Yi Zou, Starszy Dyrektor Inżynieryjny, ASML Silicon Valley – Seria Wywiadów

Yi Zou zarządza zespołami inżynierii produktów z dziedziny nauki o danych w ASML Silicon Valley. ASML rozwija zaawansowane oprogramowanie i rozwiązania metrologiczne, które rozwiązują coraz bardziej skomplikowane problemy występujące przy mniejszych węzłach.

Co było tym, co zainteresowało Cię inżynierią?

Jako dziecko, zawsze byłem bardzo ciekawy i zainteresowany tym, jak działają rzeczy. To sprawiło, że skłaniałem się ku przedmiotom takim jak nauka w szkole średniej, ale szybko zrozumiałem, że inżynierowie są ludźmi, którzy projektują i budują rozwiązania, aby rozwiązać prawdziwe problemy i mieć pozytywny wpływ na nasz świat.

Na studiach również doceniłem to, jak stopnie inżynierskie koncentrują się na rozwijaniu innych ważnych umiejętności, poza podstawami fizyki i matematyki, które są bardzo przydatne na rynku pracy w wielu różnych karierach. Inżynierowie nabywają silne umiejętności analitycznego myślenia i krytycznego rozwiązywania problemów, a także umiejętność przejścia od myślenia o ogólnej sytuacji do podejścia ukierunkowanego na szczegóły, które są potrzebne do wdrożenia pomysłów – od koncepcji kreatywnych do projektów systemów i produktów końcowych.

Czy możesz podzielić się z nami swoją historią, jak zostałeś Starszym Dyrektorem Inżynieryjnym w ASML?

W 2014 roku dołączyłem do ASML z GlobalFoundries, amerykańskiej firmy półprzewodnikowej, która projektuje i wytwarza chipy krzemowe. Jako członek zespołu Rozwoju Technologii Zaawansowanych w ASML Silicon Valley, kierowałem kilkoma projektami badawczymi skupionymi na ocenianiu i prototypowaniu technik litografii, które poprawiają proces produkcji chipów, takich jak poprawiona rozdzielczość wzoru.

W tym samym czasie zbudowałem zespół techniczny, który specjalizował się w uczeniu maszynowym. Wykazaliśmy, że jest możliwe zastosowanie głębokiego uczenia się w kilku krytycznych aplikacjach, co doprowadziło do rozwoju nowej rodziny produktów. Kierowałem również bliską współpracą z wiodącą firmą produkującą chipy, aby zbadać zastosowania nauki o danych w wysokowydajnych fabrykach (fabrykach, w których wytwarza się chipy). To doprowadziło do stworzenia kilku nowych możliwości dodanej wartości dla ASML. Od mojego ostatniego awansu w 2019 roku, kontynuuję rozwijanie technik nauki o danych w naszym szerszym rynku klientów.

ASML jest liderem innowacji w branży półprzewodników, ponieważ dostarcza producentom chipów wszystkiego, czego potrzebują – sprzętu, oprogramowania i usług – aby masowo produkować wzory na krzemie za pomocą litografii. Czy możesz szybko podsumować, co to jest litografia w odniesieniu do projektowania chipów komputerowych?

Praca, którą wykonuje ASML, jest kluczowym składnikiem, aby uczynić chipy bardziej potężnymi, tańszymi, bardziej efektywnymi energetycznie i bardziej wszechobecnymi. Zaczyna się od naszego systemu litografii, który jest podstawowo systemem projekcyjnym, który używa światła ultrafioletowego do tworzenia miliardów małych struktur na cienkich plasterkach krzemowych.

Światło jest rzutowane na wzór (znanym jako „reticle” lub „maska”), który zostanie wydrukowany. Optyka skupia wzór na krzemowej tarczy, która wcześniej została pokryta światłoczułym chemikaliem. Gdy nieeksponowane części są usuwane, ujawnia się trójwymiarowy wzór. Proces jest powtarzany wielokrotnie w tym systemie krok-po-kroku, który mierzy i naraża na działanie równolegle.

Te chipy tworzą coś w rodzaju wielopiętrowego „miasta” obwodów z miliardami małych połączeń na cienkich warstwach. Razem, te struktury tworzą układ scalony, czyli chip. Im więcej struktur, które producenci chipów mogą zmieścić na chipie, tym szybszy i potężniejszy jest on.

ASML ma dwa główne typy systemów litografii. Na początek, czy możesz wyjaśnić, co to jest system litografii EUV?

EUV reprezentuje największy krok w litografii od samego początku. Trudna rzecz z EUV polega na tym, że jest pochłaniana przez wszystko, nawet powietrze. Jest również notorycznie trudna do wygenerowania.

System litografii EUV ma dużą komorę próżniową, w której światło może podróżować wystarczająco daleko, aby dotknąć tarczy. Światło jest prowadzone przez serię ultra-odblaskowych luster. System EUV używa wysokoenergetycznego lasera, który strzela do mikroskopijnej kropli stopionego cyny (która podróżuje 50 000 razy na sekundę) i zmienia ją w plazmę, emitując światło EUV, które następnie jest skupione w wiązkę.

Czy możesz wyjaśnić, jak system litografii DUV różni się od systemu litografii EUV?

Nasz system litografii DUV to najbardziej rozpowszechniony system w branży, używany do produkcji szerokiego zakresu węzłów półprzewodnikowych i technologii. EUV jest używany obok systemów DUV w najbardziej zaawansowanych węzłach i krytycznych warstwach, aby napędzać tanie skalowanie.

Jednym z najbardziej imponujących aspektów ASML jest to, jak firma odnawia stare systemy, takie jak „klasyczne” systemy litografii PAS 5500 i TWINSCAN. Dla czego są one obecnie odnawiane?

