« Le caoutchouc japonais, la terre chinoise, l'ingénierie inverse de l'EUV »

Ces derniers jours, il y a eu beaucoup de discussions sur le projet Manhattan de la Chine - l'ingénierie inverse des machines de lithographie d'asml, et l'excitation est palpable, car c'est une avancée majeure.

Mais si l'on examine cela d'un point de vue technique, en écartant l'idéologie, on se rendra compte qu'il y a un écart, et pas des moindres, entre la réalité et l'idéal.

Parce que si l'on décompose réellement le problème au niveau technique, on se rend compte que ce qui détermine si une voie technologique peut fonctionner à long terme n'est souvent pas le sujet brûlant des médias, mais plutôt certains détails qui semblent insignifiants.

Cet article ne discute pas des détails des progrès des machines de lithographie inversée, mais aborde plutôt une autre nouvelle moins évidente : le Japon impose un embargo partiel sur la fourniture de résine de lithographie à la Chine.

Dans les procédés avancés, le photoresist détermine la largeur de la fenêtre de processus, si les défauts aléatoires peuvent être maîtrisés et si le taux de rendement en fin de ligne va devenir incontrôlable.
En d'autres termes, il y a de l'euv, mais pas de résine photosensible, et il est impossible d'améliorer le rendement des processus avancés. Sans rendement, les coûts ne peuvent pas baisser, et sans baisse des coûts, il n'y a pas de commandes, du moins pas de commandes internationales.
C'est aussi pourquoi les résines de photo-lithographie sont souvent plus discrètes que les équipements de lithographie, mais elles sont plus mortelles sur le plan technique.

Peu de chercheurs amateurs comprennent la difficulté des résines photosensibles japonaises, ayant tendance à penser qu'il ne s'agit que d'un consommable dans le processus de lithographie. Mais la réalité est beaucoup plus complexe.
Les résines photosensibles de haute qualité japonaises sont très difficiles à reproduire, car cela concerne non seulement certaines structures chimiques, mais dépend également de l'ensemble du processus de production et de contrôle, qui est linéaire et ne peut pas être itéré rapidement.
De la contrôle des matières premières ultra pures, du choix des voies de réaction de polymérisation, de la gestion de la distribution des poids moléculaires, à la statistique des impuretés, à la cohérence des lots, au comportement de vieillissement à long terme, il s'agit d'un système hautement ingénieré et en évolution depuis longtemps.

C'est quelque chose qui a été lentement construit sur des échantillons d'échecs de plusieurs décennies.
Accumuler un grand nombre de brevets, mais plus important encore, de nombreux jugements clés ne peuvent pas être intégrés dans des articles et il est également très difficile de les inclure entièrement dans des brevets.
Ils existent dans l'intuition des ingénieurs sur "si ce lot peut être mis en ligne", dans le jugement d'expérience de la ligne de production face aux anomalies, dans les paramètres de processus et les données d'échec accumulées par l'entreprise pendant des décennies, et dans l'amélioration progressive des processus et du contrôle au fil des ans.

C'est la véritable signification de "la colle japonaise".
Ce n'est pas un produit en bouteille, mais un ensemble complet de capacités industrielles de matériaux fonctionnant à long terme.

La Chine a une référence très intéressante à cet égard, mais souvent négligée :
Capacité de traitement de l'extraction des terres rares.

Parmi cela, ce qui est vraiment difficile à reproduire, ce n'est pas la ressource elle-même, mais le système de processus qui permet de séparer, purifier et stabiliser les minéraux complexes dans un état utilisable pour l'ingénierie.
C'est un processus qui a nécessité des millions d'échecs et d'essais, consommant d'énormes ressources et générant une grande pollution.

L'Occident n'a pas de ressources en terres rares, mais la véritable difficulté réside dans la transformation de la "terre" en matériaux industriels pouvant être fournis à grande échelle, de manière contrôlée et sur le long terme.
C'est également un ensemble de capacités hautement ingénierées et accumulées sur le long terme.
C'est aussi pourquoi les "terres rares" de la Chine peuvent être utilisées pour étrangler l'Europe et les États-Unis.

Plus intéressant encore, l'un des principaux fournisseurs de résine photo, Shin-Etsu Chemical, est également l'un des rares producteurs capables d'extraire des terres rares en Europe, aux États-Unis et au Japon. (Nous détaillerons pourquoi Shin-Etsu Chemical peut produire à la fois des résines photo et des terres rares dans un autre article.)

De même, la résine photo sensible japonaise peut également étrangler la Chine.
En raison de l'interruption de l'approvisionnement en résine photo-résist au Japon, cela affecte la stabilité et le rendement.
En ce qui concerne les résines photo en japonais, elles sont en monopole absolu dans la production en série des machines de lithographie EUV. Autrement dit, même avec des machines EUV, sans les résines photo japonaises, il est impossible de produire des puces de 5 nm ou moins.

Même dans le processus de production 7 nm en Chine actuellement, bien qu'il ne s'agisse pas d'EUV, mais de 193 nm ArF DUV avec exposition multiple, le rendement reste limité par les résines photosensibles haut de gamme japonaises :
Non-critique, le caoutchouc national peut déjà être utilisé de manière stable ;
couche clé suivante, pouvant être utilisée en mélange avec des produits nationaux et importés;
La couche clé qui détermine réellement le succès ou l'échec dépend toujours fortement des résines photosensibles ArF haut de gamme du Japon.
Parce que la double exposition amplifie toute petite instabilité.

Une fois que l'approvisionnement en résine de lithographie de haute qualité sera interrompu, le rendement déjà faible de 7 nm diminuera davantage, et les coûts augmenteront encore.

Pourquoi l'EUV dépend-il davantage des résines photosensibles japonaises ? Parce que seules des résines photosensibles matures peuvent réduire le bruit statistique des photons et les défauts aléatoires.
Le véritable remplacement national contrôlé de la couche clé de 7 nm pourrait encore nécessiter plusieurs cycles de recherche et développement, sans parler des résines photosensibles EUV nécessaires pour le 5 nm.

Un cycle de développement prend généralement de 3 à 5 ans, car il doit comprendre au moins 5 étapes qui sont presque impossibles à paralléliser et qui prennent beaucoup de temps :
Exploration de formules de base
Laboratoire → Échelle pilote
Intégration des appareils (Scanner + Track)
Validation de ligne de production (niveau Wafer)
Validation de la stabilité à long terme

Les pièces des équipements peuvent être évidentes, mais les matériaux et les procédés sont cachés ; les machines peuvent être démontées et reproduites, mais le temps nécessaire pour les matériaux et l'industrie ne peut pas être compressé par l'ingénierie inverse.

Les résines photosensibles japonaises, tout comme les terres rares lourdes chinoises, sont de celles dont la véritable valeur ne peut se manifester que sur la ligne de production, à la fin de la courbe de rendement, dans le cadre d'un fonctionnement stable sans incident pendant de nombreuses années.

Si l'on dit que l'EUV inversé peut peut-être "ouvrir la porte", alors ce que décide la résine photo est de savoir si l'on peut parcourir ce chemin longtemps.

Et en ce qui concerne les semi-conducteurs, le plus cruel est que —
Un succès unique n'a pas de signification, seul un nombre continu d'années sans problème peut être considéré comme un succès.

Et le temps, même à l'ère de l'IA, est la seule chose qui ne peut pas être inversée par ingénierie.