《Японский клей, китайская земля, обратная разработка EUV》

В последние дни активно обсуждается китайский Манхэттенский проект — реверс-инжиниринг литографического оборудования ASML. Все очень взволнованы, ведь это значительный прорыв.

Но если рассмотреть с точки зрения инженерной технологии, исключив идеологию, тщательно проанализировав, можно обнаружить, что между фактом и идеалом есть разрыв, и он немаленький.

Потому что, если действительно разобрать проблему на уровне инженерии, можно обнаружить, что решение о том, может ли технологический путь долго продолжаться, зачастую зависит не от самых горячих медийных тем, а от некоторых, на первый взгляд, незначительных деталей.

В данной статье мы не будем обсуждать детали прогресса обратной литографии, а лишь коснемся одной не столь заметной новости: Япония ограничила поставки фоточувствительных материалов для Китая.

В передовых процессах фоточувствительные материалы определяют, насколько широким будет технологическое окно, смогут ли быть сдержаны случайные дефекты и не выйдет ли из-под контроля выход годных изделий.
Иными словами, есть EUV, но нет фоточувствительных материалов, а значит, невозможно повысить выход годных изделий на передовых технологиях. Без выхода годных изделий стоимость не снизится, а без снижения стоимости не будет заказов, по крайней мере, международных заказов.
Вот почему фотополимеры часто более скрытны, чем оборудование, но в инженерном плане более смертельны.

Не многие независимые исследователи понимают сложность японских фоточувствительных полимеров и привычно считают их всего лишь расходным материалом в процессе фотолитографии. Но реальность гораздо сложнее.
Высококачественные фотополимеры из Японии крайне сложно воспроизвести, так как это связано не только с определёнными химическими структурами, но, что более важно, зависит от целого комплекса производственных и контрольных процессов, которые являются линейными и не могут быть быстро итерационными.
От контроля сверхчистых исходных материалов, выбора путей полимеризации, управления распределением молекулярной массы, до статистики примесей, согласованности партий и долгосрочного поведения старения — это высокоинженерная, долгоразвивающаяся система.

Он был построен на основе десятилетий неудачных образцов.
Накапливаются множество патентов, но что более важно, многие ключевые суждения невозможно записать в статью, и их также трудно полностью изложить в патенте.
Они существуют в интуиции инженеров о том, «можно ли запустить эту партию материала на производственной линии», в опытных суждениях производственной линии об аномалиях, в десятилетиях данных о технологических параметрах и неудачах компании, в накопленных улучшениях процессов и контроля.

Это истинное значение «японского клея».
Это не просто бутылка продукта, а целый набор долгосрочных производственных мощностей в области материалов.

В Китае есть очень интересная, но часто игнорируемая ссылка в этой области:
Способности по переработке редкоземельных элементов.

В этом случае трудно воспроизвести не сами ресурсы, а технологическую систему, которая позволяет разделять, очищать и стабилизировать сложные минералы до состояния, пригодного для инженерного использования.
Это процесс, который включает в себя миллионы неудач и проб, в ходе которого расходуются огромные ресурсы и возникает большое количество загрязнений.

В Европе и Америке действительно есть ресурсы редкоземельных металлов, но настоящая сложность заключается в том, чтобы превратить «землю» в промышленный материал, который можно масштабировать, контролировать и поставлять на долгосрочной основе.
Это также набор высокоинженерных возможностей, накопленных за длительный период.
Вот почему китайские "редкие земли" могут сжимать горло Европе и США.

Что более интересно, один из основных поставщиков фоточувствительных материалов в Японии, компания Shin-Etsu Chemical, также является одним из немногих производителей в Европе, США и Японии, обладающих возможностями по переработке редкоземельных металлов. (Почему Shin-Etsu Chemical может производить как фоточувствительные материалы, так и редкоземельные металлы, мы подробно расскажем в следующий раз)

То же самое и с японскими фотополимерами, которые также могут зажать шею Китая.
Из-за прекращения поставок фоточувствительных полимеров в Японии это влияет на стабильность и выход годной продукции.
Японская фоточувствительная смола абсолютно монополизирует массовое производство с использованием EUV-литографии, то есть, даже если есть EUV, без японской фоточувствительной смолы невозможно произвести чипы 5 нм и меньше.

Даже в текущем процессе производства 7 нм в Китае, несмотря на то что не используется EUV, а применяется 193 нм ArF DUV с многократной экспозицией, все еще существует ограничение по выходу на японские высококачественные фотополимеры:
Неключевой уровень, отечественный клей уже можно использовать стабильно;
Следующий ключевой уровень может быть смешан с отечественными и импортными.
Ключевой уровень, действительно определяющий успех или неудачу, по-прежнему сильно зависит от высококачественного ArF фоточувствительного материала Японии.
Поскольку множественная экспозиция будет усиливать любые небольшие нестабильности.

Как только высококачественные фотосенсоры будут прекращены, уже низкий выход 7 нм еще больше снизится, а затраты еще больше возрастут.

Почему EUV более зависим от японских фотополимеров? Потому что только зрелые фотополимеры могут подавлять статистический шум фотонов и случайные дефекты.
7-нм ключевой уровень действительно реализует контролируемую отечественную замену, при этом может потребоваться несколько циклов исследований и разработок, не говоря уже о фоточувствительных материалах EUV, необходимых для 5-нм.

Один из этапов разработки обычно занимает от 3 до 5 лет, так как он должен включать как минимум 5 почти невозможных для параллельного выполнения и очень длительных этапов:
Исследование базовой формулы
Лаборатория → Пилотное производство
Совместная настройка устройства (Сканер + Трек)
Проверка производственной линии (уровень Wafer)
Долгосрочная проверка стабильности

Части устройства могут быть явными, но материалы и технологии являются скрытыми; машины могут быть разобраны и воспроизведены, но время, необходимое для материалов и промышленности, не может быть сжато обратным проектированием.

Японская фотосмазка, как и китайские редкоземельные элементы, представляет собой то, что может реально проявить свою ценность только на производственной линии, в конце кривой выхода, при стабильной работе без аварий в течение многих лет.

Если сказать, что обратный EUV может "открыть дверь", то фотомаска решает, сможем ли мы долго идти по этому пути.

А в вопросе полупроводников самое жестокое заключается в том —
Один успешный раз ничего не означает, только непрерывное отсутствие проблем в течение нескольких лет считается успехом.

А время, даже в эпоху ИИ, является единственным, что нельзя подвергнуть обратному проектированию.