В Китае тайно собрана и проходит испытания экспериментальная установка для экстремальной ультрафиолетовой (EUV) литографии. Страна, вероятно, приблизилась к освоению передовой технологии, которая на сегодняшний день является самой совершенной в мире, сообщает Reuters.
По имеющимся данным, установка была разработана путем обратного инжиниринга существующих сканеров ASML, и, как ожидается, сможет производить прототипы чипов в 2028 году. Если информация верна, то китайские ученые за несколько лет добились многочисленных прорывов в различных областях, вместо десятилетий, что представляется крайне маловероятным. Дальнейший анализ отчета показывает, что лаборатория Китая далека от завершения работы над установкой, а это означает, что стране потребуются годы, чтобы начать производство чипов с использованием EUV-литографии.
Установка, как сообщается, была завершена в начале 2025 года в строго охраняемом комплексе в Шэньчжэне и занимает почти весь заводской цех. Китайская машина, предположительно, генерирует EUV-излучение с длиной волны 13,5 нм, используя тот же метод лазерно-плазменной эмиссии (LPP), что и машины ASML Twinscan NXE, а не метод постоянной микрогруппировки на основе ускорителя частиц (SSMB), разработанный в Университете Цинхуа, или технологию плазмы, генерируемой разрядом (DPP), разработанную в Харбинском политехническом институте (HIT). Это может свидетельствовать о том, что система была создана методом обратного инжиниринга или, по крайней мере, включает в себя значительное количество технологий, впервые примененных ASML.
Метод LPP от ASML использует крошечные капли расплавленного олова диаметром около 25–30 микрон, которые подаются в вакуумную камеру со скоростью примерно 50 000 капель в секунду. Затем мощный CO₂-лазер сначала посылает предварительный импульс низкой интенсивности на каждую каплю, сплющивая ее в дискообразную форму, за которым следует более мощный основной импульс, испаряющий сплющенное олово и создающий сверхгорячую плазму с температурой, превышающей 200 000°C. Эта плазма излучает изотропный EUV-свет, который затем собирается большим многослойным зеркалом-коллектором и направляется в отражающую оптику литографической системы для формирования рисунка на кремниевых пластинах. Этот процесс повторяется десятки тысяч раз в секунду.
Машина, как сообщается, больше оригинальной, но она функционирует в том смысле, что может генерировать EUV-излучение. Однако она еще не достигла стадии производства пригодных для использования чипов, поскольку все еще испытывает трудности с воспроизведением «прецизионных оптических систем», характерных для систем Twinscan NXE. Кроме того, нет информации о мощности источника EUV-излучения — критическом параметре, определяющем, может ли установка использоваться для массового производства.
В отчете четко указано, что китайский EUV-сканер в настоящее время не может использоваться для производства чипов, но китайское правительство, по сообщениям, хочет получить первые прототипы чипов к 2028 году, то есть через два-три года. Однако более реалистичной целью является 2030 год, через четыре-пять лет, что является долгим сроком. Тем временем, согласно отчету, не совсем ясно, на каком этапе сегодня находится китайская команда.
В отчете не раскрывается, какие конкретные компоненты оптической системы являются основными узкими местами, поскольку статья группирует их довольно обобщенно. В частности, неясно, испытывает ли предполагаемый EUV-инструмент трудности с воспроизведением сверхточных систем зеркал-коллекторов, покрытых многослойными стеками молибден-кремний (Mo/Si), осветительной оптики (которая формирует и выравнивает луч с помощью фасетных зеркал) или проекционной оптики (серии асферических зеркал для уменьшения изображения в 4–8 раз с волновыми ошибками менее нанометра). ASML передает разработку и производство этих компонентов немецкой компании Carl Zeiss. Если разработчикам не удалось воспроизвести сам коллектор, то остальную часть машины вряд ли можно назвать EUV-литографической системой, поскольку технически у них есть только своего рода источник света, которым они еще не научились пользоваться. Однако, даже если разработчики не смогут воспроизвести осветительную или проекционную оптику (что предполагает наличие самого коллектора), это все равно означает, что у них есть не работающая EUV-литографическая установка, а набор определенных компонентов.
Говоря о передовом литографическом оборудовании, следует помнить, что такие инструменты полагаются на безупречную интеграцию сложных источников света, передовой оптики, сверхточного машиностроения, сложного управляющего программного обеспечения и специализированных материалов, которые должны надежно функционировать в пределах нанометровых допусков, требуемых современным производством чипов. В статье нет информации о состоянии механических систем предполагаемой установки: мы ничего не знаем о системе хранения пластин, стадиях перемещения пластин или стадиях ретикул, которые имеют решающее значение для работы и выхода годной продукции.
