І Цзоу, старший директор з розробки, ASML Silicon Valley – серія інтерв’ю

Ї Цзоу керує командою розробки продуктів у галузі обробки даних ASML Силіконова долина. ASML розробляє складне програмне забезпечення та метрологічні рішення, спрямовані на вирішення зростаючих складнощів, що виникають на невеликих вузлах.

Що зацікавило вас займатися інженерією?

У дитинстві я завжди був дуже допитливим і зацікавленим у розумінні того, як все працює. Це змусило мене тяжіти до таких предметів, як наука в середній школі, але швидко зрозумів, що інженери — це люди, які розробляли та створювали рішення для вирішення реальних проблем і справляли позитивний вплив на наш світ.

У коледжі я також оцінив те, що інженерні ступені зосереджені на розвитку інших важливих навичок, окрім основ фізики та математики, які можна легко застосувати на ринку праці для багатьох професій. Інженери набувають сильного аналітичного мислення та навичок критичного вирішення проблем, а також здатності переходити від масштабного мислення до детально-орієнтованого підходу, необхідного для втілення ідей у ​​життя – від творчої концепції до проектування системи до кінцевого продукту.

Чи можете ви поділитися з нами своєю подорожжю про те, як ви стали старшим директором з розробки в ASML?

У 2014 році я приєднався до ASML із GlobalFoundries, американської напівпровідникової компанії, яка розробляє та виготовляє кремнієві мікросхеми. Як член групи передових технологій розробки в ASML Silicon Valley, я керував кількома дослідницькими проектами, зосередженими на оцінці та створенні прототипів методів літографії, які використовуються для вдосконалення процесу виробництва мікросхем, наприклад покращення роздільної здатності шаблонів.

За той самий період часу я створив технічну команду, яка спеціалізується на машинному навчанні. Ми продемонстрували доцільність застосування глибокого навчання для кількох критично важливих програм, що призвело до розробки нового сімейства продуктів. Я також очолював тісну співпрацю з провідною компанією з виробництва чіпів, щоб досліджувати застосування наукових даних у масштабних виробничих фабриках (фабриках, де виготовляють чіпи). Це призвело до створення кількох нових можливостей додаткової вартості для ASML. З моменту останнього підвищення в 2019 році я продовжую поширювати методи науки про дані на наш ширший ринок клієнтів.

ASML є лідером інновацій у напівпровідниковій промисловості, оскільки вони забезпечують виробників чіпів усім необхідним – обладнанням, програмним забезпеченням і послугами – для масового виробництва візерунків на кремнії за допомогою літографії. Чи можете ви швидко підсумувати, що таке літографія щодо проектування комп’ютерних мікросхем?

Робота, яку виконує ASML, є ключовим інгредієнтом для створення потужніших, дешевших, енергоефективних і повсюдних чіпів. Це починається з нашої літографічної системи, яка, по суті, є проекційною системою, яка використовує ультрафіолетове світло для створення мільярдів крихітних структур на тонких пластинах кремнію.

Світло проектується на креслення візерунка (відомого як «сітка» або «маска»), який буде надруковано. Оптика фокусує малюнок на кремнієвій пластині, яка раніше була покрита світлочутливою хімікатом. Коли неекспоновані частини витравлюються, виявляється тривимірний візерунок. Процес повторюється знову і знову в цій покроковій системі сканування, яка вимірює та експонує паралельно.

Ці мікросхеми утворюють багатоповерхове «місто» схем із мільярдами крихітних з’єднань на тонких, як пластина, шарах. Разом ці структури утворюють інтегральну схему або мікросхему. Чим більше структур виробники мікросхем можуть вмістити в чіп, тим він швидший і потужніший.

ASML має два основних типи систем літографії. Для початку, чи могли б ви пояснити, що таке EUV-літографічна система?

EUV є найбільшим кроком у розвитку літографії з самого початку. Складність EUV-світла полягає в тому, що його поглинає все, навіть повітря. Його також, як відомо, важко створити.

Літографічна система EUV має велику високовакуумну камеру, в якій світло може поширюватися досить далеко, щоб потрапляти на пластину. Світло спрямовується серією ультравідбиваючих дзеркал. EUV система використовує високоенергетичний лазер, який запускає мікроскопічну краплю розплавленого олова (яка рухається 50,000 XNUMX разів на секунду) і перетворює її на плазму, випромінюючи EUV світло, яке потім фокусується в промінь.

Чи можете ви пояснити, чим система літографії DUV відрізняється від системи літографії EUV?

Наша літографічна система DUV є робочою конячкою галузі, яка використовується для виробництва широкого діапазону напівпровідникових вузлів і технологій. EUV використовується разом із системами DUV на найсучасніших вузлах і критичних рівнях для забезпечення доступного масштабування.

Одним із справді вражаючих аспектів ASML є те, як компанія оновлює старі системи, такі як «класичні» літографічні системи PAS 5500 і TWINSCAN. Для чого їх зараз ремонтують?

