Ko tik Minnes dēļ neizdarīsi!
...te būs sākuma turpinājums no tās vietas, kad sākas "migla" rakstā un prasa maņī!
.."Pirms ķeramies klāt skaidrojumam, kāpēc ASML ir tik svarīga, noderēs nedaudz fona informācijas par to, kā veicies ar tranzistoru miniaturizēšanu pēdējā pusgadsimtā.
Tie, kas regulāri seko līdzi jaunākajām tehnoloģiju ziņām, būs dzirdējuši tādus terminus kā 10 nanometru (vai 7 nanometru, 5 nanometru jeb nm) process. Nelienot dziļi inženierijas niansēs, būtībā šie nosaukumi apzīmē katru nākamo paaudzi mikročipu ražošanā. It kā vienkārši – jo mazāks skaitlis, jo modernāks ražošanas process, kas spēj uz silīcija plates uzdabūt arvien mazākus un mazākus tranzistorus. Un – jo vairāk tranzistoru var "sapakot" noteiktā platībā, jo spējīgāks čips. Tas, protams, ir dikti vienkāršots skaidrojums, kurā nav ņemti vērā tādi svarīgi aspekti kā mikročipa arhitektūra jeb veids, kā šie tranzistori organizēti.
Taču būs maldīgi domāt (un te grēko arī ne viens vien tehnoloģiju portāls), ka 5 nm procesā ražota čipa tranzistori ir divreiz mazāki par 10 nm procesā ražotiem tranzistoriem. Vairākas desmitgades šie jēdzieni tiešām bija saistīti ar kādu no niecīgo ierīču fiziskajiem parametriem, piemēram, lauktranzistora aizvara izmēriem. Taču pēdējos desmit vai pat vairāk gadus tas jau ir mārketinga diktēts nosaukums. Gan 10 nm, gan 7 nm un 5 nm procesā ražotajiem tranzistoriem vairākas kritiskas sastāvdaļas ir krietni lielākas par procesa nosaukumā norādīto izmēru. Tāpēc arī nevar pēc nosaukuma vien apgalvot, ka "Intel" 10 nm procesā ražotie čipi atpaliek no TSMC 7 nm procesa produkcijas. Patiesībā tranzistoru blīvums abos gadījumos ir stipri līdzīgs. Un, pat ja tie fiziski nav 5 nanometru tranzistori, tās aizvien ir neticami sīkas ierīces vien dažu desmitu silīcija atomu izmērā.
Lūk, cik tālu tehnoloģija tikusi šobrīd – viens no visu laiku veiksmīgākajiem "Intel" mikročipiem ir 1978. gadā izlaistais "Intel 8086". Tolaik inženieri spēja uz viena silīcija kvadrātmilimetra izvietot 880 tranzistorus. Šobrīd modernos telefonu un datoru procesoros – apmēram 100 miljoni tranzistoru uz kvadrātmilimetru. Jā, miljoni! Gan tavā "iPhone", gan jaudīgākajos "Android" operētājsistēmas tālruņos centrālajā čipā vien ir kādi 15 miljardi tranzistoru.
Mikročipus pasaulē ražo daudzas kompānijas, taču augstāko tehnoloģiju tirgū valda oligopols. Dominē jau minētie TSMC un "Intel", kā arī "Samsung", "Qualcomm", "Broadcom", "Micron", "Nvidia", "SK Hynix", ARM. Taču ASML ir vienīgā, kas šobrīd spēj izgatavot iekārtas modernāko čipu ražošanai.
Industrijas "darba zirgs" pagaidām aizvien ir DUV litogrāfija jeb dziļa ultravioletā starojuma litogrāfija. Taču nākotne ir EUV jeb ekstrēmā ultravioletā starojuma litogrāfijā, un šos aparātus izgatavo tikai un vienīgi ASML. Un te jāsniedz skaidrojums par pašu litogrāfijas principu un to, kāpēc gluži kurš katrs nevar sākt ražot EUV iekārtas, lai mazinātu ASML dominanci tirgū.
"Tēzaurā" minētā litogrāfijas definīcija ir šāda: "Fotoķīmisks process, kurā uz pusvadītāja vai cita materiāla iegūst noteiktu mikroreljefu, kas atbilst veidojamās integrālās shēmas konfigurācijai." Tas notiek šādi – ņem plānu tīra silīcija plāksni, tās parasti sauc par "wafers" jeb burtiskā tulkojumā vafelēm. Zemāk attēlā redzamais ar jau apstrādātu plāksni vairs jautājumus neradīs, kāpēc šāds nosaukums.
Tad plāksni karsē augstā temperatūrā, lai uz silīcija virsmas izveidotu oksīda slāni. Pēc tam pārklāj ar gaismjutīga materiāla kārtiņu. Tālāk nāk šī svarīgā daļa – plāksni caur fotomasku apstaro ar gaismu, tādā veidā uz silīcija virsmas pārnesot sarežģītās čipa arhitektūras nospiedumu. Mikročipu laikmeta sākumā tā bija redzamā jeb optiskā gaisma, taču pakāpeniski pāriets uz ultravioleto starojumu. Sākumā tuvo ultravioleto starojumu, pēc tam dziļo ultravioleto starojumu jeb DUV, un nu – ekstrēmo ultravioleto starojumu, kur gaismas viļņa garums ir vien 13,5 nanometri. Cilvēka mata diametrs ir apmēram 80–100 tūkstoši nanometru. Jo īsāks šis viļņa garums, jo smalkāku "rasējumu" ierīce var pārnest uz silīcija plates. Un iegūt šādu starojumu arī nav vienkārši. Tā nav vis kaut kāda parasta UV gaismas lampa, izspīdināta caur optiku. ASML ražotās ekstrēmā ultravioletā starojuma iekārtas šo 13,5 nanometru vilni panāk, ar CO2 lāzeru šaujot pa izkusušas alvas pavedienu, to iztvaicējot. Katrs alvas piliens saņem divas lāzera devas – pirmā to saplacina gluži kā pankūku, bet otrais pulss ir spēcīgāks un pilienu iztvaicē plazmā, kas arī izstaro ekstrēmo ultravioleto gaismu. Lāzers starus raida 50 tūkstošus (!) reižu sekundē.
