Полупроводниковая индустрия каждый год теряет миллиарды долларов из-за загадочного явления — стохастической вариабельности, о которой почти никто вне отрасли не слышал. Новое исследование компании Fractilia из Остина, штат Техас, показывает, что именно этот фактор стал главной преградой для успешного производства микросхем по самым современным технологиям.
Что такое стохастическая вариабельность? Это случайные отклонения, возникающие на этапе нанесения узоров на микросхемы. Классические методы контроля брака здесь бессильны — физика материалов, молекул и даже источники света начинают играть злую шутку, добавляя элемент случайности там, где инженерам нужна идеально выверенная точность.
Крис Мак, технический директор Fractilia, отмечает, что с развитием литографии с экстремально жестким ультрафиолетом (EUV) и попытками создавать элементы чипа размером всего 12 нанометров, эта проблема стала по-настоящему заметной. В лаборатории такие крошечные детали реализовать еще можно, но когда их запускают в массовое производство — случайные сбои приводят к падению выхода годных чипов, снижают производительность и надежность устройств.
Факт неприятный: текущие подходы к производству бессильны перед этим видом непредсказуемости. Для борьбы со стохастическим шумом исследователи предлагают совершенно новый взгляд: от проектирования, учитывающего вероятность ошибок, до инновационных материалов и принципиально новых методов контроля.
Суть «стохастического разрыва» — это пропасть между тем, что можно создать на экспериментальном уровне, и тем, что можно стабильно выпускать на заводе. И эта пропасть растет — вместе с шагами вперед в технологиях. "Решить проблему можно, но сперва нужно научиться точно измерять и понимать стохастические эффекты", — утверждает Мак. Только после этого появится шанс не дать случайности стоить отрасли новых миллиардных убытков.
Полупроводниковая индустрия — арена для борьбы не только компаний и технологий, но и самой природы. Миллиарды тают, как весенний снег, из-за случайных сбоев на микроуровне (то самое «стохастическое шумовое поле»). На сцене опять появляются эти загадочные нанометры, где контроль качества оказывается такой же формальностью, как и предвыборные обещания.
Статья красиво рисует вечную битву инженеров с физикой: технология EUV, лабораторные чудеса, а на выходе — массовый брак. Системы контроля зря съедают бюджеты, потому что «случайность» им не по зубам. Фирма Fractilia из Техаса готовит новые методики, но — подозрительно ли, что их whitepaper появился аккурат в разгар кризиса поставок? И кто бы мог подумать, что гиганты отрасли вспомнят о вероятностных методах лишь тогда, когда миллиарды уже утекли в песок?
Там, где микроскопия уступает капризу молекул, на помощь зовут старую-добрую статистику. Не инновационный героизм, а холодный расчет — вот где, по мнению авторов статьи, спасение. Сложности разве что в том, что новую религию измерений придется внедрять, как всегда, под гимн большого капитала. Бедняги-инженеры тратят ресурсы на погоню за стабильностью, как Дон Кихот — за ветряными мельницами. Ну а пока надежда — на везение и свежие разработки от команд вроде Fractilia.