Yi Zou, vanhempi suunnittelujohtaja, ASML Silicon Valley – haastattelusarja

Yi Zou johtaa datatieteen tuotesuunnitteluryhmiä osoitteessa ASML Piilaakso. ASML kehittää kehittyneitä ohjelmistoja ja metrologisia ratkaisuja, jotka käsittelevät pienemmissä solmuissa havaittuja lisääntyviä monimutkaisia ​​​​ongelmia.

Mikä sinua kiinnosti ryhtymään insinööriksi?

Lapsena olin aina hyvin utelias ja kiinnostunut ymmärtämään, miten asiat toimivat. Tämä sai minut kiinnostumaan sellaisista aiheista kuin luonnontieteet lukiossa, mutta huomasin nopeasti, että insinöörit olivat ihmisiä, jotka suunnittelivat ja rakensivat ratkaisuja todellisten ongelmien ratkaisemiseksi ja positiivisella vaikutuksella maailmaamme.

Yliopistossa arvostin myös sitä, kuinka insinööritutkinnot keskittyivät fysiikan ja matematiikan perusteiden lisäksi muiden tärkeiden taitojen kehittämiseen, jotka ovat erittäin siirrettävissä työmarkkinoilla moniin eri ammatteihin. Insinöörit hankkivat vahvan analyyttisen ajattelun ja kriittiset ongelmanratkaisutaidot sekä kyvyn siirtyä kokonaisvaltaisesta ajattelusta yksityiskohtiin, joita tarvitaan ideoiden toteuttamiseen – luovasta konseptista järjestelmäsuunnitteluun ja lopputuotteeseen.

Voitko kertoa meille matkasi siitä, kuinka sinusta tuli ASML:n suunnittelujohtaja?

Vuonna 2014 liityin ASML:ään GlobalFoundriesista, yhdysvaltalaisesta puolijohdeyrityksestä, joka suunnittelee ja valmistaa piisiruja. ASML Silicon Valleyn Advanced Technology Development -tiimin jäsenenä johdin useita tutkimusprojekteja, jotka keskittyivät sirujen valmistusprosessin parantamiseen käytettyjen litografiatekniikoiden arviointiin ja prototyyppiin, kuten kuvion resoluution parantamiseen.

Samaan aikaan rakensin koneoppimiseen erikoistuneen teknisen tiimin. Osoitimme syväoppimisen soveltamisen toteutettavuuden useisiin kriittisiin sovelluksiin, mikä johti uuden tuoteperheen kehittämiseen. Tein myös tiivistä yhteistyötä johtavan siruvalmistusyrityksen kanssa tutkiakseni datatieteen sovelluksia suurien tuotantomäärien tuotantolaitoksissa (tehtaissa, joissa siruja valmistetaan). Tämä johti useiden uusien lisäarvomahdollisuuksien luomiseen ASML:lle. Viimeisimmän kampanjani vuonna 2019 jälkeen jatkan datatieteen tekniikoiden laajentamista laajemmille asiakasmarkkinoillemme.

ASML on innovaatiojohtaja puolijohdeteollisuudessa, sillä ne tarjoavat siruvalmistajille kaiken, mitä he tarvitsevat – laitteistot, ohjelmistot ja palvelut – piin massatuotantoon litografian avulla. Voitko nopeasti tiivistää mitä litografia tarkoittaa tietokonesirujen suunnittelussa??

ASML:n tekemä työ on keskeinen ainesosa sirujen tekemisessä tehokkaampia, halvempia, energiatehokkaampia ja yleisempiä. Se alkaa litografiajärjestelmästämme, joka on pohjimmiltaan projektiojärjestelmä, joka käyttää ultraviolettivaloa luodakseen miljardeja pieniä rakenteita ohuille piiviipaleille.

Valo heijastetaan tulostettavaan kuvion suunnitelmaan (tunnetaan nimellä "ristikko" tai "naamio"). Optiikka fokusoi kuvion piikiekkoon, joka on aiemmin päällystetty valoherkällä kemikaalilla. Kun valottamattomat osat syövytetään pois, esiin tulee kolmiulotteinen kuvio. Prosessi toistetaan kerta toisensa jälkeen siinä step-and-scan-järjestelmässä, joka mittaa ja valottaa rinnakkain.

