Машины до 1000000: купить, продать и обменять машину

Машина стоимостью 150 миллионов долларов, поддерживающая закон Мура

Бизнес

Ультрафиолетовые литографические машины нового поколения ASML могут поддерживать недостижимый уровень точности, что означает, что микросхемы могут поддерживать ранее недостижимый уровень точности сокращается на долгие годы.

Каждая машина размером примерно с автобус. Для перевозки их компонентов требуется 40 грузовых контейнеров, три грузовых самолета и 20 грузовиков. Фото: ASML

В большом чистом помещении в сельской местности Коннектикута инженеры приступили к созданию важного компонента для машины, которая обещает поддерживать развитие технологической отрасли в том виде, в каком мы ее знаем, еще как минимум десятилетие.

Машина строится ASML, голландской компанией, которая захватила рынок для вытравливания мельчайших наноскопических элементов в микрочипах с помощью света.

ASML представила первые машины для литографии в экстремальном ультрафиолете (EUV) для массового производства в 2017 году, после десятилетий, потраченных на освоение этой техники. Машины играют решающую роль в экосистеме производства микросхем, и они использовались при производстве новейших, самых передовых микросхем, в том числе для новых iPhone, а также компьютеров, используемых для искусственного интеллекта. Следующая система EUV компании, часть которой строится в Уилтоне, штат Коннектикут, будет использовать новый прием для минимизации длины волны света, который она использует, уменьшая размер элементов на полученных чипах и повышая их производительность — больше, чем когда-либо прежде. .

Нынешнее поколение машин EUV уже, прямо скажем, помешалось. Каждый из них размером примерно с автобус и стоит 150 миллионов долларов. Он содержит 100 000 деталей и 2 километра кабелей. Для доставки компонентов требуется 40 грузовых контейнеров, три грузовых самолета и 20 грузовиков.

Только несколько компаний могут позволить себе эти машины, и большинство из них достается трем ведущим мировым производителям микросхем: ведущему в мире литейному цеху, тайваньской TSMC, а также Samsung в Южной Корее и Intel.

«Это действительно невероятная машина, — говорит Хесус дель Аламо, профессор Массачусетского технологического института, работающий над новой архитектурой транзисторов. «Это абсолютно революционный продукт, прорыв, который вдохнет новую жизнь в отрасль на долгие годы».

В Коннектикуте из гигантского куска алюминия вырезали раму, которая в конечном итоге будет содержать маску или «сетку», которая движется с нанометровой точностью, отражая луч крайнего ультрафиолетового света. Световые шарики от нескольких зеркал, отполированных и отполированных с удивительной точностью, позволяют вытравить элементы размером всего в несколько десятков атомов на будущих компьютерных чипах.

Самый популярный

Готовый компонент будет отправлен в Вельдховен в Нидерландах к концу 2021 года, а затем добавлен к первому прототипу EU0V2 следующего поколения. Первые чипы, изготовленные с использованием новых систем, могут быть выпущены Intel, которая заявила, что получит первые из них, как ожидается, к 2023 году. Обладая меньшими функциями, чем когда-либо, и десятками миллиардов компонентов каждый, чипы, которые машина производит в Ближайшие годы должны стать самыми быстрыми и эффективными в истории.

Новейшая машина EUV от ASML обещает поддержать идею, которая стала символом прогресса не только в производстве микросхем, но и в технологической отрасли и экономике в целом.

Только горстка компаний может позволить себе гигантскую машину ASML, а Китаю вообще запрещено их закупать.

Фотография: ASML

В 1965 году Гордон Мур, инженер-электронщик и один из основателей Intel, написал статью для юбилейного 35-го номера журнала 9.0048 Electronics, отраслевой журнал, в который было включено наблюдение, которое с тех пор обрело собственную жизнь. В статье Мур отметил, что до этого количество компонентов на кремниевом чипе примерно удваивалось каждый год, и предсказал, что эта тенденция сохранится.

