لتھوگرافی ہینڈ بک: مشینیں، مارکیٹس، اور سیمی کنڈکٹر اسٹارٹ اپ کی اگلی لہر

آپ کے سمارٹ فون کے اندر موجود چپ سب سے زیادہ درست مینوفیکچرنگ کے عمل کی پیداوار ہے جو اب تک بنی نوع انسان نے وضع کی ہے۔

اسے بنانے کے لیے، انجینئرز کو صنعتی پیمانے پر تقریباً کامل درستگی کے ساتھ سلیکون ویفر پر اربوں بار وائرس سے چھوٹے پیٹرن کھینچنا چاہیے۔ جو مشینیں ایسا کرتی ہیں وہ لتھوگرافی سسٹم کہلاتی ہیں، اور ان کو سمجھنا جدید تکنیکی معیشت کے دھڑکتے دل کو سمجھنے کی کلید ہے۔

یہ ہینڈ بک لتھوگرافی مشینوں کے لیے ایک جامع گائیڈ ہے، وہ کمپنیاں جو انہیں بناتی ہیں، اور آج کی سب سے اہم ترین صنعتوں میں سے ایک کے ارد گرد ابھرتے ہوئے اسٹارٹ اپ ماحولیاتی نظام کے لیے۔

چاہے آپ انجینئر ہوں، سرمایہ کار ہوں، بانی ہوں، یا ٹیکنالوجی حکمت عملی، یہ ہینڈ بک آپ کو تکنیکی بنیادی باتیں، مسابقتی ماحول، اور کاروباری سیاق و سباق فراہم کرے گی جس کی آپ کو اعتماد کے ساتھ اس فیلڈ میں تشریف لے جانے کی ضرورت ہے۔

یہاں ہم کیا احاطہ کریں گے:

1. تعارف: لتھوگرافی کیوں اہمیت رکھتی ہے۔

2. لتھوگرافی کیسے کام کرتی ہے: طبیعیات اور عمل

3. لتھوگرافی مشینوں کی مختصر تاریخ

4. ASML: ایک کمپنی جو ایک چوک پوائنٹ بن گئی ہے۔

5. ASML کے حریف: جنات کو کون چیلنج کر رہا ہے؟

6. لتھوگرافی کی جغرافیائی سیاست

7. سیمی کنڈکٹر کا سامان شروع کرنے کا ماحول

8. لتھوگرافی ایکو سسٹم میں اسٹارٹ اپ کیسے بنایا جائے۔

9. سرمایہ کاری کے رجحانات اور فنڈنگ ​​کا ماحول

10. لتھوگرافی کا مستقبل

11. نتیجہ

تعارف: لتھوگرافی کیوں اہمیت رکھتی ہے۔

2023 میں، ایک واحد EUV لتھوگرافی مشین ASML کی ویلڈہوون، نیدرلینڈز کی فیکٹری سے تائیوان میں ایک صارف کو فراہم کی گئی۔ اس مشین کا وزن تقریباً 180 ٹن تھا، اسے لے جانے کے لیے ایک وقف شدہ بوئنگ 747 مال بردار جہاز کی ضرورت تھی، اور اس کی لاگت تقریباً 380 ملین ڈالر تھی۔

اس میں 100,000 سے زیادہ انفرادی اجزاء شامل ہیں، بشمول جوہری ہمواری کے لیے پالش کیے گئے آئینے اور ایک لیزر سسٹم جو فی سیکنڈ 50،000 دالیں فائر کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے۔

یہ تقریباً ہر لحاظ سے تجارتی مقاصد کے لیے بنائی گئی سب سے پیچیدہ مشین تھی۔

مشین، جسے ASML NXE:3600D کہا جاتا ہے، سلیکون پر شکلیں پرنٹ کر سکتی ہے جو صرف 13 نینو میٹر چوڑی ہے۔ اس نقطہ نظر میں ڈالنے کے لئے، ایک انسانی بال تقریبا 70،000 نینو میٹر چوڑا ہے. اس مشین کے ساتھ لگائے گئے ٹرانزسٹر اتنے چھوٹے ہیں کہ کوانٹم مکینیکل اثرات ان کے رویے پر اثر انداز ہونے لگتے ہیں۔

یہ کیوں ضروری ہے؟ اس کی وجہ یہ ہے کہ ہر جدید چپ لیتھوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے بنائی گئی ہے: ہر GPU جو AI ماڈلز کو طاقت دیتا ہے، ڈیٹا سینٹر میں ہر پروسیسر، ہر موڈیم جو اسمارٹ فون کو 5G نیٹ ورک سے جوڑتا ہے۔ اس عمل کو انجام دینے والی مشینیں صرف اوزار نہیں ہیں۔ یہ ڈیجیٹل معیشت کی جسمانی بنیاد ہے۔

عالمی سیمی کنڈکٹر انڈسٹری نے 2023 میں 527 بلین ڈالر سے زیادہ کی آمدنی حاصل کی۔ صرف لتھوگرافی کے آلات کا حصہ تقریباً $20 سے $25 بلین سالانہ سرمایہ خرچ کرتا ہے۔

لیکن لتھوگرافی کی اسٹریٹجک اہمیت اس کے براہ راست معاشی اثرات سے کہیں زیادہ ہے۔ لیتھوگرافی ٹیکنالوجی پر کنٹرول دراصل اس بات پر کنٹرول ہے کہ کون سب سے زیادہ جدید چپس تیار کر سکتا ہے، اور اس وجہ سے یہ کنٹرول ہے کہ کون مصنوعی ذہانت، دفاعی نظام، مواصلات، اور عملی طور پر 21ویں صدی میں ٹیکنالوجی کے ہر دوسرے شعبے کی قیادت کر سکتا ہے۔

یہی وجہ ہے کہ واشنگٹن سے بیجنگ سے برسلز تک کی حکومتوں نے سیمی کنڈکٹر لتھوگرافی کو قومی سلامتی کا مسئلہ بنا دیا ہے۔ یہی وجہ ہے کہ ASML مشینوں پر برآمدی کنٹرول امریکہ اور چین کے تعلقات میں ایک فلیش پوائنٹ بن گیا ہے۔ اور یہی وجہ ہے کہ ایک چھوٹا سا ڈچ شہر جس کے بارے میں زیادہ تر لوگوں نے کبھی نہیں سنا ہوگا، زمین پر حکمت عملی کے لحاظ سے سب سے اہم مقامات میں سے ایک بن گیا ہے۔

