Bez tej firmy nie byłoby smartfonów, sztucznej inteligencji ani nowoczesnych samochodów. ASML – działająca przez lata w cieniu, z siedzibą w spokojnym holenderskim Veldhoven – projektuje najbardziej zaawansowane maszyny, jakie kiedykolwiek stworzyła ludzkość.
Można się zachwycać Apple, OpenAI, Nvidią a nawet innymi "cudownymi biznesami" z Doliny Krzemowej, ale wiele z nich to marketingowe wydmuszki. Generujące straty wiecznie niedofinansowane projekty. Na ich tle ta europejska, a dokładniej holenderska firma jawi się jak tak rzadki w świecie technologii konkret.
O tej firmie nie mówią Szamani sztucznej inteligencji, nie wspomniają o niej influencerzy zachwycający się każdą, nawet pozorowaną nowością na rynku. A to dzięki niej powstaje aż 90 proc. najnowocześniejszych chipów na świecie, a sama spółka stała się najcenniejszą firmą technologiczną w Europie. W świecie, w którym rynek półprzewodników zmierza ku wartości ponad biliona dolarów rocznie, to własnie holenderski ASML znalazła się w samym centrum globalnej wojny technologicznej między USA, Chinami i Europą. Tylko w 2025 roku holenderska firma osiągnęła rekordowy zysk 9,6 mld euro przy przychodach 32,7 mld euro. Mimo to planuje zwolnić 1700 pracowników.
Tylko na łamach magazynu Spider's Web+ przedpremierowo fragment książki "ASML. Chipy, wojna technologiczna i najważniejsza maszyna świata" (wyd. Prześwity), w której Marc Hijink zabiera czytelnika za kulisy niezwykłej historii firmy, bez której nie byłoby rewolucji cyfrowej.
Podróżując od Białego Domu przez Hagę po Tajwan i Chiny, Marc Hijink pokazuje, jak technologia z pogranicza science fiction staje się realnym narzędziem geopolitycznej władzy. Analizuje unikalne DNA inżynierów ASML, fenomen międzynarodowej współpracy przy systemach EUV oraz stawkę rywalizacji o technologię, która stała się jednym z kluczowych aktywów Zachodu.
Kapela prosi o przyciemnienie świateł. Za chwilę rozpocznie się najbardziej magiczny moment wieczoru. "Czy możecie wyciągnąć telefony?" Jasna sprawa. W mgnieniu oka latarki telefonów rozświetlają każdy zakątek sali, poruszają się tam i z powrotem w morzu niewidzialnych rąk. Powstało wielkie, rozgwieżdżone niebo. Wyobraź sobie, jak zachwycający byłby widok wszystkich smartfonów na świecie rozświetlających się w tym samym momencie. To prawie 7 miliardów telefonów. Ma je 85 procent światowej populacji. Daje to wyobrażenie o skali działalności firmy, której dotyczy ta książka.
A teraz, niezależnie od tego, co sobie wyobraziłeś, pomyślmy o jeszcze większej skali. Możliwe jest jeszcze bardziej rozgwieżdżone niebo. Wyobraź sobie, że na prośbę zespołu rozświetla się każdy chip (układ scalony), we wszystkich urządzeniach na świecie. "Rozświetlcie swoje urządzenia!"
Zaczynają świecić wszystkie chipy w każdym laptopie, routerze Wi-Fi i stacji bazowej telefonii komórkowej. Chipy w każdym samochodzie, ekspresie do kawy, monitorze i smartwatchu, każdej sygnalizacji świetlnej, pralce, parze słuchawek i kamerze. Chipy we wszystkich centrach danych, fabrykach, szpitalach, wieżach kontrolnych, samolotach, pociągach, elektrowniach i wiatrakach. Chipy w szukających celu pociskach manewrujących i w radarach próbujących je przechwycić. Chipy w superkomputerach badających nowego zakaźnego wirusa i w serwerach centrów danych tworzących szczepionkę do walki z nim.
