"Jepang yang Getah, China yang Tanah, Rekayasa Balik EUV"

Beberapa hari ini, ada banyak diskusi tentang rencana Manhattan China — rekayasa balik mesin litografi ASML, dan diskusinya cukup hangat. Semua orang juga sangat bersemangat, karena ini adalah terobosan besar.

Tetapi jika dilihat dari sudut pandang teknik rekayasa, mengesampingkan ideologi, jika kita teliti, akan ditemukan bahwa ada jarak antara fakta dan ideal, dan itu tidak kecil.

Karena jika masalah benar-benar diuraikan ke tingkat rekayasa, kita akan menemukan bahwa keputusan tentang apakah suatu jalur teknologi dapat berjalan dalam jangka panjang sering kali bukanlah tren media yang paling panas, melainkan beberapa detail yang tampaknya sepele.

Artikel ini tidak akan membahas kemajuan dan detail mesin litografi terbalik, hanya akan membahas berita lain yang kurang mencolok baru-baru ini: Jepang menghentikan pasokan bahan litografi (terbatas) ke China.

Dalam proses canggih, bahan photoresist menentukan seberapa lebar jendela proses, apakah cacat acak dapat ditekan, dan apakah tingkat hasil akhir akan keluar dari kendali.
Dengan kata lain, ada EUV, tetapi tidak ada photoresist, dan tidak mungkin untuk meningkatkan hasil dari proses canggih. Tanpa hasil yang baik, biaya tidak dapat diturunkan, jika biaya tidak bisa turun, tidak akan ada pesanan, setidaknya tidak ada pesanan internasional.
Ini juga alasan mengapa karton fotoresist seringkali lebih tersembunyi daripada peralatan karton, tetapi secara rekayasa lebih mematikan.

Tidak banyak ilmuwan amatir yang memahami kesulitan dalam penggunaan photoresist Jepang, yang biasanya dianggap hanya sebagai bahan habis pakai dalam proses pemotretan. Namun kenyataannya jauh lebih kompleks.
Lempung fotoresist berkualitas tinggi Jepang sangat sulit untuk direplikasi, karena ini tidak hanya berkaitan dengan beberapa struktur kimia, tetapi yang lebih penting adalah tergantung pada seluruh proses produksi dan kontrol yang linier, yang tidak dapat diiterasi dengan cepat.
Dari pengendalian bahan baku super murni, pemilihan jalur reaksi polimerisasi, manajemen distribusi berat molekul, hingga statistik kotoran, konsistensi batch, dan perilaku penuaan jangka panjang, ini adalah sistem yang sangat terengineering dan telah berevolusi dalam jangka waktu lama.

Itu dibangun perlahan-lahan dari puluhan tahun contoh kegagalan.
Menumpuk menjadi banyak paten, tetapi yang lebih penting adalah banyak penilaian kunci yang tidak dapat dituliskan dalam makalah, dan juga sulit untuk dituliskan secara lengkap dalam paten.
Mereka ada dalam intuisi insinyur tentang "apakah bahan ini bisa masuk ke jalur produksi", ada dalam penilaian pengalaman jalur produksi terhadap anomali, ada dalam parameter proses dan data kegagalan perusahaan selama puluhan tahun, ada dalam perbaikan proses dan kontrol yang terakumulasi seiring waktu.

Inilah arti sebenarnya dari "lem Jepang".
Bukan hanya satu produk, tetapi seluruh kemampuan industri material yang beroperasi secara jangka panjang.

China memiliki sebuah referensi yang sangat menarik di bidang ini, tetapi sering diabaikan:
Kemampuan pemrosesan dan pemurnian unsur tanah jarang.

Di antara ini, yang benar-benar sulit untuk disalin bukanlah sumber daya itu sendiri, tetapi sistem proses untuk memisahkan, memurnikan, dan menstabilkan mineral yang kompleks ke dalam keadaan yang dapat digunakan secara teknik.
Ini adalah proses yang melalui berjuta-juta kegagalan dan percobaan, di mana banyak sumber daya dikonsumsi dan menghasilkan banyak polusi.

