เจาะประวัติ ASMLจากบริษัทในอาคารน็อกดาวน์สู่ราชาชิปผูกขาดแสนล้านของโลก

ในยุคปัจจุบันที่เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) ยานยนต์ไร้คนขับ และซูเปอร์คอมพิวเตอร์กำลังปฏิวัติวิถีชีวิตของมนุษยชาติ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีค่าและทรงอิทธิพลมากที่สุดในอารยธรรมมนุษย์คงหนีไม่พ้น "ชิปประมวลผลขั้นสูง" แต่รู้หรือไม่ว่า เบื้องหลังชิปอัจฉริยะที่ผลิตโดยบริษัทยักษ์ใหญ่ไม่ว่าจะเป็น TSMC, NVIDIA, Apple หรือ Samsung นั้น ทั้งหมดล้วนต้องพึ่งพาเครื่องจักรจากบริษัทสากลเพียงแห่งเดียวในโลก นั่นคือ ASML (Advanced Semiconductor Materials Lithography) แห่งเมืองเวลด์โฮเวน ประเทศเนเธอร์แลนด์

จากจุดเริ่มต้นในฐานะออฟฟิศขนาดเล็กที่ตั้งอยู่ในอาคารน็อกดาวน์ชั่วคราว และมีหลังคารั่วซึมข้างอาคารสำนักงานใหญ่ของฟิลิปส์ (Philips) ในช่วงทศวรรษ 1984 ปัจจุบัน ASML ได้พุ่งทะยานขึ้นเป็นมหาอำนาจทางเทคโนโลยีที่มีมูลค่าตลาด สูงถึงหลายแสนล้านดอลลาร์สหรัฐ กลายเป็นบริษัทเดียวในโลกที่ผูกขาดเทคโนโลยีการสร้าง "สมองกล" ของมนุษยชาติ เรื่องราวการเดินทางกว่า 4 ทศวรรษนี้ไม่ได้เต็มไปด้วยความสำเร็จที่โรยด้วยกลีบกุหลาบ แต่คือมหากาพย์แห่งการเดิมพันทางวิศวกรรมฟิสิกส์และกลยุทธ์ธุรกิจที่เกือบทำให้บริษัทต้องล้มละลายมาแล้วหลายต่อหลายครั้ง

จุดกำเนิดใต้ร่มเงาฟิลิปส์ จากอาคารน็อกดาวน์ชั่วคราวในลานจอดรถที่ไม่มีระบบควบคุมอุณหภูมิ

ประวัติศาสตร์อันยิ่งใหญ่ของ ASML เริ่มต้นขึ้นในปี ค.ศ. 1984 ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่อุตสาหกรรมคอมพิวเตอร์กำลังเริ่มตั้งไข่ ในขณะนั้น ยักษ์ใหญ่ด้านเครื่องใช้ไฟฟ้าของเนเธอร์แลนด์อย่าง Philips ได้ตัดสินใจร่วมทุนกับบริษัท ASM International (ASMI) ผู้ผลิตเครื่องมือเซมิคอนดักเตอร์สัญชาติอเมริกัน-ดัตช์ เพื่อจัดตั้งบริษัทร่วมทุนแห่งใหม่ขึ้นมาในชื่อว่า ASML โดยมีเป้าหมายในการพัฒนาเครื่องพิมพ์ลายวงจรบนแผ่นซิลิคอน

อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรกเริ่มจัดตั้งบริษัท ASML เปรียบเสมือนลูกเมียน้อยที่ไม่ได้รับความสนใจจากผู้บริหารระดับสูงของฟิลิปส์มากนัก ทีมวิศวกรและพนักงานชุดแรกจำนวนเพียงไม่กี่สิบคนถูกส่งให้ไปนั่งทำงานอยู่ในเพิงสังกะสีหรือตู้คอนเทนเนอร์ชั่วคราว (Barracks) ที่ตั้งอยู่บริเวณลานจอดรถข้างอาคารสำนักงานใหญ่ของฟิลิปส์ในเมืองไอนด์โฮเวน ปัญหาทางวิศวกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในเวลานั้นไม่ใช่เรื่องซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อน แต่คือเรื่องของสภาพแวดล้อมการทำงาน เนื่องจากเพิงสังกะสีดังกล่าวไม่มีระบบควบคุมอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์ที่มีประสิทธิภาพ เมื่อฤดูร้อนมาถึง แผ่นเหล็กสังกะสีจะสะสมความร้อนจนทำให้โมดูลเลนส์และแผงวงจรขยายตัวผิดรูป และเมื่อฝนตก หลังคาที่รั่วซึมก็มักจะทำให้น้ำหยดลงบนแผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ราคาแพง วิศวกรยุคบุกเบิกจึงต้องทำงานไปพร้อมกับการกางร่มและใช้พลาสติกคลุมเครื่องจักรเอาไว้ ซึ่งเป็นภาพที่ห่างไกลจากห้องคลีนรูมระดับนาโนเทคโนโลยีในปัจจุบันอย่างสิ้นเชิง