Wszystkie chipy, które śledzą twoje zachowanie w internecie, realizują twoje wyszukiwania, składają zeznania podatkowe, odtwarzają ulubioną muzykę i filmy. Chipy, które przewidują pogodę i informują cię, ile zrobiłeś kroków, ile przegapiłeś wiadomości, gdzie tym razem spędza czas twoja córka. I na koniec rozświetlają się układy pamięci. Nieskończona cyfrowa pamięć, w której znajdziesz wszystkie maile, aplikacje, zdjęcia i filmy z ostatnich dziesięciu lub dwudziestu lat. Kilobajty stały się megabajtami, megabajty stały się gigabajtami, gigabajty stały się terabajtami. Eksplozja danych.
Usunięcie zdjęć lub zrobienie porządku w skrzynce pocztowej nie ma znaczenia – świat ma wystarczająco dużo chipów, żeby przechowywać wszystkie twoje dane. Nieprawdaż? Każdego roku producenci, tacy jak Intel, TSMC i Samsung, produkują miliardy chipów, z których każdy składa się z miliardów przełączników. To układy scalone, miniaturowe konstrukcje zbudowane na krzemowym dysku lub waflu. Na krzem w stanie nieprzetworzonym, przypominającym piasek, nie zwrócilibyśmy uwagi. Jednak po przetworzeniu ma on zdolność zmiany swoich właściwości przewodzących, co oznacza, że można go używać do włączania i wyłączania przepływu prądu elektrycznego – innymi słowy, do przekształcania "0" w "1". Dolina Krzemowa, miejsce narodzin przemysłu układów scalonych, zawdzięcza swoją nazwę i sławę temu wyjątkowemu pierwiastkowi.
Obecnie zdecydowana większość tych chipów jest wytwarzana przy użyciu maszyn jednej firmy: ASML. Niech was to jednak nie zmyli: czterdzieści lat temu to holenderskie przedsiębiorstwo liczyło zaledwie czterdziestu pracowników. Dysponowało jednym eksperymentalnym urządzeniem i miało beznadziejny biznesplan. Nikt nie miał pojęcia, że ten wynalazek odegra kluczową rolę w branży wartej obecnie ponad 600 mld dolarów rocznie.
A popyt wciąż rośnie. Oczekuje się, że w 2030 roku obroty branży chipów wyniosą ponad bilion dolarów. Do tego czasu roczne przychody ASML również się podwoją, z 27 mld euro w 2023 roku do 40, 50 lub – według najbardziej optymistycznych prognoz – 60 mld euro.
Od 2023 roku czyni to ASML najcenniejszą firmą high-tech w Europie. Zatrudnia ona 42500 pracowników w ponad 60 miejscach w 16 krajach. Prowadzi działalność na skalę globalną. Ma tylko jeden cel – utrzymanie całkowitej dominacji na rynku urządzeń litograficznych. Te niezwykle skomplikowane maszyny są wykorzystywane do produkcji chipów, a ASML jest nie tylko odpowiedzialny za ponad 90 procent dostaw tych urządzeń, ale jest także monopolistą w zakresie najnowocześniejszych technologii. Lepiej jest myśleć o tych maszynach jako o "systemach". By wyobrazić sobie skalę ich złożoności, należy wiedzieć, że do przetransportowania najbardziej zaawansowanych narzędzi ASML do fabryki chipów potrzeba siedmiu Boeingów 747. Poszczególne części mogą być duże, ale są niezwykle delikatne. Każda część urządzenia wymaga specjalnie zaprojektowanych metalowych inkubatorów, żeby podczas transportu utrzymywać delikatny sprzęt w dokładnie określonej temperaturze.
