Yi Zou, Giám đốc Kỹ thuật cao cấp, ASML Thung lũng Silicon – Loạt phỏng vấn

Yi Zou quản lý các đội kỹ thuật sản phẩm khoa học dữ liệu tại ASML Thung lũng Silicon. ASML phát triển phần mềm và giải pháp đo lường tinh vi, giải quyết các phức tạp ngày càng tăng khi gặp phải các nút nhỏ hơn.

Điều gì đã thu hút bạn theo đuổi kỹ thuật?

Khi còn là một đứa trẻ, tôi luôn rất tò mò và quan tâm đến việc hiểu cách thức hoạt động của mọi thứ. Điều này đã dẫn tôi đến các môn khoa học tại trường trung học, nhưng nhanh chóng nhận ra rằng các kỹ sư là những người thiết kế và xây dựng các giải pháp để giải quyết các vấn đề thực tế và tạo ra tác động tích cực đến thế giới của chúng ta.

Tại trường đại học, tôi cũng đánh giá cao cách các bằng cấp kỹ thuật tập trung vào việc phát triển các kỹ năng quan trọng khác, ngoài các nguyên tắc cơ bản của vật lý và toán học, có thể chuyển giao được trong thị trường lao động cho nhiều nghề nghiệp khác nhau. Các kỹ sư có được tư duy phân tích và kỹ năng giải quyết vấn đề quan trọng, cũng như khả năng chuyển đổi giữa tư duy tổng thể và tiếp cận chi tiết cần thiết để đưa ý tưởng vào cuộc sống – từ khái niệm sáng tạo đến thiết kế hệ thống đến sản phẩm cuối cùng.

Bạn có thể chia sẻ với chúng tôi về hành trình trở thành Giám đốc Kỹ thuật cao cấp tại ASML?

Vào năm 2014, tôi đã gia nhập ASML từ GlobalFoundries, một công ty bán dẫn Mỹ thiết kế và sản xuất chip silicon. Là thành viên của đội phát triển công nghệ tiên tiến tại ASML Thung lũng Silicon, tôi đã lãnh đạo một số dự án nghiên cứu tập trung vào việc đánh giá và tạo mẫu các kỹ thuật quang khắc được sử dụng để cải thiện quá trình sản xuất chip, chẳng hạn như độ phân giải mẫu được cải thiện.

Trong cùng thời gian, tôi đã xây dựng một đội kỹ thuật chuyên về học máy. Chúng tôi đã chứng minh tính khả thi của việc áp dụng học sâu vào một số ứng dụng quan trọng, điều này đã dẫn đến sự phát triển của một dòng sản phẩm mới. Tôi cũng đã lãnh đạo sự hợp tác chặt chẽ với một công ty sản xuất chip hàng đầu để khám phá các ứng dụng khoa học dữ liệu trong các nhà máy sản xuất hàng loạt (những nơi sản xuất chip). Điều này đã dẫn đến việc tạo ra một số cơ hội giá trị gia tăng mới cho ASML. Kể từ khi được thăng cấp gần đây nhất vào năm 2019, tôi tiếp tục mở rộng các kỹ thuật khoa học dữ liệu của chúng tôi đến thị trường khách hàng rộng lớn hơn.

ASML là một nhà lãnh đạo đổi mới trong ngành công nghiệp bán dẫn, vì họ cung cấp cho các nhà sản xuất chip mọi thứ họ cần – phần cứng, phần mềm và dịch vụ – để sản xuất hàng loạt các mẫu trên silicon thông qua quang khắc. Bạn có thể tóm tắt nhanh chóng về quang khắc là gì khi nói đến việc thiết kế chip máy tính?

Công việc mà ASML thực hiện là một thành phần quan trọng để làm cho chip trở nên mạnh mẽ, rẻ hơn, tiết kiệm năng lượng hơn và phổ biến hơn. Nó bắt đầu với hệ thống quang khắc của chúng tôi, về cơ bản là một hệ thống chiếu, sử dụng ánh sáng cực tím để tạo ra hàng tỷ cấu trúc nhỏ trên các lát silicon mỏng.

Ánh sáng được chiếu lên một bản thiết kế của mẫu (được gọi là ‘reticle’ hoặc ‘mask’) sẽ được in. Quang học tập trung mẫu vào wafer silicon, đã được phủ một lớp hóa chất nhạy sáng trước đó. Khi các phần không được chiếu sáng bị ăn mòn, một mẫu ba chiều được tiết lộ. Quá trình này được lặp lại nhiều lần trong hệ thống quét và đo, đo và phơi sáng song song.