บทความที่น่าสนใจของ PPTV HD 36

• ไขข้อข้องใจรถ EV แบตเสื่อม รอดไหม? เจาะลึกอายุ LFP และ Solid State

• อาชีพดาวรุ่งยุค AI อัปสกิลทักษะใหม่ที่คนไทยต้องมี ก่อนตกงาน

• TSMC เตรียมผลิตชิปขนาด 2 นาโนเมตร เล็งใช้บน iPhone ภายในปี 2025

• สหรัฐฯ-ไต้หวันบรรลุข้อตกลงการค้า ตั้งโรงงานชิปแลกลดภาษีศุลกากร

สมรภูมิแผงวงจรยุคแรก การต่อสู้กับมหาอำนาจนิคอนและแคนนอนจากญี่ปุ่น

ในช่วงทศวรรษ 1980 ถึง 1990 สมาร์ทโฟนหรือชิปเอไอยังไม่เกิดขึ้น ตลาดเครื่องพิมพ์ลายวงจรเซมิคอนดักเตอร์ถูกผูกขาดและครอบครองอย่างเบ็ดเสร็จโดยยักษ์ใหญ่ด้านระบบออปติกและกล้องถ่ายภาพจากประเทศญี่ปุ่น ได้แก่ Nikon และ Canon ซึ่งทั้งสองบริษัทมีเงินทุนมหาศาล มีทีมวิจัยเลนส์ระดับปรมาจารย์ และได้รับการสนับสนุนจากกระทรวงการค้าและอุตสาหกรรมสากลของญี่ปุ่น (MITI) ในขณะที่ ASML ในเวลานั้นเป็นเพียงบริษัทโนเนมที่มีส่วนแบ่งการตลาดในเวทีโลกต่ำกว่า 10% และเผชิญกับภาวะขาดทุนสะสมอย่างต่อเนื่องจนเกือบจะถูกปิดตัวลงหลายครั้ง

จุดเปลี่ยนสำคัญที่ทำให้ ASML สามารถรอดชีวิตและเริ่มลืมตาอ้าปากได้ในสมรภูมินี้คือการดำเนินกลยุทธ์ที่เรียกว่า "สถาปัตยกรรมแบบเปิด (Open Architecture)" และการสร้างความสัมพันธ์ที่แน่นแฟ้นกับลูกค้า ในขณะที่นิคอนและแคนนอนนิยมผลิตชิ้นส่วนทุกอย่างด้วยตัวเองภายในองค์กร ตั้งแต่เลนส์ กระจกเงา ไปจนถึงแท่นวางเวเฟอร์ ซึ่งทำให้กระบวนการปรับปรุงเทคโนโลยีเป็นไปได้อย่างล่าช้า ASML กลับเลือกที่จะทำหน้าที่เป็น "ผู้บูรณาการระบบ" โดยการออกไปเสาะหาและจับมือกับซัพพลายเออร์ระดับโลกที่เป็นที่สุดในแต่ละด้าน เช่น จับมือกับ Carl Zeiss จากเยอรมนีเพื่อพัฒนาเลนส์ และดึงเอา TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) ซึ่งก่อตั้งขึ้นในปี ค.ศ. 1987 โดยมอร์ริส ชาง มาร่วมเป็นพันธมิตรทดสอบเครื่องจักรในสายการผลิตจริง กลยุทธ์การเปิดรับเทคโนโลยีภายนอกนี้ทำให้อุปกรณ์ของ ASML มีความยืดหยุ่นสูงและสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพตามความต้องการของลูกค้าได้อย่างฉับไว