І закон Мура, і «Більше, ніж Мур» потребують палива для наших економічно ефективних рішень, що сприяє збільшенню продажів новостворених занурювальних і сухих систем TWINSCAN, а також відремонтованих степерів і сканерів PAS 5500 і TWINSCAN.

З якою нанометровою довжиною хвилі може працювати ASML?

Найдосконаліша EUV-літографічна система ASML забезпечує EUV-світло з довжиною хвилі 13.5 нм.

Закон Мура є послідовним протягом кількох десятиліть, чи вірите ви, що закон Мура наближається до кінця чи його можна розширити?

Розширення закону Мура стає дедалі складнішим і дорожчим, але він не помер. Ми не настільки близькі до фундаментальних меж фізики, як дехто хоче, щоб ми повірили. Конструкції чіпів наступного покоління включатимуть більш екзотичні матеріали, нові технології упаковки та більш складні 3D-дизайни. Ці нові розробки забезпечать наступні великі хвилі інновацій, як-от вдосконалений штучний інтелект і швидке підключення до 5G, а також створять споживчі продукти, про які ми ще навіть не думали.

Я особисто працюю в бізнесі прикладних програм ASML, зосередженому на розробці програмних рішень для розширення можливостей продуктивності нашого апаратного забезпечення, яке використовується виробниками мікросхем для масового виробництва все менших шаблонів на кремнії. Без програмного забезпечення, яке ми розробляємо, нашим літографічним системам було б неможливо виготовляти мікросхеми все менших розмірів.

Наша команда інженерів постійно працює над розумінням і моделюванням фізичних ефектів, які впливають на процес створення візерунка, щоб ми могли передбачити, як візерунок дизайну буде надруковано на кремнієвій пластині, і оптимізувати його форму для створення потрібного зображення.

Це ітеративний, обчислювально інтенсивний процес, який вимагає ефективного та точного використання великомасштабної розподіленої високопродуктивної обчислювальної архітектури. Сучасні вдосконалені мікросхеми мають мільярди транзисторів, а це означає, що ми повинні моделювати й оптимізувати зображення мільярдів шаблонів. Щоб досягти цього з надзвичайною точністю протягом 24 годин, ми повинні знайти розумні способи продовжувати покращувати продуктивність моделі з точки зору точності та часу виконання.

Оскільки компонування мікросхем стає все більш складним, щоб розширити закон Мура, машинне навчання може значно прискорити ключову частину процесу моделювання та виробництва. У складі команд ASML Silicon Valley дослідники даних досліджують, як розробити нову нейронну мережу, щоб допомогти зрозуміти складну фізику, невідому фізичній моделі, а потім використовувати нейронну мережу для розширення підходу до фізичного моделювання.

Методологія, яка використовується для розробки строгих фізичних моделей і моделей машинного навчання, дуже схожа. Обидва потребують багато експериментальних результатів і даних, щоб сформувати прогноз, але машинне навчання заощаджує багато часу та зусиль, одночасно підвищуючи точність. Це також надає можливість повніше використовувати великі обсяги даних, створених у виробничому середовищі, для покращення контролю процесу.

Це лише один приклад, щоб проілюструвати ширшу тему в нашій галузі: поки є технологи, яким доручено розширити закон Мура, нові інноваційні рішення вирішуватимуть проблему масштабування за допомогою багатьох різних творчих шляхів.

Чи є ще щось, чим ви хотіли б поділитися про ASML?

У Кремнієвій долині ASML використовує вузькоспеціалізоване програмне забезпечення, призначене для розширення закону Мура, використовуючи його унікальний досвід у фізичному моделюванні та чисельних алгоритмах.

Це змушує нас зосередитися на кількох ключових вимогах для компанії, зокрема:

• Використовуйте постійно зростаючу обчислювальну потужність для подальшого вдосконалення наших програм машинного навчання, зосереджених на моделюванні процесу літографії для розширення закону Мура,
• Інтегруйте наші обчислювальні та метрологічні компетенції для подальшого підвищення точності моделі, а також для створення та кращого використання великої кількості високоякісних даних зображень для вдосконалення технології оптимізації шаблонів, а також
• Підтримуйте та розширюйте наші обчислювальні рішення для дорожньої карти EUV-літографії наступного покоління, щоб підтримувати продовження закону Мура.

Хоча це різні дорожні карти для продуктів, кожен паралельний шлях має вирішальне значення для подальшої підтримки агресивних зусиль виробника мікросхем щодо масштабування. І машинне навчання є сприятливою технологією, яка використовується на кожному шляху. Наші інновації не тільки рухають вперед цілу індустрію споживчих технологій, але й стимулюють подальші інновації в наших власних продуктах, оскільки ми отримуємо постійно зростаючу обчислювальну потужність.

Дякуємо, що відповіли на всі наші запитання. Читачі, які хочуть дізнатися більше, повинні відвідати ASML Силіконова долина