ٹیکنالوجی کی صنعت کو سمجھنے کے خواہاں ہر کسی کے لیے، لتھوگرافی کو سمجھنا اب اختیاری نہیں ہے۔ یہ ہینڈ بک روشنی اور سلیکون کی طبیعیات سے لے کر دنیا کے سب سے اہم سازوسامان بنانے والے اداروں کی کاروباری حکمت عملیوں سے لے کر میدان میں سب سے آگے ابھرتے ہوئے آغاز کے مواقع تک وہ سمجھ فراہم کرے گی۔

لتھوگرافی کیسے کام کرتی ہے: طبیعیات اور عمل

اہم تصورات

اس کی سب سے بنیادی سطح پر، لتھوگرافی ایک پرنٹنگ کا عمل ہے۔ یہ لفظ خود یونانی زبان کا ہے۔ سلیٹ (پتھر) اور گرافین (لکھنے کے لیے) – 18ویں صدی کی اصل پرنٹنگ تکنیک کا حوالہ جس میں فلیٹ پتھروں کو پرنٹنگ پلیٹوں کے طور پر استعمال کیا جاتا تھا۔ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں، ‘پتھر’ ایک سلکان ویفر ہے، اور ‘سیاہی’ ہلکی ہے۔

یہ عمل اس طرح آگے بڑھتا ہے: سلیکون ویفرز کو ایک ہلکے سے حساس کیمیکل سے لیپت کیا جاتا ہے جسے فوٹو ریزسٹ کہتے ہیں۔ ایک نمونہ جسے ماسک یا ریٹیکل کہتے ہیں روشنی کے منبع اور ویفر کے درمیان رکھا جاتا ہے۔ جب روشنی ماسک کے ذریعے چمکتی ہے، تو فوٹو ریزسٹ سرکٹ ڈیزائن پیٹرن کے مطابق ظاہر ہوتا ہے۔

اس کے بعد بے نقاب (یا بے نقاب، مزاحمت کی قسم پر منحصر) مواد کو کیمیائی طور پر ہٹا دیا جاتا ہے، جس سے ویفر کی سطح پر ایک درست نمونہ رہ جاتا ہے۔ اس کے بعد اس پیٹرن کو سلکان میں مواد کو کھینچنے، جمع کرنے یا امپلانٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے تاکہ ٹرانجسٹرز اور آپس میں جوڑیں جو چپ بناتے ہیں۔

کوٹنگ، ایکسپوزنگ، ڈیولپنگ اور اینچنگ کا یہ سلسلہ ہر چپ کے لیے درجنوں بار دہرایا جاتا ہے، ہر پرت کو نینو میٹر کی درستگی کے ساتھ پچھلی پرت کے ساتھ جوڑا جاتا ہے۔ ایک جدید چپ کو مکمل کرنے کے لیے 80 سے زیادہ لیتھوگرافی مراحل کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔

حل کی مساوات

لتھوگرافی کی بنیادی حد ریزولوشن ہے، یا چھوٹی خصوصیات کو کس طرح پرنٹ کیا جا سکتا ہے۔ اس کا تعین Rayleigh کے معیار کے مطابق کیا جاتا ہے۔

R = k2 × (λ/NA)

کہاں:

• آر کم از کم گلنے کے قابل خصوصیت کا سائز۔

• k₁ عمل پر منحصر مستقل (عام طور پر 0.25–0.4)

• ایل روشنی کے منبع کی طول موج ہے۔

• کہ آپٹیکل سسٹم کا عددی یپرچر ہے۔

یہ مساوات ہمیں دو چیزیں بتاتی ہے۔ چھوٹی خصوصیات کو پرنٹ کرنے کے لیے روشنی کی کم طول موج یا بڑے عددی یپرچرز (وائڈ اینگل آپٹکس) کی ضرورت ہوتی ہے۔ دونوں طریقوں کو کئی دہائیوں سے جارحانہ انداز میں اپنایا جا رہا ہے۔

روشنی کے ذرائع: مرکری سے EUV تک

ابتدائی لتھوگرافی کے نظاموں میں مرکری آرک لیمپ استعمال کیے جاتے تھے جو متعدد طول موجوں پر روشنی خارج کرتے تھے۔ صنعت آہستہ آہستہ چھوٹی طول موج کی طرف چلی گئی ہے۔

• G لائن (436nm): 1980 کی دہائی تک ~ 0.5 مائکرون تک کی خصوصیات کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

• I-line (365 nm): 1990 کی دہائی کے اوائل میں غالب، ~ 0.35 مائکرون صلاحیتوں کے قابل

• KrF excimer لیزر (248nm): 1990 کی دہائی کے وسط میں جاری کیا گیا، ~ 0.18 مائکرون خصوصیات کے قابل

• ArF excimer لیزر (193nm): 2000 کی دہائی کے اوائل سے انڈسٹری میں ایک سرکردہ شخصیت

• اے آر ایف وسرجن (193i): لینس اور ویفر کے درمیان پانی (ریفریکٹیو انڈیکس ~1.44) بھر کر، 40 nm سے کم خصوصیات حاصل کرنے کے لیے موثر طول موج کو کم کیا جا سکتا ہے۔

• EUV (13.5nm): انتہائی بالائے بنفشی شعاعوں کا موجودہ سب سے آگے، 10 nm یا اس سے کم خصوصیات کا احساس

193 nm سے 13.5 nm تک چھلانگ (طول موج میں 14 گنا سے زیادہ کمی) کے لیے مشینری کی بالکل نئی کلاس درکار تھی۔

چونکہ EUV روشنی روایتی شیشے کے لینسز کے ذریعے منتقل نہیں کی جا سکتی (یہ تقریباً تمام مواد سے جذب ہوتی ہے)، EUV سسٹم عکاسی آپٹکس کا استعمال کرتے ہیں۔ یعنی یہ ایک آئینہ ہے جس میں مولیبڈینم اور سلیکون کی باری باری تہوں کا لیپت ہوتا ہے جس کی ہر پرت صرف چند نینو میٹر موٹی ہوتی ہے۔

پورے نظری راستے کو تقریباً کامل ویکیوم میں برقرار رکھا جانا چاہیے۔ روشنی کا منبع خود ایک ہائی پاور CO2 لیزر کو چھوٹے پگھلے ہوئے ٹن کی بوندوں پر فائر کرکے ایک پلازما بنانے کے لیے بنایا گیا ہے جو EUV تابکاری خارج کرتا ہے۔