Eropa dan Amerika bukanlah tanpa sumber daya tanah jarang, tetapi yang benar-benar sulit adalah mengubah "tanah" menjadi bahan industri yang dapat dipasok secara berkelanjutan, terukur, dan dalam skala besar.
Itu juga merupakan seperangkat kemampuan yang sangat terstruktur dan terakumulasi dalam jangka panjang.
Inilah sebabnya, "Bahan Langka" China dapat digunakan untuk mengendalikan Eropa dan Amerika.

Menariknya, salah satu pemasok utama bahan photoresist di Jepang, Shin-Etsu Chemical, juga merupakan salah satu dari sedikit produsen di AS, Eropa, dan Jepang yang memiliki kemampuan untuk mengekstrak tanah jarang berat. (Mengapa Shin-Etsu Chemical dapat memproduksi photoresist sekaligus mengekstrak tanah jarang akan kami bahas lebih rinci di artikel selanjutnya.)

Begitu juga, photoresist Jepang dapat menjepit leher Tiongkok.
Karena pasokan resin fotolitografi Jepang terputus, ini mempengaruhi stabilitas dan tingkat hasil.
Dan fotoresist Jepang, dalam produksi massal mesin litografi EUV, adalah monopoli mutlak, yang berarti, meskipun ada EUV, jika tidak ada fotoresist Jepang, chip 5nm atau lebih kecil tidak dapat diproduksi.

Meskipun dalam proses produksi 7nm di China saat ini, meskipun tidak menggunakan EUV, tetapi menggunakan 193nm ArF DUV ditambah paparan ganda, tetap saja terhambat pada hasil oleh resin foto high-end Jepang:
Lapisan non-kunci, karet dalam negeri sudah dapat digunakan dengan stabil;
Lapisan kunci kedua, dapat menggunakan campuran produk dalam negeri dan impor;
Kunci yang benar-benar menentukan keberhasilan atau kegagalan masih sangat bergantung pada ArF photoresist kelas atas Jepang.
Karena multiple exposure akan memperbesar ketidakstabilan kecil apapun.

Jika pasokan pelapis foto high-end terputus, tingkat hasil yang sudah tidak tinggi pada 7nm akan semakin menurun, dan biaya akan semakin meningkat.

Mengapa EUV lebih bergantung pada pelapis foto Jepang? Karena hanya pelapis foto yang matang yang dapat menekan kebisingan statistik foton dan cacat acak.
Lapisan kunci 7nm benar-benar mencapai substitusi domestik yang dapat dikendalikan, masih mungkin memerlukan beberapa siklus penelitian dan pengembangan, apalagi fotoresist EUV yang dibutuhkan untuk 5nm.

Salah satu siklus pengembangan biasanya memakan waktu 3-5 tahun, karena harus setidaknya mencakup 5 tahap yang hampir tidak dapat dilakukan secara paralel dan sangat memakan waktu:
Eksplorasi Formula Dasar
Laboratorium → Skala Uji
Pengaturan perangkat (Scanner + Track)
Verifikasi Jalur Produksi (Tingkat Wafer)
Verifikasi stabilitas jangka panjang

Bagian-bagian perangkat mungkin terlihat jelas, tetapi bahan dan prosesnya bersifat tersembunyi; mesin dapat dibongkar dan dicetak ulang, tetapi waktu yang diperlukan untuk bahan dan industri tidak dapat dipersingkat melalui rekayasa terbalik.

Lentur fotoresist Jepang, sama seperti tanah jarang berat China, adalah jenis yang hanya dapat menunjukkan nilai kemampuannya di jalur produksi, di bagian akhir kurva hasil, dalam operasi stabil yang tidak mengalami kecelakaan selama bertahun-tahun.

Jika dikatakan bahwa EUV terbalik mungkin dapat "membuka pintu", maka apa yang ditentukan oleh bahan photoresist adalah apakah kita dapat berjalan jauh di jalan ini.

Dan dalam hal semikonduktor, yang paling kejam adalah —
Satu keberhasilan tidak ada artinya, hanya jika bertahun-tahun berturut-turut tidak ada masalah, baru bisa dianggap sukses.

Dan waktu, bahkan di era AI, adalah satu-satunya hal yang tidak dapat direkayasa ulang.