ญี่ปุ่นแบรนด์เก่าแก่ Nikon กำลังค่อยๆ กลับเข้าสู่สาขาการผลิตชิปต่อสู้กับ ASML

ในประวัติศาสตร์การถ่ายภาพ แบรนด์ Nikon เป็นที่รู้จักไปทั่วโลกในการผลิตเลนส์ที่มีความแม่นยำและกล้องถ่ายรูปมืออาชีพ แต่ในด้านอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ บริษัทนี้ก็เคยขึ้นสู่จุดสูงสุดของโลกเช่นกัน เพียงแต่ในช่วง 20 ปีที่ผ่านมา ASML ได้ผูกขาดตลาดโลกด้วยอุปกรณ์แสงยูวีที่รุนแรง (EUV) ทำให้ Nikon ต้องถอนตัวจากการแข่งขันในกระบวนการขั้นสูง เหลือเพียงอุปกรณ์ DUV (แสงยูวีลึก) และตลาดการใช้งานพิเศษ อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การเมืองระหว่างประเทศทั่วโลกได้ปรับโครงสร้างห่วงโซ่หมุนเวียน ประเทศสหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น และสหภาพยุโรปต่างมองหาวิธีปล่อยการพึ่งพา ASML กระบวนการผลิตเวเฟอร์เริ่มมีการพัฒนาใหม่ ทำให้ Nikon มองเห็นแสงสว่างในการกลับเข้าสู่ตลาดและมีโอกาสกลับมามีส่วนร่วมในสนามการผลิตชิป ยักษ์ใหญ่ด้านออพติกเก่าแก่จากญี่ปุ่นกำลังกลับคืนสู่เวทีโลกอย่างเงียบ ๆ บทความนี้เป็นการสรุปข้อคิดสำคัญจากวิดีโอ “Nikon’s Comeback: Japan’s Quiet Return to Chipmakin”.

จากจุดสูงสุดสู่ความเงียบ: Nikon ถูก ASML ผลักดันออกไปในช่วงยี่สิบปี

เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่แล้ว Nikon และ Canon เคยแบ่งปันตลาดกับ ASML โดยร่วมกันเป็นผู้นำตลาด Extreme Ultraviolet ( (EUV) ทั่วโลก ในขณะนั้นเทคโนโลยี Wafer Stepper และ Scanner ของ Nikon ถือเป็นมาตรฐานของกระบวนการขั้นสูง โดยระบบออปติคัลของพวกเขามีความเสถียรชั้นนำในตลาดเป็นเวลาหลายปี แต่เมื่อ EUV ปรากฏขึ้นก็ได้เปลี่ยนชะตากรรมของ Nikon โดย ASML ได้ลงทุนในด้านการวิจัยและพัฒนาอย่างมหาศาล โดยมีการสนับสนุนจากรัฐบาลหลายประเทศในยุโรปและความสามารถในการรวมอุตสาหกรรม ในที่สุดก็ประสบความสำเร็จในการสร้าง EUV ที่สามารถใช้เชิงพาณิชย์ได้เพียงแห่งเดียวในโลก การสะสมต้นทุน กำลังการผลิต ห่วงโซ่หมุนเวียน และอุปสรรคด้านสิทธิบัตร ทำให้ Nikon ต้องละทิ้งการพัฒนา EUV อย่างสมบูรณ์ในช่วงปลายปี 2010 และหันไปสู่กระบวนการที่เป็นที่ยอมรับและการใช้งานพิเศษ

ASML จากผู้ตามกลายเป็นผู้นำ EUV

ตลาดการพิมพ์ในวันนี้แสดงให้เห็นความแตกต่างที่ชัดเจน: ASML ครองส่วนแบ่งตลาดการพิมพ์มากกว่า 60 % ของตลาดการพิมพ์ทั่วโลก และในด้าน EUV (การพิมพ์ด้วยแสงอัลตราไวโอเลตที่สุด) ยังมีสถานะการผูกขาด 100 %.