وسرجن لتھوگرافی اور ملٹی پیٹرننگ

EUV تجارتی طور پر قابل عمل ہونے سے پہلے، صنعت نے دو اہم اختراعات کے ذریعے 193nm ArF لیتھوگرافی کی زندگی کو بڑھایا۔

وسرجن لتھوگرافی۔ آخری لینس عناصر اور ویفر کے درمیان ہوا کے فرق کو الٹرا پیور پانی سے بدل دیا گیا۔

چونکہ پانی میں ہوا سے زیادہ ریفریکٹیو انڈیکس ہوتا ہے، اس لیے موثر عددی یپرچر بڑھتا ہے، جس کے نتیجے میں ریزولوشن بہتر ہوتا ہے۔ یہ ٹکنالوجی، TSMC کی طرف سے پیش کی گئی اور ASML کے وسرجن سکینرز کے ذریعے لاگو کی گئی، 193nm لتھوگرافی کو نظریاتی خشک کرنے کی حد سے بہت نیچے تک بڑھاتی ہے۔

متعدد پیٹرننگ ایک واحد سرکٹ پرت لیں اور اسے دو، تین یا چار الگ الگ ایکسپوژرز کے طور پر پرنٹ کریں، ہر ایک کو تھوڑا سا آفسیٹ کریں۔ ان ایکسپوژرز کو یکجا کرنے سے ایسی خصوصیات حاصل ہوتی ہیں جو سنگل ایکسپوژر ریزولوشن کی حد سے چھوٹی ہوتی ہیں۔

ڈبل پیٹرننگ (LELE – Litho-Etch-Litho-Etch) نے 20nm اور 14nm نوڈس کو فعال کیا۔ چوگنی پیٹرننگ کو 10nm اور 7nm تک بڑھا دیا گیا ہے۔ متعدد پیٹرننگ کی لاگت اور پیچیدگی (ہر اضافی نمائش میں وقت، لاگت اور صف بندی کی خرابی شامل ہوتی ہے) صنعت کے لیے EUV کی طرف دھکیلنے کے لیے ایک کلیدی محرک رہا ہے۔

ویفر اسٹیج: پیمانے پر درستگی

لتھوگرافی کے نظام صرف نظری آلات نہیں ہیں، بلکہ انتہائی درست میکانی نظام بھی ہیں۔ ویفر اسٹیج کو 300 ملی میٹر سلکان ویفر کو نینو میٹر کے اندر ہزاروں بار فی گھنٹہ کے اندر رکھنا چاہئے جب کہ ویفر شدید روشنی کے سامنے ہو۔

جدید ASML اسکینرز 2 نینو میٹر سے کم کی اوورلے درستگی (وہ درستگی جس کے ساتھ لگاتار پرتیں منسلک ہوتی ہیں) حاصل کرتے ہیں، جو تقریباً 10 سلیکون ایٹموں کے قطر کے برابر ہے۔

یہ درستگی لیزر انٹرفیومیٹری، برقی مقناطیسی ایکچیوٹرز اور ایکٹو وائبریشن آئسولیشن کے امتزاج سے حاصل کی جاتی ہے۔ ویفر اسٹیج ایک مقناطیسی کشن پر تیرتا ہے جو فیکٹری کے فرش کی کمپن سے الگ تھلگ ہوتا ہے۔ تھرمل توسیع کے قابل تمام اجزاء درجہ حرارت کو ملیکیلون درستگی پر کنٹرول کرتے ہیں۔

ماسک اور ریٹیکل

ماسک (یا ریٹیکل) وہ ٹیمپلیٹ ہے جس سے سرکٹ پیٹرن کو ویفر پر پیش کیا جاتا ہے۔ جدید ریٹیکلز الٹرا فلیٹ فیوزڈ سلیکا شیشے سے بنے ہوتے ہیں جو کرومیم یا مولیبڈینم سلسائیڈ کی پتلی پرت کے ساتھ لیپت ہوتے ہیں۔

پیٹرن کو الیکٹران بیم لیتھوگرافی کا استعمال کرتے ہوئے ریٹیکل پر لکھا جاتا ہے، ایک سست لیکن اعلی ریزولوشن عمل جو خاص طور پر ماسک بنانے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔

چونکہ پروجیکشن آپٹکس ریٹیکل امیج کو 4 کے فیکٹر سے کم کرتی ہے (زیادہ تر سسٹمز میں)، ریٹیکل فیچر پرنٹ شدہ فیچر سے 4 گنا بڑا ہوتا ہے۔ اگرچہ یہ ریٹیکل مینوفیکچرنگ کی ضروریات کو کسی حد تک آرام دیتا ہے، ریٹیکل مینوفیکچرنگ اب بھی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں سب سے زیادہ مطالبہ کرنے والے عمل میں سے ایک ہے۔

ریٹیکل نقائص ایک اہم مسئلہ ہیں۔ ریٹیکل پر دھول کا ایک ذرہ تمام پرنٹ شدہ چپس کو برباد کر سکتا ہے۔ ریٹیکلز کو سیل شدہ پھلیوں میں ذخیرہ کیا جاتا ہے جسے ریٹیکل اسٹوریج پوڈز (RSPs) کہا جاتا ہے اور بہت صاف ماحول میں پروسیس کیا جاتا ہے۔

EUV ریٹیکلز اضافی چیلنجز پیش کرتے ہیں کیونکہ EUV لائٹ موجودہ پیلیکل (ایک پتلی فلم جو ریٹیکل کو ذرات سے بچانے کے لیے استعمال ہوتی ہے) کے ذریعے جذب ہوتی ہے، نئے EUV شفاف پیلیکل مواد کی نشوونما کی ضرورت ہوتی ہے۔

لتھوگرافی مشینوں کی مختصر تاریخ

رابطے اور قربت کا دور (1960 سے 1970 کی دہائی)

پہلی سیمی کنڈکٹر لتھوگرافی نے رابطہ پرنٹنگ کا استعمال کیا۔ ماسک کو براہ راست فوٹو ریسسٹ لیپت ویفر پر دبایا گیا تھا۔ یہ سادہ اور سستا تھا، لیکن جسمانی رابطے نے ماسک اور ویفر دونوں کو نقصان پہنچایا، جس سے پیداوار اور ماسک کی زندگی محدود ہو گئی۔

