar és una profunditat més baixa de focus, resistències fotosensibles més fines, més sensibilitat a defectes estocàstics i una òptica encara més complexa, però a canvi es pot seguir baixant en mida de característiques quan High-NA es quedi curt.
La generació de la pròpia llum EUV també és una meravella d'enginyeria digna d'esment. Les màquines d'ASML disparen un làser de CO2 contra diminutes gotes d'estany que s'escalfen fins a temperatures superiors als 220.000 ºC, generant radiació a 13,5 nm que després es reflecteix en una sèrie de miralls multicapa de molibdè i silici amb una precisió inferior a la mida d'un àtom. No hi ha lents de vidre: a EUV tot són miralls de precisió altíssima, perquè aquesta longitud d'ona no travessa pràcticament cap material de forma útil.
En els sistemes High-NA actuals, el throughput es mou al voltant de les 175 hòsties per hora, amb equips que pesen unes 165 tones, ocupen més que un autobús de dos pisos i requereixen la feina d'uns 250 enginyers durant aproximadament sis mesos per ser instal·lats a una fàbrica. Per transportar-los des dels Països Baixos fins a les plantes dels clients fan falta diversos avions de càrrega i diverses desenes de camions. Hyper-NA haurà de mantenir productivitats competitives, i els plans d'ASML apunten a plataformes que poden assolir 250 wafers per hora o més a la gamma EXE:5600 i successores.
High-NA EUV avui: estat actual, especificacions i impacte
Abans de mirar el futur Hyper-NA convé situar bé aquest High-NA. El sistema High-NA EUV d'ASML, representat per equips com els models TWINSCAN EXE:5000 i EXE:5200, és ara mateix la màquina de fabricació de xips més avançada del món. La seva missió principal és habilitar nodes lògics sub-2 nm, com els processos Intel 18A i 14A, i futures generacions de memòries DDR6 vs DDR5 i GDDR d'alta densitat.
Aquests equips treballen amb una obertura numèrica de 0,55 i llum EUV de 13,5 nm. Gràcies a això, poden imprimir transistors amb una dimensió crítica d'uns 8 nm en un sol pas d'exposició, quan sistemes EUV Low-NA (0,33) solen moure's en el rang de 10-13 nm per a certes configuracions. En termes d'integració, ASML ha mostrat resultats amb línies denses de 8 nm que suposen un increment de densitat de transistors de fins a 2,9 vegades respecte de Low-NA en una única exposició.
Els avantatges concrets que ASML atribueix a High-NA davant de Low-NA són força clars: transistors aproximadament 1,7 vegades més petits, una resolució substancialment millorada, menor dependència del multipatronatge i, a llarg termini, una reducció del cost per transistor si es fan servir les capes adequades del procés. Això sí, amb màquines que dupliquen pràcticament el cost d'una EUV convencional.
Pel que fa a preu, un únic sistema High-NA pot costar entre 300 i 370 milions de dòlars, mentre que una màquina EUV Low-NA típica ronda els 150-200 milions. Altres dades publicades parlen d?uns 350 milions d?euros per unitat per a certs sistemes d?alta obertura. S'estima que cap a 2025 ASML serà capaç de subministrar al voltant de 20 equips High-NA a l'any, cosa que dóna una idea de l'exclusiva que segueix sent aquesta tecnologia.
Intel ha estat el client més agressiu en l'adopció de High-NA. Va rebre el primer equip a la seva planta de Hillsboro (Oregon, EUA) a principis del 2024, va acabar el muntatge al cap de pocs mesos i ha bloquejat pràcticament tot l'estoc disponible d'aquell any, xifrat en unes poques unitats. Per a Intel, High-NA és tant una eina tècnica per a processos com Intel 18A i 14A com un símbol estratègic per intentar recuperar el lideratge davant de TSMC i Samsung.
Low-NA, High-NA i DUV: per què conviuran molts anys
És temptador pensar que High-NA i després Hyper-NA ho substituiran tot, però la realitat industrial és més grisa. La transició entre tecnologies de litografia mai no és neta ni ràpida. DUV seguirà ocupant-se de moltíssimes capes, especialment en nodes madurs i aplicacions on el cost mana. Low-NA EUV seguirà sent cavall de batalla en nodes de 3 nm, 2 nm i derivats, juntament amb memòries de diferents generacions.
ASML ho reflecteix clarament als seus fulls de ruta: durant anys veurem un ecosistema mixt de DUV per immersió, EUV Low-NA i EUV High-NA, cadascuna destinada a les capes on realment compensa fer-la servir. Això quadra amb l'estratègia de TSMC, per exemple, que ja ha indicat que no té previst utilitzar High-NA als seus nodes A16 i A14, confiant a esprémer Low-NA mitjançant multipatronatge i litografia computacional mentre no vegi un avantatge econòmic incontestable a High-NA.
