Technologické Novinky Technológie

„Najkomplikovanejší stroj“ technologickej studenej vojny, ktorý je mimo dosahu Číny

Nástroj na výrobu čipov od holandskej spoločnosti v hodnote 150 miliónov dolárov sa stal pákou v americko-čínskom boji. Ukazuje tiež, ako pevne je globálny dodávateľský reťazec.

Hlavný inžinier zariadení Robert Young drží kremíkový plátok zo stroja na výrobu čipov vo výskumnom zariadení IBM v Albany, NY, 30. júna 2021. (Bryan Derballa/The New York Times)

Napísal Don Clark



Prezident Joe Biden a mnohí zákonodarcovia vo Washingtone sa dnes obávajú počítačových čipov a čínskych ambícií so základnou technológiou.

Ale masívny stroj predávaný holandskou spoločnosťou sa ukázal ako kľúčová páka pre tvorcov politík – a ukazuje, ako sú nádeje ktorejkoľvek krajiny na vybudovanie úplne sebestačného dodávateľského reťazca v oblasti polovodičovej technológie nereálne.



Stroj vyrába spoločnosť ASML Holding so sídlom vo Veldhovene. Jeho systém používa iný druh svetla na definovanie ultramalých obvodov na čipoch, čím sa do malých plátkov kremíka vkladá väčší výkon. Nástroj, ktorého vývoj trval desaťročia a bol predstavený pre veľkoobjemovú výrobu v roku 2017, stojí viac ako 150 miliónov dolárov. Na jeho prepravu zákazníkom je potrebných 40 prepravných kontajnerov, 20 nákladných áut a tri Boeingy 747.



Komplexný stroj je všeobecne uznávaný ako nevyhnutný na výrobu najpokročilejších čipov, čo je schopnosť s geopolitickými dôsledkami. Trumpova administratíva úspešne lobovala u holandskej vlády, aby v roku 2019 zablokovala dodávky takéhoto stroja do Číny a Bidenova administratíva nepreukázala žiadne známky zvrátenia tohto postoja.

Výrobcovia nemôžu vyrábať špičkové čipy bez tohto systému a vyrába ho iba holandská firma ASML, povedal Will Hunt, výskumný analytik Centra pre bezpečnosť a rozvíjajúce sa technológie pri Georgetownskej univerzite, ktorý dospel k záveru, že Čína by potrebovala aspoň desať rokov na vybudovanie vlastného podobného zariadenia. Z pohľadu Číny je to frustrujúce.

Stroj na výrobu čipov vo výskumnom zariadení IBM v Albany, NY (Bryan Derballa/The New York Times)

Stroj ASML sa efektívne zmenil na škrtiaci bod v dodávateľskom reťazci čipov, ktoré fungujú ako mozgy počítačov a iných digitálnych zariadení. Trojkontinentálny vývoj a výroba tohto nástroja – s využitím odborných znalostí a dielov z Japonska, Spojených štátov a Nemecka – je tiež pripomienkou toho, aký globálny je tento dodávateľský reťazec, a poskytuje kontrolu reality pre každú krajinu, ktorá chce poraziť v oblasti polovodičov. sám.

To zahŕňa nielen Čínu, ale aj Spojené štáty americké, kde Kongres diskutuje o plánoch minúť viac ako 50 miliárd dolárov na zníženie závislosti od zahraničných výrobcov čipov. Mnohé pobočky federálnej vlády, najmä Pentagon, sa obávajú závislosti USA od popredného taiwanského výrobcu čipov a blízkosti ostrova k Číne.

Spoločnosť ASML, ktorú v roku 1984 vytvoril elektronický gigant Philips a ďalší výrobca nástrojov, Advanced Semiconductor Materials International, sa stala nezávislou spoločnosťou a zďaleka najväčším dodávateľom zariadení na výrobu čipov, ktoré zahŕňajú proces nazývaný litografia.

Pomocou litografie výrobcovia opakovane premietajú vzory obvodov čipu na kremíkové doštičky. Čím viac malých tranzistorov a iných komponentov je možné pridať do jednotlivého čipu, tým výkonnejší sa stáva a tým viac dát dokáže uložiť. Tempo tejto miniaturizácie je známe ako Moorov zákon, pomenovaný po Gordonovi Moorovi, spoluzakladateľovi čipového gigantu Intel.

