Rozhovory
Yi Zou, Senior Director of Engineering, ASML Silicon Valley – Interview Series
Yi Zou řídí týmy pro produktový inženýring datové vědy ve společnosti ASML Silicon Valley. ASML vyvíjí sofistikovaný software a metrologické řešení, která řeší eskalující složitosti, se kterými se setkáváme u menších uzlů.
Co vás zajímalo, abyste se rozhodli pro inženýrství?
Jako dítě jsem byl vždy velmi zvědavý a zajímalo mě, jak věci fungují. To mě vedlo k tomu, aby jsem se v střední škole zajímal o předměty, jako je věda, ale brzy jsem si uvědomil, že inženýři jsou lidé, kteří navrhují a staví řešení, aby řešili skutečné problémy a měli pozitivní dopad na náš svět.
Na univerzitě jsem také ocenil, jak inženýrské tituly se zaměřují na rozvoj dalších důležitých dovedností, kromě základů fyziky a matematiky, které jsou velmi přenositelné na trhu práce do mnoha různých kariér. Inženýři získávají silné analytické myšlení a kritické řešení problémů, stejně jako schopnost přecházet mezi velkým obrazem a detailním přístupem, který je potřebný k tomu, aby se nápady stalo realitou – od kreativního konceptu po systémový design až po konečný produkt.
Můžete nám sdělit, jak jste se stal Senior Directorem inženýrství ve společnosti ASML?
V roce 2014 jsem se připojil k ASML z GlobalFoundries, americké společnosti, která navrhuje a vyrábí polovodičové čipy. Jako člen týmu Advanced Technology Development ve společnosti ASML Silicon Valley jsem vedl několik výzkumných projektů zaměřených na hodnocení a prototypování litografických technik, které zlepšují výrobní proces čipů, jako je například zlepšení rozlišení vzoru.
V stejné době jsem postavil technický tým, který se specializoval na strojové učení. Prokázali jsme proveditelnost použití hlubokého učení pro několik kritických aplikací, což vedlo k vývoji nové produktové řady. Také jsem vedl úzkou spolupráci s vedoucí společností pro výrobu čipů, abychom prozkoumali aplikace datové vědy ve vysoké objemové výrobě fabrik (továren, kde se vyrábějí čipy). To vedlo k vytvoření několika nových příležitostí pro přidání hodnoty pro ASML. Od mé poslední povýšení v roce 2019 pokračuji v rozšiřování technik datové vědy na náš širší zákaznický trh.
ASML je lídr inovací v polovodičovém průmyslu, protože poskytuje výrobcům čipů vše, co potřebují – hardware, software a služby – pro hromadnou výrobu vzorů na křemíku pomocí litografie. Můžete stručně shrnout, co je litografie v souvislosti s navrhováním počítačových čipů?
Práce, kterou ASML dělá, je klíčovým ingrediencem pro výrobu čipů, které jsou výkonnější, levnější, energeticky účinnější a více všudypřítomné. Začíná to naším litografickým systémem, který je vlastně projekčním systémem, který používá ultrafialové světlo k vytvoření miliard mikroskopických struktur na tenkých plátcích křemíku.
Světlo je projektováno na modrou tiskovou desku (známou jako „retikul“ nebo „maska“), která bude vytištěna. Optika zaměřuje vzor na křemíkový wafer, který byl dříve potažen světlocitlivou chemikálií. Když jsou odstraněny neoexponované části, je odhalen trojrozměrný vzor. Tento proces se opakuje mnohokrát v tomto step-and-scan systému, který měří a expozici paralelně.
Tyto čipy tvoří, co se rovná mnohapodlažnímu „městu“ obvodů s miliardami mikroskopických spojů na tenkých vrstvách. Společně tyto struktury tvoří integrovaný obvod, nebo čip. Čím více struktur, které výrobcům čipů lze vtěsnat do čipu, tím rychlejší a výkonnější je.
ASML má dva hlavní typy litografických systémů. Můžete vysvětlit, co je EUV litografický systém?
EUV představuje největší krok vpřed v litografii od začátku. Obtížná věc s EUV světlem je, že je absorbována vším, i vzduchem. Je také nechvalně obtížné jej vygenerovat.
EUV litografický systém má velkou vakuovou komoru, ve které může světlo cestovat dostatečně daleko, aby dopadalo na wafer. Světlo je směrováno sérií ultra-odrazivých zrcadel. EUV systém používá vysoceenergetický laser, který střílí na mikroskopickou kapku roztaveného cínu (který cestuje 50 000krát za sekundu) a mění ho na plazmu, emitující EUV světlo, které je poté zaměřeno do paprsku.
Můžete vysvětlit, jak se DUV litografický systém liší od EUV litografického systému?
Náš DUV litografický systém je průmyslový tahoun, který se používá k výrobě širokého spektra polovodičových uzlů a technologií. EUV se používá spolu s DUV systémy u nejmodernějších uzlů a kritických vrstev pro dostupné škálování.
Jedním z opravdu působivých aspektů ASML je, jak společnost renovuje staré systémy, jako jsou „klasické“ systémy PAS 5500 a TWINSCAN litografie. Pro co jsou tyto systémy v současné době renovovány?
