Yi Zou, hlavný riaditeľ inžinierstva, ASML Silicon Valley – séria rozhovorov

Yi Zou riadi tímy inžinierstva produktov pre dátovú vedu ASML Silicon Valley. ASML vyvíja sofistikované softvérové ​​a metrologické riešenia, ktoré riešia narastajúcu zložitosť, s ktorou sa stretávajú menšie uzly.

Čo ťa zaujalo venovať sa inžinierstvu?

Ako dieťa som bol vždy veľmi zvedavý a zaujímalo ma, ako veci fungujú. To ma viedlo k tomu, že som na strednej škole inklinoval k predmetom ako je veda, ale rýchlo som si uvedomil, že inžinieri sú ľudia, ktorí navrhujú a stavajú riešenia na riešenie skutočných problémov a majú pozitívny vplyv na náš svet.

Na vysokej škole som tiež ocenil, ako sa inžinierske tituly zamerali na rozvoj ďalších dôležitých zručností nad rámec základov fyziky a matematiky, ktoré sú na trhu práce vysoko prenosné do mnohých rôznych povolaní. Inžinieri získavajú silné analytické myslenie a zručnosti pri riešení kritických problémov, ako aj schopnosť prechádzať medzi myslením vo veľkom obraze k prístupu orientovanému na detaily, ktorý je potrebný na uvedenie nápadov do života – od kreatívneho konceptu cez návrh systému až po konečný produkt.

Môžete sa s nami podeliť o vašu cestu, ako ste sa stali vrchným riaditeľom inžinierstva v ASML?

V roku 2014 som nastúpil do ASML z GlobalFoundries, americkej polovodičovej spoločnosti, ktorá navrhuje a vyrába kremíkové čipy. Ako člen tímu Advanced Technology Development v ASML Silicon Valley som viedol niekoľko výskumných projektov zameraných na hodnotenie a prototypovanie litografických techník používaných na zlepšenie výrobného procesu čipov, ako je napríklad zlepšené rozlíšenie vzorov.

Počas toho istého obdobia som vybudoval technický tím, ktorý sa špecializoval na strojové učenie. Preukázali sme realizovateľnosť aplikácie hlbokého učenia na niekoľko kritických aplikácií, čo viedlo k vývoju novej rodiny produktov. Viedol som tiež úzku spoluprácu s poprednou spoločnosťou vyrábajúcou čipy, aby som preskúmal aplikácie vedy o údajoch v rámci veľkoobjemových výrobných závodov (továrne, kde sa vyrábajú čipy). To viedlo k vytvoreniu niekoľkých nových príležitostí s pridanou hodnotou pre ASML. Od mojej poslednej propagácie v roku 2019 pokračujem v rozširovaní techník vedy o údajoch na náš širší zákaznícky trh.

ASML je lídrom v inováciách v polovodičovom priemysle, pretože poskytuje výrobcom čipov všetko, čo potrebujú – hardvér, softvér a služby – na hromadnú výrobu vzorov na kremíku prostredníctvom litografie. Môžete rýchlo zhrnúť, čo je litografia v súvislosti s navrhovaním počítačových čipov?

Práca, ktorú robí ASML, je kľúčovou zložkou na to, aby boli čipy výkonnejšie, lacnejšie, energeticky účinnejšie a všadeprítomnejšie. Začína to naším litografickým systémom, ktorý je v podstate projekčným systémom, ktorý využíva ultrafialové svetlo na vytváranie miliárd drobných štruktúr na tenkých plátkoch kremíka.

Svetlo sa premieta na nákres vzoru (známy ako 'reticle' alebo 'maska'), ktorý bude vytlačený. Optika zameriava vzor na kremíkový plátok, ktorý bol predtým potiahnutý chemikáliou citlivou na svetlo. Keď sú neexponované časti odleptané, odhalí sa trojrozmerný vzor. Proces sa znova a znova opakuje v systéme krok a skenovanie, ktorý meria a vystavuje paralelne.

Tieto čipy tvoria to, čo sa rovná viacposchodovému „mestu“ obvodov s miliardami malých spojení na tenkých vrstvách. Tieto štruktúry spolu tvoria integrovaný obvod alebo čip. Čím viac štruktúr dokážu výrobcovia čipov napchať na čip, tým je rýchlejší a výkonnejší.

ASML má dva hlavné typy litografických systémov. Mohli by ste na začiatok vysvetliť, čo je to EUV litografický systém?

EUV predstavuje najväčší krok v pokroku v litografii od začiatku. Zložitá vec s EUV svetlom je, že je absorbované všetkým, dokonca aj vzduchom. Je tiež známe, že je ťažké ho vytvoriť.

Litografický systém EUV má veľkú vysokovákuovú komoru, v ktorej sa svetlo môže dostať dostatočne ďaleko na to, aby dopadlo na plátok. Svetlo je vedené radom ultrareflexných zrkadiel. Systém EUV využíva vysokoenergetický laser, ktorý vystrelí na mikroskopickú kvapku roztaveného cínu (ktorá sa pohybuje 50,000 XNUMX-krát za sekundu) a premení ju na plazmu, ktorá vyžaruje EUV svetlo, ktoré sa potom zaostrí na lúč.

Môžete vysvetliť, ako sa litografický systém DUV líši od litografického systému EUV?

Náš DUV litografický systém je priemyselným ťahúňom, ktorý sa používa na výrobu širokej škály polovodičových uzlov a technológií. EUV sa používa spolu so systémami DUV v najpokročilejších uzloch a kritických vrstvách na zabezpečenie cenovo dostupného škálovania.