En altres paraules, per a TSMC i altres fabricants, High-NA ha de justificar un cost brutal en preu de màquina, complexitat d'instal·lació i canvis de procés. Si amb Low-NA i trucs de procés aconsegueixen una cosa prou bona encara que amb més passos, no hi ha pressa per ficar-se en una inversió de centenars de milions per escàner, especialment quan ja tens una enorme base instal·lada d'EUV Low-NA i DUV.
Samsung i SK hynix estan seguint una estratègia una mica diferent. SK hynix, per exemple, ja ha instal·lat sistemes High-NA a la seva fàbrica M16 d'Icheon per preparar futures generacions de DRAM i memòria d'alta amplada de banda (HBM), molt demandada per l'explosió de la IA. Samsung també avalua High-NA per a nodes lògics i de memòria avançats, encara que públicament es mostra més prudent que Intel a l'hora de fixar dates concretes d'adopció massiva.
El missatge que llança ASML és que High-NA no ve a reemplaçar Low-NA ni DUV, sinó a complementar-los. El més probable és que aquests monstres d'alta obertura es reservin per a les capes més crítiques del xip, on evitar una o dues etapes de multipatronatge compensa de sobres el cost de l'escàner i la complexitat. La resta se seguirà fabricant amb Low-NA EUV o DUV, segons el que surti més rendible capa a capa.
Què aporta Hyper-NA: obertura 0,75 i salt cap a l'escala dels àngstroms
Un cop establert High-NA, el següent pas lògic per a ASML és Hyper-NA. Durant la conferència ITF World 2024, Martin van den Brink, expresident i director de tecnologia d'ASML i ara assessor de la companyia, va confirmar que ha proposat arrencar el desenvolupament d'un sistema de litografia EUV Hyper-NA. Donat el seu pes intern i el seu historial, és difícil pensar que això sigui una simple ocurrència: tot apunta a un projecte ja molt seriós sobre la taula.
La gran diferència d'Hyper-NA és l'obertura numèrica: es passaria a una NA de 0,75, davant el 0,33 de les EUV de primera generació i el 0,55 de High-NA. Es mantindria la mateixa longitud d'ona de 13,5 nm, així que tot l'ecosistema de fonts de llum, miralls multicapa, màscares i pèl·licles serviria com a base tecnològica. Això permet accelerar el desenvolupament respecte al salt que va suposar High-NA, que va requerir més duna dècada de treball.
Amb NA 0,75, la resolució s'incrementa encara més i la litografia s'endinsa a l'escala dels àngstroms, permetent imprimir estructures encara més petites i denses. Quan High-NA comenci a fregar els seus límits físics o econòmics en intentar baixar de certa mida de dispositiu, Hyper-NA serà l'eina que permetrà continuar reduint la geometria dels transistors per escalar rendiment i eficiència.
ASML i els seus socis presenten Hyper-NA no només com una nova màquina, sinó com a part d'una “plataforma EUV” modular. Segons ha explicat el mateix van den Brink, la idea és que, d'aquí a uns deu anys, hi hagi una única plataforma on puguin conviure sistemes EUV Low-NA, High-NA i Hyper-NA. A nivell pràctic, això vol dir que certs escàners podrien actualitzar-se per augmentar tant la seva productivitat com la seva NA sense haver d'adquirir un equip completament nou des de zero.
En aquest esquema, ASML planteja dos grans vessants d'actualització: per una banda, millores de rendiment per a escàners DUV, augmentant el seu throughput fins al rang de 400-500 wafers per hora; de l'altra, upgrades de NA i productivitat en equips EUV, de manera que un Low-NA podria evolucionar cap a capacitats High-NA, i un High-NA cap a capacitats Hyper-NA, amb un desemborsament sensiblement més baix que una màquina completament nova.
Terminis, cost esperat i encaix de Hyper-NA a la indústria
Els terminis que maneja ASML situen la primera màquina EUV Hyper-NA cap a principis de la dècada del 2030, amb dates que, en algunes presentacions, apunten de forma orientativa al voltant del 2033. El temps de desenvolupament seria més curt que el de High-NA perquè el substrat tecnològic —font EUV, miralls, longitud d'ona— és essencialment el mateix i ja està força madur.
Pel que fa al cost, encara no hi ha xifres oficials, però tot apunta que seran màquines encara més cares que les High-NA. Si un sistema EUV d?alta obertura es mou al voltant dels 350 milions d?euros, és raonable assumir que Hyper-NA superarà còmodament aquesta xifra. Tot i així, l'estratègia d'ASML amb la plataforma EUV passa per minimitzar el cost incremental per als fabricants a través de paquets d'actualització sobre equips existents.
