Les puces les plus avancées contiennent des milliards de transistors construits à des dimensions extrêmement petites.
Mais avant de fabriquer ces composants, il faut être capable de reproduire sur une tranche de silicium les motifs qui serviront à construire leurs différentes couches.
C’est le rôle de la lithographie.
Et pour certaines des couches les plus exigeantes des puces avancées, cette étape repose aujourd’hui sur une technologie particulièrement complexe : la lithographie EUV, pour Extreme Ultraviolet.
Au cœur de cette technologie se trouve ASML.
L’entreprise néerlandaise ne fabrique pas les puces. Elle construit notamment les systèmes permettant aux fabricants de semi-conducteurs d’en imprimer les motifs sur les wafers.
Mais une machine EUV n’est pas simplement une version plus précise d’une machine précédente.
Elle doit créer une lumière difficile à produire, la transporter alors qu’elle est absorbée par presque tout, la contrôler avec une optique d’une précision extrême, déplacer ses composants avec une exactitude minuscule et corriger continuellement les imperfections du système.
Le tout suffisamment vite et suffisamment longtemps pour fonctionner dans une usine.
C’est cette combinaison qui permet de comprendre pourquoi la technologie d’ASML est si difficile à reproduire.
ASML ne fabrique pas les puces
Une puce moderne est construite progressivement sur un wafer de silicium.
À différentes étapes de sa fabrication, des motifs doivent être transférés sur sa surface. Les systèmes de lithographie permettent de projeter ces motifs sur une couche photosensible afin de poursuivre ensuite les opérations nécessaires à la construction du circuit.
ASML fournit les machines qui réalisent cette étape.
Il faut donc distinguer deux métiers.
Des entreprises comme TSMC, Samsung ou Intel exploitent les usines dans lesquelles les puces sont produites.
ASML fournit certains des équipements qui rendent cette fabrication possible.
La difficulté étudiée ici n’est donc pas celle de fabriquer une puce complète.
C’est celle de construire l’un des outils les plus complexes nécessaires à sa fabrication.
Et pour comprendre pourquoi cet outil est devenu si difficile à reproduire, il faut commencer par la lumière.
Pour aller plus petit, il a fallu changer de lumière
Les systèmes DUV utilisant un laser argon-fluorure fonctionnent avec une lumière d’une longueur d’onde de :
193 nanomètres.
L’EUV utilise :
13,5 nanomètres.
Une longueur d’onde plus de quatorze fois plus courte.
Cela ne signifie pas que les transistors deviennent automatiquement quatorze fois plus petits. La résolution lithographique dépend également de l’ouverture numérique et d’autres paramètres du procédé.
Mais utiliser une longueur d’onde beaucoup plus courte permet de repousser les capacités de la lithographie.
Et ce changement crée immédiatement une nouvelle difficulté.
Il n’existe pas simplement une lampe EUV que l’on pourrait installer dans la machine.
Il faut produire cette lumière.
Il faut d’abord fabriquer la lumière EUV
Dans les systèmes d’ASML, tout commence par de minuscules gouttelettes d’étain fondu.
Elles mesurent environ 25 micromètres de diamètre et se déplacent à environ 70 mètres par seconde.
Une première impulsion laser frappe chaque gouttelette et l’aplatit.
Une deuxième impulsion, plus puissante, la transforme en plasma.
Ce plasma émet alors de la lumière EUV à 13,5 nanomètres.
Dans les sources commerciales les plus récentes d’ASML, cette opération est répétée environ :
60 000 fois par seconde.
La difficulté n’est donc pas simplement de parvenir à produire de l’EUV dans une expérience.
Il faut générer cette lumière continuellement, avec suffisamment de puissance et de stabilité pour alimenter une machine industrielle.
Et même une fois cette lumière produite, le problème est loin d’être résolu.
L’EUV oblige à reconstruire toute l’optique
La lumière EUV est absorbée par presque tous les matériaux.
Même l’air pose problème.
Le trajet optique doit donc fonctionner sous vide.
Les lentilles conventionnelles ne constituent pas davantage une solution : elles absorberaient la lumière EUV.
ASML utilise donc avec son partenaire stratégique ZEISS une architecture reposant sur des miroirs multicouches spécialement conçus pour la réfléchir.
Chaque miroir comporte plus de 100 couches de matériaux.
Et sa surface est polie avec une rugosité inférieure à l’épaisseur d’un atome.
Mais cette précision doit également être maintenue pendant le fonctionnement de la machine.
Les impulsions lumineuses chauffent l’optique et provoquent de minuscules déformations. Des variations mesurées en millikelvins et en nanomètres peuvent déjà affecter le résultat obtenu sur le wafer.