Jedným zo skutočne pôsobivých aspektov ASML je spôsob, akým spoločnosť renovuje staré systémy, ako sú „klasické“ litografické systémy PAS 5500 a TWINSCAN. Na čo sa momentálne renovujú?

Moorov zákon a viac než Mooreov dopyt po našich nákladovo efektívnych riešeniach poháňajú predaj novovybudovaných ponorných a suchých systémov TWINSCAN, ako aj renovovaných stepperov a skenerov PAS 5500 a TWINSCAN.

S akou vlnovou dĺžkou nanometrov dokáže ASML pracovať?

Najpokročilejšie EUV litografické systémy ASML poskytujú 13.5 nm vlnovú dĺžku EUV svetla.

Moorov zákon je konzistentný už niekoľko desaťročí, veríte, že Moorov zákon sa blíži ku koncu, alebo že ho možno ešte viac predĺžiť?

Rozšírenie Moorovho zákona je čoraz ťažšie a nákladnejšie, no nie je mŕtvy. Nie sme tak blízko k základným limitom fyziky, ako by si niektorí mysleli. Návrhy čipov novej generácie budú zahŕňať exotickejšie materiály, nové technológie balenia a zložitejšie 3D návrhy. Tieto nové dizajny umožnia ďalšie veľké vlny inovácií, ako je pokročilá umelá inteligencia a rýchla konektivita s 5G, ako aj vytváranie spotrebiteľských produktov, o ktorých sme ešte ani len netušili.

Osobne pracujem v divízii aplikácií ASML zameranej na vývoj softvérových riešení na rozšírenie výkonových možností nášho hardvéru, ktorý používajú výrobcovia čipov na hromadnú výrobu čoraz menších vzorov na kremíku. Pre naše litografické systémy by bolo nemožné vyrábať čipy v čoraz menších rozmeroch bez softvéru, ktorý vyvíjame.

Náš tím inžinierov neustále pracuje na pochopení a modelovaní fyzikálnych efektov, ktoré ovplyvňujú proces vzorovania, aby sme mohli predpovedať, ako sa dizajnový vzor vytlačí na kremíkovú dosku, a optimalizovať jeho tvar, aby sme vytvorili požadovaný obrázok.

Ide o iteratívny, výpočtovo náročný proces, ktorý si vyžaduje efektívne a presné využitie rozsiahlej distribuovanej vysokovýkonnej počítačovej architektúry. Dnešné pokročilé čipy majú miliardy tranzistorov, čo znamená, že musíme simulovať a optimalizovať zobrazovanie miliárd vzorov. Aby sme to dosiahli s extrémnou presnosťou do 24 hodín, musíme nájsť chytré spôsoby, ako pokračovať v zlepšovaní výkonu modelu, pokiaľ ide o presnosť a dobu chodu.

Keďže tieto rozloženia čipov sa stávajú zložitejšími na rozšírenie Moorovho zákona, strojové učenie môže dramaticky urýchliť kľúčovú časť simulačného a výrobného procesu. V rámci tímov v ASML Silicon Valley vedci zaoberajúci sa údajmi skúmajú, ako navrhnúť novú neurónovú sieť, ktorá by pomohla pochopiť komplexnú fyziku, ktorú fyzikálny model nepozná, a potom použiť neurónovú sieť na rozšírenie prístupu fyzického modelovania.

Metodológia použitá na vývoj prísnych fyzikálnych modelov a modelov strojového učenia je veľmi podobná. Obaja potrebujú veľa experimentálnych výsledkov a údajov na vytvorenie predpovede, ale strojové učenie šetrí veľa času a úsilia a zároveň zlepšuje presnosť. Predstavuje tiež príležitosť na lepšie využitie veľkého množstva údajov generovaných vo výrobnom prostredí na zlepšenie riadenia procesov.

Toto je len jeden príklad na ilustráciu širšej témy v našom odvetví: Pokiaľ budú existovať technológovia poverení úlohou rozšíriť Mooreov zákon, nové inovatívne riešenia budú riešiť problém škálovania prostredníctvom mnohých rôznych kreatívnych ciest.

Je ešte niečo, o čo by ste sa chceli podeliť o ASML?

V Silicon Valley spoločnosť ASML využíva vysoko špecializovanú softvérovú veľmoc, ktorá sa venuje rozšíreniu Moorovho zákona využitím svojich jedinečných odborných znalostí v oblasti fyzikálneho modelovania a numerických algoritmov.

To nás núti zamerať sa na niekoľko kľúčových požiadaviek pre spoločnosť, vrátane:

• Využite stále rastúci výpočtový výkon na ďalší pokrok našich aplikácií strojového učenia zameraných na simuláciu procesu litografie na rozšírenie Moorovho zákona,
• Integrujte naše výpočtové a metrologické kompetencie na ďalšie zlepšenie presnosti modelu, ako aj generovanie a lepšie využitie veľkého množstva vysokokvalitných obrazových údajov na zlepšenie technológie optimalizácie vzorov a
• Podporte a rozšírte naše výpočtové riešenia pre litografickú cestovnú mapu EUV novej generácie, aby ste podporili pokračovanie Moorovho zákona.

Aj keď ide o rôzne produktové plány, každá paralelná cesta je rozhodujúca pre ďalšie udržanie agresívneho škálovania výrobcu čipov. A strojové učenie je podporná technológia používaná v každej ceste. Naše inovácie nepoháňajú vpred len celé odvetvie spotrebných technológií, ale aj ďalšie inovácie v rámci našich vlastných produktov, keďže získavame stále väčší výpočtový výkon.

Ďakujeme, že ste odpovedali na všetky naše otázky. Čitatelia, ktorí sa chcú dozvedieť viac, by mali navštíviť na ASML Silicon Valley