— Господин Линь, я хочу ещё раз подчеркнуть: технология NIL от Canon имеет огромные недостатки. Она абсолютно не так «дружелюбна», как её рекламируют! В ней есть критические, практически, на мой взгляд, неразрешимые дефекты!
Доктор Чэнь Лэй, ведущий специалист Китая в области физики конденсированного состояния, недавно вернувшийся из Техасского института электроники в США, говорил это в Центре передовых технологий при Шанхайском университете Цзяо Тун. Он возглавлял команду, которая принимала технологию NIL в оптическом исследовательском центре Canon в Уцуномия, префектура Тотиги. Чэнь Лэй был единственным китайским инженером среди присутствующих, кто имел практический опыт работы с NIL-литографом Canon.
В октябре 2023 года Canon официально анонсировала свой первый коммерческий NIL-инструмент FPA-1200NZ2C и поставила его таким производителям памяти, как Kioxia и SK Hynix, а также исследовательским центрам в США. Техасский институт электроники, один из ключевых членов американского полупроводникового исследовательского альянса, получил этот инструмент не для производства, а для исследований и прототипирования передовых полупроводников.
Линь Жань кивнул, приглашая Чэнь Лэя продолжать. Это была их первая встреча после возвращения доктора в Китай. Линь Жань был слишком занят, только вернулся в Шанхай, а Чэнь Лэй только что прибыл.
Чэнь Лэй глубоко вздохнул и кивнул. Он снял очки и тщательно протёр их мягкой тканью — привычное действие, которое помогало ему упорядочить мысли.
— Хорошо, господин Линь. — Он снова надел очки и обвёл взглядом присутствующих. — Во-первых, я признаю, что реклама Canon не является ложью. В идеальных условиях NIL действительно может делать всё, что они обещают. Я сам видел в их лаборатории образцы однослойных пластин, отпечатанных с помощью NIL, с поразительной точностью и выходом годных. Но это как концептуальный суперкар: на гоночном треке он показывает рекордную скорость, но вывезите его на городские улицы, и он может уступить даже обычному семейному седану. Его недостатки кроются не в верхнем пределе возможностей, а в нижнем, в каждом, казалось бы, незначительном этапе перехода от лаборатории к массовому производству. Я обозначу их следующим образом:
Во-первых, и это, на мой взгляд, самое губительное — я называю это «каскадом дефектов».
Это слово вызвало лёгкое оживление в зале. Представитель SMIC, Лян Мэнсун, явно насторожился при упоминании дефектов.
Чэнь Лэй поднял один палец, его голос стал предельно серьёзным:
— Традиционная литография, будь то DUV или EUV, является бесконтактной. Это, я уверен, всем известно. Свет проходит через маску и проецируется на пластину. Даже если на маске есть пылинка, из-за уменьшения оптической системой влияние на отдельный чип относительно контролируемо. Но NIL — контактный процесс! Это физическое тиснение! Что произойдёт, если наночастица попадёт на шаблон или образуется в процессе тиснения?
Он сделал паузу, давая всем время подумать.
— Дефект будет переноситься шаблоном, как штампом, на каждый печатаемый чип. Более того, эта частица может загрязнить сам шаблон, превратив его в постоянный источник загрязнения, который будет снова и снова воспроизводить дефект на каждой последующей пластине. Это не точечная проблема, это катастрофа в масштабах целой линии, целого участка. Мы называем это «распространением дефекта». В Техасском институте электроники один проект пришлось остановить из-за микрозагрязнения, которое привело к браку 13 пластин подряд, с прямыми убытками более 800 тысяч долларов. Решение Canon? Усилить очистку, ввести контроль в реальном времени. Но это означает частые остановки производства, проверки и промывку шаблонов. Потеря производительности и временные затраты с лихвой съедят всю экономию от закупки оборудования! Это и есть «каскад дефектов»: как только он запускается, он мгновенно сметает все надежды на выход годных и контроль затрат.
Чэнь Лэй продолжил:
— Второй недостаток — «чёрный ящик материаловедения». Ключ к NIL — это не только оборудование, но и фоторезист, или, как они его называют, смола. Это уже принципиально отличается от традиционных фоторезистов. Рецептура этой смолы — душа процесса NIL. Её вязкость, текучесть, скорость отверждения, способность отделяться от шаблона — каждый параметр определяет успех. И эта рецептура — абсолютная коммерческая тайна Canon, разработанная совместно с химическими партнёрами. Что это значит?
Взгляд Чэнь Лэя стал острым:
— Это значит, что, выбрав путь NIL, мы покупаем не просто станок, а привязываем себя к экосистеме Canon! Мы вынуждены постоянно покупать у них дорогие, запатентованные смолы. Мы пытаемся разработать альтернативу? Это чрезвычайно сложно, потому что мы не знаем, под какие параметры их оборудования заточена смола. Мы хотим сменить поставщика? Извините, но другие поставщики не прошли валидацию Canon, и если что-то пойдёт не так, ответственность они не несут. Господин Линь, понимаете? Мы переходим от аппаратной монополии ASML к двойной блокировке Canon — аппаратное обеспечение плюс расходные материалы! Это стратегически крайне пассивно. Конечно, на этот раз они передают технологию, и наше ограничение будет только в расходниках, но и это серьёзно. Обойти расходники крайне сложно — это результат двадцатилетних наработок, и времени на это уйдёт много, другого пути нет.