การเดิมพันมหาศาลกับ Extreme Ultraviolet (EUV) จุดเริ่มต้นของการผูกขาดหนึ่งเดียว

เมื่ออุตสาหกรรมไอทีก้าวเข้าสู่ช่วงปลายทศวรรษ 1990 ขนาดของทรานซิสเตอร์ถูกย่อส่วนลงมาจนถึงระดับต่ำกว่า 100 นาโนเมตร เทคโนโลยีการพิมพ์ลายวงจรแบบดั้งเดิมที่ใช้ลำแสงเลเซอร์ความยาวคลื่น Deep Ultraviolet (DUV) ที่ 193 นาโนเมตรเริ่มเดินทางมาถึงทางตันทางฟิสิกส์ แสงที่มีความยาวคลื่นขนาดนั้นไม่สามารถพิมพ์ลวดลายเส้นวงจรที่เล็กกว่านั้นได้เนื่องจากการกระเจิงและการหักเหของแสง อุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ทั่วโลกจึงตระหนักดีว่าจำเป็นต้องมีสถาปัตยกรรมแสงชนิดใหม่ที่เรียกว่า Extreme Ultraviolet (EUV) ซึ่งมีความยาวคลื่นสั้นพิเศษเพียง 13.5 นาโนเมตร (ใกล้เคียงกับรังสีเอกซ์) มาทดแทน

ในเวลานั้น การพัฒนาเครื่องพิมพ์ชิประบบ EUV เปรียบเสมือน "ภารกิจฆ่าตัวตายทางธุรกิจ" เพราะมันต้องการงบประมาณการวิจัยและพัฒนา มูลค่ามหาศาลนับหมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ และต้องเผชิญกับอุปสรรคทางวิศวกรรมฟิสิกส์ที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนในยุคนั้นตราหน้าว่าเป็นไปไม่ได้ ด้วยเหตุนี้ ทั้ง Nikon และ Canon จึงตัดสินใจถอนตัวหรือชะลอการลงทุนในโครงการ EUV ออกไปเนื่องจากมองว่าไม่คุ้มค่าความเสี่ยงเชิงพาณิชย์

แต่ ASML ภายใต้การนำของผู้บริหารที่มีวิสัยทัศน์เฉียบคมกลับเลือกที่จะ "เทหมดหน้าตัก" เดิมพันอนาคตทั้งหมดของบริษัทไว้กับเทคโนโลยี EUV โดยได้รับการสนับสนุนทางการเงินขั้นวิกฤตในปี ค.ศ. 2012 จากกลุ่มลูกค้ารายใหญ่ที่สุดของโลก 3 ราย ได้แก่ Intel, TSMC และ Samsung ที่ยอมควักเงินรวมกันมากกว่า 4,000 ล้านยูโร เข้าซื้อหุ้นของ ASML และร่วมลงขันในงบวิจัยพัฒนาเครื่องจักร เพื่อการันตีว่าพวกเขาจะมีเครื่องพิมพ์ชิปเจเนอเรชันถัดไปมาใช้งานในอนาคต

มิติวิศวกรรมระดับหลุดโลก กลไกการสร้างแสง EUV ที่ยากที่สุดในจักรวาล

ความล้ำหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่ทำให้เครื่องพิมพ์ชิป EUV ของ ASML กลายเป็นนวัตกรรมแสนล้านบาทที่มีเครื่องเดียวบนโลกใบนี้ คือกลไกการสร้างลำแสง EUV ที่ซับซ้อนและละเอียดอ่อนจนยากจะจินตนาการ เนื่องจากแสง Extreme Ultraviolet ที่มีความยาวคลื่น 13.5 นาโนเมตรนั้นไม่มีอยู่ตามธรรมชาติบนโลก และที่ร้ายแรงที่สุดคือ แสงชนิดนี้จะถูกดูดซับโดยสสารแทบทุกชนิด รวมถึง "อากาศ" ดังนั้น กระบวนการพิมพ์ชิปทั้งหมดจึงต้องดำเนินไปภายใต้ ระบบสุญญากาศที่สมบูรณ์แบบ

ในการสร้างแสง EUV วิศวกรของ ASML ร่วมกับบริษัท Cymer (ซึ่ง ASML เข้าซื้อกิจการในปี ค.ศ. 2013) ได้คิดค้นระบบที่เรียกว่า Laser-Produced Plasma (LPP) โดยมีขั้นตอนการทำงานในระดับไมโครวินาทีดังนี้

