China esquiva 2.000 patentes de ASML con nuevo truco láser para litografía UVE

El truco técnico: láser de estado sólido contra estaño sólido

Mientras ASML utiliza potentes láseres de dióxido de carbono disparados contra gotas de estaño en movimiento (método LPP), el equipo del Instituto de Óptica y Mecánica de Precisión de Shanghái ha optado por un láser de estado sólido de 1 micra que impacta un blanco de estaño sólido. Según un artículo publicado en diciembre de 2024, este enfoque promete mayor eficiencia de conversión y un tamaño más compacto. La diferencia clave radica en que el láser de estado sólido, al operar a una longitud de onda más corta, puede generar plasma de estaño de manera más eficiente, reduciendo la energía necesaria y simplificando el sistema óptico. Este método, conocido como LPP con blanco sólido, evita la compleja sincronización de gotas de estaño que requiere ASML, lo que potencialmente abarata los costos de mantenimiento y aumenta la fiabilidad. Sin embargo, los expertos señalan que la eficiencia de conversión aún debe demostrarse a escalas industriales, y que la calidad del haz resultante podría no igualar la de los sistemas LPP tradicionales. El equipo de Lin Nan publicó sus resultados en la revista Chinese Optics Letters, donde reportaron una eficiencia de conversión del 5%, comparable a los primeros prototipos de ASML en la década de 2000.

El contexto: la carrera por la independencia tecnológica

Desde 2019, ASML tiene prohibido vender sus máquinas de litografía UVE a China por presión de Estados Unidos. Cada equipo cuesta entre 200 y 400 millones de dólares y es esencial para fabricar chips por debajo de 7 nm. China ha intentado desarrollar su propia tecnología, pero se enfrentaba a un muro de patentes. Este nuevo método, liderado por Lin Nan —excientífico de ASML que regresó a China en 2021—, sortea más de 2.000 patentes de la compañía neerlandesa. Lin Nan, quien fue responsable técnico de fuentes de luz para metrología en ASML, se unió a la Academia China de Ciencias como parte de un programa estatal de atracción de talento. Su trabajo no solo evita patentes, sino que también representa un cambio de paradigma: en lugar de copiar el diseño de ASML, China ha optado por una ruta alternativa que podría ofrecer ventajas en costos y escalabilidad. Según un informe del South China Morning Post, el gobierno chino ha invertido más de 10.000 millones de dólares en investigación de litografía desde 2020, y este avance es el primero en demostrar una fuente de luz UVE completamente funcional. No obstante, la fuente de luz es solo un componente de la máquina UVE; otros elementos críticos, como las ópticas de precisión (espejos multicapa con rugosidad atómica), los sistemas de vacío ultraalto y las etapas de obleas de nanómetro, siguen siendo desafíos enormes. China aún no ha demostrado capacidad para fabricar espejos con la precisión requerida (menos de 0.1 nm de rugosidad), un área donde empresas alemanas como Zeiss y la propia ASML tienen décadas de ventaja.

Implicaciones para la industria global

Si China logra escalar esta tecnología a producción en masa, podría reducir su dependencia de ASML y alterar el equilibrio geopolítico de los semiconductores. Sin embargo, expertos señalan que aún queda un largo camino: la fuente de luz es solo un componente de la máquina UVE, y otros elementos como las ópticas de precisión siguen siendo un desafío. La columnista china Qiu Yanfang califica el avance como 'ingeniería genuina', no una simple maniobra legal. En un artículo para Asia Times, Qiu destaca que el enfoque de Lin Nan no solo evita patentes, sino que también podría ser más fácil de fabricar en masa, ya que los láseres de estado sólido son más comunes y económicos que los de CO2. No obstante, advierte que la integración de todos los subsistemas en una máquina completa podría llevar años. Para ASML, una eventual competencia china podría erosionar su monopolio, aunque a corto plazo la demanda de sus máquinas sigue siendo insaciable: en 2024, ASML reportó ingresos récord de 27.000 millones de euros, con una cartera de pedidos que se extiende hasta 2026. La empresa ya está desarrollando la próxima generación de máquinas UVE (High-NA), que costarán más de 400 millones de dólares y permitirán chips de 2 nm. Si China logra un avance similar con su tecnología alternativa, podría forzar a ASML a reducir precios o acelerar la innovación. Para los fabricantes de chips como TSMC, Samsung e Intel, una segunda fuente de máquinas UVE podría reducir los costos y la dependencia de un solo proveedor, lo que aumentaría la resiliencia de la cadena de suministro global.

“Este rodeo de patentes no es solo una maniobra legal; es ingeniería genuina.” — Qiu Yanfang, Asia Times

Reacciones y perspectivas

ASML no ha comentado oficialmente, pero analistas señalan que la empresa podría enfrentar una erosión de su ventaja tecnológica a largo plazo. Mientras tanto, Estados Unidos evalúa endurecer las sanciones para evitar que China logre autonomía en litografía UVE. En concreto, el gobierno de Biden ha propuesto ampliar las restricciones a la exportación de herramientas de diseño de chips y software de simulación, así como limitar la cooperación científica en áreas clave. La comunidad científica sigue de cerca los avances del equipo de Lin Nan, cuyos resultados han sido publicados en revistas revisadas por pares. Sin embargo, algunos expertos occidentales se muestran escépticos: el Dr. Chris Miller, autor de Chip War, señala que “China ha logrado un hito importante, pero replicar la complejidad de una máquina UVE completa requerirá al menos una década más”. Por otro lado, el éxito de Lin Nan podría inspirar a otros científicos chinos a regresar al país, acelerando la transferencia de conocimiento. En el ámbito comercial, empresas chinas como SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) podrían ser las primeras beneficiarias, aunque actualmente dependen de máquinas de litografía de inmersión de 193 nm para chips de 14 nm. Si la fuente de luz UVE china se integra en una máquina funcional, SMIC podría saltar directamente a la producción de 7 nm o 5 nm, desafiando a TSMC y Samsung en el mercado de chips avanzados. No obstante, la viabilidad comercial dependerá de la capacidad de producir estas máquinas en volumen y a un costo competitivo. Por ahora, el avance de Lin Nan es un recordatorio de que la innovación puede surgir de la necesidad, y que la geopolítica de los semiconductores está lejos de estar resuelta.