Один из сопровождающих технических чиновников не выдержал:
— Доктор Чэнь, а как же точность совмещения слоёв? Данные Canon показывают очень высокую точность.
Чэнь Лэй посмотрел на него и покачал головой:
— И здесь мы подходим к третьей ловушке — накопленной ошибке. Да, для нескольких слоёв точность совмещения NIL выглядит впечатляюще. Но производство логических чипов требует десятков, а то и сотен слоёв. NIL — это физический контакт, и каждое тиснение и отделение вызывает микронапряжения и температурные колебания на пластине. Эти деформации крайне малы; на первом, втором слое их почти не заметно. Но когда накапливается 30, 40 слоёв? Эти крошечные ошибки нарастают как снежный ком, приводя к катастрофическим отклонениям на верхних уровнях. Это как строить небоскрёб с помощью слегка неточного шаблона. На десятом этаже всё выглядит идеально; на пятидесятом начинают проявляться проблемы; а к концу строительства всё здание может быть искривлено и наклонено. Canon показывает нам идеальную картинку первых десяти слоёв, но они не покажут и не посмеют показать, что будет после «завершения». В Техасе ни одна ведущая компания по производству логических чипов не рискнула бы использовать NIL для ответственных этапов более чем в 20 слоёв. Возможно, именно поэтому Canon так охотно продаёт эту технологию...
Три основные ловушки, описанные Чэнь Лэем — каскад дефектов, чёрный ящик материаловедения и накопленная ошибка, — были взаимосвязаны и представляли собой идеальный технологический капкан: от процесса и затрат до стратегической безопасности и надёжности конечного продукта. Все в комнате оценили его компетентность — он был единственным экспертом, реально знавшим NIL.
Линь Жань махнул рукой:
— Доктор Чэнь, я понял. Всё это мелочи. Всё, что от вас требуется, — это отправиться туда, изучить их технологии и привезти их обратно.
Чэнь Лэй тихо произнёс:
— Я смог вернуться, потому что в моём кругу в Америке я и такие учёные, как я, всегда были чужаками.
Он помедлил, подбирая слова, чтобы спокойно изложить то, что долго держал в себе.
— Почему я вернулся? Не потому, что мне предложили невероятные условия на родине. А потому, что в Америке у таких учёных, как я, больше нет места. Все мои проекты проверяли, мою команду расформировали, мой допуск понизили. Они очень цивилизованно, но полностью изолировали меня. Поэтому я вернулся. Но моё возвращение не означает, что я могу игнорировать проблемы на пути NIL или с чистой совестью сидеть на этой технологической жиле и наблюдать, как мы вкладываем в неё огромные ресурсы. EUV перед нами закрыл дверь — мы видим это, знаем, и все понимают, что нужно создавать свой литограф. Но NIL — другое дело! NIL — это мягкая ловушка! Она не убьёт вас сразу, но медленно высосет наши силы! Она подорвёт изнутри доверие к нашим национальным программам по созданию собственного оборудования, в которые уже вложены огромные средства. Все спросят: «Зачем нам тратить сотни миллиардов и ждать десять лет, если оборудование Canon и дешевле, и лучше?» Как только мы в это поверим и сделаем ставку на NIL, мы откажемся от собственных усилий. Я не хочу, чтобы страна и усилия бесчисленных коллег снова наступили в ту ловушку, через которую я прошёл. Мы можем купить один-два экземпляра для изучения и анализа, чтобы учиться у достойного противника. Но мы не должны ставить судьбу нашей полупроводниковой промышленности в зависимость от чужой доброй воли и казалось бы прекрасного «короткого пути». По этому пути я прошёл и знаю, что в конце его — обрыв.
Линь Жань зааплодировал:
— Доктор Чэнь, не волнуйтесь. Всё, что вы знаете, знаем и мы. Я не знаю, ловушка это или нет, но я верю, что мы преподнесём им сюрприз, беспрецедентный сюрприз. Лично я люблю «пряники со взрывчаткой» — съедаю пряник, а взрывчатку отправляю обратно.
***
Смешанные чувства привели Чэнь Лэя в хорошо охраняемый исследовательский центр Canon. Он и его команда из двенадцати ведущих специалистов Китая в области материаловедения, точной механики, оптики и программного обеспечения прибыли, чтобы «забрать трофеи». Несмотря на предупреждения Чэнь Лэя, они полагались на гарантии Линь Жаня. Все, кроме Чэнь Лэя, видели технологию лишь в рекламных проспектах Canon. Линь Жань в их глазах был почти всемогущ. Ожидания были высоки.
Их встретил главный инженер проекта NIL компании Canon, господин Судзуки.
— Доктор Чэнь, уважаемые эксперты, добро пожаловать в Уцуномия. В соответствии с межправительственным соглашением, в ближайшие три месяца мы полностью ознакомим вас с эксплуатацией, обслуживанием и настройкой технологических параметров Canon FPA-1200NZ2C.
