Chip War: The Fight for the World's Most Critical Technology - Chris Miller

которые были близки к передовым. К концу 2000-х годов SMIC отставала от мировых технологических лидеров всего на пару лет. Казалось, что компания находится на пути к тому, чтобы стать первоклассным литейным заводом, способным в перспективе составить угрозу TSMC. Вскоре Ричард Чанг получил контракты на создание микросхем для таких лидеров отрасли, как его бывший работодатель Texas Instruments. В 2004 году SMIC разместила свои акции на Нью-Йоркской фондовой бирже.

Теперь у TSMC появилась конкуренция со стороны нескольких литейных заводов в разных странах Восточной Азии. Сингапурская Chartered Semiconductor, тайваньские UMC и Vanguard Semiconductor, а также южнокорейская Samsung, которая вошла в литейный бизнес в 2005 г., также конкурировали с TSMC за производство микросхем, разработанных в других странах. Большинство этих компаний субсидируются правительствами своих стран, но это удешевляет производство микросхем, что выгодно в основном американским разработчикам полупроводниковых систем, которых они обслуживают. В то же время компании, не имеющие фабрик, находились на ранних стадиях запуска нового революционного продукта, насыщенного сложными микросхемами, - смартфона. Перевод производства на периферию снизил производственные затраты и подстегнул конкуренцию. Потребители получили выгоду от низких цен и от ранее немыслимых устройств. Разве не так должна была работать глобализация?

 

Глава 32. Литографические войны

 

Когда в 1992 г. Джон Каррутерс сидел в комнате для совещаний в штаб-квартире Intel в Санта-Кларе (Калифорния), он не ожидал, что попросить у генерального директора Intel Энди Гроува 200 млн. долл. будет так просто. Будучи руководителем научно-исследовательских работ Intel, Каррутерс привык делать большие ставки. Некоторые из них срабатывали, другие - нет, но инженеры Intel имели такой же высокий коэффициент полезного действия, как и все остальные в отрасли. К 1992 году Intel снова стала крупнейшим в мире производителем микросхем благодаря решению Гроува сосредоточить усилия на микропроцессорах для персональных компьютеров. У компании было много денег, и она, как и прежде, следовала закону Мура.

Однако запрос Каррутерса выходил далеко за рамки обычных научно-исследовательских проектов. Как и все остальные представители отрасли, Каррутерс понимал, что существующие методы литографии скоро не позволят создавать все более мелкие микросхемы, необходимые для полупроводников нового поколения. Компании, занимающиеся литографией, начали разрабатывать инструменты, использующие глубокий ультрафиолетовый свет с длиной волны 248 или 193 нанометра, невидимый для человеческого глаза. Но пройдет немного времени, и производители микросхем потребуют еще большей точности литографии. Он хотел использовать "экстремальный ультрафиолет" (EUV) с длиной волны 13,5 нанометров. Чем меньше длина волны, тем меньшие элементы можно вырезать на микросхемах. Была только одна проблема: большинство людей считали, что ультрафиолетовое излучение невозможно для массового производства.

"Вы хотите сказать, что собираетесь тратить деньги на то, что мы даже не знаем, будет ли это работать?" скептически спросил Гроув. "Да, Энди, это называется исследованиями", - ответил Каррутерс. Гроув обратился к Гордону Муру, бывшему генеральному директору Intel, который остался советником компании. "Что бы вы сделали, Гордон?" "Ну, Энди, какие у тебя еще есть варианты?" - спросил Мур. спросил Мур. Ответ был очевиден: никаких. Индустрия микросхем либо научится использовать все меньшие длины волн для литографии, либо уменьшение размеров транзисторов и закон, названный в честь Мура, прекратятся. Такой исход был бы разрушительным для бизнеса Intel и унизительным для Гроува. Он выделил Каррутерсу 200 млн. долл. на разработку EUV-литографии. В итоге Intel потратит миллиарды долларов на НИОКР и еще миллиарды на обучение использованию EUV для изготовления микросхем. Компания никогда не планировала создавать собственное оборудование для EUV-литографии, но ей было необходимо гарантировать, что хотя бы одна из передовых литографических фирм выведет EUV-машины на рынок, чтобы у Intel были инструменты, необходимые для создания все более мелких микросхем.

В 1990-е годы будущее литографии было под вопросом, как никогда с тех пор, как Джей Лэтроп перевернул свой микроскоп в военной лаборатории США. Над литографической отраслью нависли три экзистенциальных вопроса: инженерный, бизнес и геополитика. На заре создания микросхем транзисторы были настолько велики, что размер световых волн, используемых литографическими инструментами, почти не имел значения. Но закон Мура привел к тому, что размер световых волн - пара сотен нанометров в зависимости от цвета - стал влиять на точность вытравливания микросхем. К 1990-м годам размеры наиболее совершенных транзисторов измерялись сотнями нанометров (миллиардными долями метра), но уже можно было представить себе транзисторы гораздо меньшего размера с элементами длиной всего в десятки нанометров.

По мнению большинства исследователей, для производства микросхем в таких масштабах необходимы более точные инструменты литографии, позволяющие воздействовать светом на химические вещества фоторезиста и вырезать формы на кремнии. Некоторые исследователи пытались использовать пучки электронов для вырезания чипов, но электронно-лучевая литография никогда не была достаточно быстрой для массового производства. Другие делали ставку на рентгеновские лучи или ультрафиолетовое излучение, каждое из которых реагировало с различными наборами химикатов фоторезиста. На ежегодной международной конференции специалистов по литографии ученые спорили о том, какая из технологий победит. Это было время "литографических войн", как выразился один из участников, между конкурирующими группами инженеров.

Война" за поиск следующего, лучшего типа луча для стрельбы по кремниевым пластинам была лишь одним из трех состязаний, ведущихся за будущее литографии. Вторая битва - коммерческая: кто из компаний будет создавать следующее поколение литографических инструментов. Огромные затраты на разработку нового литографического оборудования подталкивали отрасль к концентрации. Одна или максимум две компании будут доминировать на рынке. В США компания GCA была ликвидирована, а Silicon Valley Group, литографическая фирма, происходящая от Perkin Elmer, значительно отставала от лидеров рынка - Canon и Nikon. Американские производители микросхем справились с японским вызовом 1980-х годов, а вот американские производители литографических инструментов - нет.

Единственным реальным конкурентом Canon и Nikon была небольшая, но растущая голландская компания ASML, занимающаяся литографией. В 1984 г. голландская компания Philips, производящая электронику, выделила свое внутреннее подразделение по литографии, создав ASML. Выделение компании совпало с обвалом цен на микросхемы, в результате чего бизнес GCA оказался под угрозой срыва. Более того, город Велдховен, расположенный недалеко от границы Нидерландов с Бельгией, казался маловероятным местом для создания компании мирового класса в полупроводниковой промышленности. Европа была крупным производителем микросхем, но явно отставала от Кремниевой долины и Японии.

Когда в 1984 г. голландский инженер Фритс ван Хаут пришел в компанию ASML сразу после получения степени магистра физики, сотрудники компании спрашивали его, добровольно ли он пришел в компанию или его заставили принять эту работу. Помимо связей с Philips, "у нас не было ни мощностей, ни денег", - вспоминает ван Хаут. Создать собственное производство инструментов для литографии