Czym jest ta maszyna i jak działa? Krótko mówiąc, maszyna litograficzna drukuje skomplikowane wzory na światłoczułej płytce krzemowej. Jest to w zasadzie superprecyzyjny projektor, który setki tysięcy razy z prędkością błyskawicy rzuca ten sam obraz na ten jeden krzemowy wafel, aż krok po kroku, zdjęcie po zdjęciu, zaczyna się formować płytka pełna chipów. Na koniec każdy z tych chipów będzie zawierał miliardy maleńkich układów scalonych. Ten żmudny proces może trwać miesiącami. Każdy chip składa się potencjalnie z setek różnych warstw, z których wszystkie muszą być idealnie wyrównane, jedna na drugiej. Wystarczy najmniejsze odchylenie, żeby zniszczyć całą linię chipów. W mgnieniu oka lub błysku maszyny setki tysięcy dolarów mogą zamienić się w bryłę bezwartościowego krzemu.
Im krótsza jest fala świetlna, którą może generować taka maszyna, tym więcej tranzystorów – miniaturowych przełączników prądu elektrycznego znajdujących się w chipie – zmieści się na określonej powierzchni. A im więcej tranzystorów, tym szybszy, wydajniejszy i mocniejszy jest układ scalony.
W latach 60. XX wieku Gordon Moore, współzałożyciel Intela – firmy produkującej chipy – zwrócił na ten proces szczególną uwagę. Zauważył powtarzający się wzorzec: mniej więcej co dwa lata podwajała się liczba tranzystorów, które mogły zmieścić się w układzie scalonym. Z biegiem lat Moore skorygował swoje przewidywania, ale mleko się rozlało. Jego obserwacja rozpaliła wyobraźnię naukowców i inżynierów na całym świecie i stała się znana jako prawo Moore’a. Moc obliczeniowa i pamięć cyfrowa stawały się coraz tańsze i bardziej energooszczędne, a wraz z tym rosła liczba zastosowań chipów: od komputerów i serwerów, przez telefony i bezprzewodowe gadżety, po czujniki dla niemal każdego urządzenia. Niezależnie od tego, czy jest to prawo naturalne, samospełniająca się przepowiednia, czy fikcja, efekt jest taki sam.
Możesz to sam zaobserwować: telefon w twojej kieszeni kosztuje kilkaset dolarów, ale ma większą moc obliczeniową niż wszystkie komputery używane przez NASA (National Aeronautics and Space Administration) podczas pierwszego lądowania człowieka na Księżycu. W 2013 roku procesor najszybszego laptopa Apple’a zawierał nieco ponad miliard tranzystorów. Pod koniec 2023 roku liczba ta wynosiła już 92 miliardy. Gordon Moore już nie żyje, ale jego prawo wciąż obowiązuje.
W miarę zmniejszania się obwodów w chipach zwiększa się urządzenie, które je wytwarza. Nowoczesna maszyna litograficzna składa się z ponad stu tysięcy elementów, które współpracują ze sobą w ściśle skoordynowanym tańcu. "New York Times" w 2021 roku pisał: „(…) urządzenie ASML jest najbardziej skomplikowaną maszyną na świecie” i jest wielkości miejskiego autobusu.
Tak było kilka lat temu. Maszyny ASML najnowszej serii są jeszcze bardziej imponujące: mają wielkość lokomotywy parowej i potrafią wycelować jedną maleńką wiązkę niewidzialnego światła z dokładnością do jednego nanometra, czyli jednej milionowej milimetra. Najnowsza wersja nie jest jeszcze ukończona, ale pierwsze urządzenia już zostały sprzedane. Cena: prawie 400 mln euro. Jednak wszystkie opisy i specyfikacje nie są w stanie przygotować kogokolwiek na to, co można zobaczyć po wejściu do pozbawionych najdrobniejszych pyłków pomieszczeń czystych (ang. cleanrooms) ASML i spojrzeniu na jedno z tych urządzeń z bliska. Sam rozmiar poszczególnych modułów zapiera dech w piersiach. Wysokie metalowe ramy, błyszczące rurki i przewody, grube na pięść kable, ciężkie magnesy i misterna mechatronika. Można się poczuć jak na planie filmu science fiction. Jest jednak jedna zasadnicza różnica – ta maszyna naprawdę istnieje.
