kính hiển vi quét điện tử

năm 1904 Charles Oatley sinh ra trong một gia đình chủ tiệm bánh và giáo viên, một trong những món đồ chơi thuở bé của ông là một kính hiển vi
tốt nghiệp Cambridge, Charles Oatley làm trong công nghiệp, phát triển radio và đã giúp phát triển radar trong thế chiến 2
sau chiến tranh, Charles Outley làm giảng viên ngành kỹ sư ở trường Cambridge

Kính hiển vi điện tử
năm 1926 nhà vật lý Hans Walter Hugo Busch (ảnh dưới) người Đức biểu diễn thí nghiệm sử dụng trường từ và trường điện để định hướng những điện tử của một chùm điện tử theo một hướng nhất định; những nguyên tắc này đã tạo điều kiện khả năng của những 'thấu kính' có thể tương tác với những chùm điện tử, giống như những thấu kính quang học tương tác với ánh sáng nhìn thấy

bước sóng điện tử ngắn hơn gấp 5 lần so với bước sóng ánh sáng; trên lý thuyết, kính hiển vi dựa-trên-điện-tử sẽ có độ phân giải sắc nét hơn kính hiển vi ánh sáng

năm 1931 ở Berlin, Max Knoll (ảnh trên) và Ernst Ruska (ảnh dưới) chế tạo kính hiển vi điện tử truyền qua [TEM transmission electron microscopy] quy ước đầu tiên; thuật ngữ 'truyền tải' là vì máy sẽ gửi một chùm điện tử qua một lát vật mẫu siêu-mỏng, sau đó hội tụ chùm và biến nó thành một hình ảnh

bấy giờ, khó để cắt lát vật mẫu đủ mỏng để có được hình ảnh đủ sắc nét

năm 1940 Hans Mahl (ảnh trên) trình làng phương pháp 'bản sao' [replica] sử dụng nhựa và kim loại để chuẩn bị một vật mẫu cho chụp ảnh bằng kính hiển vi điện tử truyền qua

Kính hiển vi điện tử thứ hai
Knoll và Ruska biết rằng một kiểu kính hiển vi điện tử thứ hai là khả thi, sẽ hoạt động như kính hiển vi quang học cũ; sau đó Knoll làm cho công ty Telefunken để chế tạo ống camera tivi

năm 1935 Knoll làm ra một thiết bị điện tử, dựa trên ý tưởng thứ hai này, để nghiên cứu một linh kiện của ống; Knoll đặt mẫu vào một đầu của một ống kính, và một súng điện tử ở phía đầu còn lại; chùm điện tử sẽ quét khắp mẫu vật; những hạt điện tử sẽ phản chiếu lại, hoặc phát xạ từ mẫu vật, sẽ được thu thập, khuếch đại và sau đó sử dụng để tạo nên một hình ảnh đã được phóng đại của bề mặt mẫu vật
Knoll gọi thiết bị trên của mình là "der Elektronen Abtaster" tiếng Đức nghĩa là máy quét điện tử; thiết bị chỉ phóng đại 10 lần là tối đa, vì chiều rộng của đầu dò chùm điện tử; Knoll đã không sử dụng quang học điện tử để thử thu nhỏ chiều rộng ấy
Knoll có thể đã nghĩ đến khả năng ấy, nhưng đã bỏ qua vì thiết kế hiện tại đã đáp ứng nhu cầu, và chưa sẵn có những bộ cảm biến điện tử đủ nhạy
năm 1986 Ruska thắng giải Nobel vật lý cho công trình trong quang học điện tử; Knoll mất năm 1969

Von Ardenne
nam tước Manfred von Ardenne sinh ra trong gia đình giàu có, nên đã quản lý một phòng thí nghiệm riêng, ở tuổi 15 đã nhận được bằng sáng chế đầu tiên

năm 1931 Manfred trình làng hệ thống tivi điện tử hoàn thiện đầu tiên, sử dụng những ống âm cực để sản sinh hình ảnh
năm 1936 Siemens ký hợp đồng với Ardenne để thiết kế và xây dựng một kính hiển vi điện tử để khắc phục một vấn đề hiện hữu của TEM; trong chùm điện tử, một số hạt điện tử sẽ có nhiều năng lượng hơn những hạt khác, khiến chúng phản ứng khác đi nếu tăng tốc và đi xuyên qua những thấu kính, tạo nên những quang sai trên hình ảnh
Ardenne phát triển một kính hiển vi sẽ quét một chùm điện tử khắp vật mẫu, từng hàng [line] một, ngày nay gọi là kính hiển vi điện tử truyền qua quét [STEM scan transmission electron microscope]
sau 2 năm, máy của Ardenne đã tinh vi nhưng vẫn có hạn chế; chùm không đủ mạnh, và Ardenne không có những cảm biến điện tử đủ nhạy, đành phải thực hiện phim ảnh [photographic film]
mất 20 phút để ghi nhận một hình ảnh, và vì không thể thấy được liệu hình ảnh cần được chỉnh tiêu điểm [focus] hay không, cho đến sau khi phát triển phim [film] ấy, ta phải tuỳ cơ ứng biến phần này; không có hình ảnh nào đã được xuất bản
Ardenne đã có một mô hình lý thuyết của tương tác của mẫu vật với chùm; khi chùm điện tử đập vào mẫu vật, hai thứ xảy ra: một, những điện tử chính sẽ đập-lại-tán-loạn, giống như nảy khỏi một bề mặt như những qủa bóng bàn
hai, những nguyên tử trong mẫu vật sẽ bị cấp năng lượng bởi chùm chính và bắt đầu phát xạ những hạt điện tử riêng
thế chiến 2 nổ ra, Ardenne bỏ rơi dự án để làm một cyclotron cho dự án bom hạt nhân Đức
năm 1944 kính hiển vi điện tử của Ardenne bị phá huỷ bởi dội bom ở Berlin, sau này Charles Oatley (ảnh dưới) gọi Ardenne mới là 'cha đẻ thực sự của kính hiển vi quét'

sau chiến tranh, Ardenne làm cho chương trình bom hạt nhân Liên Xô, sau đó định cư ở Đông Đức và khởi nghiệp một viện nghiên cứu, mất năm 1997 hưởng thọ 90 tuổi, có 600 bằng sáng chế được đăng ký dưới tên ông

RCA
ở RCA, nhà phát minh ống camera tivi Vladimir Zworykin (ảnh dưới) khởi xướng dự án kính hiển vi mới

năm 1940 Hans Mahl trình làng phương pháp 'bản sao' [replica]
đội ngũ RCA tập trung vào xây dựng một cỗ máy có thể hoạt động trên những mẫu vật mà ta không thể cắt thành những miếng mỏng; trong nó, một ống sẽ sản sinh một chùm điện tử sẽ đập vào mẫu vật; sau đó, những hạt điện tử sẽ bật lại hoặc phát xạ từ mẫu vật
những hạt điện tử ấy sẽ được gia tốc trên đường đi ngược lại, qua một bộ những thấu kính điện tử khác và một ống nhân điện tử để làm nổi thêm hình ảnh, trước khi đập vào một màn phát hiện [detector screen] để hiện ảnh
SEM này đã không lên ảnh những chức năng nhỏ hơn những TEM cũ, trong khi nhược điểm thì lớn; đắt đỏ, mất 10 phút để tạo ra hình ảnh, và nhiễu thường che phủ hình ảnh; RCA quyết định bỏ qua và tập trung vào những sản phẩm kính hiển vi điện tử truyền qua
nhiều năm, không nhiều việc được thực hiện thêm cho những kính hiển vi điện tử quét, rồi Charles Oatley xuất hiện