بند پرنٹنگ (ماسک کو ویفر سے تھوڑا سا فاصلہ رکھنا) نقصان کو کم کرتا ہے لیکن پھیلاؤ کی وجہ سے ریزولوشن کو کم کرتا ہے۔

پروجیکشن لتھوگرافی (1970 – 1980)

1970 کی دہائی کے اوائل میں پروجیکشن لتھوگرافی کا تعارف ایک اہم پیشرفت تھی۔ بغیر کسی جسمانی رابطے کے ماسک کی تصویر کو ویفر پر پیش کرنے کے لیے لینس سسٹم کا استعمال کرتے ہوئے، پروجیکشن سسٹم نے بہتر ریزولوشن اور ماسک کی طویل زندگی فراہم کی۔ 1973 میں متعارف کرایا گیا، Perkin-Elmer Micralign پہلا تجارتی طور پر کامیاب پروجیکشن الائنر تھا اور 1970 کی دہائی کے آخر تک مارکیٹ پر غلبہ رکھتا تھا۔

اگلا بڑا قدم 1970 کی دہائی کے آخر میں قدم اور دہرائے جانے والے کیمروں، یا "سٹیپرز” کا تعارف تھا۔ پورے ویفر کو ایک ساتھ بے نقاب کرنے کے بجائے، سٹیپر ایک وقت میں ایک چھوٹے سے میدان کو بے نقاب کرتا ہے اور پھر اگلی پوزیشن پر چلا جاتا ہے۔ یہ ریزولیوشن کو بہتر بنانے اور چھوٹے، اعلیٰ معیار کے ریٹیکلز کا استعمال کرنے کے لیے ریڈکشن آپٹکس کے استعمال کی اجازت دیتا ہے (ایک تصویر کو ریٹیکل کے سائز سے 4 یا 5 گنا بڑھانا)۔

GCA کارپوریشن کا DSW 4800 stepper، جو 1978 میں جاری ہوا، پہلا تجارتی طور پر کامیاب سٹیپر تھا اور اس نے بنیادی فن تعمیر قائم کیا جو آج تک لتھوگرافی کے نظام میں برقرار ہے۔

سکینر انقلاب (1990)

1990 کی دہائی کے اوائل میں، سٹیپ اینڈ سکین آرکیٹیکچرز نے خالص سٹیپرز کی جگہ لے لی۔ ایک بار میں پورے ریٹیکل فیلڈ کو بے نقاب کرنے کے بجائے، سکینر ریٹیکل میں صرف ایک تنگ سلٹ کو روشن کرتا ہے اور ریٹیکل اور ویفر کو بیک وقت اسکین کرتا ہے۔

یہ نقطہ نظر کئی فوائد پیش کرتا ہے: اس کا مطلب یہ ہے کہ پورے اسکین میں لینس کی خرابی کا اوسط لیا جا سکتا ہے، چھوٹے (اور اس وجہ سے اعلیٰ معیار کے) الیومینیشن فیلڈز کا استعمال کیا جا سکتا ہے، اور اعلی تھرو پٹ کو فعال کیا جا سکتا ہے۔

ASML نے اپنا پہلا سٹیپ اینڈ سکین سسٹم 1991 میں متعارف کرایا، اور اس کا سکینر فن تعمیر تیزی سے انڈسٹری کا معیار بن گیا۔ 1990 کی دہائی کے آخر تک، ASML نے لیتھوگرافی کے سازوسامان کا دنیا کا سب سے بڑا فراہم کنندہ بننے کے لیے قائم رہنماؤں Nikon اور Canon کو پیچھے چھوڑ دیا تھا۔

EUV دور (2010 سے اب تک)

EUV ایکسپوزر ٹیکنالوجی کی ترقی کا آغاز 1990 کی دہائی میں ہوا، جس کا مرکز امریکی قومی لیبارٹریوں اور چپ بنانے والوں کے کنسورشیم کے ارد گرد تھا۔ تکنیکی چیلنجز بہت زیادہ تھے۔ چیلنج کافی EUV آؤٹ پٹ پیدا کرنا، مطلوبہ درستگی کے ساتھ عکاس آپٹکس تیار کرنا، اور ویکیوم سسٹم بنانا تھا جو مطلوبہ صفائی کو برقرار رکھ سکے۔

ASML نے 2010 میں اپنا پہلا پری پروڈکشن EUV سسٹم شروع کیا اور 2013 میں اپنی پہلی پیداوار کے لائق NXE:3300B۔ تاہم، EUV 2019 تک بڑے پیمانے پر پیداوار میں داخل نہیں ہوا، جب TSMC نے اسے پہلی بار اپنے 7nm+ پروسیس نوڈ کو تیار کرنے کے لیے استعمال کیا۔ پہلی کھیپ سے لے کر بڑے پیمانے پر استعمال تک تقریباً ایک دہائی کی تاخیر EUV کو پیداواری پیمانے پر قابل اعتماد طریقے سے چلانے کے لیے بہت بڑے چیلنجوں کی عکاسی کرتی ہے۔

آج، EUV کو TSMC، Samsung، اور Intel کی طرف سے لیڈنگ ایج نوڈس (5nm، 3nm اور نیچے) کے لیے ہائی والیوم مینوفیکچرنگ میں استعمال کیا جاتا ہے۔ High-NA EUV کی اگلی نسل، اعلی عددی یپرچر لینز کے ساتھ چھوٹی خصوصیات کو فعال کرتی ہے، اب پیداوار کے لیے اہل ہے، جس میں ASML کا EXE:5000 نظام آگے بڑھ رہا ہے۔

ASML: ایک کمپنی جو ایک چوک پوائنٹ بن گئی ہے۔

ابتدا اور ابتدائی تاریخ

ASML کی بنیاد 1984 میں ASM انٹرنیشنل اور فلپس کے درمیان ایک مشترکہ منصوبے کے طور پر رکھی گئی تھی اور یہ نیدرلینڈز کے آئندھوون میں فلپس کیمپس میں ایک رساو والے گودام سے کام کرتی تھی۔

کمپنی کے ابتدائی سال مالی مشکلات اور دیوالیہ ہونے کے قریب تھے۔ پہلی مصنوعات، PAS 2000 سٹیپر، تکنیکی طور پر مسابقتی تھی لیکن تجارتی لحاظ سے محدود تھی۔