Mimo ogromnego wysiłku konkurentów, takich jak Nikon i Canon, żadna firma nie potrafiła nadążyć za postępem technologicznym, który dokonał się w Veldhoven, małym holenderskim miasteczku, gdzie znajduje się siedziba ASML. Dlatego branża chipów jest w dużym stopniu zależna od tej holenderskiej firmy. Maszyna litograficzna jest najważniejszym elementem wyposażenia każdej fabryki chipów i bez wątpienia największą inwestycją w obiekcie, którego budowa może kosztować 15 mld dolarów. Łatwo zrozumieć, dlaczego praca w ASML wiąże się z pewną presją.
W miarę jak świat coraz bardziej się cyfryzuje – w związku z transformacją energetyczną, dbającym o środowisko przemysłem, dążeniem do lepszej opieki medycznej czy tworzeniem skuteczniejszej broni – popyt na chipy gwałtownie wzrasta. A firma ASML musi rozwijać się w tym samym, równie szybkim tempie. Związane jest to z przyciąganiem, zatrudnianiem i integrowaniem każdego miesiąca setek nowych pracowników, a także z zarządzaniem rozrastającą się logistyką i siecią setek dostawców, którzy muszą dostarczać więcej komponentów dla coraz bardziej skomplikowanych urządzeń. ASML jako firma stał się hiperzłożoną, trudną w obsłudze i wymagającą ciągłej konserwacji maszyną. Przypomina nam to, że nawet najbardziej skomplikowana technologia wciąż opiera się na ludziach.
Przez długi czas ASML mógł działać poza zasięgiem wzroku opinii publicznej: był po prostu mało znaną firmą z branży nowoczesnych technologii zajętą tworzeniem niepojętych maszyn, balansujących na granicy niemożliwego. Aby okiełznać siły natury uwalniane w maszynie litograficznej, trzeba było wykorzystać różne dziedziny nauki: optykę, mechatronikę, fizykę, chemię – a wszystko to wspomagać skomplikowanymi algorytmami, które same wymagają ogromnej mocy obliczeniowej. To pożywka dla nerdów i naukowców, ale nie coś, co trafia na pierwsze strony gazet. Dopóki nie zaangażowali się w to politycy.
Strategiczne zainteresowanie branżą chipów jest trudne do przecenienia. Sześćdziesiąt lat po wynalezieniu mikroprocesora cały świat działa na chipach. Są one nieodzownym zasobem wszystkich aspektów współczesnego społeczeństwa. A w efekcie pandemii międzynarodowe supermocarstwa, takie jak Stany Zjednoczone, Chiny i UE, uświadomiły sobie, że w kwestii dobrobytu i bezpieczeństwa są bardzo zależne od chipów. Gdy zaczyna ich brakować, od razu można to zauważyć.
Komputery w holenderskim centrum danych Microsoftu śpiewają w idealnym unisono. Ich niesamowity szum wypełnia polder Middenmeer, odbijając się echem od szaf wypełnionych serwerami dmuchającymi w twarz ciepłym powietrzem. Gdy podchodzi się bliżej, dźwięk staje się wyraźny. To idealne, wysokie H.
"Słychać GPU-sy – mówi pracownik utrzymania ruchu. – To procesory graficzne, które wykorzystywane są do działania sztucznej inteligencji".
W kolejnej hali, wypełnionej serwerami danych, dźwięk jest niższy. Tutaj szum jest bliższy niskiemu E. Jak okiem sięgnąć ciągnie się chór komputerów.
Microsoft tylko w tym jednym centrum danych co miesiąc wymienia 3 tysiące serwerów na nowe. To kosztowny, ale konieczny środek ostrożności – jeśli te serwery się zepsują, przestanie działać chmura. Usługa opiera się na zaufaniu użytkowników, że ta globalna sieć największych centrów danych, zwanych hiperskalerami, będzie działać dwadzieścia cztery godziny na dobę przez siedem dni w tygodniu. Nie można pozwolić, by uległy awarii.
Wbrew nazwie chmura znajduje się bliżej ziemi, niż mogłoby się wydawać. Jako użytkownik widzisz tylko małą magiczną ikonę na ekranie, którą klikasz, by rozpocząć grę, pobrać aplikacje lub zasypywać współpracowników mailami. Niewielu zdaje sobie sprawę, że w rzeczywistości kryje się ona w szarych, holenderskich polderach. Przez długi czas nikt nie musiał zastanawiać się nad tym, jak działają te usługi. Był to biznes jak każdy inny. I nic by się nie zmieniło, gdyby niewidzialny wirus nie wyłączył świata.
Na początku 2020 roku pandemia koronawirusa rozprzestrzeniła się po całym świecie. Mimo wprowadzenia lockdownów nie dało się jej powstrzymać. Zamknięto granice, sklepy i firmy. W czasie oczekiwania na szczepionkę noszenie maseczek i zachowywanie dystansu były jedynymi środkami zaradczymi.
Gdy życie publiczne stanęło w miejscu, cyfrowy świat nadal funkcjonował. Napotkał jednak zupełnie nowe przeszkody. Nagle wszyscy zaczęli pracować w domach i chcieli prowadzić wideokonferencje, co sprawiło, że chmura Microsoftu nieustannie ulegała awariom. W centrum uwagi znalazły się mało znane aplikacje, takie jak Zoom czy Teams, które zaczęły być powszechnie używane przez wszystkich. Ilość danych tworzonych na świecie rosła wykładniczo, zmuszając Microsoft do sprowadzenia do centrum danych w Middenmeer ciężarówek wypełnionych szafami z tysiącami dodatkowych serwerów. Był to jedyny sposób, by sesje usługi Teams działały. Dzięki dodatkowym procesorom graficznym, mocy obliczeniowej i pamięci wysokie H osiągnęło crescendo.
Nagły wzrost popytu na chipy wywołał szereg nieprzewidzianych konsekwencji. Wpłynął nie tylko na serwery dla centrów danych – laptopy, monitory, konsole do gier i routery Wi-Fi zaczęły znikać ze sklepowych półek w tempie znacznie szybszym niż możliwości uzupełniania braków. Miliardy uczniów i pracowników zostało zmuszonych do pracy w domu i – czy im się to podobało, czy nie – było zależnych od połączeń online. Lockdowny sprawiły, że świat usiadł na kanapie i zaczął oglądać Netfliksa, zmuszając serwery obsługujące gry do pracy na pełnych obrotach. A wszystkie te usługi opierają się na chmurze obliczeniowej.
Niedobory pojawiły się w innych sektorach, w których niezbędne były procesory, czujniki i układy pamięci. Najbardziej ucierpiał przemysł motoryzacyjny. Na początku 2020 roku producenci samochodów zmniejszyli zamówienia na chipy, spodziewając się, że kryzys związany z koronawirusem osłabi popyt na samochody. Okazało się to jednak ogromnym błędem. Gdy tylko rynek się ożywił, przemysł motoryzacyjny stwierdził, że potrzebuje więcej chipów, co było związane z przejściem z silników spalinowych na elektryczne. Każdy nowy samochód ma ponad sto procesorów i tysiące innych chipów. Sama elektronika stanowi aż 40 procent kosztów produkcji każdego pojazdu. To był zły moment na wciśnięcie hamulca.
Ponieważ z powodu pandemii fabryki chipów działały na pełnych obrotach, nowe zamówienia od producentów samochodów znalazły się na końcu kolejki. Niedobór chipów zaczął być odczuwalny. Pod koniec 2020 roku zabrakło chipów do cyfrowych desek rozdzielczych, asystentów jazdy czy czujników poduszek powietrznych. Stanęły pierwsze linie produkcyjne. Toyota, VW, Nissan, Renault, General Motors – wszystkie te firmy musiały wstrzymać część produkcji.
