《اليابان من المطاط، والصين من التربة، والهندسة العكسية لـ euv》

في الأيام القليلة الماضية، كانت هناك مناقشات ساخنة حول خطة مانهاتن الصينية – الهندسة العكسية لآلات الطباعة الضوئية asml. الجميع متحمس، بعد كل شيء، إنها خطوة كبيرة نحو الأمام.

لكن إذا نظرنا من منظور الهندسة والتكنولوجيا، وتجاهلنا الأيديولوجيات، سنكتشف أن هناك فجوة بين الواقع والمثالية، وهي ليست صغيرة.

لأنه إذا تم تحليل المشكلة حقًا على المستوى الهندسي، فسوف نجد أن ما يحدد ما إذا كان يمكن أن تستمر مسار تقني لفترة طويلة، غالبًا ليس هو أكثر المواضيع الإعلامية سخونة، ولكن بعض التفاصيل التي تبدو غير ملحوظة.

لا تناقش هذه المقالة تفاصيل تقدم آلات الطباعة العكسية، بل تركز فقط على خبر آخر أقل بروزاً: اليابان تقيد إمدادات مواد الطباعة الضوئية إلى الصين.

في عمليات التصنيع المتقدمة، تحدد الأصباغ الضوئية مدى اتساع نافذة العملية، وما إذا كانت العيوب العشوائية يمكن السيطرة عليها، وما إذا كانت نسبة العائد ستفقد السيطرة في النهاية.
بعبارة أخرى، يوجد EUV، ولكن لا يوجد مواد طباعة ضوئية، ولا يمكن زيادة العائد في عمليات التصنيع المتقدمة. بدون العائد، لا يمكن خفض التكاليف، وإذا لم تنخفض التكاليف، فلن توجد طلبات، على الأقل لن توجد طلبات دولية.
هذا هو السبب أيضًا في أن المواد الحساسة للضوء غالبًا ما تكون أكثر خفاءً من الأجهزة نفسها، ولكنها أكثر فتكًا من الناحية الهندسية.

لا يعرف الكثير من العلماء الهواة صعوبة استخدام مواد الطباعة الضوئية اليابانية، ويميلون بشكل اعتيادي إلى الاعتقاد بأنها مجرد مادة استهلاكية في عملية الطباعة الضوئية. لكن الواقع أكثر تعقيدًا بكثير.
من الصعب جدًا تقليد مواد الطباعة الضوئية المتقدمة من اليابان، لأن هذا لا يتعلق فقط بهياكل كيميائية معينة، ولكن الأهم من ذلك يعتمد على مجموعة كاملة من عمليات الإنتاج والتحكم، والتي هي خطية ولا يمكن تكرارها بسرعة.
من التحكم في المواد الخام عالية النقاء، واختيار مسارات التفاعل التجميعية، وإدارة توزيع الوزن الجزيئي، إلى إحصاءات الشوائب، وتناسق الدفعات، وسلوك الشيخوخة على المدى الطويل، هذه مجموعة من الأنظمة الهندسية العالية التطور والتي تتطور على مدى فترة طويلة.

لقد تم بناؤه ببطء من خلال عينة من الفشل على مدى عقود.
تراكمت كميات كبيرة من براءات الاختراع، لكن الأهم من ذلك، أن العديد من الأحكام الأساسية لا يمكن كتابتها في الأوراق البحثية، ومن الصعب جداً كتابتها بشكل كامل في براءات الاختراع.
إنها موجودة في حدس المهندسين حول "هل يمكن لهذه الدفعة أن تدخل خط الإنتاج"، وموجودة في حكم الخبرة على الشذوذ في خط الإنتاج، وموجودة في بيانات العملية والمعايير الفاشلة على مدى عقود من الزمن في الشركات، وموجودة في التحسينات المتراكمة على العمليات والرقابة.

هذه هي المعنى الحقيقي لـ "غراء اليابان".
ليست زجاجة منتج، بل مجموعة كاملة من القدرات الصناعية المستدامة على المدى الطويل.

الصين لديها مرجع مثير جدًا للاهتمام في هذا الصدد، لكنه غالبًا ما يتم تجاهله:
قدرة معالجة واستخراج العناصر الأرضية النادرة.

في هذا السياق، فإن ما يصعب تكراره حقًا ليس الموارد نفسها، بل النظام التكنولوجي لفصل المعادن المعقدة وتنقيتها واستقرارها إلى حالة قابلة للاستخدام في الهندسة.
هذه عملية تم فيها الفشل عدة ملايين من المرات والتجربة والخطأ، حيث يتم استهلاك كمية كبيرة من الموارد وتوليد الكثير من التلوث.