Linh cảm
Charles Oatley quan tâm đến quang học điện tử, sau đó đến ý tưởng kính hiển vi quét; bắt đầu công việc, Charles Oatley hỏi nghiên cứu sinh tiến sĩ thứ hai của mình là Ken.F.Sander cố gắng phát triển một TEM cho dự án; Ken Sander đã bắt đầu công việc, nhưng sau đó bỏ ngang để làm cái khác
sớm sau đó, Vernon Cosslett (ảnh dưới) bắt đầu làm việc những TEM, và Oatley không muốn ngắt ngang công việc của đồng nghiệp

Oatley cảm thấy kính hiển vi điện tử quét là một lựa chọn thay thế; chính văn, trước đó thực hiện ở RCA, đã cho thấy những nguyên tắc khoa học đã căn bản hợp lý; cũng dường như có một lộ trình tiến đến giải quyết những vấn đề thời gian ghi ảnh lâu và nhiễu của máy SEM của RCA
vấn đề ghi ảnh lâu và vấn đề nhiễu đã liên hệ đến nhau; ghi ảnh càng lâu, càng nhiều nhiễu; Oatley lý luận rằng nếu họ có thể, bằng cách nào đó, thu thập thêm điện tử trở về từ mẫu vật, thì bạn có thể vừa giảm thời gian ghi ảnh vừa cải thiện nhiễu; thậm chí có thể đặt hình ảnh kết quả trên một màn hình ống tia âm cực
SEM ban đầu của RCA, những hạt điện tử từ mẫu vật sẽ chạy qua những thấu kính và những bộ tăng tốc, trước khi đập vào bộ nhân điện tử [multiplier] và bộ phát hiện [detector]; sẽ mất đi một số điện tử
nếu gửi những hạt điện tử ngay vào bộ nhân điện tử [multiplier] thì sao

cũng có những cải thiện khả thi, sử dụng những công nghệ được phát triển trong thế chiến; đáng chú ý, một bộ nhân điện tử mà Oatley thấy có thể tốt hơn của RCA, được làm bởi đồng nghiệp A.S.Baxter ở phòng thí nghiệm Cavendish

Oatley giao cho nghiên cứu sinh tiến sĩ đầu tiên của mình là Dennis McMullan (ảnh trên) với thí nghiệm analog, ống [tube] và radar từ thế chiến; dự án nhận được một tài trợ nhỏ, và những van, ống [tube] và linh kiện khác để sử dụng tuỳ ý

Cambridge
từ năm 1948 đến 1953 McMullan đã làm ra một bằng chứng hoạt động được của cỗ máy ý tưởng; ông lấy máy TEM chưa-hoàn-thiện của Sander bỏ lại, và thêm một nguồn điện, thấu kính điện tử và đơn vị hiển thị tia âm cực của ông tự chế; cỗ máy có một đầu dò điện tử mạnh hơn, cũng như một mui che [tilt]
để tăng độ tương phản của ảnh SEM, McMullan thử nghiêng [tilt] mẫu vật theo một góc cao hơn, so với chùm, những thử nghiệm trước đấy - 25 đến 30 độ, so với trước đó chỉ 2 độ - kết quả là những hình ảnh 3-chiều của kính hiển vi điện tử quét; nghiêng [tilt] cũng giúp lấy thêm điện tử vào bộ nhân điện tử, đủ để đưa ảnh lên màn hình ống tia âm cực trong vài giây
năm 1953 McMullan rời phòng thí nghiệm, Oatley tiếp tục dự án; trao lại cho Ken Smith đóng góp nhiều cải tiến cho máy, quan trọng nhất là: thu thập những hạt điện tử năng-lượng-thấp phát xạ từ mẫu vật, là phần của những phản ứng thứ cấp; Ardenne đã chỉ ra trước đó, nhưng khi McMullan xây dựng cỗ máy, ông không thu thập những hạt điện tử thứ cấp vì nghĩ rằng chúng sẽ làm hư hại chất lượng hình ảnh
hoá ra, thu thập những hạt điện tử thứ cấp ấy, cũng như ánh sáng và tia X bị phát xạ từ mẫu vật, đã tăng chất lượng ảnh lên gấp 50 lần

Thương mại hoá
những sinh viên cao học OC Wells, Garry Steward và Thomas Eugene Everhart (ảnh dưới) sau đó của Oatley đã chốt thiết kế và cải thiện những linh kiện để thu thập những hạt điện tử dội-ngược-tán-loạn và thứ cấp

năm 1960 đội ngũ Oatley đã gần hoàn thiện cỗ máy; Oatley giám sát những nỗ lực nhóm, thường kiểm tra với câu hỏi, thảo luận và đề xuất để thúc đẩy tiến bộ nghiên cứu; họ cùng phát triển những kỹ năng để sử dụng thiết bị, một số báo cáo khoa học được làm ra với thiết bị đã được xuất bản trên những tạp chí khoa học, mặc dù không phải báo cáo nào cũng được xuất bản
ở Canada, một số học giả của viện nghiên cứu Pulp và Paper đã tận mắt nhìn thiết bị hoạt động và đã hỏi mua; đội ngũ Cambridge đã làm riêng [custom] một máy và gửi đi Canada
năm 1955 Oatley cố gắng thuyết phục một công ty để sản xuất thiết bị cho khách; mới đầu, người ta ngờ vực tính khả thi thương mại của thiết bị; kính hiển vi điện tử quét [SEM scan electron microscope] đã cho độ phân giải hàng trăm angstrom, so với chỉ 10-20 angstrom của kính hiển vi điện tử truyền qua [TEM transmission electron microscope]
mặt khác, SEM không cần thời gian chuẩn bị replica lâu, vừa dễ dùng vừa thích hợp những vật phẩm như sợi fiber, thường dễ bị đốt cháy [burn] khi chuẩn bị; ảnh SEM có độ sâu trường ảnh tốt
dù sao, các chuyên gia mới đầu ước tính thị trường thế giới cho thiết bị SEM là 15 máy; sau đó Oatley liên lạc ban giám đốc công ty thiết bị Cambridge để trình bày ý tưởng

năm 1881 công ty thiết bị Cambridge thành lập là đối tác giữa sinh viên Albert George Dew-Smith (ảnh dưới) giàu có và con út Horace Darwin của Charles Darwin nổi tiếng sưu tầm những hoá thạch đầu tiên của một con chuột lang nước dài 2.7 mét

kỹ sư cơ học Horace Darwin (ảnh dưới) đồng sáng lập công ty thiết bị Cambridge sản xuất thiết bị cho những phòng thí nghiệm sinh lý học; ví dụ một cơ chế hô hấp đã bơm chloroform vào một động vật, khi nó đang được mổ [operate]

sau này, Horace Darwin nắm toàn quyền công việc công cụ của doanh nghiệp thiết bị Cambridge, tiếp tục sản xuất những nhiệt kế, Gavanô kế và máy ghi nhiệt [thermograph]; công ty thiết bị Cambridge đã lên sàn chứng khoán
cuối thập niên 1950 công ty cần nhân sự có sáng kiến mới, nên đã tuyển dụng nhà toán học Harold Pritchard ở trường Oxford để tái khởi động nghiên cứu phát triển, đưa sản phẩm mới ra thị trường