جس چیز نے ASML کو بچایا وہ تکنیکی مہارت، سٹریٹجک شراکت داری، اور حریفوں کی طرف سے نقل کیے جانے سے بچنے کے لیے طویل مدتی سرمایہ کاری کرنے کی خواہش کا مجموعہ تھا۔ 1995 میں، ASML کو ایمسٹرڈیم اور نیس ڈیک ایکسچینجز میں درج کیا گیا۔ 1997 میں، ASML Nikon کو پیچھے چھوڑ کر لتھوگرافی کے آلات کا دنیا کا سب سے بڑا سپلائر بن گیا۔ اے ایس ایم ایل نے کبھی یہ عہدہ نہیں چھوڑا۔

کاروباری ماڈل

ASML ایک سسٹم انٹیگریٹر کے طور پر کام کرتا ہے، تقریباً 5,000 سپلائرز کے احتیاط سے منظم ماحولیاتی نظام سے حاصل کردہ اجزاء سے مشینیں اسمبل کرتا ہے۔

سب سے اہم کارل زیس ایس ایم ٹی ہے، جو EUV سسٹمز میں استعمال ہونے والے عین مطابق آئینہ تیار کرتا ہے۔ ASML نے 2016 میں Zeiss SMT میں 24.9% حصص حاصل کیا۔ دیگر اہم سپلائرز میں ٹرمپف (CO2 لیزرز) اور سائمر (ASML کا ذیلی ادارہ جو EUV لائٹ سورس ماڈیولز بناتا ہے) شامل ہیں۔

آمدنی اور مالیاتی پروفائل

2023 میں، ASML نے €27.6 بلین کی آمدنی اور €7.8 بلین کے خالص منافع کی اطلاع دی، جو کہ تقریباً 28% کے خالص منافع کے مساوی ہے۔ آرڈر کا بیک لاگ باقاعدگی سے €30 بلین سے زیادہ ہے۔

نئے سسٹمز کی فروخت کے علاوہ، ASML کا Installed Base Management (IBM) کاروبار سروس کنٹریکٹس، اپ گریڈ اور اسپیئر پارٹس کے ذریعے بار بار چلنے والی، زیادہ مارجن والی آمدنی پیدا کرتا ہے۔ یہ آپ کے نصب شدہ بنیاد کے بڑھنے کے ساتھ ہی پیچیدہ مالی فوائد فراہم کرتا ہے۔

EUV: وہ ٹیکنالوجی جس نے سب کچھ بدل دیا۔

ASML کا EUV غلبہ 20 سالہ، کثیر بلین ڈالر کے ترقیاتی پروگرام کا نتیجہ ہے۔ 2000 کی دہائی کے اوائل میں، Nikon اور Canon دونوں نے EUV کا جائزہ لیا اور اس نتیجے پر پہنچے کہ چیلنجز بہت زیادہ ہیں۔ ASML نے مخالف شرط لگائی۔

ASML کے ذریعے حل کیے گئے اہم مسائل:

• روشنی کا ذریعہ: ٹن ڈراپ پر CO2 لیزر فائر کرکے EUV پلازما بنائیں۔ 250W قابل استعمال بجلی حاصل کرنے کے لیے سالوں کی ترقی درکار تھی۔

• آپٹکس: EUV شیشے سے نہیں گزر سکتی۔ Zeiss SMT 0.1 nm سے کم کھردری پر پالش شدہ آئینے تیار کرتا ہے اور صرف نینو میٹر موٹی Mo/Si تہوں کے ساتھ لیپت کرتا ہے۔

• خلا: پورا نظری راستہ ہوا کے ذریعے EUV جذب کو روکنے کے لیے تقریباً مکمل ویکیوم میں کام کرتا ہے۔

• تھرو پٹ: فی گھنٹہ 125 سے 170 ویفرز حاصل کرنے کے لیے سورس، اسٹیج اور سسٹم کی بھروسے میں کئی سالوں کی بہتری درکار ہے۔

ہائی-NA EUV: اگلا محاذ

ASML’s EXE:5000 High-NA سسٹم 0.55 NA لینس (فی الحال 0.33 NA) کا استعمال کرتے ہوئے ذیلی 8 nm خصوصیات کو پرنٹ کرتا ہے۔ یہ فی الحال Intel اور IMEC کے ذریعہ تصدیق شدہ ہے، اور 2025-2027 میں بڑے پیمانے پر پیداوار متوقع ہے۔

ASML کے حریف: جنات کو کون چیلنج کر رہا ہے؟

ASML کے پاس EUV لتھوگرافی کے مکمل خصوصی حقوق ہیں۔ بالغ نوڈس (28nm اور اس سے اوپر) کے لیے، Nikon اور Canon نمایاں رہتے ہیں۔ متعدد کمپنیاں ملحقہ شعبوں (DUV، e-beam، nanoimprint) میں مقابلہ کرتی ہیں۔

نیکون: گرا ہوا دیو

Nikon نے اپنی NSR سٹیپر سیریز کے ساتھ 1990 کی دہائی کے اوائل میں لتھوگرافی پر غلبہ حاصل کیا۔ زوال اس وقت شروع ہوا جب ASML کا سکینر فن تعمیر اعلیٰ اور تیز ثابت ہوا کیونکہ Nikon EUV سے وابستگی کرنے میں ناکام رہا۔

آج Nikon پر توجہ مرکوز ہے:

• اے آر ایف وسرجن سکینر 20 ~ 40nm نوڈس کے لیے

• کے آر ایف اور آئی لائن سسٹم بالغ نوڈس کے لیے (90 nm+)

• ایف پی ڈی لتھوگرافی۔ LCD اور OLED ڈسپلے تیار کرنے کے لیے

مسابقتی EUV سسٹم کو شروع سے تیار کرنے کے لیے $5 بلین سے $10 بلین اور 10 سال درکار ہوں گے۔ Nikon کی موجودہ مالی حالت کی وجہ سے یہ بہت مشکل عزم ہے۔

کینن: NIL پاینیر

کینن کے سب سے دلچسپ اسٹریٹجک شرط یہ ہیں: Nanoimprint Lithography (NIL). FPA-1200NZ2C سسٹم نانوسکل ٹیمپلیٹس کا استعمال کرتے ہوئے جسمانی طور پر پیٹرن کو UV- قابل علاج ریزسٹ میں اسٹیمپ کرتا ہے جو کہ تفاوت سے محدود، EUV سے کم مہنگے ہیں، اور 3D پیٹرننگ کی صلاحیتیں رکھتے ہیں۔

