Yi Zou, yfirmaður verkfræðideildar ASML Silicon Valley – Viðtalsröð

Yi Zou stýrir vöruverkfræðiteymum gagnavísinda á ASML Silicon Valley. ASML þróar háþróaðar hugbúnaðar- og mælifræðilausnir, sem takast á við vaxandi margbreytileika sem upp koma við smærri hnúta.

Hvað var það sem vakti áhuga þinn á að leggja stund á verkfræði?

Sem barn var ég alltaf mjög forvitin og áhugasöm um að skilja hvernig hlutirnir virka. Þetta leiddi til þess að ég dreif mig að fögum eins og náttúrufræði í menntaskóla, en áttaði mig fljótt á því að verkfræðingar voru fólkið sem hannaði og smíðaði lausnir til að takast á við raunveruleg vandamál og hafa jákvæð áhrif á heiminn okkar.

Í háskóla kunni ég líka að meta hvernig verkfræðigráður einbeittu sér að því að þróa aðra mikilvæga færni, umfram grundvallaratriði eðlisfræði og stærðfræði, sem er mjög yfirfæranleg á vinnumarkaði til margra mismunandi starfsferla. Verkfræðingar öðlast sterka greiningarhugsun og gagnrýna hæfileika til að leysa vandamál, sem og getu til að skipta á milli stórhugsunar yfir í smáatriðismiðaða nálgun sem þarf til að koma hugmyndum í framkvæmd – frá skapandi hugmynd til kerfishönnunar til lokaafurðar.

Getur þú deilt með okkur ferð þinni um hvernig þú varðst forstjóri verkfræðideildar ASML?

Árið 2014 gekk ég til liðs við ASML frá GlobalFoundries, bandarísku hálfleiðarafyrirtæki sem hannar og framleiðir sílikonflögur. Sem meðlimur í hátækniþróunarteymi ASML Silicon Valley, stýrði ég nokkrum rannsóknarverkefnum sem lögðu áherslu á mat og frumgerð steinþrykkjatækni sem notuð er til að bæta framleiðsluferli flísa, svo sem bætt mynsturupplausn.

Á sama tímabili byggði ég upp tækniteymi sem sérhæfði sig í vélanámi. Við sýndum fram á hagkvæmni þess að beita djúpu námi í nokkur mikilvæg forrit, sem leiddi til þróunar nýrrar vörufjölskyldu. Ég stýrði einnig nánu samstarfi við leiðandi flísaframleiðslufyrirtæki til að kanna gagnavísindaforrit innan stórra framleiðslutækja (verksmiðjur þar sem flísar eru framleiddar). Þetta leiddi til sköpunar nokkurra nýrra virðisaukandi tækifæra fyrir ASML. Síðan síðasta kynningin mín var árið 2019, held ég áfram að auka gagnavísindatækni til breiðari viðskiptavinamarkaðar okkar.

ASML er leiðandi í nýsköpun í hálfleiðaraiðnaðinum þar sem þeir útvega flísaframleiðendum allt sem þeir þurfa – vélbúnað, hugbúnað og þjónustu – til að fjöldaframleiða mynstur á sílikoni með steinþrykk. Geturðu tekið saman í fljótu bragði hvað steinþrykk er í tilvísun til að hanna tölvukubba?

Vinnan sem ASML vinnur er lykilþáttur í því að gera franskar öflugri, ódýrari, orkunýtnari og alls staðar nálægari. Það byrjar með steinþrykkjakerfinu okkar, sem í rauninni er vörpukerfi, sem notar útfjólubláu ljósi til að búa til milljarða örsmáa mannvirkja á þunnar sneiðar af sílikoni.

