"Borracha do Japão, terra da China, engenharia reversa de EUV"

Nos últimos dias, houve bastante discussão sobre o Plano Manhattan da China — a engenharia reversa das máquinas de litografia da ASML, e as pessoas estão bastante entusiasmadas, afinal, é um grande avanço.

Mas se olharmos do ponto de vista técnico e de engenharia, deixando de lado a ideologia, e examinarmos cuidadosamente, perceberemos que há uma diferença considerável entre a realidade e o ideal.

Porque se realmente analisarmos a questão a nível de engenharia, perceberemos que o que muitas vezes determina se uma linha técnica pode ser sustentada a longo prazo não são os tópicos mais quentes da mídia, mas sim alguns detalhes que à primeira vista parecem insignificantes.

Este artigo não discute os detalhes do progresso das máquinas de litografia inversa, mas sim uma recente notícia menos evidente: o Japão impôs restrições ao fornecimento de resinas de litografia para a China.

No processo avançado, o fotoresiste determina a largura da janela de processo, se os defeitos aleatórios podem ser controlados e se a taxa de rendimento se descontrola no final.
Em outras palavras, há EUV, mas não há tinta fotográfica, e não é possível aumentar o rendimento dos processos avançados. Sem rendimento, os custos não podem ser reduzidos; se os custos não forem reduzidos, não haverá pedidos, pelo menos não pedidos internacionais.
É também por isso que a resina fotossensível é muitas vezes mais oculta do que os dispositivos, mas é mais letal em termos de engenharia.

Não são muitos os cidadãos comuns que compreendem a dificuldade da resina fotográfica japonesa, habituando-se a pensar que é apenas um consumível durante o processo de fotolitografia. Mas a realidade é muito mais complexa.
Os fotopolímeros de alta qualidade do Japão são extremamente difíceis de reproduzir, pois isso não se relaciona apenas a certas estruturas químicas, mas depende, mais importante ainda, de todo o processo de produção e controle, que é linear e não pode ser iterado rapidamente.
Desde o controle de matérias-primas de ultra alta pureza, escolha de caminhos de reação de polimerização, gestão da distribuição de peso molecular, até a estatística de impurezas, consistência de lotes e comportamento de envelhecimento a longo prazo, este é um sistema altamente engenheirado e em evolução ao longo do tempo.

Foi construído lentamente com base em décadas de amostras de falhas.
Acumulou um grande número de patentes, mas mais importante, muitos julgamentos-chave não podem ser incluídos em artigos e também é difícil escrevê-los completamente em patentes.
Eles existem na intuição dos engenheiros sobre se "este lote pode ir para a linha de produção", existem no julgamento empírico da linha de produção sobre anomalias, existem nos parâmetros de processo e dados de falhas acumulados ao longo de décadas pela empresa, existem nas melhorias acumuladas ao longo do tempo nos processos e controles.

Este é o verdadeiro significado de "cola japonesa".
Não é um produto em frasco, mas sim um conjunto completo de capacidades industriais de materiais em funcionamento a longo prazo.

A China tem uma referência muito interessante nesta área, mas que muitas vezes é ignorada:
Capacidade de extração e processamento de terras raras.

Dentre isso, o que realmente é difícil de reproduzir não é o recurso em si, mas sim o sistema de processos que separa, purifica e estabiliza minerais complexos em um estado utilizável para engenharia.
Este é um processo que passou por milhões de falhas e tentativas, consumindo muitos recursos e gerando uma grande quantidade de poluição.

A Europa e os Estados Unidos não estão isentos de recursos de terras raras, mas o verdadeiro desafio é transformar a "terra" em um material industrial que possa ser fornecido em escala, de forma controlada e a longo prazo.
Essa também é uma capacidade altamente engenheirada e acumulada ao longo do tempo.
É também por isso que as "terras raras" da China podem ser usadas para estrangular a Europa e os EUA.

Mais interessante é que um dos principais fornecedores de resinas fotográficas do Japão, a Shin-Etsu Chemical, é também um dos poucos produtores com capacidade de refinar terras raras na Europa e nos EUA. (Por que a Shin-Etsu Chemical consegue fazer tanto resinas fotográficas quanto terras raras, abordaremos em um artigo separado na próxima vez.)

Da mesma forma, a resina fotográfica do Japão também pode apertar o pescoço da China.
Devido à interrupção do fornecimento de resina fotográfica no Japão, o que está em causa é a estabilidade e a taxa de sucesso.
E as resinas fotográficas do Japão têm um monopólio absoluto na produção em massa de máquinas de litografia EUV, ou seja, só ter EUV não é suficiente, se não houver resinas fotográficas japonesas, não é possível produzir chips de 5nm ou inferiores.

Mesmo no processo de produção de 7nm na China atualmente, embora não utilize EUV, mas sim 193nm ArF DUV com múltiplas exposições, ainda está limitado na taxa de rendimento pela resina de fotoalta tecnologia do Japão.
Camada não crítica, o胶国产 já pode ser utilizado de forma estável.
Camada-chave a seguir, pode ser misturada com nacional e importada;
A camada crítica que realmente determina o sucesso ou o fracasso ainda depende fortemente da resina de fotogravura ArF de alta qualidade do Japão.
Porque a exposição múltipla amplifica qualquer pequena instabilidade.

Uma vez que o fornecimento de resinas fotográficas de alta qualidade seja interrompido, a taxa de rendimento de 7nm, que já não é alta, irá diminuir ainda mais, e os custos aumentarão ainda mais.

Por que o EUV depende mais da resina de fotogravura japonesa? Porque apenas resinas de fotogravura maduras podem suprimir o ruído estatístico de fótons e defeitos aleatórios.
A camada-chave de 7nm realmente alcançou uma substituição nacional controlável, ainda pode precisar de vários ciclos de pesquisa e desenvolvimento, sem mencionar o material de fotólito EUV necessário para 5nm.

Um dos ciclos de desenvolvimento geralmente leva de 3 a 5 anos, pois deve incluir pelo menos 5 fases que são quase impossíveis de realizar em paralelo e que consomem muito tempo:
Exploração de Fórmulas Básicas
Laboratório → Escala piloto
Integração de dispositivos (Scanner + Track)
Validação de linha de produção (nível de wafer)
Verificação de estabilidade a longo prazo

As partes do equipamento podem ser evidentes, mas os materiais e processos são ocultos; as máquinas podem ser desmontadas, reproduzidas, mas o tempo necessário para os materiais e a indústria não pode ser comprimido pela engenharia reversa.

A resina fotográfica do Japão, assim como as terras raras pesadas da China, é daquele tipo que só pode realmente revelar seu valor na linha de produção, no final da curva de rendimento, em um funcionamento estável que não apresenta acidentes durante vários anos consecutivos.

Se a EUV reversa pode "abrir a porta", o que é decidido pela resina fotográfica é se podemos seguir por esse caminho por muito tempo.

E a questão dos semicondutores, o mais cruel é que —
Um único sucesso não tem significado, apenas um período contínuo de vários anos sem problemas é que conta como sucesso.

E o tempo, mesmo na era da IA, é a única coisa que não pode ser engenharia reversa.