29 ธ.ค. เวลา 02:09 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี

ไขความลับ EUV จีน! ทำไมเลือกใช้วิธีที่โลกบอกว่า “ล้มเหลว”

ถ้าเราลองหลับตาแล้วนึกถึงสิ่งประดิษฐ์ที่ซับซ้อนที่สุดเท่าที่มนุษย์เคยสร้างขึ้นมา
หลายคนอาจจะนึกถึงสถานีอวกาศนานาชาติที่ลอยอยู่เหนือโลก หรืออาจจะเป็นเครื่องเร่งอนุภาคขนาดใหญ่ที่ฝังอยู่ใต้ดินในยุโรป
แต่เชื่อไหมว่า หนึ่งในสิ่งมหัศจรรย์ทางวิศวกรรมที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์
กลับไม่ได้อยู่ในอวกาศหรือห้องทดลองลับ แต่มันตั้งอยู่ในโรงงานผลิตชิป และมีขนาดพอๆ กับรถบัสคันหนึ่งเท่านั้น…
สิ่งนั้นคือเครื่องจักรที่เรียกว่า EUV Lithography เครื่องจักรที่เป็นหัวใจสำคัญของโลกยุคดิจิทัล
เจ้าเครื่องจักรตัวนี้เปรียบเสมือนกุญแจดอกเดียวที่จะไขประตูสู่อนาคตของเทคโนโลยี ซึ่งปัจจุบันกุญแจดอกนี้ถูกถือครองโดยบริษัทเดียวในโลก นั่นคือ ASML
ในขณะที่โลกตะวันตกกำลังพยายามปิดประตูลงกลอน ไม่ให้มหาอำนาจอย่างจีนเข้าถึงเทคโนโลยีนี้
กลับมีกระแสข่าวที่น่าสนใจหลุดลอดออกมาว่า ยักษ์ใหญ่ที่กำลังบาดเจ็บจากการถูกคว่ำบาตรอย่าง Huawei กำลังซุ่มสร้างกุญแจดอกใหม่ในรูปแบบของตัวเอง
ที่น่าตกใจไปกว่านั้น คือวิธีการที่พวกเขาเลือกใช้นั้น เป็นวิธีการที่โลกตะวันตกเคยโยนทิ้งลงถังขยะไปแล้วเมื่อหลายสิบปีก่อน
วันนี้เราจะมาถอดรหัสกันว่า จีนกำลังจะทำสิ่งที่ว่าเป็นไปไม่ได้ ให้เป็นไปได้ จริงหรือไม่
เรื่องนี้ต้องย้อนกลับไปทำความเข้าใจก่อนว่า ทำไมเจ้าเครื่องผลิตชิปนี้มันถึงเป็นเรื่องคอขาดบาดตายระดับชาติ
ถ้าใครเคยศึกษาประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยี จะรู้ว่าการผลิตชิปสมัยใหม่ มันคือศิลปะแห่งการย่อส่วนวงจรไฟฟ้าจำนวนมหาศาลลงบนแผ่นซิลิคอน
ยิ่งเราย่อให้เล็กได้มากเท่าไหร่ เราก็ยิ่งใส่จำนวนทรานซิสเตอร์ลงไปได้มากขึ้นเท่านั้น ชิปก็จะยิ่งแรงขึ้น ฉลาดขึ้น และประหยัดไฟขึ้น
ซึ่งเทคโนโลยีที่ทำให้เราก้าวข้ามขีดจำกัดทางฟิสิกส์มาได้จนถึงทุกวันนี้ มันคือการใช้แสงที่มีความยาวคลื่นสั้นมากๆ ที่เรียกว่า Extreme Ultraviolet
เจ้าแสงตัวนี้แหละที่เราเรียกย่อๆ ว่า EUV ความยาวคลื่นของมันอยู่ที่ 13.5 นาโนเมตร
ลองจินตนาการดูว่ามันเล็กขนาดไหน มันเล็กกว่าเชื้อไวรัส และเล็กเกือบจะเท่าระดับอะตอมเลยทีเดียว…
ความยากมันไม่ได้อยู่ที่การแค่อยากจะสร้างเครื่องนี้ขึ้นมา แต่มันคือการต้องเอาชนะกฎฟิสิกส์หลายข้อพร้อมๆ กัน
จนแม้แต่บริษัทระดับตำนานอย่าง Intel ในอดีต ก็ยังไม่กล้าทุ่มสุดตัวให้กับเทคโนโลยีนี้