Des milliers d’actionneurs effectuent donc de minuscules ajustements pour compenser ces effets.
La machine doit constamment mesurer et corriger son propre fonctionnement.
La difficulté n’est pas une technologie : c’est leur intégration
Même une source EUV et des miroirs capables de réfléchir sa lumière ne suffisent pas à construire une machine industrielle.
La source doit produire suffisamment de lumière.
L’optique doit la contrôler.
Le masque et le wafer doivent être déplacés avec une précision extrême.
Les vibrations et les variations thermiques doivent être mesurées.
Les erreurs doivent être corrigées.
Le logiciel doit coordonner l’ensemble.
Et toutes ces opérations doivent être répétées à une cadence compatible avec la production de semi-conducteurs.
C’est ici que se trouve une partie essentielle de l’avantage d’ASML.
L’entreprise n’a pas seulement accumulé des technologies individuelles.
Elle a développé la capacité de les intégrer dans un même système industriel.
Et elle ne le fait pas seule.
ASML a construit un écosystème autour de la machine
L’optique en fournit l’un des meilleurs exemples.
ASML travaille depuis plusieurs décennies avec ZEISS, son partenaire stratégique pour l’optique de ses systèmes de lithographie.
Cette relation est devenue suffisamment importante pour qu’ASML acquière en 2017 une participation indirecte de 24,9 % dans Carl Zeiss SMT, après un accord valorisant cette participation à 1 milliard d’euros. L’un des objectifs était précisément d’aligner les deux entreprises sur le développement de l’EUV et de sa génération High NA.
La source lumineuse raconte une histoire similaire.
En 2013, ASML a acquis Cymer, fabricant américain de sources lumineuses, afin notamment d’accélérer le développement de l’EUV.
Au fil du temps, ASML a ainsi réuni ses propres technologies, des compétences internalisées et des partenaires spécialisés.
Pour un concurrent, connaître le principe de fonctionnement de l’EUV ne suffirait donc pas.
Il faudrait reproduire ou remplacer ces différentes capacités, puis parvenir à les intégrer dans une machine suffisamment fiable et productive pour fonctionner quotidiennement dans une usine.
Des décennies pour passer du laboratoire à l’usine
Le temps constitue une autre partie du problème.
ASML décrit son développement de l’EUV comme le résultat d’environ 25 ans d’avancées d’ingénierie.
Pendant cette période, il ne s’agissait pas simplement de démontrer que la technologie fonctionnait.
Il fallait augmenter la puissance de la source, améliorer l’optique, la précision, la disponibilité et surtout la productivité du système.
C’est une distinction fondamentale.
Une technologie peut fonctionner dans un laboratoire sans être capable de produire quotidiennement des wafers dans une usine.
Le capital peut financer de nouvelles équipes, des équipements et de la recherche.
Il ne permet pas de recréer instantanément les cycles de conception, les erreurs, les améliorations, les relations avec les fournisseurs et l’expérience d’intégration accumulés pendant plusieurs décennies.
Et pendant ce temps, la technologie continue elle-même d’évoluer.
Avec High NA, ASML déplace déjà la frontière
Les systèmes EUV NXE utilisent une ouverture numérique de :
0,33
La nouvelle plateforme EXE, appelée High NA EUV, passe à :
0,55.
L’EXE:5000 atteint une résolution de 8 nm. ASML indique qu’il peut, dans cette comparaison avec les systèmes NXE, imprimer en une exposition des caractéristiques 1,7 fois plus petites, correspondant potentiellement à une densité de transistors 2,9 fois supérieure.
Mais passer de 0,33 à 0,55 ne consiste pas à remplacer un seul composant.
Les nouvelles optiques sont anamorphiques. Leur champ d’exposition est deux fois plus petit que celui des systèmes NXE.
ASML a donc dû développer de nouveaux stages wafer et reticle plus rapides pour préserver la productivité du système.
Autrement dit, améliorer une caractéristique fondamentale de la machine oblige à redessiner d’autres parties du système.
C’est exactement le problème rencontré depuis le début de l’EUV :
chaque progrès dans une technologie crée de nouvelles contraintes pour les autres.
Une avance qui continue d’absorber plusieurs milliards d’euros
ASML a consacré :
4,7 milliards d’euros à la R&D en 2025.
Contre 4,3 milliards en 2024, soit une augmentation de 9,2 %.
Ces dépenses concernent notamment les systèmes EUV NXE et EXE, les prochaines générations de lithographie, la métrologie, l’inspection e-beam et les logiciels.
Ce chiffre ne signifie pas qu’un concurrent serait incapable de développer une technologie comparable.