Ljósi er varpað á teikningu af mynstrinu (þekkt sem „maskara“ eða „gríma“) sem verður prentað. Ljósfræði einbeitir mynstrinu að sílikonskífunni, sem hefur áður verið húðuð með ljósnæmu efni. Þegar óútsettu hlutarnir eru ætaðir í burtu kemur þrívítt mynstur í ljós. Ferlið er endurtekið aftur og aftur í því skref-og-skanna kerfi, sem mæla og afhjúpa samhliða.

Þessir flís mynda það sem jafngildir margra hæða „borg“ hringrása með milljörðum örsmáa tenginga á þunnu lögum. Saman mynda þessi mannvirki samþætta hringrás eða flís. Því fleiri mannvirki sem flísaframleiðendur geta troðið á flís, því hraðari og öflugri er hann.

ASML hefur tvær megingerðir af steinþrykkjakerfum. Til að byrja með gætirðu útskýrt hvað EUV steinþrykkjakerfið er?

EUV táknar stærsta skrefið í framþróun steinþrykks frá upphafi. Það erfiða við EUV ljós er að það frásogast af öllu, jafnvel lofti. Það er líka alræmt erfitt að búa til.

EUV steinþrykkkerfi er með stórt hálofttæmihólf þar sem ljósið getur ferðast nógu langt til að lenda á oblátunni. Ljósinu er stýrt af röð af ofur endurskinsspeglum. EUV kerfi notar háorkuleysi sem skýtur á smásædan dropa af bráðnu tini (sem ferðast 50,000 sinnum á sekúndu) og breytir því í plasma sem gefur frá sér EUV ljós sem síðan er fókusrað í geisla.

Getur þú útskýrt hvernig DUV steinþrykkjakerfið er frábrugðið EUV steinþrykkjakerfinu?

DUV steinþrykkjakerfið okkar er vinnuhestur iðnaðarins sem er notaður til að framleiða fjölbreytt úrval af hálfleiðarahnútum og tækni. EUV er notað samhliða DUV kerfum á fullkomnustu hnútum og mikilvægum lögum til að knýja fram skala á viðráðanlegu verði.

Einn af virkilega áhrifamiklum þáttum ASML er hvernig fyrirtækið endurbætir gömul kerfi eins og „klassíska“ PAS 5500 og TWINSCAN steinþrykkjakerfin. Til hvers er verið að endurnýja þau núna?

Bæði Moore's Law og More than Moore ýta undir eftirspurn eftir hagkvæmum lausnum okkar, sem eykur sölu á bæði nýsmíðuðum TWINSCAN niðurdýfingarkerfum og þurrkkerfum, sem og endurnýjuðum PAS 5500 og TWINSCAN steppara og skanna.

Hver er núverandi nanómetra bylgjulengd sem ASML getur unnið með?

Fullkomnasta EUV steinþrykkjakerfi ASML skilar 13.5 nm bylgjulengd EUV ljóss.

Lögmál Moores hefur verið í samræmi í marga áratugi núna, trúirðu því að lögmál Moores sé undir lok eða að hægt sé að teygja það frekar út?

Það verður sífellt erfiðara og kostnaðarsamara að framlengja lögmál Moores, en það er ekki dautt. Við erum ekki eins nálægt grundvallarmörkum eðlisfræðinnar og sumir vilja halda. Næstu kynslóðar flísahönnun mun innihalda framandi efni, nýja umbúðatækni og flóknari 3D hönnun. Þessi nýja hönnun mun gera næstu stóru nýsköpunarbylgjur kleift, eins og háþróaða gervigreind og hraða tengingu við 5G, auk þess að búa til neytendavörur sem við höfum ekki einu sinni búið til.

Ég persónulega vinn innan ASML's Applications fyrirtæki með áherslu á að þróa hugbúnaðarlausnir til að auka afköst vélbúnaðar okkar, sem er notaður af flísaframleiðendum til að fjöldaframleiða sífellt smærri mynstur á sílikoni. Það væri ómögulegt fyrir steinþrykkjakerfi okkar að framleiða flísar í sífellt minni stærðum án hugbúnaðarins sem við þróum.

