Chris Miller ile çip üretimi konusundaki küresel savaşın içinde

Birkaç hafta önce Başkan Joe Biden Hollanda’daydı ve Hollanda hükümetinden ASML adlı bir şirketin Çin’e ihracatını kısıtlamasını istedi. ASML, en gelişmiş çipleri yapmak için gereken belirli bir makineyi üreten dünyadaki tek şirkettir. Apple, Hollanda’nın en büyük şirketinden bu tek makine olmadan iPhone çipleri üretemezdi. ASML sadece Hollanda ekonomisini şekillendirmekle kalmaz, tüm ekonomiyi şekillendirir. dünya ekonomi. Bu nasıl oldu?

Chris Miller, Tufts profesörü ve yazarı Chip War: Dünyanın En Kritik Teknolojisi İçin Mücadele jeopolitiğe bazı derin dalışlar ve kesinlikle büyüleyici çip üretim süreci ile birlikte bunun birçoğunda bana yol gösterdi. Bunda her şey var: dış politika, yüksek güçlü lazerler, hızlı yöneticiler, tekeller, fiziğin temel sınırları ve tabii ki Teksas. İşte başlıyoruz.

Aşağıdaki alıntı netlik için biraz düzenlendi. Tam transkript yakında geliyor.

Bize EUV litografinin temelleri ve bunun nasıl çip yaptığı hakkında bilgi verebilir misiniz?

İlk önce: litografi nedir? Silikon gofretler üzerinde desenler yapmak istiyorsanız, bunu maskelerin arasından ışık geçirerek yaparsınız. Maskeler belirli alanlarda ışığı engelleyecek ve diğer alanlarda geçmesine izin verecek ve böylece bir çip üzerinde minyatürleştirilmiş bir model elde edeceksiniz. Günümüzde gelişmiş çiplerin içine oyulmuş milyonlarca veya genellikle milyarlarca küçük devre vardır. Genellikle bir virüs boyutunda veya daha küçüktürler, bu nedenle gerçekten ultra hassas karbon yeteneklerine ihtiyacınız vardır. EUV litografi, görünür ışığın dalga boyundan çok daha küçük olan ultra küçük bir ışık olan 13,5 nanometre dalga boyunda ışık kullanır. Gerçekten küçük dalga boyuna sahip bir ışığa ihtiyacınız var çünkü yonttuğunuz devreler çok çok küçük ve genellikle sadece birkaç nanometre boyutlarında. Bu tür bir ışık üretmek gerçekten zordur çünkü X-ışını spektrumunun hemen yanındadır. Üretimi karmaşık olduğu gibi onu yansıtacak aynaların geliştirilmesi de çok zordur.

Süreç şu şekilde işliyor. Bir teneke top, bir vakumdan saatte birkaç yüz mil hızla düşer ve metrenin yaklaşık 30 milyonda biri çapındadır. Ticari bir cihazda şimdiye kadar kullanılan en güçlü lazerlerden birinin iki atışıyla toz haline getirilir ve Güneş’in yüzeyinden birkaç kat daha sıcak, yani birkaç yüz bin Fahrenheit derecelik bir plazma halinde patlar. Bu plazma, 13.5 nanometrelik tam olarak doğru dalga boyunda EUV ışığı yayar ve daha sonra, insanların şimdiye kadar ürettiği en düz aynalar olan yaklaşık bir düzine ayna dizisi aracılığıyla toplanır. Aynalar ışığı tam doğru açıda yansıtır, böylece ışık silikon levhaya çarpar ve iPhone’unuzu mümkün kılan çiplerdeki devreleri açar.

iPhone’da bir A13 çipine bu şekilde ulaşıyorsunuz, değil mi?

TSMC’nin bu makineyi ASML’den satın alması gerekiyor, o da şimdiye kadar üretilmiş en düz aynalardan ticari bir ortamda şimdiye kadar konuşlandırılmış en güçlü lazerlere ve kalay toplarına kadar tüm bu bileşenleri bir araya getirmek zorunda. Teneke topları elde etmenin biraz kolay olduğunu hayal ediyorum. O makineyi yapması gerekiyor, sonra onu TSMC’ye satıyor, o da onu iPhone çipleri veya başka bir şey yapmak için kullanıyor. ASML, bu makineyi TSMC’ye sattığında ellerini yıkar mı? Bu, çalıştırılması çok karmaşık bir şey gibi görünüyor.