Il montre plutôt que la technologie qu’il faudrait rattraper continue elle-même de recevoir plusieurs milliards d’euros de R&D chaque année.
Et malgré son importance stratégique, elle reste produite en volumes extrêmement faibles comparés aux marchés qu’elle contribue à servir.
En 2025, ASML a enregistré 535 ventes de systèmes, dont seulement 48 systèmes EUV.
Une technologie utilisée pour fabriquer certaines des puces les plus avancées au monde dépend ainsi d’un nombre relativement limité de machines extrêmement complexes.
Pourquoi cette technologie est-elle si difficile à reproduire ?
Il serait excessif d’affirmer que la position d’ASML est impossible à reproduire ou qu’elle restera inchangée indéfiniment.
Mais l’EUV permet de comprendre pourquoi certaines avances technologiques sont particulièrement difficiles à rattraper.
Un concurrent ne devrait pas résoudre un seul problème.
Il devrait maîtriser la génération de lumière EUV, l’optique multicouche, le vide, les mouvements ultraprécis, la métrologie, le contrôle thermique et les logiciels.
Il devrait construire ou remplacer un réseau de fournisseurs capable de produire des composants aux tolérances nécessaires.
Puis intégrer l’ensemble dans une machine suffisamment fiable et productive pour être utilisée dans une usine.
Et accomplir tout cela pendant que la technologie de référence continue elle-même à évoluer.
La difficulté à reproduire ASML ne vient donc pas d’une invention unique.
Elle vient de l’accumulation et de l’intégration de technologies interdépendantes développées pendant plusieurs décennies.
À retenir
- ASML ne fabrique pas les puces. Elle fournit notamment les systèmes de lithographie permettant d’en imprimer les motifs sur les wafers.
- L’EUV utilise une lumière de 13,5 nm, contre 193 nm pour les systèmes DUV ArF.
- Produire cette lumière constitue déjà un défi : des gouttelettes d’étain d’environ 25 µm sont transformées en plasma par des impulsions laser.
- L’EUV impose une nouvelle architecture optique : vide, miroirs de plus de 100 couches et surfaces d’une précision inférieure à l’épaisseur d’un atome.
- La difficulté essentielle est l’intégration de la source, de l’optique, de la mécatronique, de la métrologie et du logiciel avec un réseau de partenaires spécialisés.
- High NA fait passer l’ouverture numérique de 0,33 à 0,55, mais impose en retour une nouvelle optique et de nouveaux stages.
- ASML a consacré 4,7 Md€ à la R&D en 2025.
Conclusion
La position d’ASML est souvent résumée à une phrase : l’entreprise construit les machines EUV utilisées pour fabriquer certaines des couches les plus exigeantes des puces avancées.
Mais cette formulation ne dit pas pourquoi ces machines sont si difficiles à reproduire.
La difficulté ne réside pas dans un composant unique.
Elle réside dans la capacité à produire une lumière à 13,5 nm, à la contrôler dans le vide avec une optique extrêmement précise, à déplacer et mesurer des composants à des échelles minuscules, à corriger continuellement les erreurs et à faire fonctionner toutes ces technologies ensemble avec la productivité exigée par une usine.
ASML a construit cette capacité pendant plusieurs décennies avec ses propres équipes, des acquisitions et un réseau de partenaires spécialisés.
Et alors que l’EUV est désormais utilisé industriellement, l’entreprise développe déjà High NA.
Reproduire ASML ne consiste donc pas seulement à reconstruire une machine. Il faut parvenir à reproduire tout un système technologique — pendant que celui-ci continue d’évoluer.
Sources
Cette analyse s’appuie principalement sur les publications techniques et financières officielles d’ASML, notamment son Annual Report 2025, ainsi que sur la documentation technique publiée par l’entreprise concernant la lithographie EUV, son optique et la plateforme High NA. Ces sources permettent de vérifier les principales données technologiques, industrielles et financières utilisées dans l’analyse.
- ASML — Annual Report 2025. asml.com. R&D, ventes de systèmes, données opérationnelles 2025 et développement de l’EUV.
- ASML — Light & lasers. asml.com. Longueurs d’onde DUV/EUV et fonctionnement de la source EUV.
- ASML — Lenses & mirrors. asml.com. Optique EUV, miroirs multicouches, précision et principes de High NA.
- ASML — TWINSCAN EXE:5000. asml.com. Caractéristiques de la plateforme High NA, ouverture numérique, résolution et architecture anamorphique.
- ASML — ZEISS and ASML strengthen partnership for next generation of EUV lithography. asml.com. Partenariat ASML–ZEISS, participation dans Carl Zeiss SMT et développement de High NA.
