Война чипов. Борьба за самую важную технологию в мире

Основная проблема, с которой столкнулась компания Zeiss, заключалась в том, что EUV трудно отразить. Длина волны EUV 13,5 нм ближе к рентгеновским лучам, чем к видимому свету, и, как и в случае с рентгеновскими лучами, многие материалы поглощают EUV, а не отражают его. Компания Zeiss начала разработку зеркал из ста чередующихся слоев молибдена и кремния, каждый из которых имеет толщину в пару нанометров. Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в своей работе, опубликованной в 1998 году, определили, что это оптимальное зеркало для EUV, но создать такое зеркало с наноразмерной точностью оказалось практически невозможно. В итоге компания Zeiss создала зеркала, которые представляли собой самые гладкие объекты из когда-либо созданных, с практически незаметными примесями. По словам компании, если бы зеркала в системе EUV были масштабированы до размеров Германии, то их самые большие неровности составляли бы десятые доли миллиметра. Чтобы направить EUV-излучение с высокой точностью, зеркала необходимо держать совершенно неподвижно, что требует настолько точной механики и датчиков, что, по словам Zeiss, их можно использовать для наведения лазера, чтобы попасть в мяч для гольфа на таком расстоянии, как Луна.

Для Фритса ван Хаутса, возглавившего в 2013 г. подразделение EUV компании ASML, наиболее важным фактором в создании системы EUV-литографии является не отдельный компонент, а умение компании управлять цепочкой поставок. ASML создала эту сеть деловых отношений " , как машину", - пояснил ван Хаутс, - создав тонко настроенную систему из нескольких тысяч компаний, способных удовлетворить самые строгие требования ASML. По его словам, ASML сама производит только 15% компонентов EUV-инструмента, а остальные покупает у других компаний. Это позволило ей получить доступ к самым высокотехнологичным товарам в мире, но при этом потребовало постоянного контроля.

У компании не было другого выбора, кроме как положиться на одного поставщика ключевых компонентов системы EUV. Чтобы справиться с этой проблемой, ASML изучила поставщиков, чтобы понять риски. ASML поощряла некоторых поставщиков инвестициями, например 1 млрд. долл., который она выплатила Zeiss в 2016 году для финансирования НИОКР этой компании. Однако ко всем поставщикам компания предъявляет строгие требования. "Если вы не будете вести себя хорошо, мы вас купим", - заявил одному из поставщиков генеральный директор ASML Питер Веннинк. Это была не шутка: В итоге ASML купила нескольких поставщиков, включая Cymer, придя к выводу, что сможет лучше управлять ими самостоятельно.

В результате получилась машина с сотнями тысяч компонентов, на разработку которой ушли десятки миллиардов долларов и несколько десятилетий. Чудо заключается не только в том, что EUV-литография работает, но и в том, что она достаточно надежна для рентабельного производства микросхем. Исключительная надежность была крайне важна для любого компонента, помещаемого в систему EUV. Компания ASML поставила задачу, чтобы каждый компонент в среднем проработал не менее тридцати тысяч часов - около четырех лет, прежде чем потребуется ремонт. На практике ремонт потребуется чаще, поскольку не все детали ломаются в одно и то же время. Стоимость EUV-машин превышает 100 млн. долл., поэтому каждый час простоя одной из них обходится чипмейкерам в тысячи долларов.

Инструменты EUV работают отчасти потому, что работает их программное обеспечение. Например, компания ASML использует алгоритмы предиктивного обслуживания, чтобы определить, когда необходимо заменить компоненты, прежде чем они сломаются. Она также использует программное обеспечение для процесса, называемого вычислительной литографией, для более точной печати рисунков. Непредсказуемость реакции световых волн с химическими веществами фоторезиста на атомарном уровне создала для EUV новые проблемы, которые практически не существовали в литографии с большими длинами волн. Чтобы скорректировать аномалии в преломлении света, инструменты ASML проецируют свет в виде узора, отличающегося от того, который производители микросхем хотят запечатлеть на чипе. Для печати буквы "X" необходимо использовать шаблон совсем другой формы, но в итоге при попадании световых волн на кремниевую пластину получается буква "X".