Al pensar en el hardware que sustenta la inteligencia artificial (IA), es probable que el primer nombre que venga a la mente sea Nvidia. Sin embargo, este desarrollador y el resto de la industria dependen de una empresa prácticamente desconocida que, con un perfil discreto, domina y sostiene no solo la infraestructura que da vida a grandes modelos de lenguaje como ChatGPT, sino también a gran parte de los dispositivos que conforman la era digital. Fundada en 1984, ASML es una empresa neerlandesa que, con más de 44,000 empleados de tiempo completo y más de 60 ubicaciones distribuidas en tres continentes, figura entre los líderes de la industria mundial de los semiconductores porque es la única compañía capaz de fabricar máquinas de fotolitografía de ultravioleta extremo (EUV, por sus siglas en inglés). Esta característica ha convertido a ASML, con sede en Veldhoven, Países Bajos, en la empresa tecnológica más valiosa de Europa, con una capitalización bursátil superior a los 580,000 millones de euros. Este logro responde a la necesidad de la industria de producir microchips cada vez más potentes y eficientes, lo que implica reducir drásticamente el tamaño de los transistores para integrar la mayor cantidad posible en las obleas de silicio. Cuantos más transistores puedan concentrarse en una misma superficie, mayor será la capacidad de procesamiento, la eficiencia energética y el desempeño en tareas complejas. En la práctica, esto representa un desafío extraordinario. Se trata de imprimir estructuras cada vez más diminutas, lo que exige utilizar longitudes de onda más cortas y sistemas ópticos con niveles de precisión sin precedentes. Precisamente ahí radica la importancia de la tecnología EUV. El complejo proceso para fabricar un chip Para comprender su funcionamiento, primero es necesario entender que los semiconductores no se fabrican ensamblando componentes individuales. El proceso, denominado fotolitografía, utiliza luz para transferir patrones geométricos o circuitos desde una plantilla (conocida como fotomáscara) hacia la superficie de una oblea de silicio. Dentro de este procedimiento, el principal reto consiste en incorporar la mayor cantidad posible de circuitos en un espacio reducido. Esto implica reproducir miles de patrones microscópicos mediante pulsos de luz sobre áreas extremadamente pequeñas. Una forma sencilla de imaginarlo es pensar en dibujar una ciudad completa sobre la superficie de una uña, trazando calles, edificios y detalles miles de veces más delgados que un cabello humano. Durante la fotolitografía, la superficie del silicio se recubre con un material sensible a la luz y posteriormente se expone a un patrón que contiene el diseño del circuito. Las zonas iluminadas reaccionan químicamente y permiten transferir la imagen al material. Sin embargo, durante décadas este procedimiento tuvo que repetirse numerosas veces debido a las limitaciones inherentes de los sistemas ópticos y de las longitudes de onda utilizadas. Para reducir el tamaño mínimo de los patrones que pueden imprimirse (parámetro conocido como dimensión crítica o CD), existen dos variables fundamentales: la longitud de onda de la luz empleada y la apertura numérica del sistema óptico. Durante más de medio siglo, la industria recurrió a una tecnología denominada DUV (Deep Ultraviolet), basada en luz ultravioleta profunda con una longitud de onda de 193 nanómetros y una apertura numérica de 0.33. Esta técnica impulsó avances significativos y permitió fabricar chips de hasta 8 nanómetros. No obstante, comenzó a acercarse a sus límites físicos cuando los fabricantes intentaron producir circuitos de 7, 5 y 3 nanómetros. ¿Qué es la tecnología EUV? Para superar esta barrera tecnológica, ASML desarrolló la litografía de ultravioleta extremo o EUV (Extreme Ultraviolet), resultado de 17 años de investigación y una inversión superior a los 6,000 millones de euros. Esta técnica utiliza una longitud de onda de apenas 13.5 nanómetros, casi quince veces menor que la empleada por los sistemas DUV más avanzados. La reducción de la longitud de onda permite plasmar características mucho más pequeñas y precisas sobre el silicio. Gracias a ello, los fabricantes pueden incrementar la densidad de transistores, mejorar el rendimiento de los procesadores y disminuir el consumo energético. “Cuando nuestra primera plataforma de litografía EUV de preproducción, la NXE, se lanzó en 2010, logró una reducción en el CD de más de 30 nm en DUV a 13 nm con EUV”, explica ASML. Desde entonces, la compañía ha perfeccionado esta tecnología hasta llegar a su plataforma más reciente, denominada EXE. Esta arquitectura incorpora la tecnología High-NA, cuya principal innovación es un sistema óptico con una apertura numérica de 0.55, significativamente superior a la de generaciones anteriores, lo que permite alcanzar una resolución mucho mayor. En términos prácticos, esto posibilita a los fabricantes imprimir transistores 1.7 veces más pequeños y alcanzar densidades de integración hasta 2.9 veces superiores en comparación con los sistemas NXE. ¿Cómo funcionan las máquinas EUV de ASML? La tecnología EUV se implementa en equipos únicos en el mercado capaces de producir chips avanzados a escala industrial. Su funcionamiento se basa en un complejo sistema óptico que permite alcanzar niveles de precisión prácticamente imposibles con tecnologías anteriores. El proceso comienza con la generación de entre 50,000 y 100,000 gotas de estaño por segundo. Posteriormente, cada una es impactada por un láser de alta potencia en dos ocasiones. El primer pulso aplana el material y el segundo lo vaporiza para generar un plasma extremadamente caliente. Este plasma produce radiación ultravioleta extrema con una longitud de onda de 13.5 nanómetros, una forma de luz que puede ser absorbida por casi cualquier material, incluido el aire, y que resulta especialmente difícil de manipular. Debido a estas características, las máquinas de ASML operan con cámaras de vacío y utilizan un sofisticado sistema óptico que, a diferencia de los equipos DUV, emplea espejos en lugar de lentes para dirigir la luz con la precisión requerida. Cada sistema incorpora alrededor de seis espejos fabricados por la empresa alemana Carl Zeiss SMT. Estos componentes contienen más de 100 capas de materiales especializados y son pulidos hasta alcanzar irregularidades inferiores al tamaño de un átomo. Este nivel de perfección resulta indispensable para minimizar pérdidas de energía y maximizar la reflexión de la radiación EUV. De esta manera, la luz reflejada atraviesa una máscara que contiene el diseño del circuito y posteriormente se proyecta sobre la oblea de silicio. El procedimiento se repite numerosas veces para construir, capa por capa, el chip final. La compañía señala que la posición y orientación de estos espejos puede ajustarse mediante miles de actuadores capaces de compensar las deformaciones provocadas por el calentamiento natural del sistema óptico, resultado de los intensos y repetidos pulsos de luz involucrados en el proceso. Para fabricantes de semiconductores como TSMC (considerada la mayor empresa manufacturera de chips del mundo) estas máquinas son esenciales para satisfacer la demanda de clientes como Nvidia, Qualcomm, AMD, Apple e Intel. Con precios unitarios que oscilan entre 200 y 400 millones de dólares, los equipos de ASML sostienen de manera directa e indirecta gran parte del avance de la informática moderna. Quizás no sea tan famosa como otros jugadores en la industria, pero gracias a una tecnología patentada que competidores chinos y estadounidenses han intentado replicar sin éxito, esta empresa neerlandesa mantiene una posición única en el mercado y ha colocado a Europa en el centro de la evolución de la industria global de los semiconductores.