2023 میں، کینن نے اعلان کیا کہ اس کے NIL سسٹم نے NAND فلیش مینوفیکچرنگ کے لیے کافی اوورلے درستگی حاصل کر لی ہے۔ پیداوار کے لیے KIOXIA کا جائزہ لیا جا رہا ہے۔ یہ ابھی تک واضح نہیں ہے کہ آیا NIL منطقی چپس کے لیے EUV کو چیلنج کر سکتا ہے، لیکن یہ موجودہ آلات کے مینوفیکچررز کے لیے سب سے قابل اعتماد متبادل پیٹرننگ اپروچ ہے۔

SMEE: چائنا نیشنل چیمپئن

2002 میں قائم کیا گیا، شنگھائی مائیکرو الیکٹرانکس آلات (SMEE) چین کی ایک بڑی گھریلو لتھوگرافی کمپنی ہے۔ بہترین پروڈکشن سسٹم 90nm پر پرنٹ کرتے ہیں۔ یہ تقریباً 2000 کی دہائی کے اوائل میں ASML کی فروخت سے مماثل ہے۔ ASML کا EUV 13nm پر پرنٹ کیا جاتا ہے۔ یہ تقریباً 15 سے 20 سال کا تکنیکی ترقی کا فرق ہے۔

مندرجہ ذیل وجوہات کی بنا پر اس خلا کو ختم کرنا بہت مشکل ہے۔

• ایکسپورٹ کنٹرولز جو اہم اجزاء تک رسائی کو محدود کرتے ہیں (آپٹکس، لیزر، آلات)

• چین سے باہر گہری نمائش کی مہارت پر توجہ دیں۔

• مزاحمت، ماسک اور عمل کی معلومات کا ایک معاون ماحولیاتی نظام بنانے میں کئی دہائیاں لگیں۔

چینی حکومت نیشنل انٹیگریٹڈ سرکٹ انڈسٹری انویسٹمنٹ فنڈ ("بگ فنڈ”) کے ذریعے بہت زیادہ سرمایہ کاری کر رہی ہے۔ زیادہ تر تجزیہ کار توقع کرتے ہیں کہ SMEE بالآخر مسابقتی ArF وسرجن کارکردگی (28nm) تک پہنچ جائے گا۔ مسابقتی EUV اب بھی بہت زیادہ غیر یقینی ہے۔

دیگر قابل ذکر کھلاڑی

• ای وی گروپ (ای وی جی): آسٹریا کی کمپنی جو MEMS اور جدید پیکیجنگ کے لیے ویفر بانڈنگ اور NIL میں مہارت رکھتی ہے۔

• مائکرونک: سویڈش کمپنی جو فوٹو ماسک کی تیاری کے لیے لیزر پیٹرن جنریٹر تیار کرتی ہے۔

• نوفلیئر ٹیکنالوجی: جاپانی کمپنی (توشیبا کی ملکیت) جو تمام بڑے ماسک اسٹورز میں استعمال ہونے والی الیکٹران بیم ماسک ایکسپوژر مشینیں بناتی ہے۔

لتھوگرافی کی جغرافیائی سیاست

ایکسپورٹ کنٹرولز اور ASML پابندیاں

لیتھوگرافی کی کوئی بھی بحث جغرافیائی سیاسی جہت کو حل کیے بغیر مکمل نہیں ہوتی۔ 2019 میں، ڈچ حکومت نے، ریاستہائے متحدہ کے دباؤ میں، اپنے EUV سسٹمز کے لیے چین کو ASML کے برآمدی لائسنس کی تجدید کرنے سے انکار کر دیا۔ اس فیصلے نے مؤثر طریقے سے چینی چپ سازوں کو تقریباً 7nm سے چھوٹے چپس بنانے کے لیے درکار ٹیکنالوجی تک رسائی سے روک دیا۔

2023 میں، پابندیوں کو ASML کے جدید ترین DUV وسرجن سسٹمز (NXT:2000i اور اس سے اوپر) تک بڑھا دیا گیا، جس سے غیر ملکی آلات کا استعمال کرتے ہوئے چین کی 28nm اور اس سے کم کی تیاری کی صلاحیت کو مزید محدود کر دیا گیا۔ نیدرلینڈز، جاپان اور ریاستہائے متحدہ نے ایک سہ فریقی معاہدے کے ذریعے ان کنٹرولز کو مربوط کیا جس نے Nikon اور Tokyo Electron سے برآمدات کو بھی محدود کر دیا۔

اسٹریٹجک منطق سادہ ہے۔ ایڈوانسڈ چپس AI، ملٹری سسٹمز اور کمیونیکیشن انفراسٹرکچر کے لیے ضروری ہیں۔ جدید ترین چپس بنانے والی مشینوں تک رسائی کو محدود کرنا جغرافیائی سیاسی حریفوں کی تکنیکی صلاحیتوں کو شاٹس کو بلاے بغیر محدود کرنے کا ایک طریقہ ہے۔

نتائج تمام جماعتوں کے لیے اہم ہیں۔

• ASML کے لیے: کمپنی کا تخمینہ ہے کہ اس نے اپنی سب سے بڑی واحد مارکیٹ چین میں ممکنہ آمدنی میں اربوں یورو کا نقصان کیا ہے۔ ASML نے کہا کہ پابندیاں اس کی طویل مدتی آمدنی کی صلاحیت کو تقریباً 2.5 بلین یورو سالانہ کم کر دے گی۔

• چینی چپ بنانے والوں کو: SMIC، Hua Hong اور دیگر چینی فیبس 28nm سے اوپر کی پیداوار تک محدود ہیں جو ان کے پاس پہلے سے موجود ہیں یا درآمد کر سکتے ہیں۔ یہ ان کی جدید منطق اور میموری کی جگہ میں مقابلہ کرنے کی صلاحیت کو محدود کر دیتا ہے۔

• عالمی سپلائی چین کے لیے: ان ضوابط نے گھریلو سیمک کنڈکٹر آلات میں چینی سرمایہ کاری کو تیز کیا ہے، جس سے ایک دو منقسم عالمی سپلائی چین تشکیل دیا گیا ہے جس کے صنعت پر طویل مدتی اثرات مرتب ہوں گے۔

چپس ایکٹ اور مغربی صنعتی پالیسی

CHIPS اور سائنس ایکٹ، جس پر اگست 2022 میں دستخط ہوئے، نے ریاستہائے متحدہ میں سیمی کنڈکٹر کی تیاری اور تحقیق میں $52.7 بلین کی سرمایہ کاری کی۔ اسی طرح کی قانون سازی یورپ میں (یورپی چپ قانون جس کا ہدف €43 بلین کی سرمایہ کاری ہے) اور جاپان (TSMC کے Kumamoto fab اور گھریلو چپ بنانے والوں کے لیے سبسڈیز) میں عمل میں آیا۔