Obydwa prawa Moore’a i „więcej niż Moore” napędzają popyt na nasze kosztowo efektywne rozwiązania, napędzając sprzedaż nowo zbudowanych systemów TWINSCAN z zanurzeniem i suchych systemów, a także odnowionych systemów PAS 5500 i TWINSCAN.

Jaki jest obecnie najmniejszy nanometryczny długość fali, z którym ASML może pracować?

Najbardziej zaawansowane systemy litografii EUV ASML dostarczają długość fali 13,5 nm światła EUV.

Prawo Moore’a było konsekwentne przez wiele dekad, czy uważasz, że prawo Moore’a jest bliskie końca, czy może być dalej wydłużone?

Wyłużanie prawa Moore’a staje się coraz bardziej trudne i kosztowne, ale nie jest martwe. Nie jesteśmy tak blisko fundamentalnych granic fizyki, jak niektórzy by nas przekonywali. Projektowanie następnych generacji chipów będzie obejmowało bardziej egzotyczne materiały, nowe technologie pakowania i bardziej złożone projekty 3D. Te nowe projekty umożliwią następne duże fale innowacji, takie jak zaawansowane sztuczne inteligencje i szybkie połączenia z 5G, a także wygenerują produkty konsumenckie, których jeszcze nie wymyśliliśmy.

Osobiście pracuję w ramach biznesu Aplikacji ASML, skupionego na rozwijaniu rozwiązań oprogramowania, aby rozszerzyć możliwości naszego sprzętu, który jest używany przez producentów chipów do masowej produkcji coraz mniejszych wzorów na krzemie. Byłoby to niemożliwe dla naszych systemów litografii, aby produkować chipy w coraz mniejszych wymiarach bez oprogramowania, które rozwijamy.

Nasz zespół inżynierów stale pracuje nad zrozumieniem i modelowaniem efektów fizycznych, które wpływają na proces tworzenia wzorów, abyśmy mogli przewidzieć, jak wzór projektu będzie wydrukowany na krzemowej tarczy i zoptymalizować jego kształt, aby wygenerować obraz, jaki chcemy.

Jest to proces iteracyjny, wymagający wydajnego i dokładnego wykorzystania dużej skali, rozproszonej architektury obliczeniowej o wysokiej wydajności. Dziś zaawansowane chipy mają miliardy tranzystorów, co oznacza, że musimy symulować i optymalizować obrazowanie miliardów wzorów. Aby to osiągnąć z ekstremalną dokładnością w ciągu 24 godzin, musimy znaleźć inteligentne sposoby, aby kontynuować poprawę wydajności modelu, zarówno pod względem dokładności, jak i czasu wykonywania.

Ponieważ te układy chipów stają się coraz bardziej złożone, aby wyłużyć prawo Moore’a, uczenie maszynowe może dramatycznie przyspieszyć kluczową część procesu symulacji i produkcji. W zespołach ASML Silicon Valley, uczeni danych badają, jak zaprojektować nową sieć neuronową, aby pomóc zrozumieć złożoną fizykę, która jest nieznana w modelu fizycznym, a następnie użyć sieci neuronowej, aby uzupełnić podejście modelowania fizycznego.

Metodologia stosowana do opracowania rygorystycznych modeli fizycznych i modeli uczenia maszynowego jest bardzo podobna. Obie wymagają wielu wyników eksperymentalnych i danych, aby kształtować przewidywania, ale uczenie maszynowe oszczędza wiele czasu i wysiłku, poprawiając dokładność. To również przedstawia okazję, aby w pełni wykorzystać duże ilości danych generowanych w środowisku produkcyjnym, aby poprawić kontrolę procesu.

To jest tylko jeden przykład, aby zilustrować szerszy temat w naszej branży: Dopóki są technolodzy, których misją jest wyłużenie prawa Moore’a, nowe innowacyjne rozwiązania będą rozwiązywać problem skalowania przez wiele różnych kreatywnych dróg.

Czy jest coś jeszcze, co chciałbyś podzielić o ASML?

W Dolinie Krzemowej ASML zatrudnia wyspecjalizowaną potęgę oprogramowania, poświęconą wyłużeniu prawa Moore’a, korzystając z unikalnej ekspertyzy w modelowaniu fizycznym i algorytmach numerycznych.

To pozycjonuje nas, aby skupić się na kilku kluczowych nakazach dla firmy, w tym:

• Wykorzystanie coraz większej mocy obliczeniowej, aby dalej rozwijać nasze aplikacje uczenia maszynowego, skupione na symulowaniu procesu litografii, aby wyłużyć prawo Moore’a,
• Integracja naszych kompetencji obliczeniowych i metrologicznych, aby dalej poprawić dokładność modeli, a także generować i lepiej wykorzystywać duże ilości wysokiej jakości danych obrazowych, aby poprawić technologię optymalizacji wzorów, oraz
• Wspieranie i rozwijanie naszych rozwiązań obliczeniowych dla następnej generacji systemów litografii EUV, aby wspierać kontynuację prawa Moore’a.

Chociaż są to różne drogi rozwoju produktów, każda z tych równoległych ścieżek jest kluczowa dla dalszego utrzymania agresywnych wysiłków skalowania producentów chipów. A uczenie maszynowe jest technologią umożliwiającą każdą z tych ścieżek. Nasze innowacje nie tylko napędzają całą branżę technologii konsumenckiej, ale również napędzają dalsze innowacje w naszych własnych produktach, ponieważ zyskujemy coraz większą moc obliczeniową.

Dziękujemy za odpowiedzi na wszystkie nasze pytania. Czytelnicy, którzy chcą dowiedzieć się więcej, powinni odwiedzić ASML Silicon Valley tutaj

https://youtu.be/l_DXCi0vNwI