วงการเทคโนโลยีกำลังร้อนระอุกับข่าวเกี่ยวกับเครื่องจักร EUV ที่หัวเว่ยกำลังพัฒนา ข่าวนี้สร้างความตื่นเต้นไม่น้อย เพราะถ้าเป็นเรื่องจริง นี่คือการพลิกโฉมวงการผลิตชิปครั้งยิ่งใหญ่เลยก็ว่าได้
EUV หรือ Extreme Ultraviolet เป็นเทคโนโลยีสุดล้ำที่ใช้ผลิตชิปประมวลผลสมัยใหม่ มันทำงานด้วยแสงความยาวคลื่น 13.5 นาโนเมตร
ความเจ๋งของมันคือยิ่งแสงมีคลื่นสั้นเท่าไหร่ ยิ่งสร้างวงจรที่เล็กและซับซ้อนได้มากขึ้นเท่านั้น ทำให้บรรจุทรานซิสเตอร์จำนวนมหาศาลในพื้นที่ขนาดจิ๋ว ซึ่งนี่คือหัวใจของชิปสมัยใหม่ที่ทรงพลัง
ปัจจุบัน ASML เป็นลูกพี่ใหญ่ในวงการ เป็นบริษัทเดียวในโลกที่ผลิตเครื่อง EUV เชิงพาณิชย์ได้ และสหรัฐฯ ก็มีการแบนการส่งออกเทคโนโลยีนี้ไปจีน เพื่อตัดไฟแต่ต้นลม
ข่าวอัพเดทล่าสุดที่เครื่อง EUV ของหัวเว่ยใช้เทคโนโลยีที่เรียกว่า Laser Induced Discharged Plasma หรือ LDP ซึ่งต่างจาก Laser Produced Plasma (LPP) ที่ ASML ใช้อยู่
มีการอ้างว่า LDP นั้นเทพกว่า เล็กกว่า เรียบง่ายกว่า และประหยัดพลังงานดีกว่า แต่ก่อนจะเชื่อคำคุยโวของฝั่งพี่จีน เรามาทำความเข้าใจทั้งสองเทคโนโลยีนี้ให้ชัดก่อน
แหล่งกำเนิดแสง LPP ของ ASML สร้างแสง EUV โดยใช้เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ยิงหยดดีบุกสองครั้ง การยิงครั้งแรกทำให้หยดดีบุกแบนเป็นจานกลม และการยิงครั้งที่สองด้วยพลังงานมากกว่าจะสร้างพลาสมาดีบุกที่ปล่อยแสง 13.5 นาโนเมตร
แสงนี้ต้องผ่านระบบกระจกซับซ้อน สะท้อนประมาณ 6-10 ครั้ง ซึ่งกระจกแต่ละบานสามารถสะท้อนแสง EUV ได้น้อยกว่า 70% เพียงเท่านั้น ทำให้ต้องสร้างโฟตอนจำนวนมหาศาลเพื่อให้มีแสงพอไปถึงแผ่นเวเฟอร์ เป้าหมายคือผลิตแสงที่มีกำลัง 250 วัตต์
LDP เป็นการพัฒนาต่อยอดจากเทคโนโลยี DPP (Discharge Produced Plasma) ซึ่งสร้างแสง EUV โดยการปล่อยกระแสไฟฟ้าแรงและสั้นมากระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้ว
การปล่อยประจุไฟฟ้านี้สร้างสนามแม่เหล็กทรงพลังที่บีบอนุภาคเชื้อเพลิง สร้างพลาสมาที่ร้อนระอุถึง 200,000 องศาเซลเซียส เทคโนโลยีนี้เคยถูกศึกษาในการสร้างพลังงานนิวเคลียร์ฟิวชันตั้งแต่ปี 1950
LDP พัฒนาต่อจาก DPP โดยใช้เลเซอร์ร่วมด้วย ระบบแรกๆ มีจานหมุนสองจานที่เป็นทั้งขั้วไฟฟ้าและตัวจ่ายดีบุก จานหมุนผ่านอ่างดีบุกเหลว ทำให้พื้นผิวเคลือบฟิล์มดีบุก