ในกระบวนการผลิตชิป การใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ลายวงจรด้วยแสงยูวีลึกที่มีความยาวคลื่น 248 นาโนเมตรหรือ 193 นาโนเมตรนั้นยังคงเป็นเทคโนโลยีหลักในอุตสาหกรรมมานานหลายทศวรรษ ซึ่งยังคงถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิพสำหรับรถยนต์ อุปกรณ์ IoT และผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป โดยอุปกรณ์ที่จัดเตรียมโดย Nikon, Canon และ ASM ให้บริการกับโหนดในช่วง 28 ถึง 90 นาโนเมตร แต่เพื่อที่จะลดขนาดทรานซิสเตอร์ให้เล็กลงไปอีกถึง 7 นาโนเมตรหรือน้อยกว่า อุตสาหกรรมจึงหันมาใช้การพิมพ์ลายวงจรด้วยแสงยูวีสุดขีด (EUV) ประมาณปี 2018 EUV ใช้แสงที่มีความยาวคลื่น 13.5 นาโนเมตร ซึ่งต้องการเลเซอร์พิเศษและระบบสูญญากาศในการแกะสลักลักษณะที่มีความละเอียดสูงเป็นพิเศษ EUV ได้กลายเป็นมาตรฐานทองคำของชิพโลจิกขั้นสูงที่สุด.

ASML เป็นบริษัทเดียวที่สามารถผลิตอุปกรณ์ EUV ขนาดใหญ่ได้ในปริมาณมาก โดยค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์แต่ละตัวอาจอยู่ระหว่าง 150 ล้านดอลลาร์ถึง 350 ล้านดอลลาร์ อุปกรณ์ขนาดใหญ่เหล่านี้ทำให้กฎของมอร์สามารถดำเนินต่อไปได้ โดยการรวมทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวลงในชิปซิลิคอนขนาดเล็ก ในปัจจุบัน ภูมิทัศน์ของเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกได้รับอิทธิพลอย่างมากจากเทคโนโลยีการพิมพ์ลายวงจร EUV อุปกรณ์พิมพ์ลายวงจร EUV ของ ASML ถูกใช้โดย TSMC, Samsung และ Intel ในการผลิตโปรเซสเซอร์ที่เร็วที่สุด Nikon และ Canon เคยครอบครองตลาด แต่ในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การจัดหาอุปกรณ์ DUV สำหรับตลาดเก่าและตลาดพิเศษ นี่ก็เหมือนกับการก้าวกระโดดทางเทคโนโลยี Nikon ได้พัฒนาทักษะจากเทคโนโลยีรุ่นก่อน ในขณะที่ ASML ได้ใช้เทคโนโลยีใหม่ที่มีความเสี่ยงสูงเพื่อพัฒนาข้ามขั้นและได้รับผลตอบแทนที่ดี

ASML ของอุปกรณ์สแกน EUV มีราคาอยู่ที่ 1.5–3.5 ล้านดอลลาร์ และใช้พลังงานเท่าที่ชุมชนขนาดเล็กสามารถใช้ได้ แต่ยังทำให้ TSMC, Samsung และ Intel แข่งขันกันซื้อ เพราะ EUV เป็นแกนหลักที่ขาดไม่ได้ในกระบวนการที่ต่ำกว่า 7 นาโนเมตร ในทางกลับกัน Nikon หลังจากเปิดตัวอุปกรณ์ EUV ทดลองในปี 2008 ก็หยุดการพัฒนา ตั้งแต่ปี 2017 ธุรกิจการพิมพ์ลายสูงของพวกเขาลดลงอย่างรวดเร็ว และ ASML มีส่วนแบ่งตลาดในตลาด DUV แบบแช่ถึง 90 %.

การกลับมาของ Nikon

ดูเหมือนว่าสถานการณ์จะได้ข้อสรุปแล้ว แต่ชะตากรรมของ Nikon จะมีการเปลี่ยนแปลงในปี 2025 โดย Nikon กำลังเงียบ ๆ กลับมาอีกครั้งในเส้นทางที่แตกต่างกัน ความต้องการชิปขั้นสูงทั่วโลกทำให้เทคโนโลยีการพิมพ์ด้วยแสง EUV เป็นสิ่งที่ขาดไม่ได้ นี่คือเหตุผลว่าทำไมหุ้นของ ASML ถึงพุ่งสูงขึ้นในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แล้วเทคโนโลยีการพิมพ์ด้วยแรงดันนาโนล่ะ? เทคโนโลยีการพิมพ์ไมโครนาโนแบบดั้งเดิม ไม่ว่าจะเป็น DUV หรือ EUV จะใช้แสงผ่านเลนส์เพื่อฉายลวดลายวงจรลงบนเวเฟอร์.