Чтобы оценить усилия Китая в области EUV, следует отметить, что секретная лаборатория даже близко не подошла к созданию альфа-прототипа. На данный момент то, что есть у китайской лаборатории, не может даже направить свет на пластину, не говоря уже о печати линий и пространств — то, что инструмент ASML мог делать еще в 2006 году, примерно за 11 лет до того, как компания поставила свою первую систему Twinscan NXE:3400B, предназначенную для массового производства. Конечно, обратный инжиниринг определенных компонентов может дать китайским инженерам ускорение, но еще предстоит увидеть, насколько значительным оно окажется.
По словам источников Reuters, осведомленных об этих усилиях, китайская EUV-установка была «разработана» командой, включающей бывших инженеров ASML и недавних выпускников университетов, которые якобы провели обратный инжиниринг EUV-машин компании. Секретная лаборатория действовала настолько скрытно, что ее сотрудникам выдавали фальшивые удостоверения личности, чтобы избежать обнаружения их концентрации в одном месте иностранными шпионами.
Однако неясно, как китайские инженеры могли провести обратный инжиниринг EUV-литографического сканера, поскольку голландская компания никогда не поставляла такие установки в Китай и вряд ли обучала персонал из Китая обслуживанию своих EUV-систем, которые запрещено поставлять в Китайскую Народную Республику.
Обратный инжиниринг машины, состоящей из более чем 100 000 деталей, — это сложная задача, требующая сотен инженеров, обладающих соответствующими знаниями. Именно поэтому секретная организация под руководством правительства Китая наняла не только бывших инженеров ASML China, но и бывших сотрудников голландской компании из других стран, предположительно из Европы, Тайваня и США. Например, Линь Нань, ранее отвечавший за технологию EUV-источников света в ASML, теперь возглавляет команду в Шанхайском институте оптики Китайской академии наук, которая за 18 месяцев подала восемь патентов, связанных с EUV. Однако это может означать, что он использует свой опыт и знания, а не пытается воспроизвести то, что он делал в ASML, или провести обратный инжиниринг того, что он делал в ASML, из-за отсутствия EUV-сканера в его лаборатории.
«Логично, что компании хотят воспроизвести нашу технологию, но это непростая задача», — говорится в заявлении ASML, опубликованном Reuters.
В отчете говорится, что около 100 недавних выпускников университетов занимаются обратным инжинирингом частей EUV и DUV литографических установок, причем каждое рабочее место контролируется выделенной камерой, записывающей процесс разборки и сборки — важную часть всей литографической программы Китая, согласно отчету. Сотрудники, успешно собирающие компоненты обратно, получают бонусы. Однако опять же, установка Twinscan NXE — это механизм, состоящий из более чем 100 000 деталей, работающих вместе, а не просто сумма всех частей.
Подводя итог, Китай, как сообщается, построил секретный прототип EUV-литографической установки и начал ее тестирование, что предполагает, что страна может быть ближе к воспроизведению самой передовой технологии производства чипов, чем считалось ранее. Однако детали, представленные в отчете, указывают на то, что Китаю еще предстоит много лет, если не десятилетие, чтобы начать производство чипов с использованием EUV-литографии.
Машина может генерировать EUV-излучение с длиной волны 13,5 нм, используя тот же метод лазерно-плазменной эмиссии (LPP), что и ASML, что может свидетельствовать о масштабном обратном инжиниринге западных технологий, а не об использовании альтернативных отечественных подходов. Однако установка значительно крупнее коммерческих систем, доступных сегодня, она не может производить пригодные для использования чипы и, по-видимому, испытывает трудности с другими элементами EUV-литографии, в частности, со сверхточными оптическими системами, поставляемыми ASML компанией Carl Zeiss. Фактически, детали, касающиеся системы, такие как мощность источника света, зрелость оптической подсистемы и состояние критически важных механических компонентов, остаются неясными.
В то время как Китай ожидает появления первых прототипов EUV-чипов в 2028 году, источники Reuters предполагают, что 2030 год является более реалистичным сроком. Однако все усилия в значительной степени основаны на привлечении бывших инженеров ASML и обратном инжиниринге частей существующих EUV и DUV установок, которые не только трудно разрабатывать, но и чрезвычайно трудно производить. Тем временем нет никакой информации о том, сможет ли нынешняя команда, ответственная за разборку и сборку компонентов, фактически создать сверхсложную машину, состоящую из более чем 100 000 деталей, для безупречного производства полупроводников в больших объемах.
Автор – Anton Shilov