1. เครื่องจักรจะปล่อยหยดเนื้อสารดีบุกหลอมเหลวขนาดจิ๋วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเพียง 30 ไมครอน ออกมาจากหัวฉีดด้วยความเร็วสูงถึง 70 เมตรต่อวินาที

2. เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์พลังงานสูงจะยิงลำแสงพัลส์ออกไปโจมตีหยดดีบุกที่กำลังร่วงหล่นลงมาอย่างแม่นยำ โดยการยิงครั้งแรกจะเป็นการยิงเพื่อทำให้หยดดีบุกแบนตัวออกเป็นรูปจาน

3. จากนั้น เลเซอร์จะยิงซ้ำเป็นครั้งที่สองด้วยความเข้มข้นของพลังงานที่สูงขึ้นอย่างมหาศาล เพื่อทำลายและกระตุ้นให้หยดดีบุกแตกตัวกลายเป็นพลาสมาอุณหภูมิสูงถึง 500,000 องศาเซลเซียส (ซึ่งร้อนกว่าพื้นผิวดวงอาทิตย์ถึง 80 เท่า)

กระบวนการระเบิดของพลาสมาดีบุกนี้เองที่จะปลดปล่อยลำแสงเลเซอร์ความยาวคลื่นสั้นพิเศษ 13.5 นาโนเมตรออกมา จากนั้นแสงจะถูกรวบรวมและสะท้อนผ่านระบบกระจกเงาอนามอร์ฟิกที่ผลิตโดย Carl Zeiss ซึ่งพื้นผิวกระจกมีความเรียบเนียนในระดับต่ำกว่าโมเลกุล เพื่อฉายภาพลวดลายวงจรพิมพ์เขียวลงบนแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน กระบวนการทั้งหมดนี้ต้องทำซ้ำสม่ำเสมอถึง 50,000 ครั้งต่อวินาที อย่างเที่ยงตรงไร้ความคลาดเคลื่อน ซึ่งถือเป็นความสำเร็จขั้นสูงสุดของมนุษยชาติในเชิงวิศวกรรมฟิสิกส์

บทความที่น่าสนใจของ PPTV HD 36

• สงครามชิปเดือด! สหรัฐ-จีน ชิงเจ้าโลกยุค AI จับตากระทบไทย

• “เอกนิติ-บีโอไอ” ถกผู้ผลิตชิปสหรัฐฯ เปิดเกมรุกดึงลงทุนไทย

• จับตาดาต้าเซ็นเตอร์หมื่นล้าน! อาวุธดึงเม็ดเงินลงทุนต่างชาติเข้าไทย

• กับดักทิวซิดิดีส ถอดรหัส 4 ประวัติศาสตร์มหาอำนาจที่ไร้สงคราม

ตารางสรุปสถิติเชิงปริมาณและข้อมูลจำเพาะทางธุรกิจของอาณาจักร ASML

เพื่อให้เห็นภาพการเติบโตและการผูกขาดเชิงสถาปัตยกรรมเทคโนโลยีของ ASML อย่างเป็นรูปธรรม สามารถพิจารณาข้อมูลสถิติตามรายงานผลประกอบการและข้อมูลทางวิศวกรรมได้จากตารางสรุปดังต่อไปนี้:

ใจกลางสมรภูมิภูมิรัฐศาสตร์ เวลด์โฮเวน เมืองเล็กๆ ที่กำหนดชะตากรรมโลก

การเป็นผู้ผูกขาดรายเดียวในเทคโนโลยีเครื่องพิมพ์ชิป EUV และ High-NA EUV ทำให้บริษัท ASML และเมืองเวลด์โฮเวนไม่ได้เป็นเพียงแค่ศูนย์กลางทางธุรกิจไอทีอีกต่อไป แต่ได้กลายสภาพเป็น "จุดยุทธศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในเชิงภูมิรัฐศาสตร์โลก (Geopolitical Flashpoint)" ในสงครามเทคโนโลยีระหว่างชาติมหาอำนาจอย่างสหรัฐอเมริกาและสาธารณรัฐประชาชนจีน

