Grootste chipproducent zoekt samenwerking met het Nederlandse ASML; Intel speelt de baas

's Werelds grootste chipfabrikant, Intel, heeft zijn zinnen gezet op een technologisch hoogstandje van ASM Lithography in Veldhoven. Het is een belangrijk onderdeel van de strategie waarmee Intel zijn leidende positie probeert te behouden als straks de hele industrie op een nieuwe productietechniek voor chips moet overschakelen. Intels ambities worden echter gefrustreerd door concurrenten die rondbazuinen dat het bedrijf Amerika's nationale belangen schaadt.

Intel, het bedrijf dat zo'n beetje alle pc's voorziet van een rekenhart, flirt openlijk met ASM Lithography. In de elektronica-wereld is dit Nederlandse bedrijf vermaard om zijn wafersteppers, de 'drukpersen' van een chipfabriek. De avances spelen zich voor een groot deel achter gesloten deuren af, maar ze zijn opmerkelijk. Want voorheen zag de chipgigant uit Silicon Valley ASML niet staan. In Veldhoven arriveerde nog nooit een order uit het zonovergoten Santa Clara.

ASML is in korte tijd uitgegroeid tot goudhaantje van de Amsterdamse effectenbeurs. Sinds de beursintroductie in 1995 steeg de koers van 28,50 gulden inclusief een 2:1 aandelensplitsing tot (vorige week althans) rond de 200 gulden. Die waardestijging drijft niet op lucht. Terwijl de laatste tien jaar alle Amerikaanse spelers in de stepperbusiness naar de zijlijn werden gedirigeerd hield ASML zich staande tussen het machtige Nikon en Canon uit Japan. Deze drie maken nu 90 procent van alle wafersteppers op een totale markt van 3,6 miljard dollar in 1996 (cijfers Dataquest). ASML had daarvan vorig jaar een aandeel van 20 procent. Volgens Sue Billat, senior-analist van Robertson, Stephens & Co is het marktaandeel van ASML intussen groter dan dat van Canon (vorig jaar 24 procent).

ASML bezit de sleuteltechnologie in een pijlsnel groeiende halfgeleiderindustrie. Wafersteppers zullen dit jaar naar schatting voor zo'n 170 miljard dollar aan chips 'persen'. Analisten voorspellen kort na de eeuwwisseling een verdubbeling van die omzet. Hun collega's op de beurs hebben intussen ook begrepen dat het voor ASML niet erg veel uitmaakt of de prijzen van chips nu hoogvliegen of kelderen. Smallere marges zetten agressieve Taiwanese en Koreaanse vrijbuiters alleen maar aan om er nog meer miljarden tegenaan te gooien. Door sneller nieuwe technologie in te zetten kunnen ze hun productiekosten verlagen. En juist in Azië kent het Brabantse bedrijf zijn pappenheimers.

Maar wat doet Intel in Veldhoven? 's Werelds grootste speler haalde tot nu toe zijn neus op voor ASML's steppers, hoewel de halfgeleiderreus aan die apparaten een vermogen spendeert - dit jaar pompt het ruim 4 miljard dollar in nieuwe chipfabrieken. Waferstepperleveranties zijn echter geen inzet bij de huidige onderhandelingen. Het is een geavanceerd technisch snufje waarop Intel zijn begerige blik heeft gericht.

Tot voor kort hield Intel zich verre van het ontwikkelen van productietechnologie. Het hele businessplan van dit bedrijf bestaat slechts uit één simpele strategie: steeds snellere chips maken. Intels ingenieurs doen waar ze goed in zijn - betere microprocessoren ontwerpen - en daarmee basta. Die focus heeft Intel geen windeieren gelegd. Jaar op jaar breekt het bedrijf records. In 1996 boekte het een winst van 5,2 miljard dollar op een omzet van 20,8 miljard dollar.

Als Intel zijn groeitempo van 30 tot 40 procent per jaar volhoudt, dan zal het weldra het meest winstgegevende bedrijf ter wereld zijn. De reus is zich echter gaan realiseren dat de traditionele manier om chips te produceren op zijn laatste benen loopt. Met de huidige optische lithografie kunnen met licht nog steeds kleinere details op chips worden gezet. De afstanden worden korter, de chips sneller. Maar het einde van deze mogelijkheid tot miniaturisatie is in zicht. Na 2005 kan het al mis gaan.

Onder meer IBM, Mitsubishi en Lucent Technologies (voorheen AT&T) werken in hun laboratoria allemaal aan nieuwe chipfabricagetechnieken. Als Intel nu met de handen over elkaar gaat zitten, dan zou het straks afhankelijk zijn van technologie die bij een van zijn concurrenten is ontwikkeld.

