(который Apple разрабатывает сама), но и модемными и радиочастотными микросхемами для связи с сотовыми сетями, микросхемами для подключения к WiFi и Bluetooth, датчиком изображения для камеры, как минимум двумя микросхемами памяти, микросхемами, распознающими движение (чтобы телефон знал, когда вы повернули его в горизонтальное положение), а также полупроводниками для управления аккумулятором, аудиосистемой и беспроводной зарядкой. Эти микросхемы составляют большую часть сметы материалов, необходимых для создания смартфона.

По мере того как мощности по производству полупроводников перемещались на Тайвань и в Южную Корею, увеличивалась и возможность производства многих из этих микросхем. Процессоры приложений, являющиеся электронным "мозгом" каждого смартфона, в основном производятся на Тайване и в Южной Корее, а затем отправляются в Китай для окончательной сборки в пластиковом корпусе и стеклянном экране телефона. Процессоры для iPhone компании Apple производятся исключительно на Тайване. Сегодня ни одна компания, кроме TSMC, не обладает достаточной квалификацией и производственными мощностями, чтобы создавать чипы, необходимые Apple. Поэтому текст, выгравированный на задней панели каждого iPhone - "Разработано Apple в Калифорнии. Собран в Китае" - вводит в заблуждение. Самые незаменимые компоненты iPhone действительно разрабатываются в Калифорнии и собираются в Китае. Но изготовлены они могут быть только на Тайване.

 

Глава 39.

EUV

 

Apple - не единственная компания в полупроводниковом бизнесе, чья цепочка поставок вызывает недоумение. К концу 2010-х годов голландская компания ASML, специализирующаяся на литографии, потратила почти два десятилетия на то, чтобы сделать экстремальную ультрафиолетовую литографию эффективной. Для этого пришлось искать по всему миру самые современные компоненты, самые чистые металлы, самые мощные лазеры и самые точные датчики. EUV стала одной из самых больших технологических авантюр нашего времени. В 2012 году, за несколько лет до того, как компания ASML выпустила функциональный EUV-инструмент, Intel, Samsung и TSMC инвестировали в ASML, чтобы обеспечить компании финансирование, необходимое для продолжения разработки EUV-инструментов, которые потребуются им в будущем для производства микросхем. Только Intel инвестировала в ASML 4 млрд. долл. в 2012 г., что стало одной из самых высоких ставок в истории компании. Эта инвестиция последовала за миллиардами долларов предыдущих грантов и инвестиций, которые Intel потратила на EUV, начиная со времен Энди Гроува.

Идея создания инструментов EUV-литографии мало изменилась по сравнению с тем временем, когда Intel и консорциум других компаний, производящих микросхемы, выделили нескольким национальным лабораториям Америки "бесконечные деньги на решение невозможной проблемы", как выразился один из ученых, работавших над этим проектом. Концепция оставалась во многом такой же, как и у перевернутого микроскопа Джея Лэтропа: создать рисунок световых волн с помощью "маски", чтобы блокировать часть света, затем спроецировать свет на химические вещества фоторезиста, нанесенные на кремниевую пластину. Свет вступает в реакцию с фоторезистами, позволяя наносить материал или вытравливать его в идеально сформированных формах, создавая рабочий чип.

Лэтроп использовал простой видимый свет и готовые фоторезисты, выпускаемые компанией Kodak. Используя более сложные линзы и химические вещества, в конечном итоге стало возможным печатать на кремниевых пластинах фигуры размером до нескольких сотен нанометров. Длина волны видимого света составляет несколько сотен нанометров, в зависимости от цвета, поэтому при изготовлении транзисторов все меньшего размера она в конце концов столкнулась с ограничениями. Позднее промышленность перешла к использованию различных типов ультрафиолетового света с длиной волны 248 и 193 нанометра. Эти длины волн позволяли создавать более точные формы, чем видимый свет, но и они имели свои пределы, поэтому промышленность возлагала надежды на экстремальное ультрафиолетовое излучение с длиной волны 13,5 нанометра.

Использование EUV-излучения создало новые трудности, решить которые оказалось практически невозможно. Если Лэтроп использовал микроскоп, видимый свет и фоторезисты, выпускаемые компанией Kodak, то все ключевые компоненты EUV-излучения пришлось создавать специально. Нельзя просто купить лампочку для EUV. Для получения достаточного количества EUV-излучения необходимо измельчить небольшой шарик олова с помощью лазера. Компания Cymer, основанная двумя специалистами по лазерам из Калифорнийского университета в Сан-Диего, с 1980-х годов была одним из крупнейших производителей источников света для литографии. Инженеры компании пришли к выводу, что наилучший подход заключается в том, чтобы выстрелить крошечным шариком олова шириной в тридцать миллионных долей метра, движущимся в вакууме со скоростью около двухсот миль в час. Затем по олову дважды ударяют лазером: первый импульс - для разогрева, второй - для превращения в плазму с температурой около полумиллиона градусов, во много раз более горячей, чем поверхность Солнца. Затем этот процесс обработки олова повторяется пятьдесят тысяч раз в секунду для получения EUV-излучения в количествах, необходимых для изготовления микросхем. В процессе литографии Джея Лэтропа в качестве источника света использовалась простая лампочка. С тех пор сложность этого процесса просто поражает воображение.

Однако источник света Саймера заработал только благодаря новому лазеру, способному с достаточной мощностью разрушать капли олова. Для этого требовался лазер на основе углекислого газа, более мощный, чем все ранее существовавшие. Летом 2005 г. два инженера компании Cymer обратились в немецкую компанию Trumpf, специализирующуюся на производстве прецизионных инструментов, с просьбой найти возможность создания такого лазера. Компания Trumpf уже производила лучшие в мире лазеры на углекислом газе для промышленных целей, например, для прецизионной резки. Эти лазеры были памятниками обработки в лучших немецких промышленных традициях. Поскольку около 80% энергии, вырабатываемой углекислотным лазером, приходится на тепло и только 20% - на свет, отвод тепла от установки является ключевой задачей. Ранее компания Trumpf разработала систему нагнетателей с вентиляторами, которые вращались тысячу раз в секунду, что было слишком быстро, чтобы полагаться на физические подшипники. Вместо этого компания научилась использовать магниты, так что вентиляторы парили в воздухе, отсасывая тепло из лазерной системы без скрежета о другие компоненты и без ущерба для надежности.

Компания Trumpf имела репутацию и послужной список для обеспечения точности и надежности, необходимых компании Cymer. Сможет ли она обеспечить необходимую мощность? Лазеры для EUV должны были быть значительно мощнее тех, которые уже производила компания Trumpf. Кроме того, точность, которую требовала компания Cymer, была более высокой, чем та, с которой Trumpf имела дело ранее. Компания предложила лазер, состоящий из четырех компонентов: двух "затравочных" лазеров, которые имеют низкую мощность, но точно синхронизируют каждый импульс, чтобы лазер мог поразить 50 млн. капель олова в секунду; четырех резонаторов, увеличивающих мощность луча; сверхточной "системы транспортировки луча", которая направляет луч на расстояние более тридцати метров к камере с каплями олова; и конечного фокусирующего устройства, обеспечивающего прямое попадание лазера, миллионы раз в секунду.

Каждый шаг требовал новых инноваций. В лазерной камере необходимо было поддерживать постоянную плотность специальных газов. Сами капли олова