ليست أمريكا وأوروبا خاليتين من موارد الأرض النادرة، لكن ما هو صعب حقًا هو تحويل "الأرض" إلى مواد صناعية يمكن إنتاجها على نطاق واسع وبشكل قابل للتحكم والإمداد على المدى الطويل.
إنها أيضًا مجموعة من القدرات التي تم هندستها بدرجة عالية وتراكمت على مدى فترة طويلة.
وهذا هو السبب في أن "الخيارات النادرة" في الصين يمكن استخدامها لكبح الغرب.

الأكثر إثارة للاهتمام هو أن أحد الموردين الرئيسيين لطلاء الضوء في اليابان، شركة شينيتسوي الكيميائية، هي أيضًا واحدة من القلائل في أوروبا وأمريكا واليابان التي لديها القدرة على استخراج العناصر الأرضية النادرة. (لماذا يمكن لشركة شينيتسوي الكيميائية أن تصنع كل من طلاء الضوء والعناصر الأرضية النادرة، سنفصل ذلك في مقال آخر لاحقًا)

نفس الشيء، يمكن لراتنجات الطباعة اليابانية أن تعيق عنق الصين.
لأن انقطاع إمدادات المواد الحساسة في اليابان يؤثر على الاستقرار ومعدل العائد.
أما بالنسبة لزيت التدوين الضوئي في اليابان، فإنه يحتكر إنتاج آلات الطباعة بتقنية EUV، مما يعني أنه حتى مع وجود تقنية EUV، إذا لم يكن هناك زيت تدوين ضوئي ياباني، فلا يمكن إنتاج شرائح بحجم 5 نانومتر أو أقل.

حتى في عملية الإنتاج الحالية في الصين بتقنية 7 نانومتر، على الرغم من أنه لا يتم استخدام تقنية EUV، بل يتم استخدام 193 نانومتر ArF DUV مع التعرض المتعدد، إلا أن العائد لا يزال مقيدًا بالمواد الحساسة المتطورة من اليابان:
الطبقة غير الأساسية، يمكن استخدام المطاط المحلي بشكل مستقر الآن؛
طبقة رئيسية ثانية، يمكن استخدام المنتجات المحلية والمستوردة معًا؛
العامل الحاسم الذي يحدد النجاح أو الفشل لا يزال يعتمد بشكل كبير على أحبار الطباعة الضوئية ArF المتطورة من اليابان.
لأن التعرض المتعدد سيكبر أي عدم استقرار صغير.

بمجرد انقطاع إمدادات المواد الكيميائية المتطورة المستخدمة في الطباعة الضوئية، ستنخفض نسبة العائد التي كانت بالفعل منخفضة عند 7 نانومتر، وسترتفع التكاليف أكثر.

لماذا لا يمكن الاستغناء عن مواد الطباعة الضوئية اليابانية في EUV؟ لأن المواد الناضجة فقط هي القادرة على قمع ضجيج إحصائيات الفوتونات والعيوب العشوائية.
تحقيق استبدال محلي قابل للتحكم في الطبقة الرئيسية 7 نانومتر لا يزال يتطلب عدة دورات بحث وتطوير، ناهيك عن المواد الكيميائية الخاصة بالطباعة الضوئية EUV المطلوبة لـ 5 نانومتر.

أحد دورات التطوير عادة ما تستغرق من 3 إلى 5 سنوات، لأنها يجب أن تتضمن على الأقل 5 مراحل تتطلب وقتًا طويلًا ولا يمكن تنفيذها بالتوازي تقريبًا:
استكشاف التركيبة الأساسية
المختبر → التوسع التجريبي
تنسيق الجهاز (ماسح + تتبع)
تحقق من خط الإنتاج (مستوى الرقاقة)
التحقق من الاستقرار على المدى الطويل

قد تكون أجزاء الجهاز واضحة، لكن المواد والتقنيات غير واضحة؛ يمكن تفكيك الآلات وإعادة إنتاجها، لكن الوقت اللازم للمواد والصناعة لا يمكن تقليصه من خلال الهندسة العكسية.

الضوء المضيء في اليابان، مثل العناصر الأرضية النادرة في الصين، هو نوع من القدرة التي لا يمكن أن تظهر قيمتها الحقيقية إلا في خط الإنتاج، في نهاية منحنى العائد، وفي التشغيل المستقر لسنوات عديدة دون حوادث.

إذا كانت تقنية EUV العكسية قد تفتح "الباب"، فإن ما تحدده مادة الطباعة هو ما إذا كان يمكن السير على هذا الطريق لفترة طويلة.

أما بالنسبة للدوائر المتكاملة، فإن أقسى شيء هو -
النجاح مرة واحدة لا يعني شيئًا، فقط النجاح المستمر لعدة سنوات دون مشاكل هو ما يعتبر نجاحًا.

الوقت، حتى في عصر الذكاء الاصطناعي، هو الشيء الوحيد الذي لا يمكن عكس هندسته.