Yi Zou, vrchní ředitel inženýrství, ASML Silicon Valley – série rozhovorů

Yi Zou řídí týmy produktového inženýrství datové vědy ve společnosti ASML Silicon Valley. ASML vyvíjí sofistikovaná softwarová a metrologická řešení, která řeší eskalaci složitosti, se kterou se setkávají menší uzly.

Co vás zaujalo na strojírenství?

Jako dítě jsem byl vždy velmi zvídavý a zajímal jsem se o pochopení toho, jak věci fungují. To mě vedlo k tomu, že jsem na střední škole tíhnul k předmětům, jako je přírodní věda, ale rychle jsem si uvědomil, že inženýři byli lidé, kteří navrhli a postavili řešení, která řeší skutečné problémy a mají pozitivní dopad na náš svět.

Na vysoké škole jsem také ocenil, jak se inženýrské tituly zaměřovaly na rozvoj dalších důležitých dovedností nad rámec základů fyziky a matematiky, které jsou na trhu práce vysoce přenositelné do mnoha různých profesí. Inženýři získají silné analytické myšlení a dovednosti kritického řešení problémů, stejně jako schopnost přecházet mezi myšlením ve velkém k přístupu orientovanému na detaily, který je potřebný k uvedení nápadů do života – od kreativního konceptu přes návrh systému až po konečný produkt.

Můžete se s námi podělit o svou cestu, jak jste se stal S. Director of Engineering v ASML?

V roce 2014 jsem nastoupil do ASML z GlobalFoundries, americké polovodičové společnosti, která navrhuje a vyrábí křemíkové čipy. Jako člen týmu Advanced Technology Development v ASML Silicon Valley jsem vedl několik výzkumných projektů zaměřených na hodnocení a prototypování litografických technik používaných ke zlepšení výrobního procesu čipů, jako je například lepší rozlišení vzorů.

Za stejnou dobu jsem vybudoval technický tým, který se specializoval na strojové učení. Prokázali jsme proveditelnost aplikace hlubokého učení na několik kritických aplikací, což vedlo k vývoji nové rodiny produktů. Vedl jsem také úzkou spolupráci s přední společností vyrábějící čipy, abychom prozkoumali aplikace datové vědy v rámci velkoobjemových výrobních závodů (továrny, kde se čipy vyrábějí). To vedlo k vytvoření několika nových příležitostí s přidanou hodnotou pro ASML. Od mé poslední propagace v roce 2019 pokračuji v rozšiřování technik datové vědy na náš širší zákaznický trh.

ASML je lídrem v oblasti inovací v polovodičovém průmyslu, protože poskytuje výrobcům čipů vše, co potřebují – hardware, software a služby – k hromadné výrobě vzorů na křemíku pomocí litografie. Můžete rychle shrnout, co je litografie ve vztahu k navrhování počítačových čipů?

Práce, kterou ASML dělá, je klíčovou složkou k tomu, aby byly čipy výkonnější, levnější, energeticky účinnější a všudypřítomnější. Začíná to naším litografickým systémem, což je v podstatě projekční systém, který využívá ultrafialové světlo k vytvoření miliard drobných struktur na tenkých plátcích křemíku.

Světlo se promítá na plán vzoru (známého jako „síťka“ nebo „maska“), který bude vytištěn. Optika zaměřuje vzor na křemíkový plátek, který byl dříve potažen chemickou látkou citlivou na světlo. Když jsou neexponované části odleptány, objeví se trojrozměrný vzor. Proces se znovu a znovu opakuje v systému step-and-scan, který měří a exponuje paralelně.

Tyto čipy tvoří to, co se rovná mnohapatrovému „městu“ obvodů s miliardami drobných spojení na tenkých vrstvách. Společně tyto struktury tvoří integrovaný obvod nebo čip. Čím více struktur mohou výrobci čipů na čip nacpat, tím je rychlejší a výkonnější.

ASML má dva hlavní typy litografických systémů. Mohl byste pro začátek vysvětlit, co je to EUV litografický systém?

EUV představuje největší krok v pokroku litografie od počátku. Záludná věc s EUV světlem je, že je absorbováno vším, dokonce i vzduchem. Je také notoricky obtížné vytvořit.

EUV litografický systém má velkou vysokovakuovou komoru, ve které se světlo může dostat dostatečně daleko, aby dopadlo na plátek. Světlo je vedeno řadou ultrareflexních zrcadel. Systém EUV využívá vysokoenergetický laser, který vystřeluje na mikroskopickou kapku roztaveného cínu (která se pohybuje 50,000 XNUMXkrát za sekundu) a mění ji na plazmu, která vyzařuje EUV světlo, které je pak zaostřeno do paprsku.

Můžete vysvětlit, jak se litografický systém DUV liší od litografického systému EUV?

Náš litografický systém DUV je průmyslovým tahounem, který se používá k výrobě široké škály polovodičových uzlů a technologií. EUV se používá spolu se systémy DUV na nejpokročilejších uzlech a kritických vrstvách, aby bylo dosaženo dostupného škálování.