V roku 1997 ASML začala študovať posun k používaniu extrémneho ultrafialového alebo EUV svetla. Takéto svetlo má ultramalé vlnové dĺžky, ktoré môžu vytvoriť oveľa menšie obvody, než je možné pri konvenčnej litografii. Spoločnosť sa neskôr rozhodla vyrábať stroje založené na tejto technológii, pričom toto úsilie stálo od konca 90. rokov 8 miliárd dolárov.

Pracovník manipuluje so stojanom kremíkových plátkov zo stroja na výrobu čipov vo výskumnom zariadení IBM v Albany (Bryan Derballa/The New York Times)

Proces vývoja sa rýchlo stal globálnym. ASML teraz zostavuje pokročilé stroje pomocou zrkadiel z Nemecka a hardvéru vyvinutého v San Diegu, ktorý generuje svetlo otryskávaním cínových kvapiek laserom. Kľúčové chemikálie a komponenty pochádzajú z Japonska.

Generálny riaditeľ ASML Peter Wennink uviedol, že nedostatok peňazí v začiatkoch spoločnosti viedol k integrácii vynálezov od špeciálnych dodávateľov, čím sa vytvorila to, čo nazýva vedomostná sieť spolupráce, ktorá rýchlo inovuje.

Boli sme nútení nerobiť sami to, čo iní ľudia robia lepšie, povedal.

ASML stavalo na inej medzinárodnej spolupráci. Začiatkom osemdesiatych rokov začali výskumníci v Spojených štátoch, Japonsku a Európe uvažovať o radikálnom posune svetelných zdrojov. Koncept prevzalo konzorcium, ktoré zahŕňalo Intel a ďalších dvoch amerických výrobcov čipov, ako aj laboratóriá ministerstva energetiky.

ASML sa pripojilo v roku 1999 po viac ako roku rokovaní, povedal Martin van den Brink, prezident a technologický riaditeľ ASML. Ďalšími partnermi spoločnosti boli výskumné centrum Imec v Belgicku a ďalšie americké konzorcium Sematech. ASML neskôr prilákala veľké investície od spoločností Intel, Samsung Electronics a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, aby pomohla financovať vývoj.

Tento vývoj bol komplikovanejší kvôli zvláštnostiam EUV svetla. Litografické stroje zvyčajne sústreďujú svetlo cez šošovky na premietanie vzorov obvodov na doštičky. Malé vlnové dĺžky EUV sú však absorbované sklom, takže šošovky nebudú fungovať. Zrkadlá, ďalší bežný nástroj na nasmerovanie svetla, majú rovnaký problém. To znamenalo, že nová litografia vyžadovala zrkadlá so zložitými povlakmi, ktoré sa kombinovali tak, aby lepšie odrážali malé vlnové dĺžky.

Spoločnosť ASML sa preto obrátila na Zeiss Group, 175-ročnú nemeckú optickú spoločnosť a dlhoročného partnera. Jeho príspevky zahŕňali 2-tonový projekčný systém na spracovanie EUV svetla so šiestimi špeciálne tvarovanými zrkadlami, ktoré sú brúsené, leštené a natierané počas niekoľkých mesiacov v prepracovanom robotickom procese, ktorý využíva iónové lúče na odstránenie defektov.

Kremíkový plátok zo stroja na výrobu čipov vo výskumnom zariadení IBM v Albany (Bryan Derballa/The New York Times)

Generovanie dostatočného množstva svetla na rýchle premietanie obrázkov tiež spôsobilo oneskorenia, povedal van den Brink. Ale Cymer, spoločnosť zo San Diega, ktorú ASML kúpila v roku 2013, nakoniec vylepšila systém, ktorý nasmeruje impulzy z vysokovýkonného lasera tak, aby zasiahli kvapôčky cínu 50 000-krát za sekundu – raz na ich sploštenie a druhýkrát na ich odparenie – na vytvorenie intenzívne svetlo.

V záverečnej správe pre Kongres a Biden v marci Národná bezpečnostná komisia pre umelú inteligenciu navrhla rozšírenie kontroly exportu aj na niektoré ďalšie pokročilé stroje ASML. Skupina financovaná Kongresom sa snaží obmedziť pokroky umelej inteligencie pomocou vojenských aplikácií.

Hunt a ďalší odborníci na politiku tvrdili, že keďže Čína už tieto stroje používa, blokovanie dodatočného predaja by poškodilo ASML bez veľkého strategického prínosu. Rovnako aj spoločnosť.

Dúfam, že zvíťazí zdravý rozum, povedal van den Brink.

Tento článok sa pôvodne objavil v The New York Times.