Перед входом в сверхчистый цех к ним присоединился незваный гость.
— Здравствуйте, я Дэвид Дэвидсон, — сказал американец в униформе KLA с широкой улыбкой. — Я технический консультант от KLA, который будет помогать Canon с интеграцией нашей системы оптического контроля SpectraShape 11 с оборудованием NIL. Рад сотрудничать с вами.
Чэнь Лэй пожал ему руку — внутренний сигнал тревоги прозвучал мгновенно. KLA — это американская компания, основа контроля качества в полупроводниковой промышленности. Присутствие их «технического консультанта» вряд ли было случайностью, учитывая опыт работы Чэнь Лэя в Америке.
В сверхчистом цехе стоял FPA-1200NZ2C — в отличие от громоздких монстров EUV ASML, он напоминал футуристическое медицинское устройство. Судзуки был щедр на объяснения. Он подробно показал рабочий процесс: как оборудование, подобно принтеру, наносит на 300-мм кремниевую пластину нанолитры смолы с точностью до 0,1 нанометра; как роботизированная рука с точностью до микрона прижимает кварцевый шаблон к пластине в вакууме, «штампуя» схему. Весь процесс занимал несколько секунд, и под действием ультрафиолета смола затвердевала, идеально воспроизводя рисунок. Всё выглядело просто, элегантно и эффективно.
Вернувшись в гостиницу, один из молодых инженеров команды взволнованно сказал Чэнь Лэю:
— Учитель Чэнь, это просто прорыв! Принцип такой простой, стоимость такая низкая! Если мы сможем решить...
Чэнь Лэй молчал, его хмурый взгляд становился всё глубже. Действительно ли господин Линь был настолько всемогущ, что мог решить проблемы, с которыми не справился весь американский полупроводниковый исследовательский альянс? Возможно ли такое для человека?
Оборудование Canon было поставлено в 2023 году. К 2025 году оно должно было перейти к производству, и не сложных логических чипов, а только флэш-памяти NAND. Однако даже Kioxia и SK Hynix не смогли решить эти проблемы. Американский альянс — тем более. Как же господин Линь планирует это сделать? Может, у него есть какое-то гениальное решение, как у Линь Бэньцзяня, который когда-то придумал использовать воду в качестве прослойки? В голове Чэнь Лэя роились сомнения.
Когда команда начала углубляться в детали ключевых технологий, они, как и предсказывал Чэнь Лэй, впервые столкнулись с невидимой стеной.
— Господин Судзуки, — спросил Чэнь Лэй на техническом семинаре, — ключ к NIL — это совершенство шаблона. Можем ли мы посетить ваш цех по производству и восстановлению шаблонов?
Судзуки вежливо поклонился:
— Очень сожалею, доктор Чэнь. Исходная пластина шаблона изготавливается с помощью оборудования для электронно-лучевой литографии компании Applied Materials. Наше соглашение охватывает только сам литографический инструмент.
Консультант Дэвидсон, сидевший в заднем ряду, поднял голову и одарил Чэнь Лэя безупречной улыбкой.
Днём специалист команды по материалам снова наткнулся на препятствие, пытаясь проанализировать состав смолы.
— Господин Судзуки, химический состав и рецептура этой светочувствительной смолы являются ключом к достижению низкого уровня дефектов. Можем ли мы получить соответствующие технические данные?
Ответ Судзуки почти дословно повторил утренний:
— Очень сожалею, доктор. Эта смола является запатентованным соединением компании Dow Chemical. Мы также импортируем её в готовых картриджах. Её рецептура является коммерческой тайной США и не входит в рамки данной передачи технологий.
К концу недели, когда команда захотела узнать, как обнаруживать и классифицировать нанодефекты, Дэвидсон решил выступить лично. Работая с дорогим оборудованием KLA, он доброжелательно объяснял:
— Как видите, наша система SpectraShape позволяет чётко идентифицировать дефекты размером менее 10 нанометров. Конечно, алгоритмы интерпретации этих данных и обратная связь с технологическим процессом являются проприетарным программным обеспечением KLA. Согласно соглашению, мы предоставим услуги по установке и технической поддержке для ваших заводов на материке.
Поздним вечером в гостиничном номере Чэнь Лэй и несколько ключевых членов его команды анализировали итоги двух недель. Первоначальный энтузиазм исчез без следа.
— Я понимаю, — пробормотал инженер по интеграции процессов, — они продали нам не просто станок, а экосистему.
Он не договорил: эта экосистема была встроена в их экосистему, и вырваться из неё было невозможно.
Чэнь Лэй подошёл к окну, глядя на тихий ночной пейзаж Уцуномия.
— Я был прав, — сказал он с необычайным спокойствием. — Теперь остаётся только ждать, как господин Линь решит эту задачу. Мне интересно, чья задача окажется сложнее: та, что поставили американцы, или та, которую способен решить величайший математик мира.
Именно этот вопрос оставался единственным, который мучил членов команды все последние дни.

Комментарии

Загрузка...