De chipgigant is echter gewend de lakens uit te delen. Daarom sloot het bedrijf afgelopen september een monsterverbond met Advanced Micro Devices (AMD) en Motorola. Tot veler verrassing, want op de markt voor microprocessoren (de rekenharten van bureaucomputers) zijn deze drie gezworen vijanden. Motorola maakt chips voor de Macintosh computers van Apple. AMD imiteert de Pentiumchips van Intel. Hoe gevoelig de relatie tussen die laatste twee is bleek vorig jaar weer eens toen ze in de rechtszaal een jarenlange vete over microprocessorlicenties beëindigden. Intels topman Andy Grove weigerde toen Jerry Sanders van AMD te ontmoeten. Grove wilde niet het risico lopen Sanders de hand te moeten schudden.

Wat de toekomst in chipproductietechnologie betreft zitten Intel, AMD en Motorola echter in hetzelfde schuitje. Daarom leggen ze in totaal 250 miljoen dollar op tafel, bijna een half miljard gulden, om de voortgang in chipproductie tot ver na 2010 veilig te stellen. Binnen vijf jaar moet er een prototype-apparaat komen dat met behulp van zogenaamd extreem-ultraviolet licht (EUV) minuscule patronen op chips kan afbeelden. De Amerikaanse defensielaboratoria Sandia en Lawrence Livermore werken al sinds eind jaren tachtig aan een EUV-stralingsbron en zeer nauwkeurige optiek. De 250 miljoen dollar is de grootste opdracht die ze ooit van de industrie kregen, een welkome dorstlesser sinds ze aan het einde van de koude oorlog op het commerciële pad werden gestuurd.

De optiek die de wapenlabs ontwikkelen moet een integraal onderdeel gaan vormen van een EUV-waferstepper. Juist voor de bouw van dit ingewikkelde apparaat lonkt Intel - de grote gangmaker achter het project - naar ASM Lithography. Intels woordvoerder Howard High bevestigt dat het Amerikaanse bedrijf graag in zee gaat met ASML. Er doen ook drie stepperfabrikanten uit de VS mee, maar die gooien volgens hem niet voldoende gewicht in de schaal. “Nikon, Canon en ASM Lithography hebben samen 90 procent van de wereldmarkt”, zegt High. “Wat hebben we eraan om 250 miljoen dollar te investeren in een technologie waarmee we vervolgens slechts 10 procent van de markt afdekken?”

Het gaat om kennis die een EUV-drukpers voor chips in een razend tempo kan laten draaien. Dat is belangrijk, want alleen topsnelheden bij de productie maken chips goedkoop. Daarvoor is de step-and-scan-technologie nodig die ASML in samenwerking met Philips researchinstituten ontwikkelde. Die is onontbeerlijk voor EUV-steppers.

ASML past de technologie al toe in een step-and-scanner (8 miljoen dollar) die afgelopen voorjaar werd geïntroduceerd. Bij scannen wordt de chip niet in één flits belicht, maar met een bewegende lichtstreep. Hiervoor moet men de silicium schijven (met de chips in wording) en een glasplaat met het origineel met hoge snelheid op en neer bewegen. Deze afzonderlijk bewegende delen moeten gelijk lopen met een nauwkeurigheid van zo'n 15 atomen op een rijtje. “Die precisie is gelijk aan twee achter elkaar vliegende Boeings die op een constante afstand van enkele duizendsten millimeters moeten blijven”, zegt Evert Polak, vice-president marketing van ASML.

Hoe groot het belang is voor de Amerikaanse chipfabrikant blijkt uit een bezoek dat Chuck Gwyn en Sandy Wilson, Intels programmamanagers voor het EUV-project, aan ASML in Veldhoven brachten. Op de persconferentie naar aanleiding van het EUV-project uitte Gwyn tegenover een ASML-medewerker de wens de Nederlandse stepperfabrikant nog vóór november bij EUV-project te betrekken. In die maand komt namelijk het samenwerkingsverband van chipproducenten, Sematech, bijeen om strategische keuzes te maken over toekomstige productietechnologie. Daarbij zullen chiptechnologiebedrijven uit de hele wereld aanwezig zijn, ook ASML en Nikon, het andere bedrijf waarmee Intel wil samenwerken. Voor die tijd wil Intel een zo groot mogelijke massa verwerven om zijn technologie aan de halfgeleiderindustrie op te dringen.

Het kleine Amerikaanse bedrijf Ultratech Stepper steekt voorlopig echter een spaak in het goedgesmeerde wiel van zijn grote buurman. Voor dit bedrijf uit San Jose is EUV een uitgelezen kans via een geavanceerde technologie de markt binnen te dringen. Ultratech voelt zich echter bedreigd door het amicale gedrag van Intel, ASML en Nikon en speelt nu in op nationalistische sentimenten. Het kreeg vier congresleden zover dat ze in een open brief aan het Department of Energy (DoE) tegen de op handen zijnde samenwerking protesteerden. Kennis uit de Amerikaanse wapenlabs zou door toedoen van Intel, AMD en Motorola in handen komen van een Japans en Europees bedrijf, en dat was uit den boze.