Các chip này tạo thành một “thành phố” nhiều tầng của các mạch với hàng tỷ kết nối nhỏ trên các lớp wafer mỏng. Cùng nhau, những cấu trúc này tạo thành một mạch tích hợp, hoặc chip. Số lượng cấu trúc mà các nhà sản xuất chip có thể nhồi nhét vào một chip, chip đó sẽ càng nhanh và mạnh hơn.

ASML có hai loại hệ thống quang khắc chính. Để bắt đầu, bạn có thể giải thích hệ thống quang khắc EUV là gì?

EUV đại diện cho bước tiến lớn nhất trong sự phát triển của quang khắc kể từ đầu. Điều khó khăn với ánh sáng EUV là nó bị hấp thụ bởi mọi thứ, ngay cả không khí. Nó cũng rất khó để tạo ra.

Một hệ thống quang khắc EUV có một buồng chân không lớn trong đó ánh sáng có thể đi đủ xa để hạ cánh trên wafer. Ánh sáng được hướng dẫn bởi một loạt các gương phản chiếu cực kỳ phản chiếu. Một hệ thống EUV sử dụng một tia laser năng lượng cao bắn vào một giọt nhỏ của chất lỏng thiếc (đang di chuyển 50.000 lần mỗi giây) và biến nó thành plasma, phát ra ánh sáng EUV, sau đó được tập trung thành một chùm.

Bạn có thể giải thích sự khác biệt giữa hệ thống quang khắc DUV và hệ thống quang khắc EUV?

Hệ thống quang khắc DUV của chúng tôi là công cụ chính của ngành công nghiệp được sử dụng để sản xuất một loạt các nút bán dẫn và công nghệ. EUV được sử dụng cùng với hệ thống DUV tại các nút tiên tiến nhất và các lớp quan trọng để thúc đẩy khả năng mở rộng chi phí.

Một trong những khía cạnh ấn tượng của ASML là công ty cách họ tân trang lại các hệ thống cũ như hệ thống quang khắc ‘cổ điển’ PAS 5500 và TWINSCAN. Hiện tại, chúng đang được tân trang lại để làm gì?

Cả Định luật Moore và Hơn Moore đều thúc đẩy nhu cầu về các giải pháp tiết kiệm chi phí của chúng tôi, thúc đẩy doanh số bán của cả hệ thống TWINSCAN ngâm và khô mới được xây dựng, cũng như hệ thống stepper và scanner PAS 5500 và TWINSCAN đã được tân trang lại.

Hiện tại, ASML có thể làm việc với bước sóng nanomet nào?

Các hệ thống quang khắc EUV tiên tiến nhất của ASML cung cấp bước sóng 13,5 nm của ánh sáng EUV.

Định luật Moore đã nhất quán trong nhiều thập kỷ, bạn có tin rằng Định luật Moore đang gần kết thúc hoặc nó có thể được kéo dài thêm?

Việc kéo dài Định luật Moore đang trở nên ngày càng khó khăn và tốn kém, nhưng nó không chết. Chúng tôi không gần với các giới hạn cơ bản của vật lý như một số người cho rằng. Các thiết kế chip thế hệ tiếp theo sẽ bao gồm các vật liệu ngoại lai, công nghệ đóng gói mới và các thiết kế 3D phức tạp hơn. Những thiết kế mới này sẽ cho phép các làn sóng đổi mới lớn tiếp theo, như trí tuệ nhân tạo tiên tiến và kết nối nhanh với 5G, cũng như tạo ra các sản phẩm tiêu dùng mà chúng tôi chưa từng nghĩ đến.

Tôi cá nhân làm việc trong kinh doanh Ứng dụng của ASML, tập trung vào việc phát triển các giải pháp phần mềm để mở rộng khả năng của phần cứng, được sử dụng bởi các nhà sản xuất chip để sản xuất hàng loạt các mẫu nhỏ hơn trên silicon. Sẽ là không thể đối với các hệ thống quang khắc của chúng tôi để sản xuất chip ở các kích thước nhỏ hơn nếu không có phần mềm mà chúng tôi phát triển.