เพราะมันต้องใช้เงินทุนมหาศาล และความอดทนของนักวิทยาศาสตร์ที่ต้องลองผิดลองถูกนับครั้งไม่ถ้วน
ปัจจุบัน ASML จากประเทศเนเธอร์แลนด์ คือผู้ชนะเพียงหนึ่งเดียวในสมรภูมินี้
เทคโนโลยีที่ ASML ใช้ผลิตแสง EUV เรียกว่า LPP หรือ Laser Produced Plasma หลักการทำงานของมันฟังดูเหมือนนิยายวิทยาศาสตร์ที่หลุดออกมาจากโลกอนาคต
เริ่มจากเครื่องจะยิงหยดดีบุก หรือ Tin เล็กๆ ที่ตกลงมาด้วยความเร็วสูงในสภาวะสุญญากาศ
จากนั้นจะใช้เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์กำลังสูง ยิงใส่หยดดีบุกนั้น “สองครั้ง” ติดต่อกัน…
ครั้งแรก ยิงเพื่อให้หยดดีบุกแบนราบลงเป็นแผ่นจาน ครั้งที่สอง ยิงซ้ำด้วยพลังงานที่สูงกว่าเดิมมาก เพื่อระเบิดมันให้กลายเป็น “พลาสมา”
และเจ้าพลาสมาที่มีความร้อนสูงนี้แหละ จะปล่อยแสง EUV ออกมา
กระบวนการนี้ต้องทำให้ได้ถึง 50,000 ครั้งต่อวินาที เพื่อสร้างแสงที่เพียงพอ
และแสงนั้นยังต้องถูกส่งผ่านกระจกความละเอียดสูงที่สุดในโลก ที่ผลิตโดยบริษัท Carl Zeiss ของเยอรมนี
ความเรียบเนียนของกระจกนี้ ถ้าเราขยายมันให้ใหญ่เท่าพื้นผิวโลก ความขรุขระบนกระจกจะมีความสูงไม่เกินเส้นผมคนเท่านั้น
นี่คือความซับซ้อนที่ ASML ต้องใช้เวลาหลายสิบปีในการพัฒนา จนกลายเป็นกำแพงที่สูงเสียดฟ้าที่ไม่มีใครปีนข้ามได้
ตัดภาพมาที่ประเทศจีน เมื่อสหรัฐอเมริกาและพันธมิตร ตัดสินใจงัดมาตรการกีดกันขั้นสูงสุดออกมาใช้
โดยห้ามไม่ให้ ASML ส่งเครื่อง EUV ให้กับจีน นั่นหมายความว่า จีนถูกตัดขาดจากเครื่องมือที่จะผลิตชิปขั้นสูงโดยสิ้นเชิง
ทางออกเดียวที่เหลืออยู่คือ “ต้องสร้างเอง” ล่าสุดเริ่มมีหลักฐานปรากฏขึ้นมาว่า Huawei กำลังซุ่มพัฒนาเครื่อง EUV ของตัวเอง
แต่สิ่งที่น่าสนใจคือ พวกเขาไม่ได้ก๊อปปี้วิธีของ ASML ทั้งหมด แต่เลือกใช้เทคโนโลยีอีกแบบที่เรียกว่า LDP
LDP หรือ Laser Assisted Discharge Plasma มีหลักการทำงานที่ต่างจากวิธีของ ASML พอสมควร
แทนที่จะใช้เลเซอร์ความแม่นยำสูงยิงใส่หยดดีบุกกลางอากาศ วิธีของ LDP จะใช้การปล่อยกระแสไฟฟ้าแรงสูงระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้ว
จินตนาการง่ายๆ เหมือนกับการสร้าง “ฟ้าผ่า” ขนาดจิ๋ว โดยมีเชื้อเพลิงดีบุกระเหยอยู่ตรงกลาง
เมื่อกระแสไฟฟ้าวิ่งผ่าน มันจะสร้างสนามแม่เหล็กบีบอัดอนุภาคอย่างรุนแรง…
กระบวนการบีบอัดนี้เรียกว่า “Z-pinch” มันทำให้เกิดพลาสมาที่มีความร้อนสูงถึง 200,000 องศาเซลเซียส และปล่อยแสง EUV ออกมาในที่สุด
ความน่าสนใจมันอยู่ตรงที่ว่า เทคโนโลยี Z-pinch นี้ จริงๆ แล้วมีรากฐานเดียวกับการวิจัยพลังงาน “นิวเคลียร์ฟิวชัน”