Десять лет спустя Мур изменил свою оценку на два года, а не на один. В последние годы действие закона Мура было поставлено под сомнение, хотя новые производственные прорывы и инновации в дизайне микросхем удержали его примерно на правильном пути.

EUV использует необычную технику для уменьшения длины волны света, используемого для изготовления чипов, и это должно помочь продолжить эту серию. Эта технология будет иметь решающее значение для создания более совершенных смартфонов и облачных компьютеров, а также для ключевых областей новых технологий, таких как искусственный интеллект, биотехнологии и робототехника. «Смерть закона Мура сильно преувеличена, — говорит дель Аламос. — Я думаю, что это будет продолжаться еще довольно долго.

Самые популярные

В условиях недавней нехватки чипов, вызванной экономическими потрясениями пандемии, продукты ASML стали центральным элементом геополитической борьбы между США и Китаем, и Вашингтон уделяет первостепенное внимание блокированию Доступ Китая к машинам. Правительство США успешно оказало давление на голландцев, чтобы они не выдавали экспортные лицензии, необходимые для отправки машин в Китай, и ASML заявляет, что не отправляла в страну ни одной.

«Вы не сможете производить передовые чипы без машин ASML», — говорит Уилл Хант, аналитик-исследователь из Джорджтаунского университета, изучающий геополитику производства чипов. «Многое из этого сводится к годам возни с вещами и экспериментам, и очень трудно получить к этому доступ».

Каждый компонент, входящий в состав машины EUV, «удивительно сложен и чрезвычайно сложен», — говорит он.

Создание микрочипов уже требует самых передовых технологий, которые когда-либо видел мир. Чип начинает свою жизнь как цилиндрический кусок кристаллического кремния, который нарезается на тонкие пластины, которые затем покрываются слоями светочувствительного материала и неоднократно подвергаются воздействию света. Части кремния, не затронутые светом, затем подвергаются химическому травлению, чтобы выявить сложные детали чипа.

Каждая пластина затем нарезается, чтобы сделать много отдельных чипсов.

Уменьшение размера компонентов на чипе остается самым надежным способом выжать больше вычислительной мощности из куска кремния, поскольку электроны проходят более эффективно через меньшие электронные компоненты, а размещение большего количества компонентов в чипе увеличивает его вычислительную мощность.

Закон Мура работает благодаря множеству инноваций, в том числе новым конструкциям микросхем и компонентов. В мае этого года, например, IBM продемонстрировала транзистор нового типа, зажатый, как лента, внутри кремния, который должен позволять размещать в чипе больше компонентов без снижения разрешения литографии.

Но сокращение длины волны света, используемого в производстве микросхем, помогло ускорить миниатюризацию и прогресс с 1960-х годов, и это имеет решающее значение для следующего прогресса. Машины, использующие видимый свет, были заменены машинами, работающими в ближнем ультрафиолете, которые, в свою очередь, уступили место системам, использующим глубокий ультрафиолет для вытравливания на чипах все более мелких элементов.

Консорциум компаний, включая Intel, Motorola и AMD, начал изучение EUV как следующего шага в литографии в 19 веке.90-е. ASML присоединилась к нам в 1999 году и, как ведущий производитель технологий литографии, стремилась разработать первые машины EUV. Ультрафиолетовая литография, или сокращенно EUV, позволяет использовать гораздо более короткую длину волны света (13,5 нанометров) по сравнению с глубоким ультрафиолетом, предыдущим методом литографии (193 нанометра).

«Это абсолютно революционный продукт».

Хесус дель Аламо, Массачусетский технологический институт

Но на решение технических проблем ушли десятилетия. Генерация EUV-света сама по себе является большой проблемой. Метод ASML включает в себя направление мощных лазеров на капли олова 50 000 раз в секунду для генерации высокоинтенсивного света. Линзы поглощают частоты EUV, поэтому вместо них в системе используются невероятно точные зеркала, покрытые специальными материалами. Внутри машины ASML свет EUV отражается от нескольких зеркал, прежде чем пройти через сетку, которая перемещается с наноразмерной точностью, чтобы выровнять слои на кремнии.