Stereoscan
gặp Oatley, Harold Pritchard thực ra quan tâm sản phẩm Microscan, ngày nay gọi là 'vi đầu dò điện tử' [electron microprobe] bắn một chùm điện tử vào một mẫu vật, sao cho khiến mẫu vật phát xạ tia X để thiết bị đọc
Microscan bán chạy, sau rốt đã thuyết phục được Cambridge đầu tư vào ý tưởng kính hiển vi quét của Oatley
năm 1962 chi nhánh Canada của công ty Du Pont đã thấy mẫu [prototype] máy sau này gọi là Stereoscan SEM ở viện vận lý và triển lãm cộng đồng vật lý [institute of physics and physical society exhibition]; từng sử dụng SEM của viện Pulp và Paper ở Canada, nhóm đã đặt mua một máy
SEM có nhiều bộ phận tương đồng với đầu dò điện tử, nhưng vấn đề xuất hiện: khi cố gằng quan sát ở độ phân giải 50 nanomet, những rung động [vibrate] đã huỷ hoại hình ảnh; cỗ máy đã bị trì hoãn giao hàng hàng năm trời để khắc phục vấn đề này, khiến công ty Du Pont không hài lòng
sau rốt, Cambridge giao máy đang trong quá trình phát triển [development machine] cho Du Pont, thả xuống từ một máy nâng [forklift] lên vỉa hè bê tông ở New York
để giúp chương trình đi vào hoạt đông, chính phủ Anh đề nghị tài trợ các trường đại học mua một số máy đầu tiên của Cambridge
năm 1965 Cambridge xoay xở làm ra 5 máy thương mại và được khách hàng đón nhận; chiến dịch quảng bá này đã lôi kéo thêm đơn đặt hàng 20 máy nữa
năm 1971 các khách hàng đã nhận được 520 máy Stereoscan

Linh kiện bán dẫn
kính hiển vi điện tử quét không cần chuẩn bị những bản sao [replica] mẫu vật, cho nên thuận tiện hơn kính hiển vi điện tử truyền qua
Oatley giao cho sinh viên Garry Steward thêm một chùm ion vào SEM để đo lường thêm; mặc dù phải thêm những bộ lọc [filter] để loại bỏ ion oxy khỏi chùm - những ion oxy làm oxy hoá bề mặt của những chip được etch
ảnh có độ phân giải cao của kính hiển vi đã giúp các kỹ thuật viên nhìn vào những chip trục trặc [malfunction] để xem có kết nối bị hỏng [broke] nào, có hạt xâm lấn [invasive] nào...
mạch tích hợp đã dần trở nên dày đặc hơn, thúc đẩy SEM tiến bộ để đuổi kịp; trong đó có sử dụng kỹ thuật số và phần mềm để cải thiện hình ảnh và thu nhỏ độ phân giải

Carl Zeiss
vai trò lịch sử của Cambridge trong việc phát triển SEM đã không cứu được nó, về mặt tài chính; chi phí nghiên cứu phát triển và sản xuất đã liên tục ở mức cao, và một số thương vụ sáp nhập sau đó đã khiến Pritchard mất việc
một số thiết bị giống-như-SEM đã được phát minh rải rác ở Nhật Bản, Pháp và Liên Xô
năm 1959 công ty Metropolitan-Vickers sau là công ty "những ngành điện liên quan" ở Anh đã bán một sản phẩm giống-như-SEM nhưng hoạt động không tốt lắm

sau khi Cambridge biểu diễn tính khả thi thương mại của công cụ, cạnh tranh đã nổi lên, nhất ở Nhật Bản; sản phẩm SEM Nhật Bản đầu tiên trình làng chỉ nửa năm sau Stereoscan
năm 1968 Cambridge đối mặt thương vụ tiếp quản từ một doanh nghiệp khác, buộc phải tự bán mình cho công ty trách nhiệm hữu hạn George Kent chế tạo công cụ ở Anh

năm 1974 công ty điện tử Brown Boveri ở Thuỵ Sĩ đã mua lại George Kent, theo đó Cambridge một lần nữa đã tách-ra thành một công ty độc lập

một thời gian sau, Cambridge sáp nhập vào Carl Zeiss ở Đức

Kết
năm 1971 Charles Oatley nghỉ việc Cambridge, nhưng tiếp tục công việc phát triển kính hiển vi
năm 1974 Charles Oatley được phong tước hiệp sĩ
ngày 1 tháng 2 năm 1982 Charles Oatley xuất bản bài viết "lịch sử thuở đầu của kính hiển vi điện tử quét" trên tạp chí Vật lý Ứng dụng
The early history of the scanning electron microscope
năm 1996 sau thời gian chăm vườn, Charles Oatley mất, hưởng thọ 92 tuổi

nhiều sinh viên của Oatley đã thành tựu; ví dụ cựu chủ tịch Ian Ross (ảnh trên) Bell Labs là người tiên phong linh kiện bán dẫn, Thomas Everhart là chủ tịch thứ 5 của trường đại học CalTech, Alec Broers (ảnh dưới) người tiên phong chùm điện tử và trở thành hiệu phó Cambridge

kính hiển vi Carl Zeiss tiếp nối di sản của Oatlet và đội ngũ kỹ sư Cambridge

Pháp - bánh mỳ baguette và bánh mỳ boule

bánh mì được làm ở Pháp có vị không giống bất kỳ loại bánh mì nào khác. Tại sao? Theo luật, một chiếc bánh mì baguette chỉ có thể chứa bốn thành phần: bột mì, men, nước và muối. Không có gì kỳ lạ hay khó khăn ở đây. Nhưng đó là quá trình mà bốn thành phần đơn giản này kết hợp với nhau đã tạo nên đủ những sự khác biệt. Các thợ làm bánh có kỹ năng làm hàng trăm bánh mỗi ngày. Bột mì là một loại lúa mì đặc biệt. Tiệm bánh sẽ làm men tự nhiên để hỗ trợ làm bánh mì. Thêm vào đó, độ ẩm là lý tưởng để sản xuất bánh mì baguette hoàn hảo ở hầu hết nước Pháp. Bạn không thể tạo lại quy trình và môi trường chính xác này ở bất kỳ nơi nào khác. Cắn thử một miếng là bạn sẽ biết điều tôi đang nói.

Từ "baguette" có nghĩa là "cây gậy" hoặc "cây đũa phép" trong tiếng Pháp. Thật kỳ lạ, 'baguette' cũng có nghĩa là "đũa." Vì vậy, lần tới khi bạn đến một nhà hàng châu Á ở Pháp, hãy yêu cầu "les baguettes, s'il vous plaît". Khi đến thăm một cửa hàng bánh mì hoặc tiệm bánh ở Pháp, bạn có thể yêu cầu một chiếc bánh mì là bien cuite (nấu chín kỹ) hoặc pas trop cuite (không quá chín). Đó là một yêu cầu phổ biến, vì vậy đừng ngại hỏi. Đối với tôi, tôi không biết tại sao mọi người lại muốn một chiếc bánh mì baguette giòn xốp được làm công nghiệp. Tôi, bản thân, là một cô gái xinh đẹp.

Lịch sử của baguette chứa đựng nhiều câu chuyện khác nhau. Pháp từng có một ổ bánh mì dài và mỏng. Trong suốt triều đại của Louis XIV (ảnh trên), bánh mì có thể dài những một đến hai yard! Rõ ràng, ai đó đã làm bánh mỳ dài để ăn thoải mái. Lập luận là, một ổ bánh mì dài hơn sẽ cho phép có nhiều lớp vỏ hơn và đó là một điều tốt cho thực khách Pháp. Nó rất hợp với các món súp và món hầm được ưa chuộng bấy giờ. Nhưng nó không được gọi là bánh mì baguette.

Một truyền thống cũ đã ghi nhận thành tựu phát minh ra chiếc bánh mì baguette hiện tại của Pháp cho sĩ quan pháo binh người Áo, August Zang (ảnh dưới) mở tiệm bánh (ảnh trên) ở Paris thập niên 1830. (Anh ấy cũng được vinh danh là người giới thiệu bánh sừng bò đến Pháp. Người Vienna biết cách làm bánh ngọt ngon.) Zang mang theo anh ấy từ Áo một lò nướng sàn có thể bơm hơi nước vào quá trình nướng. Hơi nước cho phép lớp vỏ nở ra trước khi chín, tạo ra một ổ bánh mì nhẹ hơn. Những người kể câu chuyện đã nói thêm rằng "baguette" của Zang đã trở nên nổi tiếng chỉ sau một đêm.