Nikon ไม่ได้พยายามท้าทายการผูกขาด EUV ของ ASML โดยตรง แต่หันไปยังสองพื้นที่ที่ถูกตลาดหลักมองข้ามแต่เติบโตอย่างรวดเร็ว:

การบรรจุชิปขั้นสูง (Advanced Packaging)

นาโนอิมพรีนต์ลิเธอกราฟี (Nanoimprint Lithography, ย่อว่า NIL)

สองพื้นที่นี้คือสนามรบที่ ASML ยังไม่สามารถสร้างความได้เปรียบอย่างเด็ดขาดได้ และเป็นที่ที่เทคโนโลยีการถ่ายภาพขนาดใหญ่และวิศวกรรมแม่นยำของ Nikon สามารถแสดงศักยภาพได้ดีที่สุด.

ยุทธศาสตร์การตอบโต้ 1: ข้ามไปยังเครื่องพิมพ์ลายวงจรหลัง DSP 100 ที่มีการบรรจุที่ก้าวหน้า

AI ชิป, Chiplet, การซ้อน 3D ทำให้ความสำคัญของการบรรจุเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สายการบรรจุมีลักษณะคล้ายกับการพิมพ์ลายเซ็นอีกชั้นหนึ่ง ต้องการความละเอียดสูงในระดับไมโครหรือแม้แต่ระดับนาโน และแผงขนาดใหญ่กว่า 300 มม. พร้อมความสามารถในการประมวลผลสูง Nikon จะเปิดตัวระบบการพิมพ์ลายเซ็นดิจิทัล DSP 100 ในปี 2025 โดยมีคุณสมบัติ:

รองรับแผงขนาด 600 × 600 มม. (พื้นที่เวเฟอร์ 300 มม. มีขนาด 9 เท่า)

1 μm ความกว้างของเส้น / ±0.3 μm ความคลาดเคลื่อนในการจัดตำแหน่ง

ใช้เทคโนโลยี Nikon FPD × สถาปัตยกรรมผสมของการพิมพ์แสงเซมิคอนดักเตอร์

DSP 100 ได้ถูกออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับกระบวนการผลิตขั้นสุดท้าย โดยตอบสนองความต้องการที่เติบโตอย่างรวดเร็วของชิปเซ็ต, ตัวเร่งปฏิกิริยา AI และการบรรจุ HPC.

ยุทธศาสตร์ตอบโต้ 2: ความท้าทายของการพิมพ์ลายด้วยแสงนาโน (NIL) ต่อความน่าสะพรึงกลัวของต้นทุน EUV

เทคโนโลยี NIL ไม่ได้ใช้การฉายภาพด้วยแสง แต่ใช้แม่พิมพ์นาโนในการ “กด” รูปแบบวงจรลงบนเวเฟอร์โดยตรง เหมือนกับการพิมพ์เงินหรือแม่พิมพ์ ที่สามารถทำการกดรูปแบบทางกายภาพได้ในขั้นตอนเดียว.

ข้อดีมีมากมาย:

ต้นทุนอาจเพียง 40% ของ EUV

การใช้พลังงานเพียง 10 % ของ EUV

ไม่ถูกจำกัดโดยข้อจำกัดการเลี้ยวเบนของแสง ทฤษฎีสามารถต่ำกว่า 10 นาโนเมตร

เหมาะสำหรับกระบวนการผลิตหน่วยความจำที่มีความซ้ำซากสูง เช่น NAND, DRAM

Canon ได้เปิดตัวอุปกรณ์ NIL ที่สามารถเข้าถึง 14 nm ในปี 2023 และร่วมมือกับ Kioxia เพื่อลองทดสอบความสามารถ 10 nm ในขณะเดียวกัน Nikon ก็ได้เข้าสู่สนามนี้ด้วย ตลาดหวังว่าทั้งสองยักษ์จากญี่ปุ่นจะสามารถสร้างมาตรฐานใหม่ในด้านนี้ได้.