«По правде говоря, никто не хочет использовать EUV», — говорит Дэвид Кантер, аналитик микросхем из Real World Technologies. «Опоздание всего на 20 лет и превышение бюджета в 10 раз. Но если вы хотите построить очень плотные конструкции, это единственный инструмент, который у вас есть».

Самый популярный

Новая машина ASML предлагает дополнительный прием для создания мелких элементов на чипе: увеличенная числовая апертура, которая увеличивает разрешение изображения, позволяя свету проходить через него. оптика под разными углами. Для этого требуются значительно большие зеркала и новое программное и аппаратное обеспечение для точного управления компонентами. Текущее поколение машин EUV от ASML может создавать чипы с разрешением 13 нанометров. Следующее поколение будет использовать High-NA для создания элементов размером 8 нанометров.

Самая известная компания, использующая EUV сегодня, — это TSMC, клиентами которой являются Apple, Nvidia и Intel. Intel не спешила внедрять EUV и в результате отставала от конкурентов, поэтому ее недавнее решение передать часть своего производства TSMC.

ASML, похоже, не думает, что прогресс, основанный на его машинах, замедлится.

«Я не люблю говорить о конце закона Мура, я люблю говорить об иллюзии закона Мура», — говорит Мартин ван ден Бринк, главный технический директор ASML, по видеосвязи из Нидерландов.

Статья Мура 1965 года на самом деле была больше сосредоточена на развитии инноваций, чем просто на сокращении, отмечает Ван ден Бринк. Хотя он ожидает, что EUV с высокой числовой апертурой будет стимулировать прогресс в индустрии чипов, по крайней мере, в течение следующих 10 лет, он считает, что уменьшение характеристик чипов с помощью литографии станет менее важным.

Ван ден Бринк говорит, что ASML исследовала предлагаемые преемники EUV, включая электронно-лучевую и наноимпринтную литографию, но не нашла ни одного из них достаточно надежным, чтобы оправдать значительные инвестиции. Он предсказывает, что новые методы увеличения производительности литографических машин с учетом термической стабильности и физических возмущений помогут увеличить выход продукции. Даже если чипы не станут быстрее, это приведет к тому, что самые продвинутые чипы станут дешевле и получат более широкое распространение.

Ван ден Бринк добавляет, что другие производственные приемы, в том числе усилия по созданию компонентов вертикально на кристалле — то, что Intel и другие компании уже начали делать — должны продолжать повышать производительность. Он отмечает, что исполнительный председатель TSMC Марк Лю заявил, что ожидает трехкратного повышения совокупной производительности и эффективности каждый год в течение следующих 20 лет.

Спрос на более быстрые чипы вряд ли снизится. Марк Лундстром, профессор Purdue, начавший работать в индустрии чипов в 1970-х годов, написал статью для журнала Science в 2003 году, в которой предсказывал, что закон Мура достигнет физических пределов в течение десятилетия. «В моей карьере несколько раз мы думали: «Хорошо, это конец», — говорит он. «Но нет никакой опасности, что через 10 лет дела пойдут медленнее. Мы просто должны сделать это по-другому».

Лундстрем вспоминает, как посетил свою первую конференцию по микрочипам в 1975 году. «Этот парень по имени Гордон Мур выступал с докладом, — вспоминает он. «Он был хорошо известен в техническом сообществе, но больше его никто не знал».

«И я помню его выступление», — добавляет Лундстрем. «Он сказал: «Скоро мы сможем разместить 10 000 транзисторов на чипе». И добавил: «Что можно сделать с 10 000 транзисторов на чипе?» последние новости о технологиях, науке и многом другом: получайте наши информационные бюллетени!

