チップ製造をめぐる世界的な戦いの内側とクリス・ミラー

数週間前、ジョー・バイデン大統領はオランダを訪れ、オランダ政府に対し、ASML という会社から中国への輸出を制限するよう要請しました。 ASML は、最先端のチップを製造するために必要な特定のマシンを製造する世界で唯一の企業です。 Apple は、オランダ最大の会社のこの 1 台のマシンなしでは iPhone チップを作ることができませんでした。 ASML はオランダ経済を形成するだけでなく、全体を形成します。 世界 経済。 どうしてこうなりました？

クリス・ミラー、タフツ教授および著者 チップ戦争: 世界で最も重要なテクノロジーをめぐる戦い 地政学と非常に魅力的なチップ製造プロセスを深く掘り下げるとともに、これについて多くのことを説明してくれました。 外交政策、強力なレーザー、有能な幹部、独占、物理学の根本的な限界、そしてもちろんテキサス。 どうぞ。

次の抜粋は、わかりやすくするために軽く編集されています。 完全なトランスクリプトは近日中に公開されます。

EUV リソグラフィの基本と、それがどのようにチップを作るかについて説明していただけますか?

まず、リソグラフィとは何ですか？ シリコンウエハーにパターンを作りたい場合は、マスクを通して光を当てます。 マスクは特定の領域で光を遮断し、他の領域ではそれを通過させます。これが、チップ上の小型化されたバージョンでパターンを取得する方法です. 今日の高度なチップには、数百万、場合によっては数十億もの小さな回路が組み込まれています。 多くの場合、それらはウイルスのサイズかそれよりも小さいため、超精密なカーボン機能が本当に必要です. EUVリソグラフィでは、可視光の波長よりもはるかに小さい13.5ナノメートルの波長の光を使用します。 刻んでいる回路は非常に小さく、多くの場合、寸法はわずか数ナノメートルであるため、非常に短い波長の光が必要です。 このタイプの光を生成することは、X 線スペクトルのすぐ隣にあるため、非常に困難です。 その製作は複雑で、それを映す鏡の開発も非常に難しい。

プロセスの仕組みは次のとおりです。 錫の球は、真空中を時速数百マイルの速度で落下し、直径は約 3000 万分の 1 メートルです。 それは、これまで商用装置に配備された中で最も強力なレーザーの 1 つからの 2 つのショットによって粉砕され、爆発して太陽の表面の数倍の温度、つまり華氏数十万度のプラズマになります。 このプラズマは、13.5 ナノメートルの正確な波長で EUV 光を放出し、一連の約 12 個のミラーを介して収集されます。これらのミラー自体は、人間がこれまでに製造した中で最も平坦なミラーです。 ミラーは光をちょうどいい角度で反射するので、光はシリコン ウエハーに当たり、iPhone を可能にする回路をチップに刻みます。

それがiPhoneのA13チップにたどり着く方法ですよね？

TSMC は、ASML からこのマシンを購入する必要があります。ASML は、これまでに製造された中で最も平坦なミラーから、商業環境でこれまでに展開された最も強力なレーザーまで、これらすべてのコンポーネントをブリキのボールに組み立てる必要があります。 ブリキの玉はいくらか入手しやすいと思います。 そのマシンを作る必要があり、それを TSMC に販売し、TSMC はそれを使って iPhone チップなどを作る。 ASML は、このマシンを TSMC に販売するとき、手を洗うだけですか? これは非常に複雑な操作のように聞こえます。

とてつもなく複雑です。 マシンを単独で出荷するだけで、数倍の費用がかかります [Boeing] 747 の移動には 1 億 5000 万ドルの費用がかかります。 また、これらのツールの寿命全体にわたって、マシンの隣に ASML スタッフが常駐しています。 ASML は、何か問題が発生した場合にサービスを提供する方法を知っている唯一の会社であり、何かが壊れた場合に備えてスペアパーツを持っている唯一の会社です。 ASML スタッフなしでは、それらを操作することはできません。

それらは非常に洗練されていて正確であるため、大量生産施設でそれらを操作する方法を学ぶには、TSMC のような半導体企業がそれらを使用するために多くの研究を行うだけでなく、ASML との深いパートナーシップも必要です。光学系がどのように機能し、さまざまな状況で光がどのように反射および屈折するかについて。 大量生産でこれらのマシンを実際に使用する方法を理解するには、ASML と非常に深く連携する必要があります。

ASML がこのファブ機器を独占しているようです。 彼らは他のベンダーに販売していますか？ インテルはこれらのマシンを購入できますか? 他のファウンドリはできますか？ サムスンはこれらのマシンを購入できますか?

はい。 ASML は世界中の顧客に販売していますが、中国を除きます。ただし、EUV マシンを適切に使用できる企業は数社しかありません。 TSMC、Samsung、Intel、そして SK Hynix や Micron などのいくつかのメモリ チップ メーカーです。 値札が非常に高く、実際にそれらを使用するために必要な精密製造技術のレベルが非常にニッチでユニークであるため、ASML は顧客ベースが半分しかないことを知っているため、他の潜在的な顧客はほとんどいません。ダース、あるいはせいぜいダースの企業です。

なぜ ASML はチップそのものを作らないのでしょうか?

ASML はチップの作り方を知りません。 彼らは並外れた会社ですが、1 つの会社ができることは限られています。 このマシンは、チップの製造に必要な複数の超複雑なマシンの 1 つにすぎません。 この非常に複雑な光学系を介して正確に適切な波長で光を照射することに加えて、原子数個の厚さで材料の薄膜を形成したり、原子数個の幅でシリコンにキャニオンをエッチングしたりできるさまざまなマシンも必要です。 これらのマシンは、ASML が何も知らない独自の機能を持つさまざまな企業によって製造されています。 チップメーカー自身も独自の能力を持っています。 TSMC は、機械を使用して実際に効果的にチップを製造する点で、サプライヤーを含め、誰よりも優れています。 実際に効果的な半導体を製造するには、ASML のようなツールメーカーや TSMC のようなチップメーカーなど、さまざまな企業のパートナーシップが必要です。

うん。 ミルウォーキーとデウォルトのどちらが最高の電動工具を作っているかについて人々は議論することができますが、それであなたが大工になるわけではありません. ツールを購入できるが、実際にその使い方を知らなければならない、というのがここの雰囲気ですか?

その通りです。 それをプロセスとして使用する方法を知るには、電気工学または材料科学の博士号を取得する必要があるだけでなく、ツールを何年も使用する必要があります。 EUV ツールの開発プロセスには 30 年かかりました。 それだけで、実際にそれを利用するために必要な精度の規模を感じることができます.