จากรายงานบทวิเคราะห์เชิงลึกโดย คริส มิลเลอร์ ผู้เขียนหนังสือ Chip War ในบทความพิเศษว่าด้วยอิทธิพลของเทคโนโลยีต่อความมั่นคงสากล ได้อธิบายกลไกนี้ไว้อย่างคมคายว่า รัฐบาลสหรัฐฯ ตระหนักดีว่าหากปล่อยให้จีนเข้าถึงเครื่องพิมพ์ชิปตระกูล EUV ของ ASML จินตนาการด้านการทหาร ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ และโมเดลปัญญาประดิษฐ์ของจีนจะก้าวล้ำจนยากจะควบคุม สหรัฐฯ จึงได้ร่วมมือกับรัฐบาลเนเธอร์แลนด์และสหภาพยุโรป ประกาศมาตรการคว่ำบาตรทางเทคโนโลยีขั้นสูง สั่งห้ามไม่ให้ ASML ส่งออกเครื่องพิมพ์ชิปตระกูล EUV รวมถึงเครื่องพิมพ์ชิประบบ High-NA EUV ขั้นสูงบางรุ่น ไปยังประเทศจีนโดยเด็ดขาด

มาตรการปิดล้อมทางภูมิรัฐศาสตร์นี้บีบบังคับให้ประเทศจีนต้องเผชิญกับความท้าทายครั้งประวัติศาสตร์ และต้องหันไปทุ่มงบประมาณแผ่นดินมหาศาลเพื่อวิจัยระบบพิมพ์ชิปของตนเองภายในประเทศ ขณะที่ ASML เองก็ต้องบริหารความเสี่ยงทางธุรกิจอย่างหนักเนื่องจากตลาดจีนเคยเป็นหนึ่งในแหล่งรายได้ที่ใหญ่ที่สุดของบริษัท

ก้าวต่อไปสู่ยุคอังสตรอมและการปฏิวัติสมองกลแห่งอนาคต

ในปัจจุบัน อาณาจักร ASML กำลังเปิดฉากบทใหม่ของประวัติศาสตร์คอมพิวเตอร์ด้วยการส่งมอบเครื่องพิมพ์ชิปรุ่นล่าสุดระบบ High-NA EUV (TWINSCAN EXE:5000/5200) ซึ่งมีค่ารูรับแสงสัมพัทธ์สูงถึง 0.55 NA เครื่องจักรเครื่องนี้มีราคาสูงกว่า 350-400 ล้านดอลลาร์สหรัฐ (ราว 14,000 ล้านบาท) มีขนาดใหญ่เท่ารถบัสสองชั้น และต้องแยกชิ้นส่วนบรรจุลงในตู้คอนเทนเนอร์มากกว่า 250 กล่องเพื่อขนส่งผ่านเครื่องบินโบอิ้ง 747 จำนวน 3 ลำ นวัตกรรมชิ้นนี้จะทำหน้าที่ทลายขีดจำกัดเดิมของซิลิคอน นำพาอุตสาหกรรมก้าวข้ามมาตราส่วนนาโนเมตรเข้าสู่ ยุคอังสตรอม (Ångström Era) หรือสเกลระดับอะตอม เพื่อผลิตชิปประมวลผลเอไอที่มีความหนาแน่นของทรานซิสเตอร์เพิ่มขึ้นถึง 2.9 เท่าจากปัจจุบัน

บทสรุปเส้นทางชีวิตของ ASML จากร้านซ่อมเครื่องจักรและห้องทำงานสังกะสีเล็กๆ ในอดีต สู่การเป็นบริษัทแสนล้านที่ผูกขาดสมองกลของโลกในวันนี้ จึงเป็นเครื่องพิสูจน์ชั้นยอดว่า นวัตกรรมที่แท้จริงเกิดจากความมุ่งมั่นในการวิจัยวิทยาศาสตร์ขั้นพื้นฐาน ความกล้าหาญที่จะเดินหน้าเดิมพันในสิ่งที่คนอื่นมองว่าเป็นไปไม่ได้ และความสามารถในการรวบรวมพันธมิตรผู้เชี่ยวชาญจากทั่วโลกให้เดินหน้าไปสู่เป้าหมายเดียวกัน ในทศวรรษหน้าตราบใดที่มนุษยชาติยังคงต้องการพลังการคำนวณที่ชาญฉลาดและรวดเร็วขึ้น อาณาจักร ASML แห่งเวลด์โฮเวนจะยังคงทำหน้าที่เป็นผู้กำหนดทิศทางและกุมชะตากรรมของโลกเทคโนโลยีดิจิทัลต่อไปอย่างไม่มีใครสามารถสั่นคลอนได้