  • Когда начнется следующая чума животных, сможет ли эта лаборатория ее остановить?
  • Раньше лесные пожары приносили пользу. Как они стали такими адскими?
  • У Samsung есть собственный чип
  • , разработанный Райаном Рейнольдсом для этого Free Guy камео
  • Одно исправление программного обеспечения может ограничить обмен данными о местоположении
  • 👁️ Исследуйте ИИ, как никогда раньше, с нашей новой базой данных
  • Игры: получайте последние советы, обзоры и многое другое
  • 📱 Разрываетесь между новейшими телефонами? Не бойтесь — ознакомьтесь с нашим руководством по покупке iPhone и любимыми телефонами Android
  • Уилл Найт — старший автор WIRED, посвященный искусственному интеллекту. Ранее он был старшим редактором в MIT Technology Review , где он писал о фундаментальных достижениях в области искусственного интеллекта и буме искусственного интеллекта в Китае. До этого он был редактором и писателем в New Scientist . Он изучал антропологию и журналистику в… Читать дальше

    ТемычипымикрочипыЗакон IntelMoore

    Еще от WIRED Официально открыта для бизнеса машина весом в

    миллионов фунтов

    Последние несколько болтов были затянуты всего несколько недель назад – вручную. Теперь полностью восстановленная машина NIST с дедвейтом 4,45 меганьютона (один миллион фунтов силы) — самая большая в мире — снова работает и снова выполняет калибровку силы для клиентов, среди которых американские аэрокосмические производители, американские военные лаборатории и первоклассные коммерческие предприятия. лаборатории калибровки сил.

    «Многим из наших заказчиков по калибровке крупных сил пришлось приостановить свои собственные калибровки для своих клиентов до тех пор, пока этот ремонт не был завершен», — говорит руководитель проекта Рик Сейфарт, который работал с этой уникальной машиной последние тридцать лет. «И это потому, что их измерения напрямую связаны с международной единицей силы через наши калибровки. Так что без нас на месте они застряли.

    «Излишне говорить, что они очень, очень рады узнать, что мы вернулись онлайн.»

    Преображение NIST на миллион фунтов стерлингов

    Модернизация системы заняла почти полтора года и включала капитальный ремонт примерно половины дисков из нержавеющей стали, из которых состоит трехъярусный весовой стек.*

    «Разборка машины впервые за 50 лет была серьезное предприятие, к которому мы относились нелегко», — говорит заместитель директора PML Карл Уильямс. «Наблюдать за его демонтажем и ремонтом было большой честью — возможность, которая выпадает раз в жизни».

    Прибор NIST с грузоподъемностью в миллион фунтов силы предназначен для создания усилия до 4,45 миллиона ньютонов (эквивалентно одному миллиону фунтов силы) для калибровки силоизмерительных устройств, называемых тензодатчиками. Эти калиброванные тензодатчики затем используются заказчиками для измерения больших сил, например, тяги ракетного или реактивного двигателя или отклонения крыла самолета.

    В машине создаются силы путем подвешивания грузов из нержавеющей стали к тестируемому датчику нагрузки. Грузовой стек состоит из калиброванной подъемной рамы и 19почти идентичные диски из нержавеющей стали около трех метров в диаметре (чуть менее десяти футов) в собранном виде со средней массой около 22 696 кг (чуть более 50 000 фунтов) каждый.

    Бригада такелажников собирает весовой стек весом в миллион фунтов, март 2016 года.

    Кредит: Дж. Ли/NIST

    Стек пришлось отремонтировать, потому что после 50 лет использования возникло подозрение, что внутри нескольких ключевых соединений возник тип повреждения, называемый истиранием, из-за которого части на мгновение заедали или прилипали.

    Капитальный ремонт начался в конце 2014 года с демонтажа верхней половины весового стека. Это был напряженный период, который длился несколько недель.

    «Система буквально стоит миллионы долларов, а это означает, что любые ошибки на любом этапе операции могут иметь неизвестные и серьезные последствия для NIST и нашей способности распределять большие силы среди нашей клиентской базы», ​​— говорит Зайфарт. «Перевод: мы могли испортить машину». На самом деле им пришлось уничтожить некоторые сменные элементы, такие как болты, в процессе первоначальной разборки, потому что они просто не выходили.