صنعتی پالیسی کی یہ لہر اس پہچان کی عکاسی کرتی ہے کہ سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ اور سازوسامان جو اسے ممکن بناتا ہے حکمت عملی کے لحاظ سے بہت اہم ہے کہ مکمل طور پر مارکیٹ پر چھوڑ دیا جائے۔

اس سے لتھوگرافی کے سازوسامان کی کمپنیوں اور سٹارٹ اپس کے لیے اہم مواقع پیدا ہوتے ہیں، بشمول R&D کے لیے حکومتی فنڈنگ، سازوسامان کی طلب کو بڑھانے کے لیے سبسڈی والے فیب کی تعمیر، اور گھریلو سپلائی چینز تیار کرنے کے لیے سازگار سیاسی ماحول۔

سیمی کنڈکٹر کا سامان شروع کرنے کا ماحول

اس صنعت میں اسٹارٹ اپ کیوں اہم ہیں۔

سیمی کنڈکٹر کا سامان تاریخی طور پر بڑی کارپوریشنوں کا غلبہ رہا ہے۔ سرمائے کی ضروریات بہت زیادہ ہیں، سیلز سائیکل طویل ہیں، اور کسٹمر کی اہلیت کے عمل میں سال لگ سکتے ہیں۔

یہ عوامل داخلے میں اہم رکاوٹیں پیدا کرتے ہیں جنہوں نے کئی دہائیوں سے ASML، اپلائیڈ میٹریلز، اور لام ریسرچ جیسے ذمہ داروں کو محفوظ رکھا ہے۔

تاہم، کئی وجوہات کی بنا پر اس صنعت میں سٹارٹ اپ تیزی سے اہم ہوتے جا رہے ہیں:

1. تکنیکی محاذ اس سے زیادہ تیزی سے آگے بڑھ رہا ہے جتنا کہ آنے والے ٹریک کر سکتے ہیں۔

جیسے جیسے چپس اپنی جسمانی حدوں کے قریب پہنچ رہی ہیں، پیٹرننگ کے نئے طریقے ابھر رہے ہیں، جن میں ڈائریکٹڈ سیلف اسمبلی، ایٹم لیئر پروسیسنگ، کمپیوٹیشنل لیتھوگرافی، اور ڈائریکٹ الیکٹران بیم رائٹنگ شامل ہیں، لیکن ان کو کمرشلائز کرنے کے لیے ذمہ دار اچھی پوزیشن میں نہیں ہیں۔

2. اعلی درجے کی پیکیجنگ نئی منڈیاں بنا رہی ہے۔

2D سے 3D چپ آرکیٹیکچرز (چپلیٹس، ویفر آن ویفر بانڈنگ، سلکان ویاس کے ذریعے) کی منتقلی کے لیے آلات کی نئی کیٹیگریز کی ضرورت ہوتی ہے جہاں عہدہ داروں کو کم فائدہ ہوتا ہے۔

3. جغرافیائی سیاسی تقسیم متبادل سپلائی چین کی مانگ پیدا کر رہی ہے۔

حکومتیں اور چپ تیار کرنے والے واحد ذریعہ فراہم کنندگان پر انحصار کم کرنے اور نئے داخل ہونے والوں کے لیے مواقع پیدا کرنے کے لیے سرگرم عمل ہیں۔

4. AI چپ ڈیزائن اور مینوفیکچرنگ کو تبدیل کر رہا ہے۔

کمپیوٹیشنل لیتھوگرافی، پروسیس کنٹرول، خرابی کا معائنہ، اور پیداوار کی اصلاح سب کو مشین لرننگ کے ذریعے تبدیل کیا جا رہا ہے، جس سے سافٹ ویئر کے پہلے آغاز کے مواقع پیدا ہو رہے ہیں جو سیمی کنڈکٹر آلات کے ماحولیاتی نظام میں فروخت کر سکتے ہیں۔

اہم ابتدائی زمرے

کمپیوٹیشنل لتھوگرافی اور ای ڈی اے

کمپیوٹیشنل لتھوگرافی، جو لتھوگرافی کے عمل کو ماڈل بنانے اور بہتر بنانے کے لیے سافٹ ویئر کا استعمال کرتی ہے، اتنا ہی اہم ہو گیا ہے جتنا کہ خود ہارڈ ویئر۔ چونکہ خصوصیات روشنی کی طول موج سے نیچے رہ جاتی ہیں، اس لیے ویفر پر چھپی ہوئی پیٹرن ریٹیکل سے نمایاں طور پر مختلف ہوتی ہے۔

آپٹیکل پروکسیمٹی کمپنسیشن (OPC)، سورس ماسک آپٹیمائزیشن (SMO)، اور Inverse Lithography Technology (ILT) سافٹ ویئر ٹیکنالوجیز ہیں جو ریٹیکل پیٹرن کو پہلے سے مسخ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہیں تاکہ پرنٹ شدہ نتیجہ ڈیزائن کے ارادے سے میل کھاتا ہے۔

یہ حسابات ناقابل یقین حد تک مشکل ہیں۔ سنگل ایڈوانس چپ ریٹیکل کو بہتر بنانے کے لیے پیٹا بائٹس کمپیوٹنگ کی ضرورت پڑ سکتی ہے۔ روایتی الیکٹرانک ڈیزائن آٹومیشن (EDA) وینڈرز Synopsys، Cadence، اور Mentor (اب Siemens EDA) اس مارکیٹ پر حاوی ہیں، لیکن اسٹارٹ اپ فرنٹیئر پر مواقع تلاش کر رہے ہیں۔

• واحد جینومکس / ملٹی بیم کارپوریشن: ہم ایک ملٹی بیم الیکٹران بیم لتھوگرافی سسٹم تیار کر رہے ہیں جو بیم کی جگہ اور نمائش کو بہتر بنانے کے لیے AI کا استعمال کرتا ہے۔

• D2S (سلیکون ڈیزائن): ایک GPU- ایکسلریٹڈ کمپیوٹیشنل لتھوگرافی ٹول تیار کرنا جو ماسک ڈیٹا کی تیاری کے لیے درکار وقت کو ڈرامائی طور پر کم کرتا ہے۔

