1. Wat is er volgens xLight mis met de lichtbron die ASML gebruikt?
xLight-oprichter Nicholas Kelez ontwikkelt een alternatief voor een onmisbaar onderdeel in de machines van ASML: de lichtbron. Voor zijn meest geavanceerde machines gebruikt de chipmachinefabrikant extreem ultraviolet licht (EUV). Dat wordt gegenereerd via een proces dat laser-produced plasma wordt genoemd.
Dat gaat zo. In een vacuümkamer worden aan een stuk door minuscule druppeltjes tin afgeschoten, 50.000 keer per seconde. Die druppeltjes worden met lasers platgeslagen en tot ontploffing gebracht. Bij deze ‘mini-supernova’s’ worden fotonen uitgezonden met een golflengte van 13,5 nanometer (een miljoenste van een millimeter), het EUV-licht.
Dat licht wordt via een serie spiegels het lithografiesysteem in gestuurd, waar het wordt gebruikt om patronen op een chip te ‘printen’.
Klinkt ingewikkeld? Dat is het ook. Het kostte ASML meer dan vijftien jaar voordat het systeem betrouwbaar genoeg was voor commerciële chipproductie. Het is de enige partij ter wereld die deze EUV-lithografiemachines kan maken, die op hun beurt weer essentieel zijn voor de productie van de meest geavanceerde (AI-)chips.
Lees ook: Recordfunding van 330 miljoen: is Nearfield Instruments straks even onmisbaar als ASML?
xLight-oprichter Kelez is ervan overtuigd dat de lichttechnologie die ASML gebruikt tegen grenzen aanloopt. Hoe kleiner de patronen, hoe meer transistors – de kleinste bouwstenen – er op een vierkante centimeter kunnen worden gedrukt. En hoe meer transistors, hoe krachtiger en efficiënter de chip wordt. Dat is belangrijk voor het zware rekenwerk dat nodig is voor AI-modellen. ASML heeft er dus baat bij om ‘fijnere lijntjes’ te tekenen.
Dat kan door het EUV-licht met grotere spiegels scherper te ‘focussen’, waarop ASML nu inzet. Volgens Kelez komt er bij die methode een moment dat de grens bereikt is, omdat de spiegels dan te groot en te zwaar worden, en de machines zodoende te duur. Hij denkt dat het effectiever is om de golflengte van het EUV-licht zelf te verkorten, en dat die kan worden teruggebracht tot 2 nanometer.
2. Oké, en waaraan sleutelt xLight dan precies in Silicon Valley?
Aan een externe ‘lichtfabriek’. In plaats van in de machine wil de startup het EUV-licht daarbuiten opwekken. Dat doet xLight met een vrije elektronenlaser (Free Electron Laser of FEL). Het gaat om een deeltjesversneller waarbij elektronen in bundels worden versneld tot dichtbij de lichtsnelheid en vervolgens door een reeks magneten gestuurd. Daardoor gaan ze slingeren en creëren ze EUV-licht.
Door de ruimte tussen de magneten aan te passen kan de golflengte van dat licht worden ‘ingesteld’. Het systeem moet zo’n 100 bij 50 meter groot worden en kan bijvoorbeeld naast een chipfabriek worden geïnstalleerd. De laser kan zoveel EUV-licht opwekken dat deze volgens xLight zo’n zestien tot twintig lithografiemachines tegelijk van licht kan voorzien. Light as a service, aldus Kelez.
99 procent van de energie die daarvoor nodig is kan worden teruggewonnen, zegt de oprichter tegen The Economist. Terwijl er volgens correspondent Shailesh Chitnis in de machines van ASML bij elke spiegelreflectie juist zo’n 30 procent verloren gaat. ‘Tegen de tijd dat de fotonen de wafer bereiken, is er minder dan 2 procent van de oorspronkelijke energie over.’
3. Klinkt allemaal heel mooi, maar hoever is xLight daarmee?
De deeltjesversneller van xLight bestaat alleen nog op papier. De technologie werkt in het lab, maar moet nog op grote schaal worden bewezen. De startup bouwt nu een eerste prototype, in het Albany Nanotech-complex in de staat New York. Die moet in 2028 klaar zijn.
Het bedrijf zou volgens techsite The Information al (niet-bindende) overeenkomsten voor 4,2 miljard dollar aan projectfinanciering hebben gesloten, bedoeld voor de bouw van de eerste zeven installaties. Waar die moeten komen, en wanneer, is niet bekend.
Ook voor het prototype is geld nodig. De Amerikaanse overheid stak eind vorig jaar 150 miljoen dollar in de startup via de Chips and Science Act, een subsidieprogramma van ruim 50 miljard dollar om de binnenlandse chipproductie in de VS te versterken.
Veelzeggend is dat voormalig Intel-ceo Pat Gelsinger bestuursvoorzitter bij xLight is. Intel was ooit leidend op de wereldwijde chipmarkt, maar raakte die dominante positie kwijt aan spelers als TSMC, Samsung en Nvidia.
Lees ook: Waarom de nieuwe ceo de droom van een leidend Intel alvast kan opbergen
In ruil voor die zak geld kreeg het Witte Huis volgens The Wall Street Journal een onbekend belang in xLight, waarmee 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 in de lead.
4. Moet ASML zich zorgen maken?
Ja en nee. xLight doet volgens techsite The Next Web een poging om het ‘monopolie’ van ASML te doorbreken. Maar in plaats van uitdager stelt de startup zich juist als partner op. De twee bedrijven werken zelfs samen om de technologie te demonstreren. Het plan is om de elektronenlaser te integreren in de machines van ASML; xLight zou de tech volgens The Information aan de Veldhovense grootmacht willen verkopen.
Dan moet de startup eerst aantonen dat de technologie werkt, zegt ceo Christophe Fouquet tegen TechCrunch. Volgens de ASML-topman kan de eigen lichttechnologie bovendien nog ‘jarenlang’ verder worden ontwikkeld. ‘We weten hoe we die kunnen opschalen. Waar xLight aan werkt, is een nieuwe lichtbron die nog gebouwd en bewezen moet worden. De enige vraag is of die uiteindelijk betere prestaties levert of goedkoper is dan onze huidige oplossing. Ik denk dat daar het laatste woord nog niet over is gezegd.’
Waarom ASML dan met de startup samenwerkt? ‘We vinden dat we daarin een verantwoordelijkheid hebben.’
Als ASML zich al zorgen moet maken om uitdagers uit Silicon Valley, dan volgens NRC eerder over Substrate. Ook deze Amerikaanse startup werkt aan een alternatieve lichtbron, met röntgenstralen. Daar blijft het niet bij; het bedrijf wil ook eigen lithografiemachines en chipfabrieken bouwen, en claimt dat die voor 2028 operationeel zijn.
PayPal-oprichter Peter Thiel gelooft erin; die stak 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 beschikten dertig jaar geleden al over ons eerste EUV-beeld. Vervolgens kostte het twintig jaar intensief ontwikkelingswerk om daar een systeem van te maken dat geschikt was voor chipproductie.’
Lees ook: Waarom ASML 3.000 managers wipt: ‘Hoe meer bureaucratie, hoe minder innovatie’