Teymi verkfræðinga okkar vinnur stöðugt að því að skilja og móta eðlisfræðileg áhrif sem hafa áhrif á munsturferlið, svo við getum spáð fyrir um hvernig hönnunarmynstur verður prentað á sílikonskífu og fínstillt lögun þess til að búa til þá mynd sem við viljum.

Þetta er endurtekið, reikningsfrekt ferli sem krefst skilvirkrar og nákvæmrar nýtingar á stórum, dreifðum og afkastamiklum tölvuarkitektúr. Háþróaðir flísir nútímans eru með milljarða smára, sem þýðir að við verðum að líkja eftir og hagræða myndmyndun milljarða mynstur. Til þess að ná þessu með mikilli nákvæmni innan 24 klukkustunda verðum við að finna snjallar leiðir til að halda áfram að bæta afköst líkans, hvað varðar nákvæmni og keyrslutíma.

Eftir því sem þessar flísauppsetningar verða flóknari til að framlengja lögmál Moores, getur vélanám hraðað verulega lykilhluta uppgerðarinnar og framleiðsluferlisins. Innan teymanna hjá ASML Silicon Valley eru gagnafræðingar að rannsaka hvernig eigi að hanna nýtt tauganet til að hjálpa til við að skilja flókna eðlisfræði sem er óþekkt fyrir líkamlega líkanið og nota síðan tauganetið til að auka líkamlega líkanaðferð.

Aðferðafræðin sem notuð er til að þróa ströng líkamleg líkön og vélanámslíkön eru mjög svipuð. Báðir þurfa mikið af tilraunaniðurstöðum og gögnum til að móta spána, en vélanám sparar mikinn tíma og fyrirhöfn, en bætir nákvæmni. Það býður einnig upp á tækifæri til að nýta betur hið mikla magn af gögnum sem myndast í framleiðsluumhverfi til að auka vinnslustjórnun.

Þetta er aðeins eitt dæmi til að sýna breiðari þemað í iðnaði okkar: Svo lengi sem tæknifræðingum er falið það verkefni að framlengja lögmál Moores, munu nýjar, nýstárlegar lausnir takast á við stigstærðarvandann í gegnum margar mismunandi skapandi leiðir.

Er eitthvað annað sem þú vilt deila um ASML?

Í Silicon Valley notar ASML mjög sérhæft hugbúnaðarsafn sem er tileinkað því að útvíkka lög Moores með því að nýta sér sérfræðiþekkingu sína í líkamlegri líkanagerð og tölulegum reikniritum.

Þetta gerir okkur kleift að einbeita okkur að nokkrum lykilatriðum fyrir fyrirtækið, þar á meðal:

• Nýttu sívaxandi reiknikraft til að efla vélanámsforritin okkar enn frekar sem einbeita sér að því að líkja eftir steinþrykkjaferlinu til að framlengja lögmál Moores,
• Samþætta reikni- og mælifræðihæfni okkar til að bæta nákvæmni líkana enn frekar, ásamt því að búa til og nýta betur mikið magn af hágæða myndgögnum til að bæta munsturfínstillingartækni, og
• Styðjið og framlengið tölvulausnir okkar fyrir næstu kynslóðar EUV steinþrykksvegakort til að styðja við framhald laga Moores.

Þó að þetta séu mismunandi vöruleiðir, er hver samhliða leið mikilvæg til að viðhalda enn frekar árásargjarnri mælingarviðleitni flísaframleiðandans. Og vélanám er tækni sem gerir kleift að nota á hverri leið. Nýjungar okkar knýja ekki aðeins áfram heilan neytendatækniiðnað heldur knýja einnig áfram frekari nýsköpun innan okkar eigin vöru þar sem við öðlumst sívaxandi reiknikraft.

Þakka þér fyrir að svara öllum spurningum okkar. Lesendur sem vilja læra meira ættu að heimsækja kl ASML Silicon Valley