Olağanüstü derecede karmaşık. Sadece makineyi tek başına göndermek birden fazla zaman alır [Boeing] 747’ler taşındı ve her biri 150 milyon dolara mal oldu. Ayrıca bu aletlerin kullanım ömrü boyunca makinenin yanında ASML personeli de bulunmaktadır. ASML, bir şeyler ters gittiğinde onlara nasıl hizmet vereceğini bilen tek şirkettir ve bir arıza durumunda yedek parçaya sahip olan tek şirkettir. ASML personeli olmadan onları çalıştıramazsınız.

O kadar sofistike ve hassaslar ki, bir seri üretim tesisinde bunların nasıl çalıştırılacağını öğrenmek, yalnızca TSMC gibi yarı iletken şirketlerinin bunları kullanmak için çok araştırma yapmasını değil, aynı zamanda ASML ile derin bir ortaklık kurmasını da gerektiriyor çünkü gerçekten benzersiz bilgilere sahipler. optiğin nasıl çalıştığı ve ışığın farklı bağlamlarda nasıl yansıdığı ve kırıldığı hakkında. Bu makineleri seri imalatta gerçekten nasıl kullanacağınızı anlamak için ASML ile çok ama çok derin bir ortaklığa ihtiyacınız var.

ASML’nin bu fabrika ekipmanı üzerinde bir tekeli var gibi görünüyor. Başka satıcılara satış yapıyorlar mı? Intel bu makineleri satın alabilir mi? Diğer dökümhaneler olabilir mi? Samsung bu makineleri satın alabilir mi?

Evet. ASML, tartışabileceğimiz Çin hariç dünyanın her yerindeki müşterilere satış yapıyor, ancak bir EUV makinesini gerçekten makul bir şekilde kullanabilen yalnızca birkaç şirket var. TSMC, Samsung, Intel ve ayrıca SK Hynix ve Micron gibi birkaç bellek yongası üreticisi. Dışarıda çok az başka potansiyel müşteri var çünkü fiyat etiketi çok yüksek ve bunlardan gerçekten faydalanmak için gereken hassas üretim becerisi seviyesi gerçekten o kadar niş ve benzersiz ki, ASML yalnızca bir müşteri tabanının yalnızca yarısını ölçeceğini biliyor. düzine veya belki de en fazla bir düzine firma.

ASML neden çipleri kendisi yapmıyor?

ASML’nin nasıl çip yapılacağı hakkında hiçbir fikri yok. Olağanüstü bir firma, ancak bir şirket ancak bu kadarını yapabilir. Bu makine, çip yapmak için gereken çok sayıda ultra karmaşık makineden yalnızca biri. Bu gerçekten karmaşık optik aracılığıyla tam olarak doğru dalga boyunda ışık tutmanın yanı sıra, yalnızca birkaç atom kalınlığında ince malzeme filmleri döşeyebilen veya silikonda yalnızca birkaç atom genişliğinde kanyonlar aşındırabilen farklı makinelere de ihtiyacınız var. Bu makineler, ASML’nin hakkında hiçbir şey bilmediği, benzersiz yeteneklere sahip farklı şirketler tarafından üretilmektedir. Yonga üreticilerinin kendileri de benzersiz yeteneklere sahiptir. TSMC, gerçekten etkili bir şekilde cips yapmak için makineleri kullanma konusunda tedarikçileri dahil herkesten daha iyidir. Gerçekten etkili yarı iletkenler üretmek için tüm bu farklı firmaların, ASML gibi araç üreticilerinin ve TSMC gibi yonga üreticilerinin ortaklığına ihtiyacımız var.

Evet. İnsanlar Milwaukee’nin mi yoksa DeWalt’ın mı en iyi elektrikli aletleri yaptığı konusunda tartışabilir ama bu sizi bir marangoz yapmaz. Buradaki hava bu mu – aracı satın alabilmeniz, ancak onu nasıl kullanacağınızı gerçekten bilmeniz gerekiyor mu?

Bu kesinlikle doğru. Bir süreç olarak nasıl kullanılacağını bilmek, yalnızca elektrik mühendisliği veya malzeme biliminde doktora ile başlamayı değil, aynı zamanda araçlarla yıllarca çalışmayı gerektirir. Bir EUV aracı geliştirme süreci 30 yıl sürdü. Bu size, gerçekten kullanmak için gereken hassasiyet ölçeği hakkında bir fikir verir.