Những người khác muốn có một câu chuyện Pháp hơn đã kể rằng những người thợ làm bánh của Napoleon là người đầu tiên sử dụng lò nướng hơi nước. Không chắc chắn rằng câu chuyện này có thể đứng vững trước phán xét của lịch sử. Hoặc có một đạo luật năm 1920 cấm thợ làm bánh nổi lửa lò nướng trước 4 giờ sáng để hạn chế công việc ban đêm. Câu chuyện này có thể đúng. Để đưa bánh mì tươi vào bàn ăn sáng, các thợ làm bánh đã sử dụng hình dạng bột mỏng hơn để cắt giảm thời gian nướng. Vì vậy, boule nặng và tròn hơn để ăn sáng trước đó, đã nhường chỗ cho bánh mì baguette dài và mỏng. Ngày nay, một thợ làm bánh vẫn được biết đến như một boulanger, được đặt tên theo tên theo hình thù bánh mì hồi ấy (ảnh dưới)

baguette, thay thế boule, đã nhanh chóng trở thành bánh mỳ được người dân Paris yêu thích. Mọi người đều yêu thích ổ bánh mới mềm hơn, nhẹ hơn, giòn hơn bánh mỳ boule cũ. Những thợ làm bánh cũng thích baguette vì nó ỉu quá nhanh, khách hàng phải quay lại mua bánh mới nhiều hơn mỗi ngày.

Một chiếc bánh mì baguette tốt sẽ có các lỗ lớn, không đều. Nếu nó có một cục bột mịn [fine], dù chỉ vụn nhỏ [mie] (crumb), nó có lẽ không được để nở đủ lâu. Ngoài ra, nếu bạn nhìn thấy những chấm nhỏ giống-chữ-nổi-Braille lộ lên ở dưới đế bánh (ảnh dưới: trên mặt bánh), bánh mì đã được nướng công nghiệp. Tránh bằng mọi giá!

Chỉ dành cho petit déjeuner (bữa sáng) thì người Pháp mới phết bơ lên bánh mì của họ. Trong các bữa ăn khác, bánh mì chỉ được sử dụng như một phương tiện để chấm nước sốt ngon hoặc để gá một lát pho mát êm dịu. Trừ khi bạn đang dùng bữa tại một nhà hàng có một hoặc hai ngôi sao sau tên của nó, bạn sẽ không tìm thấy một đĩa bánh mì. Lát bánh mỳ sẽ nằm trực tiếp trên bàn bên cạnh bạn. Đúng vậy. Bánh mỳ để trên bàn. Một trong những nét văn hóa mà tôi từng thấy khó làm quen, nhưng bây giờ dường như hoàn toàn chấp nhận được. (Tôi vẫn chưa thuyết phục được mẹ tôi). Nhân tiện, bơ thủ công của nhà sản xuất bơ Jean-Yves Bordier (ảnh dưới) vùng Brittany đã được các đầu bếp giỏi nhất thế giới săn đón. Đáng giá từng xu.

Đi đến boulangerie để mua bánh mì baguette hằng ngày của bạn là một dịp giao lưu xã hội. Điều đó có nghĩa là bạn phải ăn mặc chỉnh tề để ra khỏi cửa nhỡ bị hàng xóm của mình nhìn thấy bắt chuyện, và chắc chắn là sẽ phải trò chuyện với chủ cửa hàng hoặc thợ làm bánh. Mua một ổ bánh mì là một trong những cách tốt nhất để trải nghiệm cuộc sống hằng ngày ở Pháp.

Giờ. Nếu bạn nghĩ rằng bạn sẽ ghé vào tiệm bánh, lấy bánh mì muốn mua, và trả tiền rồi bỏ đi với động tác nhanh nhẹn dứt khoát, bạn có thể sẽ thấy bản thân thất vọng bởi quá trình này. Rất có thể, bạn sẽ phải đợi nghe một cuộc trò chuyện dài giải thích từng loại bánh mì đang được bày bán. Có lẽ, bạn sẽ hóng được các cuộc trò chuyện riêng tư về gia đình của một người như thế nào, các sự kiện địa phương và các sự kiện sắp tới, hoặc có thể chỉ là trao đổi vài câu đơn giản về thời tiết.

Với mỗi khách hàng đến trước bạn, người khách ấy sẽ mải nói chuyện [tête-à-tête] với người bán bánh. Đừng giục. Tốt hơn là rời đi mà không có bánh mì của bạn muốn mua, còn hơn là cố gắng giục một khoảng thời gian giao lưu trò chuyện, được tôn vinh và là thói quen quan trọng của văn hóa Pháp. Hãy tận hưởng nó. Tham gia. Thực hành tiếng Pháp của bạn. Mỉm cười. Nói, "Bonjour" trước khi yêu cầu bất cứ điều gì.

khi ở Paris, những người hâm mộ bánh mì và bánh ngọt sẽ thực hiện một cuộc hành hương đến tiệm bánh Du Pain et des Idées (ảnh dưới) huyền thoại. Thật đáng để đi bộ đến quận 10 để nếm thử bất kỳ món ăn thần thánh nào của họ, dù chỉ là bánh mì baguette đơn giản.

Có tin đồn rằng, một số người có một chút bánh mì còn sót lại vào cuối ngày; Tôi không biết họ nói gì. Nhưng người ta nói rằng người ta có thể bọc bánh mì baguette trong một miếng vải lanh hoặc khăn trà để giúp giữ cho nó tươi đến ngày hôm sau. Bạn cũng có thể cắt lát, nướng và sử dụng nó như một chiếc bánh mì nướng [crouton] chấm món súp hành tây của bạn. Avec formage - bien sûr!

Vậy làm thế nào để bạn tìm thấy một chiếc bánh mì baguette ngon? Hãy tìm boulangerie với một dãy người đứng xếp hàng đợi ngoài cửa. Đó là một dấu hiệu tốt đầu tiên. Dự kiến sẽ trả khoảng 1,10 euro cho một chiếc bánh mì baguette tốt. . . hoặc một chiếc baguette xấu nếu xui. Chúng có cùng mức giá.

Quan trọng hơn, khi bạn lên kế hoạch cho danh sách "những việc cần làm" hằng ngày của mình như mua bánh mì, hãy chậm lại. Hãy thoải mái hơn với bản thân. Tôi biết rằng đa nhiệm và bận rộn là tác phong được khuyến khích và khen thưởng ở nhiều nền văn hóa. Không phải ở Pháp. Hãy nhớ rằng, chúng tôi quyết định những gì có giá trị và quan trọng. Không ai "thắng" vì có nhiều việc lặt vặt nhất trong một ngày. Mở một trang sách ra trong cuốn "mua-bánh-như-người-địa-phương-ở-Pháp" (ảnh trên) mà đọc. Hãy lưu tâm. Thưởng thức khoảnh khắc. Tận hưởng quá trình chứ không chỉ là kết quả. Bánh mì baguette mang tính biểu tượng là một trong những niềm vui của cuộc sống hàng ngày ở Pháp. Nó có nhiều điều để dạy chúng ta về văn hóa và lối sống của Pháp và cách chúng ta có thể tìm thấy niềm vui trong những công việc đơn giản hàng ngày
À bientôt, Karen

