Die Herstellung aller Computerchips weltweit hängt von der Arbeit des niederländischen Unternehmens ASML ab, das über eine der erstaunlichsten Technologien der Welt verfügt. ASML stellt Lithografiemaschinen her, ohne die die Herstellung moderner Prozessoren (5 nm, 3 nm usw.) unmöglich wäre.

Ursprünglich verwendeten Halbleiterhersteller natürliches Licht für die Photolithografie – einen Prozess zur Ätzung mikroskopischer Schaltungen auf Siliziumwafern.

Aber mit dem wachsenden Bedarf an kleineren Transistoren wurde klar, dass gewöhnliches Licht dafür zu „dick“ ist. Die klassische Optik hat eine physikalische Grenze erreicht. Um Elemente mit einer Größe von nur wenigen Nanometern zu zeichnen, ist Licht mit einer Wellenlänge von etwa 13,5 Nanometern erforderlich – das ist extrem ultraviolettes Licht (EUV).

Das Problem ist, dass extrem ultraviolettes Licht nicht durch Luft dringt, sich nicht mit normalen Spiegeln reflektiert und nicht von keiner klassischen Lichtquelle erzeugt werden kann. Und hier beginnt der technologische Wahnsinn.

In einer Vakuumkammer fliegen Tropfen aus Zinn mit einer Frequenz von etwa 50.000 Mal pro Sekunde, mit einer Größe von etwa 20–30 Mikrometern (dünner als ein menschliches Haar). In jeden Tropfen trifft zunächst ein Vorbereitungs-Laser, der ihn in einen dünnen „Pfannkuchen“ plattdrückt. Dann schlägt der Hauptlaser mit einer Leistung von mehreren Kilowatt auf diesen „Pfannkuchen“ ein. Infolgedessen verwandelt sich das Zinn sofort in Plasma mit Temperaturen von 200.000–300.000 Grad (die Oberflächentemperatur der Sonne beträgt nur etwa 5.500 Grad). Das verdampfte Zinn verunreinigt die Optik, daher gibt es ein unglaublich komplexes Schutz- und Reinigungssystem.

Das erhaltene erhitzte Plasma strahlt Licht aus, insbesondere mit der benötigten Wellenlänge von 13,5 nm. Aber selbst im ultratiefen Vakuum gehen 99,999 % dieses Lichts verloren. Tatsächlich verbraucht das System Megawatt Energie, um einige Watt nützlicher EUV-Strahlung zu erhalten. Dieses Licht kann nicht mit Linsen fokussiert werden (EUV wird von Glas absorbiert). Es wird mit Hilfe von mehrschichtigen Spiegeln aus Molybdän und Silizium gesammelt. Wenn sich der Spiegel um die Dicke von einigen Atomen verschiebt – „verwischt“ das Bild.

EUV-Licht wird von einer Maske mit dem Schaltplan reflektiert, dann von einer Reihe von hochpräzisen Spiegeln, bevor es auf eine Siliziumplatte mit Photoresist gelangt, wo die Belichtung der Schicht erfolgt. Dann folgt das ätzen und beschichten. Immer wieder. Für einen Chip sind Dutzende von Durchläufen, Hunderte von Operationen, Monate des Produktionszyklus und Jahre der Maschinenanpassung erforderlich.

In einer EUV-Maschine von ASML gibt es über 700.000 Teile und Komponenten von Dutzenden von Lieferanten – von Zeiss (Optik) bis Trumpf (Laser). Der Preis einer solchen Maschine liegt bei 250 Millionen Dollar. Teurer als ein neuer „Boeing“. Diese gesamte Raumfahrttechnologie existiert mit dem Ziel, Linien mit einer Dicke von nur wenigen Atomen auf einer Siliziumplatte in der Größe eines Tellers zu zeichnen. Und das alles – 24/7, mit himmelhoher Zuverlässigkeit und Präzision. Die gesamte Zivilisation beruht auf Dingen, von deren Existenz die meisten Menschen nicht einmal ahnen.

Weder China noch Russland werden jemals in der Lage sein, diese Technologie zu reproduzieren. EUV ist gleichzeitig Plasmaphysik, ultra-präzise Optik, Megawatt-Laser, ultratiefer Vakuum, Materialien mit atomarer Reinheit, Mechatronik mit nanometer-genauer Stabilität. Ein Fehler in einer Kette zerstört das gesamte System. Deshalb kauft die ganze Welt diese Maschinen – sie gehen nach Taiwan, Südkorea, China. 90 % aller lithografischen Maschinen, die das Unternehmen in den letzten 30 Jahren verkauft hat, sind immer noch im Einsatz.

Nur ein Unternehmen in der Welt – Carl Zeiss SMT – kann solche Spiegel herstellen, die aus 100 abwechselnden Schichten aus Molybdän und Silizium bestehen, die jahrelang mit einer Genauigkeit von wenigen Atomen geschliffen werden. EUV sind Tausende von Sensoren, Verschleißvorhersage, Echtzeitkorrektur, maschinelles Lernen lange bevor der Hype um KI begann. Diese Software wurde 20 Jahre lang entwickelt und ist eng mit spezifischer ‚Hardware‘ verbunden, die sonst niemand herstellen kann. Den Code ohne Verständnis des Kontexts zu kopieren, ist sinnlos. EUV kann nicht gestohlen werden. Diese Technologie kann nicht „schnell wiederholt“ werden. Sie kann nur langsam, über Jahrzehnte hinweg, kultiviert werden. Und keine „Zapp-Zapp“ hier sind grundsätzlich unmöglich. (D. Tschernischow)

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