เลเซอร์จะยิงฟิล์มดีบุก สร้างกลุ่มเมฆดีบุกระหว่างขั้วไฟฟ้า ตามด้วยการปล่อยกระแสไฟฟ้ามหาศาลเพื่อสร้างพลาสมาและผลิตแสง EUV ที่ต้องการ
ในยุคเริ่มต้นของ EUV ช่วงปลายทศวรรษ 1990 ถึงต้น 2000 เทคโนโลยี DPP ได้รับการศึกษาโดยสององค์กรหลัก: EUVA ในญี่ปุ่น และ Phillips Extreme UV
ความแตกต่างหลักคือเชื้อเพลิงที่ใช้ EUVA ใช้ Xenon ขณะที่ Phillips ใช้ดีบุก ซึ่งในที่สุดดีบุกพิสูจน์ตัวเองว่าเจ๋งกว่าเพราะผลิตแสง 13.5 นาโนเมตรได้มากกว่า
ปี 2005 กลุ่ม Ushio ของญี่ปุ่นซื้อ Phillips Extreme UV ไป 50% และปี 2008 ก็ซื้อทั้งบริษัท เปลี่ยนชื่อเป็น Extreme Technologies แล้วเปิดตัวแหล่งกำเนิดแสง LDP ปี 2010
เทคโนโลยีนี้สร้างประจุไฟฟ้าสูงถึง 20,000 แอมป์ เหมือนฟ้าผ่าจิ๋วที่ใช้เวลาแค่ไม่กี่ร้อยนาโนวินาที และทำได้ถึง 10,000-100,000 ครั้งต่อวินาที
ที่น่าสนใจก็คือ ASML เคยใช้แหล่งกำเนิดแสง LDP ในเครื่อง Alpha Demo ตัวแรก แต่ในที่สุดกลับเลือก LPP แทน
ไม่มีข้อมูลทางการว่าทำไม ASML ถึงเปลี่ยนใจ แต่มีทฤษฎีน่าสนใจ:
ทฤษฎีที่น่าเชื่อที่สุดคือ LDP ไม่สามารถทำให้พลังงานพุ่งได้เร็วเท่ากับ LPP และในปี 2008 Extreme ประกาศว่าผลิตพลังงาน EUV 500 วัตต์ได้
แต่เมื่อวัดที่ Intermediate Focus ซึ่งวัดพลังงานที่ผ่านการสะท้อนไปถึงเวเฟอร์จริงๆ กลับได้เพียง 14 วัตต์ มันทำให้เพียงพอสำหรับผลิตเวเฟอร์แค่ 7-8 แผ่นต่อชั่วโมง
แม้ปรับปรุงแล้ว ก็ยังได้แค่ 34 วัตต์ ซึ่งยังห่างชั้นจาก Cymer (ที่ใช้ใน LPP) ที่ได้ 250 วัตต์ และ Gigaphoton ที่ได้ 104 วัตต์
เพื่อให้ได้ 500 วัตต์ที่ Intermediate Focus, Extreme บอกว่า LDP ต้องผลิตพลังงานที่พลาสมาถึง 4,000 วัตต์ ซึ่งต้องปล่อยพัลส์ 50,000 พัลส์ต่อวินาที แต่ละพัลส์ปล่อยพลังงาน 80 มิลลิจูล
ประกาศล่าสุดเกี่ยวกับ LDP คือตุลาคม 2011 ที่ Ushio บรรลุพลังงาน 30 วัตต์ที่ Intermediate Focus ซึ่งดีขึ้นจาก 14 วัตต์ แต่ยังไม่พอสู้ LPP ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็ว
ปัจจุบัน Ushio ยังใช้ LDP สร้างแสง EUV สำหรับเครื่องตรวจสอบแผ่นมาสก์พิเศษ เอาต์พุตประมาณ 250 วัตต์ที่พลาสมา ซึ่งใช้ได้ดีสำหรับงานตรวจสอบ แต่ไม่พอสำหรับผลิตชิปจริง ๆ
ในทางกลับกัน LPP ของ ASML นั้นล้ำหน้าแบบสุด ๆ ล่าสุดทีมวิจัยในซานดิเอโกผลิตพลังงาน EUV ได้ถึง 740 วัตต์!