ASML tiến thoái lưỡng nan - EUV khẩu độ cao nhưng kém hơn, so với đa-mẫu-hình EUV khẩu độ thấp

ngày 11 tháng 12 năm 2023 Dylan Patel, Jeff Koch và Lithos Graphein
EUV khẩu độ cao đã được quảng bá là sẽ giảm phức tạp tiến trình và tạo điều kiện thu nhỏ dưới 2 nanomet; ám chỉ của ASML là việc giảm phức tạp tiến trình sẽ dẫn đến giảm chi phí
những mô hình in thạch bản đã cho thấy rằng bất chấp giảm phức tạp, đơn mẫu hình EUV khẩu độ cao sẽ tốn kém hơn đáng kể so với máy khẩu-độ-thấp đôi mẫu hình hiện nay, cho những nút tiến trình trong đó có 1.4 nanomet hay 14A; và EUV đa mẫu hình khẩu-độ-thấp cũng làm ra những chức năng nhịp [pitch nét hơn khẩu-độ-cao
ASML đặt những mục tiêu như đạt được doanh số thường niên 600 công cụ DUV và 90 EUV năm 2025, nhưng ngạo nghễ nhất, theo chúng tôi, bất khả thi là đạt mục tiêu kế hoạch là 20 công cụ EUV khẩu-độ-cao hằng năm năm 2028
in thạch bản khẩu-độ-cao xuất hiện nhiều trở ngại kỹ thuật mới, cần được giải quyết và công nghiệp hoá; khó khăn nhất là tính kinh tế, giờ ta sẽ so sánh với một tình huống tương tự từng xảy ra với EUV và DRAM

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động
hai thập kỷ vừa qua, Samsung tiên phong công nghệ DRAM với lợi thế rõ ràng trong mật độ, hiệu năng và quy mô chi phí so với những đối thủ Micron và SK Hynix
tình hình thay đổi với thế hệ bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động D1z khi Samsung ứng dụng EUV quá nhanh (cùng những vấn đề nữa) và chịu thiệt hại. Micron đã có thể vượt lên về mật độ và cấu trúc chi phí, nhờ Samsung vấp ngã
nay, mặc dù đã hoàn toàn ứng dụng EUV, Samsung vẫn tụt hậu trong cuộc đua mật độ và hiệu năng. Micron, mặc dù sử dụng DUV, đang có DRAM dày đặc nhất, bỏ xa đối thủ đằng sau
Tuy nhiên, phải nói rõ rằng, những thách thức kinh tế của khẩu-độ-cao là nghiêm trọng hơn nhiều so với những thách thức khẩu-độ-thấp, mặc dù những thách thức kỹ thuật được cho là nhỏ hơn.

Đánh đổi để phát triển khẩu-độ-cao
để xem lại chi tiết về in thạch bản EUV: xem các bài viết trước đây về nền tảng EUV, những thách thức đối với EUV, câu đố lựa chọn giữa Chiplet và khuôn [die] lớn, Chuỗi cung ứng linh kiện bán dẫn, Nhu cầu wafer dài hạn, Triển vọng dài hạn ASML, luật hạn chế xuất khẩu in thạch bản và độc quyền máy viết mặt nạ của Áo; là một lịch sử ngắn về các quyết định đã dẫn đến khẩu-độ-cao vị thế ngày nay.
Để tiếp tục thu nhỏ nút tiến trình logic và bộ nhớ, các công cụ in thạch bản (máy quét) phải có khả năng in các chức năng nhỏ hơn bao giờ hết. Khi bắt đầu phát triển khẩu-độ-cao, các nhà sản xuất chip và ASML đã đối mặt với một quyết định kiến trúc khó khăn về làm sao để khởi xướng công nghệ mới này. Về cơ bản, có 2 khúc mắc [knob] chính trong thiết kế máy quét [scanner] để làm-ảnh [image] các chức năng nhỏ hơn: 1) giảm bước sóng của nguồn sáng; 2) tăng kích thước của thấu kính (nói chính xác hơn là khẩu độ số [NA numerial aperture] của thấu kính). Lựa chọn này được thể hiện là tiêu chí Rayleigh đầu tiên, nổi danh đến mức ASML sản xuất áo phông được in với nó (ảnh dưới)

Vì nhiều lý do kỹ thuật hợp lý, ngành công nghiệp đã chọn đeo đuổi các thấu kính chiếu [project] lớn hơn. Thật không may, kích thước thấu kính lớn hơn sẽ gây ra các vấn đề khác, chủ yếu là do những hạn chế trong công nghệ mặt nạ quang EUV, vì nó liên quan đến góc-tia-chính [chief-ray-angle]. Điều này buộc phải thỏa hiệp hơn nữa trong thiết kế khẩu-độ-cao.
ASML và các đối tác đã phải đối mặt với một loạt các lựa chọn bí bách:
1 - Tăng kích thước của mặt nạ quang, chứa mẫu hình được in trên tấm wafer.
2 - Giảm kích thước của trường hình ảnh
Lựa chọn đầu tiên sẽ không chỉ là một thách thức kỹ thuật lớn mà còn phải chịu nhiều hiệu ứng dây-chuyền [knock-on] vì hạ tầng mặt nạ hiện tại được thiết kế xung quanh cơ sở hạ tầng vạch-ly-giác vuông 6 inch tiêu chuẩn. Sản xuất mặt nạ trống [mask blank] không có khiếm khuyết, ngay cả ở kích thước hiện tại cũng đã là một trở ngại trong phát triển khẩu-độ-thấp, và sẽ không đơn giản để thu nhỏ [scale] đến 2x hoặc 4x trong lĩnh vực này. Các công cụ kiểm tra quang hoá [actinic] mặt nạ, sử dụng nguồn sáng EUV năng lượng thấp để kiểm tra mặt nạ EUV, chỉ mới ra mắt gần đây và được thiết kế theo tiêu chuẩn 6 inch. Mặt nạ và cơ sở hạ tầng EUV đã đắt hơn nhiều lần so với DUV, và chi phí gia tăng diện tích thì tăng nhanh.
Lựa chọn 2 dường như bớt thảm thương hơn. Mặc dù nó cũng đưa ra những thách thức kỹ thuật nghiêm trọng, nhưng nó không cần những thay đổi đáng kể đối với hệ sinh thái in thạch bản, ngoài máy quét. Các nhà sản xuất chip đã nỗ lực đeo đuổi lựa chọn thứ hai này và ASML bắt tay vào công việc phát triển, sẽ sớm có thành tựu khi trình làng máy khẩu-độ-cao đầu tiên, EXE:5000

Những quyết định kiến trúc này có một vài ý nghĩa quan trọng: những thách thức kỹ thuật với khâu nửa-trường [half-field stitch], độ sâu tiêu cự và cản quang và những thách thức về chi phí khi so sánh với các công cụ khẩu-độ-thấp hiện có

Thử thách nửa-trường
Máy quét in thạch bản phơi sáng các tấm wafer thông qua một khe [split] phơi sáng. Tấm wafer được dịch chuyển, hay gọi là được quét, dưới khe phơi sáng, để lộ mẫu hình từ mặt nạ quang lên trên tấm wafer. Khi toàn bộ mẫu hình mặt nạ đã được chiếu xuống [expose], máy quét sẽ bước sang một diện tích mới của tấm wafer và lặp lại quá trình quét. Trường phơi sáng [exposure field] là khu vực được bao phủ bởi một lần chiếu xuống [expose] đầy đủ của mặt nạ.
ảnh dưới ASML cho thấy chuyển động từng bước-và-quét đủ nhanh để thực hiện hàng trăm tấm wafer mỗi giờ và với độ chính xác bố trí mẫu hình là chỉ nanomet, gần đến kích thước nguyên tử.