Pēc tam ar kodināšanu tiek aizvākts oksīds no tām daļām, kuras pēc pakļaušanas UV gaismai vairs nepasargā gaismjutīgais slānis. Process tiek atkārtots, šādi slāni pa slānim uzbūvējot funkcionējošu čipu ar miljardiem sīku tranzistoru.
Ja tas, ka ASML iekārtās gaisma tiek radīta, ar lāzeru 50 tūkstošus reižu sekundē šaujot pa alvas pavedienu, nepārliecināja par šo ierīču sarežģītību, te daži skaitļi. Jaunākās ASML ražotās EUV litogrāfijas iekārtas katra sastāv no 100 tūkstošiem detaļu. Tās visas, protams, neražo ASML. Kompānija komplektē ierīces, izvēloties par piegādātājiem labākos nozares spēlētājus. Optiskās detaļas ražo ASML stratēģiskais partneris "Zeiss". ASML iekārtās ievietotie "Zeiss" spoguļi ir viena no plakanākajām virsmām pasaulē. Ja tādu spoguli izvērstu, piemēram, Latvijas platībā, lielākie nelīdzenumi nepārsniegtu milimetru.
Piegādātāju daudz, bet tikai ASML ir zināšanas un kompetences, lai to visu saliktu kopā funkcionējošā aparātā. Un viens šāds aparāts līdz klientiem jāved izjauktā veidā. Tas prasa 20 furgonus un trīs piekrāmētas "Boeing 747" kravas lidmašīnas. Un visa komplektācija notiek telpās, kas ir sterilākas par operāciju zāli. Katrs niecīgākais puteklis nevietā var novest pie brāķētas mikročipu partijas.
Gan monopola stāvoklis, gan augošais pieprasījums diktē cenu, un ASML iekārtas maksā brangu naudu. EUV procesa litogrāfijas mašīnu cena ir, sākot no 140 miljoniem eiro līdz pat 185 miljoniem eiro. Kamēr šodienas iekārtas izķer un rezervē lielus pasūtījumus uz priekšu, ASML jau strādā pie nākamās paaudzes litogrāfijas aparātiem, kuru izšķirtspēja būs 8 nanometri pašreizējo 13 nanometru vietā. Tiek prognozēts, ka šīs ierīces maksās ap 275 miljoniem eiro. Tas nozīmē, ka tikai daži lielākie spēlētāji var atļauties šīs iekārtas. Tie ir TSMC, "Samsung", "Intel", "SK Hynix" un "Micron". TSMC nosmeļ lielāko daļu un ar ASML iekārtām ražo čipus gan "Nvidia", gan "Apple", gan AMD vajadzībām.
Arī investori ir novērtējuši ASML arvien pieaugošo lomu. Saskaņā ar kompānijas paziņojumu par aizvadītā gada finanšu rezultātiem ieņēmumi sasnieguši 21,2 miljardus eiro, bet tīrā peļņa ir 5,6 miljardi. Pagājušā gada otrajā pusē akciju tirgū tehnoloģiju sektors saņēma pamatīgu belzienu, cenām strauji krītot. ASML atkopšanās bija grandioza. Ja augusta sākumā viena akcija maksāja ap 535 eiro, tad oktobra vidū jau vairs tikai 350 eiro. Taču tam sekoja spējš uzrāviens, un nu ASML akcijas cena atkal ir virs 600 eiro. Prognozes 2023. gadam liecina, ka kompānija mērķē uz 25% ieņēmumu pieaugumu, tātad pārsniedzot jau 26 miljardu eiro slieksni. Nav izslēgts, ka tuvākajā desmitgadē ASML ieņēmumi varētu "noķert" pat visas Latvijas iekšzemes kopproduktu faktiskajās cenās. 2021. gadā tas bija 32,9 miljardi eiro.
Par Krieviju šobrīd šaubu maz – tās rīcībā ASML ražotās EUV iekārtas nenonāks. Pēc iebrukuma Ukrainā pret Krieviju vērstās sankcijas tehnoloģiju ziņā agresorvalsti atmetušas vismaz pagājušajā desmitgadē. 2022. gada oktobrī publiskots ASV Valsts kases ziņojums liecina, ka sabiedroto sankciju dēļ Krievijā pusvadītāju imports sarucis par 70%. Bez moderniem čipiem nevar ražot ne tikai datorus, telefonus un citas augsto tehnoloģiju iekārtas, bet arī augstas precizitātes ieročus. Krievija gan apgalvo, ka izstrādā pati savas 7 nanometru procesa iekārtas, kas tuvākajos gados "pārspēšot ASML produkciju", bet šādi paziņojumi uztverami ar lielu devu skepses. Pirmkārt, ap to laiku ASML jau būs tikusi daudz tālāk savu nākamās paaudzes iekārtu izstrādē. Otrkārt, ja tas būtu tik viegli izdarāms dažu gadu laikā, tad ASML šobrīd nebūtu monopola EUV iekārtu ražošanā."
...un pēdējo rindkopu jau biju iekopējis....vispār ļoti labs raksts priekš tāda čaiņika kā es saprašanas par šo problēmu