NIL (Nanoimprint Lithography) อาจเป็นตัวเปลี่ยนเกม

ไม่จำเป็นต้องใช้ 1.5 แสนล้านดอลลาร์สำหรับ EUV ไม่จำเป็นต้องใช้แหล่งแสงขนาดใหญ่และระบบกระจก ก็สามารถผลิตชิปขนาด 10 นาโนเมตรได้ สำหรับประเทศที่ผลิตชิปเกิดใหม่และโรงงานผลิตเวเฟอร์ที่มีงบประมาณจำกัด นี่เป็นโอกาสที่ไม่เคยมีมาก่อน ต้นทุนของอุปกรณ์นาโนพิมพ์อาจอยู่ที่ประมาณ 40% ของระบบการพิมพ์ด้วยแสงอัลตราไวโอเลตขั้นสูง ในขณะที่การใช้พลังงานอยู่ที่ประมาณ 10% ของระบบการพิมพ์ด้วยแสงอัลตราไวโอเลตขั้นสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หากเครื่องมือการพิมพ์ด้วยแสงอัลตราไวโอเลตขั้นสูงมีต้นทุนประมาณ 1.5 แสนล้านดอลลาร์ และใช้พลังงาน 1 เมกะวัตต์ เครื่องมือการพิมพ์นาโนอาจมีต้นทุนประมาณ 60 ล้านดอลลาร์ และใช้พลังงาน 100 กิโลวัตต์ นี่คือการลดลงอย่างมาก.

ทำไมกลยุทธ์ใหม่ของ Nikon ถึงสำคัญมากในตอนนี้? อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์กำลังอยู่ในจุดเปลี่ยน เทคโนโลยี EUV กำลังมีต้นทุนและความซับซ้อนที่เพิ่มสูงขึ้น ราคาต่อหน่วยของอุปกรณ์ EUV รุ่นใหม่ที่มี NA สูงจะเกิน 300 ล้านดอลลาร์ ในขณะเดียวกัน แนวทางใหม่ๆ ก็เริ่มเกิดขึ้น บริษัทต่างๆ ไม่ได้มุ่งเน้นไปที่การลดขนาดชิปเพียงอย่างเดียว แต่กำลังมองหาชิปเซ็ตและเทคโนโลยีการบรรจุที่ล้ำสมัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่องโดยการรวมชิปหลายตัวในบรรจุภัณฑ์เดียว (เช่น แผงวงจรขนาดเล็ก) การเติบโตของปัญญาประดิษฐ์ (AI) และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) ได้กระตุ้นความต้องการชิประดับสูงอย่างมาก ในขณะที่ภูมิศาสตร์การเมืองเปลี่ยนแปลงไป ประเทศต่างๆ ต้องการเพิ่มกำลังการผลิตชิปในประเทศ และผู้คนกำลังแสวงหาทางเลือกที่มุ่งเน้น ASML ในขณะนี้ Nikon ได้จับโอกาสนี้ไว้

Nikon ไม่ได้ต้องการที่จะแทนที่เทคโนโลยี EUV อย่างสิ้นเชิง แต่ต้องการสร้างพื้นที่ใหม่ที่ไม่เหมือนใครในขณะที่อุตสาหกรรมกำลังมองหาวิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างกันอยู่ Nikon กำลังกลับเข้าสู่วงการอย่างเงียบ ๆ และกลับมาเป็นผู้เล่นสำคัญในห่วงโซ่หมุนเวียนเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกอีกครั้ง.

บทความนี้ Nikon แบรนด์เก่าแก่ของญี่ปุ่น กำลังกลับคืนสู่การผลิตชิปอย่างเงียบๆ เพื่อต่อสู้กับ ASML โดยปรากฏครั้งแรกใน Chain News ABMedia.