Kích thước trường phơi sáng cho máy quét khẩu-độ-cao chỉ bằng một nửa so với EUV khẩu-độ-thấp và các công cụ DUV cũ. Đây là đánh đổi "đỡ tệ hại hơn trong 2 cái tệ hại" cho phép tăng kích thước thấu kính, trong khi vẫn duy trì kích thước mặt nạ quang tiêu chuẩn của ngành.

Một trong những "cái tệ hại" trong đánh đổi này là sự cần thiết phải kết hợp các phơi sáng nửa-trường và toàn-trường trên cùng một tấm wafer. Khẩu-độ-cao sẽ chỉ được sử dụng trên một vài lớp quan trọng nhất, tức là những lớp có các chức năng nhỏ nhất được in. Các công cụ rẻ hơn với năng lực hình ảnh thoải-mái [relaxed] sẽ được sử dụng cho những chức năng khác. Điều này có nghĩa là bố cục [layout] mặt nạ và kích thước chip phải được lên kế hoạch, lưu ý cả hình ảnh nửa-trường và toàn-trường. Cho rằng ngay cả khi không có thêm sự phức tạp của một nửa-trường, bố cục mặt nạ được tối ưu hóa kém sẽ có thể dẫn đến chi phí cao mặc dù kích thước khuôn [die] nhỏ, đây chắc chắn sẽ là một vấn đề đối với các thiết kế chip trong tương lai.
câu đố về Kích Thước Khuôn [die] Và vạch-ly-giác - Mô Hình Chi Phí Với Thông Lượng Máy Quét In thạch bản - tác giả Dylan Patel·Ngày 19 Tháng 6 Năm 2022
Có rất nhiều vấn đề đang diễn ra ở đây và các nhà thiết kế chip sẽ nên nhận thức sâu sắc, nhưng chúng tôi sẽ đi sâu vào những vấn đề đó ở cuối bài viết này. Về chủ đề chính, chi phí và giữ được độ trung thực của chức năng (được in)

Liều lượng so-với thông lượng
Để hiểu được tác động chi phí của kiến trúc khẩu-độ-cao, chúng ta cần đặt ra các khái niệm về liều lượng phơi sáng máy quét, và ảnh hưởng của nó đối với thông lượng. Giá thành in-thạch-bản bị chi phối bởi giá thành của công cụ in thạch bản (máy quét). Các công cụ NXE:3800E khẩu-độ-thấp mới nhất hiện có giá hơn > 200 triệu đôla mỗi công cụ, và do đó, chi phí của máy quét cho mỗi tấm wafer được sản xuất bị chi phối bởi thông lượng của máy quét.
Liều lượng là thước đo năng lượng ánh sáng chiếu đến tấm wafer. Năng lượng này sẽ tạo ra một phản ứng hóa học trong chất cản quang, làm thay đổi nó từ không hòa tan sang hòa tan, hoặc ngược lại. Các chức năng mẫu hình nhỏ hơn sẽ thường yêu cầu liều lượng cao hơn để tránh một loạt những lỗi. Quan trọng là, các yêu cầu về liều lượng sẽ tăng theo cấp số nhân nếu giảm CD [critial dimension]

Cập nhật in thạch bản IRDS năm 2021
Tại sao điều này đáng quan tâm? Bởi vì liều lượng sẽ ảnh hưởng đến thông lượng, do đó cả chi phí. Một liều lượng cao hơn cũng sẽ cần:
1 - Một nguồn sáng mạnh hơn
2 - Làm chậm máy quét
ASML đã tăng nguồn điện một cách đáng tin cậy với mỗi mô hình EUV mới, nhưng không đủ để theo kịp các yêu cầu về liều lượng tăng theo cấp số nhân. Điều này có nghĩa là máy quét phải chậm lại để mỗi trường phơi sáng sẽ nhận được ít nhất một liều lượng tối thiểu.
Nói một cách đơn giản: do yêu cầu liều lượng tăng mạnh, chi phí in thạch bản sẽ tăng mạnh khi kích thước quan trọng [CD] giảm. Nếu muốn liều lượng cao hơn thì sẽ cần mua nhiều dụng cụ hơn, cho cùng một số lượng wafer được sản xuất, tức là thêm $

Levinson trong Jpn. J. Vật lý ứng dụng High-NA Lithography: Tình trạng hiện tại & Triển vọng cho tương lai
Mô hình kép NA thấp
Hóa ra có một giải pháp thay thế sẵn có cho NA cao: mô hình kép NA thấp. Đã được sử dụng bởi một số nhà sản xuất chip tại các nút hàng đầu, nó đòi hỏi phải thực hiện 2 lần phơi sáng với công cụ NA EUV thấp để in một lớp duy nhất. Mỗi lần phơi sáng có yêu cầu CD gần gấp đôi kích thước của các tính năng cuối cùng. Điều này có tác dụng cực kỳ mong muốn là yêu cầu liều thấp hơn nhiều vì bạn đang vận hành thêm liều theo cấp số nhân so với đường cong CD.

Ở những liều thấp hơn này, máy quét có thể được sử dụng hết tiềm năng của nó; thông lượng sẽ bị giới hạn bởi tốc độ của các giai đoạn wafer và mặt nạ, không phải bởi liều lượng.

So sánh chi phí
Lợi thế thông lượng của mô hình kép NA thấp mạnh đến mức mặc dù yêu cầu gấp đôi số lượng wafer đi qua máy quét, chi phí in thạch bản thấp hơn so với phơi sáng đơn NA cao. Mô hình của chúng tôi cho thấy điều này là đúng từ nút xử lý 3nm cạnh hàng đầu hiện tại đến tương đương 1nm, có khả năng được giới thiệu trong khung thời gian 2030.

Chi phí được chuẩn hóa thành 3nm NA thấp, sử dụng công cụ in thạch bản NA thấp và NA cao hiện có tốt nhất từ ASML trong năm với lộ trình cải tiến nguồn, giai đoạn và lớp phủ
Đối với tất cả các nút này, thông lượng NA cao bị giới hạn liều lượng, ngay cả khi ASML đạt được mục tiêu đã nêu là nguồn điện 1 kW kịp thời cho nút 1nm. Lý do đơn giản đằng sau điều này là sự gia tăng nhanh chóng các yêu cầu về liều lượng mà chúng tôi đã trình bày chi tiết trong phần trước. Ảnh hưởng của việc vận hành thêm liều theo cấp số nhân so với đường cong CD gây tổn hại đến thông lượng đến mức lợi thế chi phí của mô hình kép NA thấp tăng lên giữa các nút 2 và 1,4nm mặc dù CD bị thu nhỏ.
Và, trớ trêu thay, các giai đoạn nhanh hơn được phát triển cho NA cao sẽ được chuyển trở lại các mô hình NA thấp trong tương lai, tăng thông lượng của chúng và cải thiện hơn nữa lợi thế chi phí so với NA cao, bởi vì các công cụ NA thấp ở liều thấp bị hạn chế hơn về giai đoạn.
Cũng đáng để xem xét các hiệu ứng nếu nguồn điện không thể tăng lên đến 1kW. Nguồn năng lượng cao hơn làm tăng tốc độ hao mòn trên quang học chiếu và mặt nạ quang học vì các lớp phủ phản chiếu chịu các tác động có hại như tăng tải nhiệt. Có khả năng công suất cao hơn 600W ngày nay có thể làm tăng độ mòn quang học đến mức không thể chấp nhận được - đây là một số thành phần đắt nhất trong máy quét và phải chịu chi phí cao nếu thay thế sau thời gian sử dụng ngắn.
Nếu chúng ta giả định rằng nguồn điện không thể tăng lên trong tương lai, nó không thay đổi điểm uốn nơi NA cao trở nên hiệu quả hơn về chi phí, nhưng điều đó có nghĩa là chi phí in thạch bản tổng thể sẽ tăng đáng kể, lên đến 20% tại các nút trong tương lai so với đường cơ sở 3nm hiện tại.