Đội ngũ kỹ sư của chúng tôi liên tục làm việc để hiểu và mô hình hóa các hiệu ứng vật lý ảnh hưởng đến quá trình tạo mẫu, để chúng tôi có thể dự đoán cách một mẫu thiết kế sẽ được in lên wafer silicon và tối ưu hóa hình dạng của nó để tạo ra hình ảnh mà chúng tôi muốn.

Đây là một quá trình lặp lại, đòi hỏi sự sử dụng hiệu quả và chính xác của một kiến trúc máy tính hiệu suất cao phân tán lớn. Ngày nay, các chip tiên tiến có tỷ tỷ transistor, có nghĩa là chúng tôi phải mô phỏng và tối ưu hóa việc tạo ảnh của tỷ tỷ mẫu. Để đạt được điều này với độ chính xác cực cao trong vòng 24 giờ, chúng tôi phải tìm cách thông minh để tiếp tục cải thiện hiệu suất của mô hình, về mặt độ chính xác và thời gian chạy.

Khi các bố cục chip trở nên phức tạp hơn để kéo dài Định luật Moore, học máy có thể Dramatically tăng tốc một phần quan trọng của quá trình mô phỏng và sản xuất. Trong các đội tại ASML Thung lũng Silicon, các nhà khoa học dữ liệu đang nghiên cứu cách thiết kế một mạng nơ-ron mới để giúp hiểu các vật lý phức tạp không được biết đến với mô hình vật lý và sau đó sử dụng mạng nơ-ron để tăng cường phương pháp mô hình hóa vật lý.

Phương pháp được sử dụng để phát triển các mô hình vật lý nghiêm ngặt và mô hình học máy rất giống nhau. Cả hai đều cần nhiều kết quả thực nghiệm và dữ liệu để định hình dự đoán, nhưng học máy tiết kiệm rất nhiều thời gian và công sức, đồng thời cải thiện độ chính xác. Nó cũng cung cấp cơ hội để tận dụng đầy đủ lượng dữ liệu lớn được tạo ra trong môi trường sản xuất để tăng cường kiểm soát quá trình.

Đây chỉ là một ví dụ để minh họa cho chủ đề rộng hơn trong toàn ngành: miễn là có các nhà công nghệ được giao nhiệm vụ kéo dài Định luật Moore, các giải pháp đổi mới mới sẽ giải quyết vấn đề mở rộng theo nhiều con đường sáng tạo khác nhau.

Có điều gì khác mà bạn muốn chia sẻ về ASML?

Tại Thung lũng Silicon, ASML sử dụng một đội phần mềm chuyên dụng để mở rộng Định luật Moore bằng cách tận dụng chuyên môn độc đáo của mình trong mô hình hóa vật lý và thuật toán số.

Điều này cho phép chúng tôi tập trung vào một số mệnh lệnh quan trọng của công ty, bao gồm:

• Sử dụng sức mạnh tính toán ngày càng tăng để thúc đẩy các ứng dụng học máy tập trung vào việc mô phỏng quá trình quang khắc để mở rộng Định luật Moore,
• Tích hợp năng lực tính toán và đo lường của chúng tôi để cải thiện độ chính xác của mô hình, cũng như tạo ra và sử dụng tốt hơn lượng lớn dữ liệu hình ảnh chất lượng cao để tối ưu hóa công nghệ tạo mẫu, và
• Hỗ trợ và mở rộng các giải pháp tính toán của chúng tôi cho đường dẫn quang khắc EUV thế hệ tiếp theo để hỗ trợ sự tiếp tục của Định luật Moore.

Mặc dù đây là các đường dẫn sản phẩm khác nhau, nhưng mỗi con đường song song đều quan trọng để duy trì nỗ lực mở rộng của các nhà sản xuất chip. Và học máy là một công nghệ cho phép được sử dụng trong mỗi con đường. Các đổi mới của chúng tôi không chỉ thúc đẩy toàn bộ ngành công nghệ tiêu dùng, mà còn thúc đẩy sự đổi mới hơn nữa trong các sản phẩm của chính chúng tôi khi chúng tôi có được sức mạnh tính toán ngày càng tăng.

Cảm ơn bạn đã trả lời tất cả các câu hỏi của chúng tôi. Những người đọc muốn tìm hiểu thêm nên truy cập ASML Thung lũng Silicon

https://youtu.be/l_DXCi0vNwI