Jedním z opravdu působivých aspektů ASML je, jak společnost renovuje staré systémy, jako jsou „klasické“ litografické systémy PAS 5500 a TWINSCAN. Na co se aktuálně renovují?

Jak Moorův zákon, tak více než Moore poptávka po našich nákladově efektivních řešeních, což vede k prodeji jak nově vybudovaných ponorných a suchých systémů TWINSCAN, tak i renovovaných stepperů a skenerů PAS 5500 a TWINSCAN.

S jakou vlnovou délkou nanometrů dokáže ASML pracovat?

Nejpokročilejší EUV litografické systémy ASML poskytují 13.5 nm vlnovou délku EUV světla.

Moorův zákon je konzistentní již několik desetiletí, věříte, že Moorův zákon je blízko svého konce nebo že jej lze dále prodloužit?

Rozšíření Moorova zákona je stále obtížnější a nákladnější, ale není mrtvý. Nejsme tak blízko k základním limitům fyziky, jak by si někteří mysleli. Návrhy čipů nové generace budou zahrnovat exotičtější materiály, nové obalové technologie a složitější 3D návrhy. Tyto nové návrhy umožní další velké vlny inovací, jako je pokročilá umělá inteligence a rychlá konektivita s 5G, a také generují spotřebitelské produkty, které jsme ještě ani nevymysleli.

Osobně pracuji v oblasti aplikací ASML zaměřené na vývoj softwarových řešení pro rozšíření výkonnostních schopností našeho hardwaru, který používají výrobci čipů k hromadné výrobě stále menších vzorů na křemíku. Pro naše litografické systémy by bylo nemožné vyrábět čipy ve stále menších rozměrech bez námi vyvinutého softwaru.

Náš tým inženýrů neustále pracuje na pochopení a modelování fyzikálních efektů, které ovlivňují proces vzorování, takže můžeme předvídat, jak bude návrhový vzor vytištěn na křemíkový plátek, a optimalizovat jeho tvar, abychom vytvořili požadovaný obrázek.

Jedná se o iterativní, výpočetně náročný proces, který vyžaduje efektivní a přesné využití rozsáhlé distribuované vysoce výkonné výpočetní 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 ve zlepšování výkonu modelu, pokud jde o přesnost a dobu běhu.

Protože se tato rozložení čipů stávají složitějšími, aby rozšířily Moorův zákon, může strojové učení dramaticky urychlit klíčovou část simulačního a výrobního procesu. V týmech v ASML Silicon Valley vědci zabývající se daty zkoumají, jak navrhnout novou neuronovou síť, která by pomohla porozumět složité fyzice, kterou fyzikální model nezná, a poté pomocí neuronové sítě rozšířit přístup k fyzikálnímu modelování.

Metodika použitá k vývoji přísných fyzických modelů a modelů strojového učení jsou velmi podobné. Oba potřebují spoustu experimentálních výsledků a dat k utváření predikce, ale strojové učení ušetří spoustu času a úsilí a zároveň zlepší přesnost. Představuje také příležitost k plnějšímu využití velkého množství dat generovaných ve výrobním prostředí ke zlepšení řízení procesu.

Toto je jen jeden příklad pro ilustraci širšího tématu v našem oboru: Dokud budou existovat technologové pověření posláním rozšířit Mooreův zákon, nová inovativní řešení budou řešit problém škálování prostřednictvím mnoha různých kreativních cest.

Je ještě něco, co byste chtěli o ASML sdílet?

V Silicon Valley společnost ASML zaměstnává vysoce specializovanou softwarovou velmoc, která se věnuje rozšiřování Moorova zákona tím, že využívá své jedinečné odborné znalosti v oblasti fyzikálního modelování a numerických algoritmů.

To nás staví k tomu, abychom se zaměřili na několik klíčových požadavků pro společnost, včetně:

• Využijte stále rostoucí výpočetní výkon k dalšímu rozvoji našich aplikací strojového učení zaměřených na simulaci litografického procesu k rozšíření Moorova zákona,
• Integrujte naše výpočetní a metrologické kompetence k dalšímu zlepšení přesnosti modelu, stejně jako generování a lepšímu využívání velkého množství vysoce kvalitních obrazových dat ke zlepšení technologie optimalizace vzorování a
• Podpořte a rozšiřte naše výpočetní řešení pro litografii EUV nové generace, abyste podpořili pokračování Moorova zákona.

I když se jedná o různé produktové plány, každá paralelní cesta je zásadní pro další udržení agresivního škálování výrobce čipů. A strojové učení je základní technologií používanou v každé cestě. Naše inovace pohánějí nejen celý průmysl spotřebních technologií, ale také pohánějí další inovace v rámci našich vlastních produktů, protože získáváme stále větší výpočetní výkon.

Děkujeme za zodpovězení všech našich otázek. Čtenáři, kteří se chtějí dozvědět více, by měli navštívit na ASML Silicon Valley