    После того, как разобранные детали были разложены на полу, команда Сейфарта осмотрела их и обнаружила незначительные царапины именно там, где они подозревали.

    Более крупные куски были отправлены за пределы площадки в механический цех, где повреждения были устранены путем снятия небольшого количества стали – около миллиметра – с поверхности пораженных суставов. Более мелкие детали, такие как винты и болты, обрабатывались на месте в NIST. Поверхности также были покрыты дисульфидом молибдена (MoS 9019).3 2 ), или «молибден», промышленная смазка, которая не была легкодоступна, когда изначально создавалась грузоподъемная машина.

    Чтобы скорректировать потерю массы, к гирям были добавлены маленькие, тщательно откалиброванные кусочки нержавеющей стали. Их помещали в полые полости, которые были встроены в диски для такого типа регулировки, а затем снова запечатывали.

    После завершения ремонта необходимо было повторно откалибровать отдельные гири, что является важной частью процесса восстановления.

    Все измерения массы должны быть связаны с официальным мировым определением массы: цилиндр размером со сливу из платины и иридия, называемый Международным прототипом килограмма (IPK). Сотрудники лаборатории масс NIST, проводившие калибровку, должны были начать с собственной массы в 1 кг (около 2 фунтов), которая была напрямую откалибрована по IPK, и продвигаться к массам в 50 000 фунтов, составляющим миллионные массы. стек веса фунта. Калибровки проводились с серией измерений массы, которые сравнивают большие веса с суммами меньших весов в различных комбинациях.

    В процессе используется несколько различных весов, от настольных до весов настолько больших, что они встроены в пол. Стандарты массы, которые использовались для этой «обработки» калибровки, включали диапазон значений, от гирь 1 и 2 кг с шагом до гирь 10, 20 и 30 тысяч фунтов. **

    Сэм Хо (слева) и Кевин Чеснатвуд из NIST

    работают с большими массами в декабре 2015 года в рамках процесса повторной калибровки. Предоставлено: Дженнифер Лорен Ли/NIST PML 9.0003 «К счастью для нас, вся система калибровки больших масс [то есть сами стандарты массы] осталась доступной и современной в NIST», — говорит Зайфарт. «Я говорю, к счастью, потому что нам больше нигде в мире не откалибровать наши 50 000-фунтовые массы, кроме как здесь, в NIST».

    Как и в случае с демонтажем, период повторной сборки был напряженным, но прошел без заминок – отчасти благодаря молибденовым покрытиям, говорит Зайфарт. Однако процесс реконструкции машины преподнес несколько сюрпризов.

    Раскапывая архивную информацию об оригинальной сборке 1965 года, Зайфарт говорит, что нашел очень мало инструкций по сборке и «практически ноль» инструкций по разборке.

    «Но я обнаружил, изучая рисунки и древние тексты, что на самом деле есть дополнительный вес в 25 000 фунтов, которым можно было бы манипулировать на этом штабеле, если бы механизм перемещения был спроектирован и установлен, как предполагалось изначально. К сожалению, , который так и не появился», — говорит Сейфарт. «Таким образом, вместо двадцати приращений по 50 000 фунтов мы могли бы иметь сорок приращений по 25 000 фунтов, которые, как мне кажется, принесли бы огромную пользу многим нашим клиентам».

    Он говорит, что новые калибровки так же хороши, а возможно, даже лучше, чем раньше. Перед разборкой его команда откалибровала некоторые из своих датчиков силы с помощью грузопоршневой машины. Затем он откалибровал те же самые датчики силы, используя новую машину, и сравнивал результаты, которые «идеально совпадают», говорит он.

    «На завершение этой работы ушло немного больше времени, чем я надеялся, но она была правильно собрана, и, конечно же, повторная калибровка массы была просто великолепной. лучше.»

    Зайфарт говорит, что теперь, когда система восстановлена, система прослужит еще 50 лет. Но если исторический весовой стек когда-нибудь снова понадобится разобрать, у команды теперь есть довольно четкая дорожная карта, как это сделать.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *