Amerikaanse Startup Wil ASML’s Chipmachine Hart Vervangen: Zoekt $350 Miljoen!

1. Wat is volgens xLight het probleem met de lichtbron van ASML?

Nicholas Kelez, oprichter van xLight, werkt aan een alternatief voor een cruciaal element in ASML’s machines: de lichtbron. ASML gebruikt extreem ultraviolet licht (EUV), opgewekt door een proces dat bekend staat als laser-produced plasma.

Het proces werkt als volgt: in een vacuümkamer worden voortdurend kleine tin druppeltjes afgevuurd, 50.000 keer per seconde. Deze druppels worden vervolgens met lasers platgedrukt en tot ontploffing gebracht. Dit creëert ‘mini-supernova’s’ waarbij fotonen worden uitgestraald met een golflengte van 13,5 nanometer (een miljoenste van een millimeter), bekend als EUV-licht.

Dit licht wordt via een reeks spiegels naar het lithografiesysteem geleid, waar het gebruikt wordt om patronen op chips te ‘printen’.

Dit klinkt complex, en dat is het ook. ASML had meer dan vijftien jaar nodig om het systeem betrouwbaar genoeg te maken voor commerciële chipproductie. Het is de enige fabrikant ter wereld die deze EUV-lithografiemachines kan bouwen, die op hun beurt essentieel zijn voor het vervaardigen van de meest geavanceerde (AI-)chips.

Kelez van xLight gelooft dat de lichttechnologie van ASML zijn limieten nadert. Hoe fijner de patronen, hoe meer transistors – de kleinste bouwstenen – er op een vierkante centimeter passen. Meer transistors betekent krachtigere en efficiëntere chips, cruciaal voor complexe berekeningen nodig voor AI-modellen. ASML profiteert dus van het tekenen van ‘fijnere lijnen’.

Dit zou kunnen door het EUV-licht met grotere spiegels scherper te ‘focussen’, waar ASML nu op inzet. Kelez meent echter dat er een punt komt waarop deze methode niet langer haalbaar is vanwege de omvang en het gewicht van de spiegels, wat de machines te duur maakt. Hij stelt voor om de golflengte van het EUV-licht zelf te verkorten tot 2 nanometer.

2. Waar werkt xLight precies aan in Silicon Valley?

Aan een externe ‘lichtfabriek’. In plaats van het EUV-licht in de machine op te wekken, wil de startup dit buiten de machine doen. Dit gebeurt met een vrije elektronenlaser (Free Electron Laser of FEL), een soort deeltjesversneller waarbij elektronen versneld worden tot bijna lichtsnelheid en door een reeks magneten geleid worden. Hierdoor beginnen ze te slingeren en genereren ze EUV-licht.

Door de afstand tussen de magneten aan te passen, kan de golflengte van het licht worden aangepast. Het systeem zou ongeveer 100 bij 50 meter groot worden en kan naast een chipfabriek worden geïnstalleerd. De laser zou genoeg EUV-licht kunnen produceren om circa zestien tot twintig lithografiemachines tegelijkertijd van licht te voorzien. Light as a service, volgens Kelez.

Volgens de oprichter kan 99 procent van de benodigde energie worden gerecupereerd, terwijl in ASML’s machines 30 procent van de energie verloren gaat bij elke spiegelreflectie. ‘Tegen de tijd dat de fotonen de wafer bereiken, blijft er minder dan 2 procent van de oorspronkelijke energie over,’ zegt hij.

3. Hoe ver is xLight met deze ontwikkeling?

De deeltjesversneller van xLight bestaat momenteel alleen op papier. De technologie werkt in het lab, maar moet nog op grote schaal bewezen worden. De startup bouwt nu een eerste prototype in het Albany Nanotech-complex in de staat New York, dat in 2028 klaar moet zijn.

Volgens techsite The Information heeft het bedrijf al (niet-bindende) afspraken voor 4,2 miljard dollar aan projectfinanciering gesloten voor de bouw van de eerste zeven installaties. Waar en wanneer deze gebouwd worden, is nog niet bekend.

Ook voor het prototype is financiering nodig. Eind vorig jaar investeerde de Amerikaanse overheid 150 miljoen dollar in de startup via de Chips and Science Act, een subsidieprogramma van meer dan 50 miljard dollar om de binnenlandse chipproductie in de VS te versterken.

Opmerkelijk is dat voormalig Intel-ceo Pat Gelsinger voorzitter van het bestuur bij xLight is. Intel was ooit marktleider op de wereldwijde chipmarkt, maar verloor die positie aan bedrijven als TSMC, Samsung en Nvidia.

In ruil voor de investering verwierf het Witte Huis een onbekend aandeel in xLight, waardoor de overheid waarschijnlijk de grootste aandeelhouder is geworden. Daarnaast zouden er volgens The Information gesprekken lopen om nog eens 350 miljoen dollar aan privaat kapitaal op te halen, met Boardman Bay Capital en Bain Capital als leiders.

4. Moet ASML zich zorgen maken?

Ja en nee. xLight probeert volgens techsite The Next Web het ‘monopolie’ van ASML te doorbreken. Echter, in plaats van een uitdager op te stellen, positioneert de startup zich als een partner. De twee bedrijven werken zelfs samen om de technologie te demonstreren. Het plan is om de elektronenlaser te integreren in ASML’s machines; xLight zou deze technologie aan ASML willen verkopen, volgens The Information.

Voordat dit gebeurt, moet de startup echter eerst bewijzen dat hun technologie werkt, zegt ceo Christophe Fouquet tegen TechCrunch. De huidige lichttechnologie van ASML kan bovendien nog ‘jarenlang’ verder worden ontwikkeld. ‘We weten hoe we deze kunnen opschalen. Waar xLight aan werkt, is een nieuwe lichtbron die nog gebouwd en bewezen moet worden. De vraag blijft of deze uiteindelijk betere prestaties levert of goedkoper is dan onze huidige oplossing. Ik denk dat het laatste woord hierover nog niet is gesproken,’ zegt hij.

Waarom werkt ASML dan samen met deze startup? ‘We voelen een verantwoordelijkheid hierin,’ zegt Fouquet.

Als ASML zich zorgen moet maken over uitdagers uit Silicon Valley, dan volgens NRC eerder over Substrate. Deze Amerikaanse startup werkt ook aan een alternatieve lichtbron, met röntgenstralen. Daar blijft het niet bij; het bedrijf wil ook eigen lithografiemachines en chipfabrieken bouwen, en claimt dat deze voor 2028 operationeel zijn.

PayPal-oprichter Peter Thiel gelooft in het succes; hij investeerde al 100 miljoen dollar in de startup. Maar Fouquet moet het nog zien. ‘Ik heb al veel ambitieuze claims voorbij zien komen’, zegt hij tegen TechCrunch. ‘Wij hadden dertig jaar geleden al ons eerste EUV-beeld. Vervolgens kostte het twintig jaar intensief ontwikkelingswerk om daar een systeem van te maken dat geschikt was voor chipproductie.’