นักวิทยาศาสตร์ศึกษาเรื่องนี้มาตั้งแต่ยุค 1950 และที่สำคัญคือ ในอดีตเมื่อช่วงต้นปี 2000 ASML เองก็เคยทดลองใช้เทคโนโลยีแบบนี้มาก่อน
ในตอนนั้นมีสองค่ายที่แข่งกันพัฒนาแหล่งกำเนิดแสง ค่ายหนึ่งคือ Philips Extreme UV ซึ่งต่อมาถูกควบรวมกลายเป็นส่วนหนึ่งของ ASML
พวกเขาเคยทำเครื่องต้นแบบโดยใช้เทคโนโลยี LDP นี้แหละ
แต่สุดท้าย ASML ตัดสินใจ “ทิ้ง” LDP และหันไปทุ่มเทให้กับเทคโนโลยีเลเซอร์ยิงหยดดีบุกแทน
เหตุผลหลักๆ ในตอนนั้นคือเรื่องของ “ความร้อน” และ “เศษวัสดุ” เพราะการสปาร์คไฟฟ้าระหว่างขั้ว มันทำให้ขั้วไฟฟ้าสึกหรอเร็วมาก…
นอกจากนี้มันยังเกิดเศษฝุ่นละอองไปเกาะที่กระจก ทำให้กระจกเสื่อมสภาพเร็ว และต้องหยุดเครื่องเพื่อซ่อมบำรุงบ่อยครั้ง
ในมุมมองของธุรกิจ การต้องหยุดเครื่องจักรราคาแพงระยับเพื่อซ่อมบ่อยๆ คือหายนะทางการเงิน
คำถามสำคัญคือ ถ้าเจ้าตลาดอย่าง ASML เคยลองแล้ว และบอกว่ามัน “ไม่เวิร์ก”
ทำไม Huawei ถึงเลือกหยิบของที่ถูกทิ้งแล้วกลับมาทำใหม่ คำตอบอาจจะอยู่ที่ “เป้าหมาย” ที่ต่างกันโดยสิ้นเชิง
ASML เป็นบริษัทจดทะเบียนในตลาดหลักทรัพย์ พวกเขาต้องการเครื่องจักรที่ทำงานได้ต่อเนื่อง รวดเร็ว และคุ้มทุนที่สุด
เพื่อให้ลูกค้าอย่าง TSMC หรือ Samsung พอใจ และสร้างกำไรสูงสุดให้กับผู้ถือหุ้น
แต่สำหรับจีน โจทย์ตอนนี้ไม่ใช่ “กำไรสูงสุด” แต่คือ “ความอยู่รอด” ของชาติ
ถ้าเทคโนโลยี LDP มันสามารถผลิตแสงได้ แม้ว่าความสว่างอาจจะน้อยกว่า หรือหัวใจสำคัญคืออาจจะต้องเปลี่ยนอะไหล่บ่อยกว่า แต่มันทำให้จีนผลิตชิปได้เอง…
ถ้าจีนสามารถผลิตชิป 7 นาโนเมตร หรือ 5 นาโนเมตรได้เอง โดยไม่ต้องง้อจมูกคนอื่นหายใจ
1
แค่นั้นก็นับว่าเป็นชัยชนะที่ยิ่งใหญ่แล้ว เรื่องของ EUV มันคือเรื่องของฟิสิกส์ และฟิสิกส์คือกฎสากลที่เหมือนกันทั่วโลก
ไม่ว่าจะที่เนเธอร์แลนด์ หรือที่จีน ถ้ามีเงินทุนไม่จำกัด และมีคนเก่งๆ มากพอ ใครๆ ก็สามารถสร้างมันได้ในที่สุด และจีนมีทั้งสองอย่างนั้น
จีนมีนักวิจัยระดับหัวกะทิจาก Harbin Institute of Technology ที่มีผลงานวิจัยเรื่อง LDP และ Z-pinch ตีพิมพ์ออกมาอย่างต่อเนื่อง
แม้กระทั่งในช่วงก่อนสงครามการค้าจะปะทุขึ้นเสียอีก แสดงว่าพวกเขามีองค์ความรู้สะสมมานานพอสมควร ไม่ได้เพิ่งมาเริ่มนับหนึ่งใหม่ตอนโดนแบน
สิ่งที่จีนกำลังทำ อาจจะเป็นการนำเทคโนโลยีเก่า มาปัดฝุ่นด้วย “วัสดุศาสตร์สมัยใหม่”
พวกเขาอาจจะค้นพบวิธีทำให้ขั้วไฟฟ้าทนทานขึ้น หรือออกแบบระบบกระจกแบบพิเศษที่จัดการกับเศษฝุ่นได้ดีขึ้น
ซึ่งเป็นสิ่งที่ ASML อาจจะมองข้ามไปในอดีต เพราะมุ่งไปที่อีกเส้นทางหนึ่งแล้ว…
แน่นอนว่า ในระยะแรก เครื่องจักร EUV ของจีน อาจจะยังเทียบชั้นกับเครื่องจักรของ ASML ไม่ได้ในแง่กำลังการผลิต