Chi phí được chuẩn hóa thành NA thấp 3nm, sử dụng công cụ in thạch bản NA thấp và NA cao hiện có tốt nhất từ ASML trong năm với lộ trình cải tiến giai đoạn và lớp phủ
Hiện tại, đây chỉ là giả thuyết vì cho đến nay, nguồn điện đã liên tục tăng lên với mỗi mẫu máy quét EUV mới, mặc dù không nhanh như các nhà máy lớn mong muốn.
Hóa ra các tài liệu công khai từ ASML hỗ trợ kết luận chi phí của chúng tôi. Theo truyền thống, một thế hệ máy quét mới có giá bán cao hơn nhưng chi phí cho mỗi tấm wafer thấp hơn so với các công cụ hiện có. Nó có ý nghĩa đối với các nhà sản xuất chip vì, nếu máy quét đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất hình ảnh, chúng chủ yếu tối ưu hóa chi phí cho mỗi tấm wafer. ASML cũng rất vui vì họ đang bán máy quét đắt tiền hơn.
Gần đây nhất là năm 2020, đây là giả định cho NA cao; nó được cho là có lợi thế về chi phí so với mô hình kép NA thấp.

2020: ASML nói rằng High-NA là chi phí thấp hơn
Nhưng từ năm 2021 về số liệu lựa chọn thay đổi từ chi phí cho mỗi wafer sang độ phức tạp của quy trình. Mặc dù việc giảm độ phức tạp là tốt, nhưng nó không phải là động lực chính trong các quyết định thiết bị tuyệt vời. Các nhà sản xuất chip chạy hơn 1000 quy trình chế tạo wafer bước được sử dụng cho sự phức tạp. Họ lập kế hoạch sản xuất và mua thiết bị dựa trên chi phí và năng suất dự kiến, trong đó NA thấp dường như hoạt động tốt hơn.

2021: ASML chỉ nói High-NA ít phức tạp hơn
Tại các nút 1nm và 7A, bây giờ trong khung thời gian 2030+, khoảng cách chi phí cuối cùng đã thu hẹp. Thúc đẩy điều này là sự thay đổi mô hình từ tỷ lệ hình học sang xếp chồng - thay vì thu nhỏ các tính năng theo chiều ngang, sức mạnh hiệu suất chip và cải thiện diện tích đạt được bằng cách xếp chồng các tính năng theo chiều dọc. Điều này có nghĩa là các yêu cầu về CD vẫn giữ nguyên, vì vậy những tiến bộ liên tục trong điện trở quang và nguồn điện di chuyển NA cao đến gần hơn với tính chẵn lẻ.

Chúng tôi thấy sự thay đổi từ tỷ lệ 2d sang 3d và kết quả là CD co lại chậm lại là nơi tự nhiên để chèn NA cao. Điều này làm thay đổi cường độ litho của sản xuất logic tiên tiến rất nhiều

Intel và tự-lắp-ráp có định hướng

làm thế nào EUV khẩu độ cao khả thi kinh tế ở nút tiến trình 1.4 nanomet
Dylan Patel và Jeff Koch ngày 18 tháng 4 năm 2024
nút 18A của Intel đang chiếm sóng với trận chiến giữa ban giám đốc TSMC với ban giám đốc Intel về hai thí sinh N2 của TSMC và 18A của Intel
nút 14A là nút mang-tính-quyết-định cho xưởng đúc Intel, giành được khách hàng là từ công nghệ tiến trình, và Intel đang cược lớn nhưng cần một thế hệ nút tiến trình làm mọi người cảm thấy thoải mái
khách hàng sẽ sử dụng 18A để nhảy vào vòng tay Intel với những chip ít quan trọng, không phải lõi của việc kinh doanh của họ; nếu suôn sẻ, khách hàng sẽ nhìn sang 14A là tiến trình chính cho những thiết kế then chốt của họ, ví dụ bộ tăng tốc AI, CPU và có thể cả thiết bị di động năm 2027

Intel sẽ cần giành được hợp đồng của khách hàng nếu muốn hiện thực hoá chiến lược xưởng đúc sản xuất thiết bị tích hợp [IDM integrated device manufacture] 2.0, nếu không thì Intel sẽ không đủ quy mô và sản lượng để cạnh tranh, nếu kinh doanh sản phẩm nội bộ của Intel sẽ tiếp tục mất thị phần trong những năm tới; căn bản là không thể vận hành một xưởng đúc [foundry] tiên tiến mà không có nhiều khách hàng lớn, tiên tiến
Intel tiên phong, đi trước hàng năm so với những công ty đằng sau, ứng dụng những máy quét in thạch bản EUV khẩu độ cao của ASML vào sản xuất hàng loạt; cả TSMC và Samsung mới chỉ đặt mua công cụ để nghiên cứu phát triển
Intel có lẽ muốn sửa sai việc đã muộn dự phần EUV khẩu độ thấp, cho nên đã tiên phong EUV khẩu độ cao một cách to mồm và mạnh dạn nhất
mẫu khách-hàng-sở-hữu đầu tiên đã được lắp đặt ở xưởng đúc Hillsboro, Intel đang dẫn đầu cả nghiên cứu phát triển lẫn thực nghiệm với những máy quét EUV khẩu độ cao

Kinh tế
mô hình dự báo rằng phơi sáng một lần EUV khẩu độ cao sẽ đắt đỏ hơn mẫu-hình-hai-lần EUV khẩu độ thấp
những công ty sản xuất chip khác đã công bố rằng EUV khẩu độ cao quá đắt đỏ, thể hiện cả ở việc đặt hàng ít lẫn bình luận công khai, rằng
phó chủ tịch Che Chia Wei kiêm giám đốc điều hành TSMC nói: "bản thân công nghệ là vô giá trị. Chỉ có cái gì phục vụ khách hàng. Cho nên chúng tôi luôn làm việc với khách hàng để trao cho họ công nghệ bóng bán dẫn tốt nhất và công nghệ tiết kiệm điện nhất và với một chi phí hợp lý, được chưa? Và quan trọng hơn, trưởng thành công nghệ ấy - trong sản xuất quy mô lớn - ấy mới quan trọng. Mọi thứ. Mọi thứ phải được cân nhắc cùng nhau. Cho nên chúng tôi - mỗi lần chúng tôi biết rằng có thiết kế mới nào đó, những công cụ mới như EUV khẩu độ cao, chúng tôi xem xét cẩn thận, xem xét sự chín chắn của những công cụ, xem xét chi phí của công cụ và xem xét kế hoạch của thứ đó - làm sao đạt được nó. Chúng tôi luôn ra quyết định đúng lúc để phục vụ khách hàng"

ở hội thảo in thạch bản và mẫu hình tiên tiến SPIE và hiện nay, Intel công bố lý do ứng dụng rộng rãi EUV khẩu độ cao: là lắp ráp tự-định-hướng [DSA directed-self assembly] sẽ giảm mạnh chi phí in thạch bản

sau đây giải thích DSA là gì, tại sao có tiềm năng giúp EUV khẩu độ cao khả thi kinh tế, những rủi ro nếu ứng dụng công nghệ mới này. Và một mô hình chi phí đã cập nhật, bao gồm khẩu-độ-cao có DSA, những ứng dụng tiềm năng ngoài những lớp quan trọng trên logic tiên tiến; và những công ty Intel, TSMC, công ty duy nhất cung cấp vật liệu DSA sẽ có thể hưởng lợi, tầm nhìn ASML với những đơn hàng công cụ khá chia-rẽ từ tấn kịch của báo cáo thu nhập ngày 17 tháng 4, và những thử thách cho 14A