Het hele gekonkel is doorspekt met argumenten om de Amerikaanse eer en glorie op chipgebied voorgoed te herstellen. Lithografie, het belichten van chips met een waferstepper, is zo'n beetje het enige terrein in de chipindustrie waarop de VS nauwelijks een rol spelen. Met het EUV-project zouden ze hun verloren positie kunnen herwinnen.

Zelfs Amerika als grootmacht zou op het spel staan. Met het wereldwijde moratorium op kernproeven zijn de VS in de nucleaire race namelijk afhankelijk van supercomputers. Hoe krachtiger die rekenmonsters zijn, hoe beter ze een explosie kunnen nabootsen. In tegenstelling tot vroeger bestaan die machines tegenwoordig uit microprocessoren die iedereen in bureaucomputers op de hoek van de straat kan kopen. Deze chips knoopt men eenvoudigweg met duizenden tegelijk tot een massief-parallelle ultracomputer samen. Deze zomer completeerde Sandia National Labs zo'n machine met 9072 Pentium Pro-microprocessoren van Intel.

De samenhang zal duidelijk zijn: wie de kleinste details op chips kan afbeelden kan de snelste chips en dus de snelste supercomputer maken. Zo is lithografie voor commerciële chips uitgegroeid tot een strategische technologie waarin de Amerikanen momenteel nauwelijks een rol spelen.

Intel heeft echter een andere politieke agenda. Tijdens de Sematech-bijeenkomst in november zal de hele chipindustrie haar kaarten op tafel leggen en de meest kansrijke productietechnologie proberen te kiezen. Er zijn verschillende opties. Zo werken IBM en Mitsubishi Semiconductor al jaren aan een proces met 'harde' röntgenstralen, terwijl Bell Labs van Lucent een methode verfijnt om de patronen met behulp van elektronenbundels op chips te zetten. In Europa werkt het bedrijf Ionen Mikrofabrikations Systemen (IMS) uit Wenen met steun van Siemens, Leica en ASML aan een methode met behulp van geladen deeltjes. Eind september kreeg IMS nog 70 miljoen gulden steun van het Europese elektronica-researchprogramma Medea en van zijn partners.

Intel voert momenteel een lobby bij minister van Energie Frederico Pena om ASML toe te laten tot het EUV-project. “Ze willen per se EUV”, zegt Polak van ASML. Hij onderstreept dat het Veldhovense bedrijf met Intel nog steeds in het onderhandelingsstadium is.

In tegenstelling tot Canon heeft ook Nikon al laten zien dat het de step-and-scan-techniek beheerst. Daarom praat Intel ook met dat bedrijf. Allan Dickinson, van Nikons Amerikaanse vestiging, liet zich in Electronic News echter wat minnetjes uit over EUV. “Ik denk dat de tijd nog niet rijp is om achter EUV aan te lopen. Niemand weet wat dat gaat opleveren.” Volgens Dickinson is het onverstandig apparaten te bouwen voordat men heeft beslist welke afbeeldingstechnologie - elektronen, ionen, röntgenstralen of EUV - zal worden gebruikt. “Het heeft geen zin hier een zak met geld tegenaan te gooien, in de hoop dat een het zal winnen. We moeten eerst maar eens afwachten of de markt ook EUV wil.”

Dat Intel de botte bijl hanteert om EUV door de strot van de chipindustrie te duwen blijkt ook uit een uitspraak van Gordon Moore, Intels emeritus bestuursvoorzitter. Afgelopen juli zei hij in Solid State Technology, een vakblad voor chipproductietechiek: “Voor mij is EUV de aantrekkelijkste oplossing, waarschijnlijk omdat we [Intel] er het minst van weten.” Met andere woorden: Intel heeft geen verstand van EUV, maar het kan zich met een groot offensief wel een speerpunttechnologie toeëigenen. Moore schat dat Intel nog negen jaar heeft om productieapparatuur te ontwikkelen. “Dat betekent dat we over vierëneenhalf jaar een acceptabel prototype moeten laten zien.”

Andere spelers zijn echter al veel verder met hun ontwikkelingen. Mitsubishi liet vorige week weten dat het kort na de eeuwwisseling geheugenchips wil gaan maken met röntgenstralen. En sommige waarnemers denken dat IMS, Siemens en ASML over twee jaar al een prototype ionenstepper kunnen laten zien. Polak van ASML: “Intel heeft de kennis niet in huis, maar ze kunnen het wel organiseren.”