ASML อาจจะผลิตชิปได้ 200 แผ่นต่อชั่วโมง แต่เครื่องของจีนอาจจะทำได้แค่ 50 หรือ 100 แผ่นต่อชั่วโมง
ในโลกธุรกิจปกติ ตัวเลขนี้คือความล้มเหลว
แต่ในโลกของความมั่นคง นี่คือความสำเร็จ เพราะมันหมายความว่า จีนมี “ทางเลือก”
และเมื่อไหร่ที่เทคโนโลยีนี้เสถียรขึ้น จีนมีจุดแข็งที่น่ากลัวมาก คือความอดทนต่อการขาดทุน
รัฐบาลจีนพร้อมที่จะอุดหนุนเงินมหาศาล เพื่อให้เทคโนโลยีนี้ตั้งไข่ได้
ลองมองย้อนกลับไปดูหน้าจอ LCD หรือแผงโซลาร์เซลล์ ในวันที่จีนเริ่มทำ ไม่มีใครคิดว่าจะสู้เกาหลีหรือญี่ปุ่นได้
แต่ด้วยพลังการผลิต และการพัฒนาที่ไม่หยุด สุดท้ายจีนก็ครองตลาดโลกได้ในที่สุด
ปัจจุบัน ASML มีกำไรขั้นต้นสูงถึงประมาณ 50-51% เพราะเป็นผู้ผูกขาดรายเดียวในโลก
แต่ถ้าวันหนึ่ง จีนสามารถผลิตเครื่องนี้ออกมาขายได้ หรือแม้แต่แค่ผลิตใช้เองจนเพียงพอ อำนาจการต่อรองในตลาดโลกจะเปลี่ยนไปทันที…
บทสรุปของเรื่องนี้ ไม่ได้อยู่ที่ว่า เทคโนโลยี LDP ของ Huawei จะดีกว่า LPP ของ ASML หรือไม่
แต่มันอยู่ที่ว่า จีนสามารถทำให้มัน “ใช้งานได้จริง” หรือเปล่า
การที่จีนเลือกเดินในเส้นทางที่แตกต่าง อาจจะเป็นกลยุทธ์ที่ฉลาด
เพราะถ้ามัวแต่พยายามก๊อปปี้สิ่งที่ ASML ทำ พวกเขาก็จะเป็นผู้ตามตลอดไป
แต่การเลือกเทคโนโลยีทางเลือก อาจจะเปิดโอกาสให้เกิดนวัตกรรมใหม่ๆ ที่เราคาดไม่ถึง
เหมือนกับประวัติศาสตร์เทคโนโลยีหลายครั้ง ที่ผู้มาช้า ไม่จำเป็นต้องเดินตามรอยเท้าเดิมเสมอไป
บางครั้ง การเดินอ้อมไปในเส้นทางที่รกทึบกว่า อาจจะทำให้เราค้นพบทางลัดที่คนอื่นมองข้าม
สิ่งที่เราต้องจับตามองต่อไปคือ เมื่อไหร่ที่เครื่องจักรตัวแรกของจีนเริ่มเดินสายพานการผลิตจริง
วันนั้นจะเป็นวันที่เสียงนาฬิกาของวงการชิปโลก เริ่มเดินในจังหวะที่ไม่เหมือนเดิมอีกต่อไป
ในโลกที่เทคโนโลยีคืออาวุธ ผู้ที่มีกุญแจในการสร้างมัน ย่อมเป็นผู้กำหนดชะตากรรมของโลก
และตอนนี้ ดูเหมือนว่าจะมีคนกำลังพยายามปั๊มกุญแจดอกใหม่อยู่ในเงามืด ซึ่งผลลัพธ์ของมัน อาจจะสั่นสะเทือนไปทั่วทั้งวงการเทคโนโลยีโลกในเร็วๆ นี้…
References : [tomshardware, scmp, bloomberg, reuters, semiwiki]
◤━━━━━━━━━━━━━━━◥
หากคุณชอบคอนเทนต์นี้อย่าลืม 'กดไลก์'
หากคอนเทนต์นี้โดนใจอย่าลืม 'กดแชร์'
คิดเห็นอย่างไรคอมเม้นต์กันได้เลยครับผม
◣━━━━━━━━━━━━━━━◢
ติดตามสาระดี ๆ อัพเดททุกวันผ่าน Line OA ด.ดล Blog
คลิกเลย --> https://lin.ee/aMEkyNA
รวม Blog Post ที่มีผู้อ่านมากที่สุด
——————————————–
ติดตาม ด.ดล Blog เพิ่มเติมได้ที่
=========================
โฆษณา