Oba Mooreův zákon a Více než Moore pohánějí poptávku po našich nákladově efektivní řešení, což pohání prodej nově postavených TWINSCAN ponořených a suchých systémů, stejně jako renovovaných PAS 5500 a TWINSCAN stepperů a skenerů.
Jaký je současný nanometrový vlnový rozsah, se kterým může ASML pracovat?
Nejmodernější EUV litografické systémy ASML dodávají 13,5 nm vlnovou délku EUV světla.
Mooreův zákon je konzistentní po mnoho desetiletí, věříte, že Mooreův zákon je gần u konce nebo že jej lze dále prodloužit?
Prodloužení Mooreova zákona se stává stále obtížnějším a nákladnějším, ale není mrtvý. Není tolik blízko základním fyzikálním limitům, jak by někteří chtěli, abychom si mysleli. Další generace návrhů čipů bude zahrnovat exotičtější materiály, nové balicí technologie a složitější 3D návrhy. Tyto nové návrhy umožní další velké vlny inovací, jako je pokročilá umělá inteligence a rychlé připojení s 5G, stejně jako generují spotřebitelské produkty, o kterých jsme si dosud neuvědomili.
Osobně pracuji v rámci podnikání ASML se zaměřením na vývoj softwarových řešení pro prodloužení výkonových možností našeho hardwaru, který je používán výrobci čipů k hromadné výrobě stále menších vzorů na křemíku. Bylo by nemožné pro naše litografické systémy vyrábět čipy při stále menších rozměrech bez softwaru, který vyvíjíme.
Náš tým inženýrů neustále pracuje na pochopení a modelování fyzikálních efektů, které ovlivňují proces vytváření vzoru, abychom mohli předpovědět, jak bude designový vzor vytištěn na křemíkový wafer, a optimalizovat jeho tvar, abychom získali obraz, který chceme.
Tento proces je iterativní, výpočetně náročný proces, který vyžaduje efektivní a přesné využití velké škály, distribuovaného high-performance počítačového architektury. Dnešní pokročilé čipy mají miliardy tranzistorů, což znamená, že musíme simulovat a optimalizovat zobrazování miliard vzorů. Abychom toho dosáhli s extrémní přesností do 24 hodin, musíme najít chytré způsoby, jak pokračovat v zlepšování modelové výkonnosti, co se týče přesnosti a běhu.
Jak se čipové rozložení stává složitějším, aby se prodloužil Mooreův zákon, strojové učení může dramaticky urychlit klíčovou část simulačního a výrobního procesu. V rámci týmů ASML Silicon Valley výzkumníci datových věd zkoumají, jak navrhnout novou neuronovou síť, aby pomohla pochopit složitou fyziku, která je neznámá fyzikálnímu modelu, a poté použít neuronovou síť k doplnění fyzikálního modelovacího přístupu.
Metodologie používaná k vývoji přísných fyzikálních modelů a modelů strojového učení je velmi podobná. Obě vyžadují mnoho experimentálních výsledků a dat, aby形成ila předpověď, ale strojové učení šetří spoustu času a úsilí, zatímco zlepšuje přesnost. Také představuje příležitost k úplnějšímu využití velkých množství dat generovaných ve výrobním prostředí ke zlepšení procesní kontroly.
To je pouze jeden příklad, který ilustruje širší téma napříč naším odvětvím: Dokud existují technici, kteří mají za úkol prodloužit Mooreův zákon, nové inovativní řešení budou řešit problém škálování prostřednictvím mnoha různých kreativních cest.
Je něco jiného, co byste rádi sdělili o ASML?
V Silicon Valley ASML zaměstnává vysoce specializovanou softwarovou sílu, která se zaměřuje na prodloužení Mooreova zákona pomocí svého jedinečného know-how v oblasti fyzikálního modelování a numerických algoritmů.
To nás staví do pozice, abychom se soustředili na několik klíčových priorit pro společnost, včetně:
- Využití stále rostoucí výpočetní síly k dalšímu pokroku v našich aplikacích strojového učení zaměřených na simulaci litografického procesu pro prodloužení Mooreova zákona,
- Integrace našich výpočetních a metrologických kompetencí, aby se dále zlepšila přesnost modelu, jakož i generování a lepší využití velkého množství vysoce kvalitních obrazových dat pro zlepšení technologie optimalizace vzoru, a
- Podpora a prodloužení našich výpočetních řešení pro roadmapu další generace EUV litografie, aby se podpořila pokračující Mooreův zákon.
Ačkoli se jedná o různé produktové roadmapy, každá paralelní cesta je zásadní pro další udržování agresivních snah o škálování výrobců čipů. A strojové učení je umožňující technologií, která se používá v každé cestě. Naše inovace nejen pohánějí kupředu celý spotřebitelský technologický průmysl, ale také pohánějí další inovace uvnitř našich vlastních produktů, protože získáme stále více výpočetní síly.
Děkuji vám za odpovědi na všechny naše otázky. Čtenáři, kteří si chtějí dozvědět více, by měli navštívit ASML Silicon Valley