Đột phá liều lượng ánh sáng, đánh đổi 'chiều cần thiết'
khẩu-độ-cao có chi phí cao vì đường cong đồ thị chiều cần thiết [CD critical dimension] trên liều lượng [dose] và lưu-lượng-trôi-nổi của nó đến thông lượng và chi phí mỗi wafer
CD là chiều rộng của đường nhỏ nhất hoặc không gian có thể chiếu ảnh bởi máy quét in thạch bản
đạt được chất lượng ảnh chiếu tốt ở những CD thấp hơn sẽ cần những liều lượng ánh sáng cao hơn theo cấp số nhân; trong khi nguồn điện cấp sáng là hạn chế, liều lượng ánh sáng cao hơn sẽ khiến máy quét phải chạy chậm hơn, đợi đủ photon đến mỗi mặt phẳng [field] phơi sáng
công cụ máy quét sẽ khấu hao 150 000 đôla mỗi ngày, chạy chậm sẽ giảm số wafer được sản xuất, gây chi phí lớn
liều lượng phơi sáng thấp sẽ cho phép máy quét chạy ở thông lượng tối đa, kịch-trần; mặc dù, thông thường chất lượng ảnh sẽ kém ở mức không thể chấp nhận, DSA sẽ có thể sửa thẳng [rectify]
DSA là kỹ thuật mẫu hình nano sẽ tối ưu những đặc điểm tự-tổ-chức của những copolymer khối, định hướng bởi những mẫu [template] mẫu-hình-sẵn
DSA có thể sửa chữa chức năng [feature], giảm mạnh liều lượng ảnh sáng cần thiết và thực sự cải thiện chất lượng mẫu hình thành phẩm

Lắp ráp tự-định-hướng
một chất hoá học sẽ tự-lắp-ráp và thực hiện ở nơi nó được định-hướng

bất chấp cơ chế hoá học đằng sau, tự-lắp-ráp là một ý tưởng mang tính trực giác - những bộ phận mới đầu được sắp xếp ngẫu nhiên sẽ tổ chức thành một cấu trúc hữu ích khi năng lượng được thêm vào hệ thống

về mặt hoá học, hành vi này sẽ đạt được với một co-polymer khối [BCP block co-polymer]. Hai polymer, chỉ dài đến 12 nanomet, nối bởi một liên kết cộng hoá trị để tạo nên BCP. Hiện nay, polymer được sử dụng là polystyrene-khối-poly(methyl methacrylate) viết tắt là PS-b-PMMA
giống như dầu và nước, polystyrene [PS] là phân tử không phân cực, còn poly(methyl methacrylate) [PMMA] phân cực - tự nhiên sẽ tách thành hai lớp, là bố cục ở mức năng lượng thấp nhất
PS-b-PMMA tự nhiên muốn sắp xếp thành một mẫu hình những lớp bình thường, trật tự. Bổ sung năng lượng dưới dạng nhiệt năng sẽ cho phép các phân tử nhanh chóng tìm được bố cục cân bằng [equilibrium] này hơn
thực tế, thực hiện bằng cách phủ PS-b-PMMA lên đĩa wafer và nướng chưa đến 1 giờ sẽ kết qủa được một mẫu hình bình thường những đường PS và PMMA đan xen, mỗi cái rộng 20 nanomet; một điểm khởi đầu suôn sẻ để sản xuất những dây kim loại để kết nối hàng tỷ bóng bán dẫn với nhau (một lớp M0 trong logic tiên tiến)
nhưng chỉ phương pháp tự-lắp-ráp thôi không là vô dung, vì bố trí và phương hướng của những đường ấy là tương đối ngẫu nhiên, cần được định hướng, là chỗ để in thạch bản can dự

một phơi sáng EUV được sử dụng để sản xuất mẫu hình định hướng: thứ này định nghĩa phương hướng và vị trí của tự-lắp-ráp. Tiến trình rất giống một dòng việc in thạch bản EUV bình thường, ngoài trừ mẫu hình được chuyển từ lớp cản quang đến một lớp lót [underlayer] được đặt làm riêng cho DSA; lớp lót này có một ái lực hoá học [affinity] cho chỉ một trong những co-polymer khối; với lớp lót được pattern này, trong bước nướng, những co-polymer sẽ không chỉ gióng với nhau mà còn với lớp lót, cho nên bố cục đường sẽ ở nơi mong muốn

CD của những đường này được định nghĩa bởi chiều dài của mỗi chuỗi polymer, tức là BCP có thể được đặt làm riêng để in những chức năng nhỏ (hoặc lớn) bằng những chuối polymer có thể được sản xuất
công ty sản xuất hàng đầu những hoá chất DSA trong ứng dụng này đã trình làng CD 9 nanomet với khả năng còn nhỏ hơn nữa, đủ để đáp ứng EUV khẩu độ cao
sau đây là chi tiết chìa khoá cho mẫu hình định hướng EUV-được-sản-xuất: nó có thể được sản xuất với liều lượng ánh sáng thấp hơn; những phân tử DSA sẽ tự-lắp-ráp thành những đường với độ nhám cạnh đường [LER light edge roughness] rất thấp, dù LER của mẫu hình định hướng có như thế nào. Chúng sẽ được gióng với trung bình của mẫu hình định hướng. Miễn là mẫu hình định hướng được đặt chính xác (có thể thực hiện được, lớp chồng [overlay] EUV rất tốt), độ nhám cạnh đường của phơi sáng EUV có thể kém - DSA có thể hồi phục nó. Yêu cầu chất lượng hình ảnh lỏng lẻo [relax] cho phơi sáng EUV sẽ có nghĩa là liều lượng ánh sáng có thể giảm hơn 50%

sử dụng con số 50% giảm liều lượng là giả định hợp lý, dựa trên công việc hiện hữu, tương tự. Công trình nghiên cứu phát triển mới đầu của Intel đang sử dụng một 'lớp dưới mới' [novel underlayer] có thể được in mẫu hình trực tiếp với phơi sáng EUV, thay vì chuyển giao mẫu hình từ mặt nạ ảnh, cho thấy liều lượng 25 mJ/cm2 là khả thi - một sự cắt giảm 3-4 lần. Nếu có thể được đem vào sản xuất, chi phí tiết kiệm được sẽ cao hơn những gì ta giả định cẩn trọng dưới đây

phần cuối của thử thách in mẫu hình là etch khô: PS-b-PMMA có thể được etch chọn lọc, cho nên chỉ phân tử phân cực PMMA bị loại bỏ. PS trở thành đường [line], PMMA rời không gian - nó rốt cuộc sẽ đóng vai trò gần gần như mặt nạ ảnh đã được phát triển, cho nên dòng công việc tích hợp sau-phát-triển thông thường (chuyển giao mẫu hình đến mặt nạ cứng, hệ-thống-trên-chip, tấm nền [substrate]...) có thể được sử dụng
kết quả thí nghiệm đã tự nói lên tất cả. Intel cho thấy những kết quả lợi suất rất tốt cho bố trí in-thạch-bản-khắc-axit-in-thạch-bản-khắc-axit EUV tự-gióng khi sử dụng DSA để chỉnh [rectify] mẫu hình

Rủi ro
Intel có rủi ro ứng dụng công nghệ mới này. Ta có một mô hình chi phí mới, đã cập nhật khẩu-độ-cao và DSA. Có những ứng dụng tiềm năng, nằm ngoài những lớp cần thiết trên logic tiên tiến
ASML là nhà cung cấp vật liệu DSA nguồn duy nhất, và viễn cảnh tương lai của công ty với những đơn đặt hàng công cụ, đang khá bất đồng từ tấn kịch hôm qua
nguồn