La utilitat de Hyper-NA s'entén sobretot com una resposta industrial a l'augment de complexitat i cost per generació de node. Cada pas de miniaturització incrementa el preu de màscares, fotoresistents, hòsties, químics, metrologia i, per descomptat, escàners. Si el salt de resolució i densitat que aporta Hyper-NA evita múltiples etapes de multipatronatge i redueix passos de procés, el cost per transistor pot tornar a una trajectòria raonable durant una altra generació.
En paral·lel, Hyper-NA serà una eina estratègica de primer nivell a l'anomenada “guerra dels xips”. Els Estats Units i els Països Baixos ja han restringit fortament l'exportació d'equips EUV avançats a la Xina des del 2019, i han endurit encara més les normes a partir del 2023-2024. La Xina s'ha vist obligada a esprémer la litografia DUV amb multipatronatge ia invertir de forma massiva en alternatives locals, però la bretxa respecte a EUV continua sent enorme.
Amb les futures actualitzacions Hyper-NA, els fabricants occidentals i aliats podran augmentar-ne el rendiment i la NA tant a DUV com a EUV, mentre que la Xina quedarà limitada a una productivitat per escàner inferior ia patrons més complexos. En nosaltres madurs, això es tradueix en costos de fabricació més alts per a la Xina o en la necessitat d'instal·lar un nombre molt superior d'equips per aconseguir la mateixa producció total.
Impacte a la Llei de Moore, la IA i el negoci d'ASML
Fa anys que la Llei de Moore trontolla, però High-NA i Hyper-NA són probablement els seus millors defensors actuals. La famosa regla empírica que deia que el nombre de transistors en un xip es duplicava aproximadament cada dos anys s'ha frenat pels límits físics, la calor i els costos astronòmics de cada nova generació de procés. High-NA ja ha demostrat que es pot fer un salt gairebé triple en densitat respecte a Low-NA en un sol pas tecnològic.
Per a la intel·ligència artificial, això no és una curiositat tècnica, sinó la base de la propera onada de computació. Més transistors per mil·límetre quadrat suposen GPUs i TPUs més denses i potents, CPUs més eficients, memòries HBM amb més capacitat i amplada de banda, i, en general, una reducció progressiva del cost per FLOP. Si es combina amb millores arquitectòniques, empaquetat avançat com Intel EMIB-T i de programari, la infraestructura d'IA per entrenar i desplegar models amb centenars de milers de milions de paràmetres serà més accessible i escalable.
A nivell financer, ASML s'està convertint en una peça central de l'ecosistema tecnològic. Va tancar el 2025 amb uns ingressos de 32.700 milions d'euros, un marge brut proper al 53% i un benefici net de 9.600 milions. Aquest any va reconèixer ingressos per 48 sistemes EUV i 279 sistemes DUV, amb una cartera de comandes de gairebé 39.000 milions d?euros. Per al 2026, la companyia ha arribat a projectar ingressos anuals a l'entorn de 36.000-40.000 milions, beneficiant-se de l'explosió de la demanda de xips per a IA.
A més de vendre màquines noves, ASML té un negoci cada vegada més rellevant a la base instal·lada: serveis, manteniment i paquets de millora per a equips ja a les fàbriques. Aquest segment va superar els 8.000 milions d'euros el 2025 i continuarà creixent a mesura que els fabricants intentin esprémer al màxim cada eina. Hyper-NA, entesa com a actualització de NA i productivitat, encaixa com un guant en aquesta estratègia de upgrades sobre plataforma comuna.
A nivell competitiu, avui no hi ha alternativa real que pugui substituir ASML en lògica avançada. Canon ha introduït un sistema de litografia per nanoimpressió (nanoimprint lithography, NIL) com el FPA-1200NZ2C, que transfereix patrons mitjançant contacte mecànic en lloc de projecció òptica, i que podria tenir sentit en memòries o patrons molt repetitius. Tot i això, els problemes de defectes, overlay i productivitat fan que, per ara, estigui molt lluny de desbancar EUV en nodes lògics capdavanters.
Per a startups i founders que construeixen productes d'IA, tot això pot semblar llunyà, però té un efecte directe: més transistors per xip a igual consum es tradueixen en més capacitat de còmput al núvol a preus cada vegada més ajustats. Els models generatius, de visió o de raonament podran ser més grans i sofisticats sense que els costos d'infraestructura es disparin de manera insostenible, cosa que obre oportunitats de negoci que avui mateix semblen inviables per pura economia.
En conjunt, la tecnologia ASML Hyper-NA es perfila com el següent gran esglaó a la litografia EUV, una combinació d'òptica extrema, actualitzacions modulars sobre plataformes existents i una estratègia geopolítica que continuarà marcant distàncies amb la Xina. DUV continuarà sent la bèstia de càrrega, Low-NA EUV seguirà escalant productivitat, High-NA anirà ocupant les capes més crítiques i Hyper-NA prendrà el relleu quan la física i els costos comencin a posar contra les cordes la generació actual, allargant la vida de la Llei de Moore i sostenint la voracitat de la IA durant bona.