จีนไม่ยอมยืมจมูกคนอื่นหายใจ พยายามพัฒนาเทคโนโลยี EUV เองมาตลอด โดยศึกษาทุกวิธีที่เป็นไปได้ ทั้ง LPP, เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ และ LDP
ปี 2023 มีงานวิจัยจากทีม Harpin Institute of Technology ซึ่งมันแสดงให้เห็นว่ามีกลุ่มนักวิจัยจากจีนทำงานเกี่ยวกับ DPP และ LDP มาตั้งแต่ต้นปี 2010
เป็นไปได้ว่าจีนจะพัฒนา EUV สำเร็จในที่สุด อาจเร็วกว่าที่หลายคนคิด เพราะตอนนี้พวกเขาทุ่มเงินมหาศาลและมีนักวิทยาศาสตร์ฝีมือเทพมากมาย
พวกเขามีข้อได้เปรียบคือรู้แล้วว่าเทคโนโลยีนี้ทำงานได้จริงและรู้แนวคิด ซึ่งช่วยประหยัดเวลาวิจัยไปมากโข
อย่างไรก็ตาม เครื่อง EUV ของจีนอาจแข่งขันทางเศรษฐกิจกับ ASML ไม่ได้ในระยะแรก อาจผลิตเวเฟอร์ได้น้อยกว่ามาก (น้อยกว่า 100 แผ่นต่อชั่วโมง) หรือมีความละเอียดด้อยกว่า
บางคนอาจเยาะเย้ยว่าเทคโนโลยีจากจีนเป็นแค่เรื่องเพ้อฝัน แต่ก็ต้องบอกว่าจีนอาจมีการออกแบบที่ชาญฉลาดเพื่อชดเชยข้อบกพร่อง เช่น หาก LDP ไม่สว่างพอ อาจมีระบบกระจกพิเศษเพื่อจัดการปัญหานี้
อีกจุดแข็งของจีนคือความสามารถในการอดทนต่อธุรกิจที่ไม่ทำกำไรหลายปีได้ ในขณะที่ ASML มีอัตรากำไรขั้นต้นประมาณ 51% ซึ่งอาจต้องลดฮวบเมื่อเจอการแข่งขันจากจีนในอนาคต
ข่าวเกี่ยวกับเครื่อง EUV ของหัวเว่ยที่ใช้ LDP เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้น แต่ยังมีคำถามมากมายเกี่ยวกับความเป็นไปได้และประสิทธิภาพที่แท้จริง
เทคโนโลยี LDP ไม่ใช่ของใหม่และเคยถูกพัฒนามาแล้ว แต่ถูก ASML ทิ้งเพราะขีดความสามารถที่จำกัด แต่เราไม่ควรประเมินความพยายามของจีนต่ำเกินไป
ด้วยทรัพยากรและความมุ่งมั่น จีนอาจปลุกปั้นเทคโนโลยีนี้สำเร็จในแบบของตัวเอง แม้อาจไม่สู้ ASML ได้ในระยะแรก แต่อาจรังสรรค์นวัตกรรมที่น่าสนใจในอนาคต
การติดตามความก้าวหน้านี้จะเป็นเรื่องที่น่าจับตาในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า เพราะอาจจะเป็นการเปลี่ยนแปลงวงการชิปโลกไปอย่างสิ้นเชิง
References :
https://www.huaweicentral.com/huawei-is-allegedly-testing-china-made-euv-chip-making-machine/
https://www.eenewseurope.com/en/china-developed-euv-lithography-could-trial-in-2025/
https://www.digitimes.com/news/a20250317VL200/euv-digitimes-asia-production-intel-huawei.html
https://tinyurl.com/mpnme4vp
Related Posts
ติดตามสาระดี ๆ อัพเดททุกวันผ่าน Line OA
Geek Forever Club พื้นที่ของการแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสาร ความรู้ ด้านธุรกิจ เทคโนโลยีและวิทยาศาสตร์ ใหม่ ๆ ที่น่าสนใจ
Geek Forever’s Podcast
“Open Your World With Technology“
AI , Blockchain และเทคโนโลยีใหม่ ๆ กำลังเข้ามามีบทบาทสำคัญในหลายธุรกิจ ทั้ง แวดวงการเงิน สุขภาพ หรือ งานด้านบริการต่าง ๆ ผมเป็นคนหนึ่งที่สนใจเกี่ยวกับ AI หรือ Machine Learning
Podcast ของผมจะเล่าเรื่องราวต่าง รวมถึงเรื่องที่ผมสนใจอื่น ๆ เช่น startup หนังสือ หนัง หรือ กีฬาฟุตบอล อยากชวนคนที่สนใจให้ลองมาติดตาม podcast ของผมกันด้วยนะครับ