Nämä sirut muodostavat monikerroksisen piirien "kaupungin", jossa on miljardeja pieniä liitoksia kiekon ohuilla kerroksilla. Yhdessä nämä rakenteet muodostavat integroidun piirin tai sirun. Mitä enemmän rakenteita sirunvalmistajat voivat ahmia sirulle, sitä nopeampi ja tehokkaampi se on.

ASML:ssä on kaksi päätyyppiä litografiajärjestelmiä. Voisitko aluksi selittää, mikä EUV-litografiajärjestelmä on?

EUV edustaa suurinta askelta litografian kehityksessä alusta lähtien. EUV-valon hankala asia on, että se imeytyy kaikkeen, jopa ilmaan. Sitä on myös tunnetusti vaikea tuottaa.

EUV-litografiajärjestelmässä on suuri tyhjiökammio, jossa valo voi kulkea tarpeeksi kauas laskeutuakseen kiekon päälle. Valoa ohjaa sarja erittäin heijastavia peilejä. EUV-järjestelmä käyttää korkean energian laseria, joka laukaisee mikroskooppisen sulan tinapisaran (joka kulkee 50,000 XNUMX kertaa sekunnissa) ja muuttaa sen plasmaksi, joka lähettää EUV-valoa, joka sitten kohdistetaan säteeksi.

Voitko selittää, miten DUV-litografiajärjestelmä eroaa EUV-litografiajärjestelmästä?

DUV-litografiajärjestelmämme on alan työhevonen, jota käytetään laajan valikoiman puolijohdesolmujen ja -tekniikoiden valmistukseen. EUV:tä käytetään DUV-järjestelmien rinnalla edistyneimmissä solmuissa ja kriittisissä kerroksissa edullisen skaalauksen aikaansaamiseksi.

Yksi ASML:n todella vaikuttavista puolista on se, miten yritys kunnostaa vanhoja järjestelmiä, kuten "klassista" PAS 5500- ja TWINSCAN-litografiajärjestelmiä. Mitä varten niitä kunnostetaan tällä hetkellä?

Sekä Mooren laki että More than Moore vaativat polttoainetta kustannustehokkaille ratkaisuillemme, mikä lisää sekä uusien TWINSCAN-upotus- ja kuivausjärjestelmien että kunnostettujen PAS 5500- ja TWINSCAN-askeleiden ja skannerien myyntiä.

Mikä on nykyinen nanometrin aallonpituus, jonka kanssa ASML voi toimia?

ASML:n edistyneimmät EUV-litografiajärjestelmät tuottavat 13.5 nm:n aallonpituuden EUV-valoa.

Mooren laki on ollut johdonmukainen jo useita vuosikymmeniä, uskotko, että Mooren laki on lähellä loppuaan vai että sitä voidaan venyttää edelleen?

Mooren lain laajentaminen on yhä vaikeampaa ja kalliimpaa, mutta se ei ole kuollut. Emme ole niin lähellä fysiikan perusrajoja kuin jotkut haluaisivat uskoa. Seuraavan sukupolven sirusuunnitteluun sisältyy eksoottisempia materiaaleja, uusia pakkaustekniikoita ja monimutkaisempia 3D-malleja. Nämä uudet mallit mahdollistavat seuraavat suuret innovaatioaallot, kuten kehittyneen tekoälyn ja nopeat 5G-yhteydet, sekä tuottavat kuluttajatuotteita, joita emme ole vielä edes keksineet.

Työskentelen henkilökohtaisesti ASML:n Applications-liiketoiminnassa keskittyen ohjelmistoratkaisujen kehittämiseen laitteistomme suorituskyvyn laajentamiseksi. Siruvalmistajat käyttävät laitteistomme massatuotantoon yhä pienempiä kuvioita piille. Litografiajärjestelmiemme olisi mahdotonta valmistaa siruja yhä pienemmissä mitoissa ilman kehittämäämme ohjelmistoa.