Każdy, kto zamawiał nowy samochód, musiał czekać ponad rok. Można było, co prawda, zdecydować się na model ze staromodną korbką do opuszczania szyb zamiast przycisku. Siła mięśni zamiast chipów, jak za dawnych czasów.
Na południu Holandii w ASML odbierano mnóstwo telefonów od zaniepokojonych klientów. Był koniec 2020 roku. Siedzący w swoim biurze na dwudziestym piętrze Martin van den Brink właśnie zakończył rozmowę na Teamsie ze swoim największym klientem, tajwańskim producentem chipów – firmą TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company). Przekaz był jasny – ludzie w TSMC byli bardzo niezadowoleni.
Van den Brink pracował w ASML od samego początku działalności firmy. Był dyrektorem technicznym. Jako główny strateg i techniczny mózg ASML przez ostatnie czterdzieści lat wytyczał ścieżkę, którą firma podążała. Gdy sytuacja się pogorszyła i firmie groziła prawdziwa katastrofa, był tym, do którego należało się zwrócić – budzącym największy szacunek, najwyższym szczeblem drabiny eskalacyjnej ASML.
Jego rozmówcą był Wei-Jen Lo, wiceprezes ds. badań i rozwoju w TSMC. Pandemia postawiła go przed zadaniem niemożliwym do wykonania – jego firma wytwarzała połowę procesorów produkowanych na całym świecie, w tym około 90 procent tych najszybszych. Wszyscy zdawali sobie sprawę, jak bardzo są uzależnieni od chipów produkowanych na Tajwanie. Ich brak zaczął wywoływać tarcia.
TSMC czuł na karku oddech całego świata. Zdesperowani politycy chcieli, by ich fabryki samochodów zaczęły normalnie działać. Kanclerz Niemiec Angela Merkel zadzwoniła z prośbą o szybsze dostarczenie chipów do niemieckich fabryk samochodów, a prezydent Stanów Zjednoczonych Joe Biden domagał się, żeby chipy były wysyłane najpierw do Ameryki. Z kolei TSMC naciskał na ASML, by firma pomogła szybko zwiększyć moce produkcyjne fabryki na Tajwanie. "Martin, musimy zwiększyć wydajność. Potrzebujemy więcej maszyn, żeby produkcja była większa. W przeciwnym razie jesteśmy skończeni".
Wściekli producenci chipów byli normą w życiu van den Brinka. Doświadczył tak wielu kryzysów w branży półprzewodników, że niewiele mogło wytrącić go z równowagi. Tym razem było jednak inaczej. Pandemia wywołała chaos w łańcuchach produkcyjnych. Brakowało nawet chipów, których ASML i jego dostawcy potrzebowali do produkcji maszyn niezbędnych do wytwarzania chipów. Braki napędzały kolejne braki.
ASML również musiał przejść na pracę zdalną. Na początku kryzysu związanego z koronawirusem holenderska firma zamówiła w Microsofcie 20 tysięcy dodatkowych licencji na usługę Teams, co pozwoliło jej wesprzeć globalną sieć własnych techników w uciążliwym zadaniu utrzymania działania pięciu tysięcy systemów litograficznych. Świat zdał sobie sprawę, jak bardzo jest uzależniony od chipów produkowanych przez te maszyny. Wszyscy potrzebowali ich do naświetlania krzemowych płytek.
Van den Brink nadal nie lubi spotkań online. "Muszę wiedzieć, jak się czujesz, czy wszystko u ciebie w porządku, jak wyglądasz i na co patrzysz. Lubię czytać ludzi".
Tłumaczenie: Michał Głatki
Śródtytuły pochodzą od redakcji.