Insinööritiimimme työskentelee jatkuvasti ymmärtääkseen ja mallintaakseen kuviointiprosessiin vaikuttavia fyysisiä vaikutuksia, jotta voimme ennustaa, kuinka suunnittelukuvio tulostetaan piikiekolle ja optimoida sen muoto halutun kuvan luomiseksi.

Tämä on iteratiivinen, laskennallisesti intensiivinen prosessi, joka edellyttää laajamittaisen, hajautetun ja tehokkaan laskenta-arkkitehtuurin tehokasta ja tarkkaa käyttöä. Nykypäivän edistyneissä siruissa on miljardeja transistoreita, mikä tarkoittaa, että meidän on simuloitava ja optimoitava miljardien kuvioiden kuvaaminen. Saavuttaaksemme tämän äärimmäisellä tarkkuudella 24 tunnin sisällä, meidän on löydettävä fiksuja tapoja jatkaa mallin suorituskyvyn parantamista tarkkuuden ja käyttöajan suhteen.

Kun nämä siruasettelut muuttuvat monimutkaisemmiksi Mooren lain laajentamiseksi, koneoppiminen voi dramaattisesti nopeuttaa keskeistä osaa simulointi- ja valmistusprosessissa. ASML Piilaakson tiimeissä datatieteilijät tutkivat, kuinka suunnitella uusi hermoverkko, joka auttaa ymmärtämään monimutkaista fysiikkaa, jota fyysinen malli ei tunne, ja käyttää sitten hermoverkkoa fyysisen mallinnuksen lisäämiseen.

Tiukkojen fyysisten mallien ja koneoppimismallien kehittämiseen käytetyt menetelmät ovat hyvin samanlaisia. Molemmat tarvitsevat paljon kokeellisia tuloksia ja dataa ennusteen muokkaamiseen, mutta koneoppiminen säästää paljon aikaa ja vaivaa ja parantaa samalla tarkkuutta. Se tarjoaa myös mahdollisuuden hyödyntää entistä täydellisemmin tuotantoympäristössä syntyviä suuria tietomääriä prosessinhallinnan tehostamiseksi.

Tämä on vain yksi esimerkki havainnollistamaan laajempaa teemaa koko toimialallamme: Niin kauan kuin Mooren lain laajentamisen tehtävänä on teknologeja, uudet innovatiiviset ratkaisut ratkaisevat skaalausongelman monien erilaisten luovien keinojen kautta.

Onko jotain muuta, mitä haluaisit jakaa ASML:stä?

Piilaaksossa ASML käyttää erittäin erikoistunutta ohjelmistovoimalaitosta, joka on omistettu laajentamaan Mooren lakia hyödyntämällä ainutlaatuista fyysisen mallinnuksen ja numeeristen algoritmien asiantuntemusta.

Tämä saa meidät keskittymään useisiin yrityksen tärkeimpiin tarpeisiin, mukaan lukien:

• Hyödynnä jatkuvasti kasvavaa laskentatehoa kehittääksesi edelleen koneoppimissovelluksiamme, jotka keskittyvät simuloimaan litografiaprosessia Mooren lain laajentamiseksi,
• Integroimalla laskennalliset ja metrologiset osaamisemme parantaaksemme mallien tarkkuutta entisestään sekä tuottaaksemme ja hyödyntääksemme suuren määrän korkealaatuista kuvadataa kuvioiden optimointiteknologian parantamiseksi.
• Tue ja laajenna laskennallisia ratkaisujamme seuraavan sukupolven EUV-litografian tiekartalle tukemaan Mooren lain jatkamista.

Vaikka nämä ovat erilaisia ​​tuotesuunnitelmia, jokainen rinnakkainen polku on ratkaisevan tärkeä siruvalmistajan aggressiivisten skaalausponnistelujen ylläpitämisessä. Ja koneoppiminen on mahdollistava teknologia, jota käytetään jokaisella polulla. Innovaatiomme eivät vain vie eteenpäin koko kuluttajateknologiateollisuutta, vaan myös lisää innovaatioita omissa tuotteissamme, kun saamme jatkuvasti kasvavaa laskentatehoa.

Kiitos, että vastasit kaikkiin kysymyksiimme. Lukijoiden, jotka haluavat oppia lisää, tulisi käydä osoitteessa ASML Piilaakso