• ٹوٹنے والا: EUV کی نمائش میں بے ترتیب تغیرات کو سمجھنے اور ان کو کم کرنے کے لیے اسٹاکسٹک تغیرات کے تجزیے پر توجہ مرکوز کریں، جو کہ چھوٹے فیچر کے سائز پر اہم ہو جاتے ہیں۔

الیکٹران بیم کی براہ راست تحریر

الیکٹران بیم (ای-بیم) لتھوگرافی مزاحمت کو بے نقاب کرنے کے لیے روشنی کی بجائے الیکٹران کی ایک مرکوز بیم کا استعمال کرتی ہے۔ چونکہ الیکٹران کی طول موج EUV روشنی سے بہت کم ہوتی ہے، اس لیے ای بیم سسٹم اصولی طور پر بہت زیادہ ریزولوشن حاصل کر سکتے ہیں۔

ای بیم کی بنیادی حد ہمیشہ تھرو پٹ رہی ہے۔ ایک واحد بیم جو ایک وقت میں ایک پکسل کے پیچیدہ چپ پیٹرن بناتی ہے پیداواری استعمال کے لیے بہت سست ہے۔

کئی اسٹارٹ اپس ملٹی بیم اپروچز کا استعمال کرتے ہوئے اس تھرو پٹ مسئلہ کو حل کررہے ہیں۔

• آئی ایم ایس نینو مینوفیکچرنگ (2015 میں Intel کے ذریعے حاصل کیا گیا، 2021 میں TSMC کے ذریعے حاصل کیا گیا): ایک بڑے پیمانے پر متوازی ملٹی بیم ماسک رائٹر تیار کیا جو بیک وقت ہزاروں الیکٹران بیم استعمال کرتا ہے۔ اب یہ EUV ماسک لکھنے کی تیاری میں استعمال ہوتا ہے۔

• ملٹی بیم کمپنی لمیٹڈ: جدید ترین منطق سے کم تھرو پٹ ضروریات کے ساتھ اعلی درجے کی پیکیجنگ اور خصوصی چپ ایپلی کیشنز کو نشانہ بناتے ہوئے ملٹی بیم ڈائریکٹ رائٹ ویفر لتھوگرافی سسٹم تیار کرنا۔

• میپر لتھوگرافی: ڈچ اسٹارٹ اپ جس نے ویفر لتھوگرافی کے لیے بڑے پیمانے پر متوازی الیکٹران بیم سسٹم تیار کرنے کے لیے $100 ملین سے زیادہ اکٹھا کیا ہے۔ کمپنی بالآخر کافی تھرو پٹ حاصل کرنے میں ناکام رہی اور اسے 2018 میں ASML نے حاصل کر لیا۔ تاہم، کمپنی کی ٹیکنالوجی نے ASML کو الیکٹران بیم کے نقطہ نظر کو سمجھنے میں اہم کردار ادا کیا ہے۔

ڈائریکٹڈ سیلف اسمبلی (DSA)

ڈائریکٹڈ سیلف اسمبلی بعض پولیمرک مواد (بلاک کوپولیمر) کے قدرتی رجحان کا فائدہ اٹھاتی ہے تاکہ باقاعدہ نانوسکل پیٹرن میں خود بخود منظم ہوجائے۔ اس سیلف اسمبلی کی رہنمائی کے لیے پہلے سے پیٹرن شدہ ٹیمپلیٹس کا استعمال صرف ٹیمپلیٹس کے ساتھ حاصل کیے جانے والے جیومیٹریوں کے مقابلے چھوٹے جیومیٹریاں پیدا کر سکتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ آپٹیکل لتھوگرافی کی ریزولوشن کو بڑھانے کے لیے کیمسٹری کو مؤثر طریقے سے استعمال کرنا۔

DSA ایک دہائی سے زیادہ عرصے سے ترقی میں ہے اور تحقیقی ترتیبات میں تکنیکی طور پر قابل عمل ثابت ہوا ہے۔ ڈیفیکٹ کنٹرول کے مسائل اور ڈی ایس اے کو موجودہ مینوفیکچرنگ کے عمل میں ضم کرنے میں دشواریوں نے تجارتی اپنانے کو سست کر دیا ہے۔ تاہم، کئی کمپنیاں DSA مواد اور عمل کو تیار کرنا جاری رکھتی ہیں۔

• EMD فنکشنل مواد (ایک مرک کے جی اے اے ذیلی ادارہ): NAND فلیش اور منطق ایپلی کیشنز کو نشانہ بنانے والی مصنوعات کے ساتھ DSA مواد کے سرکردہ ڈویلپرز میں سے ایک۔

• شراب بنانے والی سائنس: DSA ذیلی سطح کے مواد اور عمل کی ترقی۔

اعلی درجے کی پیکیجنگ کا سامان

چپلیٹ پر مبنی آرکیٹیکچرز میں تبدیلی، جہاں متعدد چپس کو سنگل ڈائی کے بجائے ایک پیکج میں ضم کیا جاتا ہے، نئے آلات کی کیٹیگریز کی اہم مانگ پیدا کر رہا ہے۔

اعلی درجے کی پیکیجنگ کے لیے لتھوگرافی، بانڈنگ، اور معائنہ کے آلات کی ضرورت ہوتی ہے جو کہ فرنٹ اینڈ ویفر پروسیسنگ کے لیے استعمال ہونے والے آلات سے مختلف ہوتی ہیں۔

اعلی درجے کی پیکیجنگ میں آغاز کے اہم مواقع میں شامل ہیں:

• ہائبرڈ بانڈنگ کا سامان: تانبے سے تانبے کے بانڈنگ کو ڈائی لیول پر چپس کو جوڑنے کے لیے سطح کی انتہائی ہمواری اور صفائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اسٹارٹ اپ جیسے ایڈیا (سابقہ ​​Xferry) بانڈنگ ٹیکنالوجی تیار کر رہی ہے اور اسے آلات بنانے والوں کو لائسنس دے رہی ہے۔

• فین آؤٹ ویفر لیول پیکیجنگ (FOWLP) لتھوگرافی۔: ری کنفیگرڈ ویفر فارمیٹ میں چپس کی پیکیجنگ کے لیے بڑے فیلڈ سائز کے لیے موزوں لتھوگرافی سسٹمز اور پیکیجنگ کے لیے استعمال ہونے والے سبسٹریٹ مواد کی مختلف قسم کی ضرورت ہوتی ہے۔

• 3D معائنہ اور میٹرولوجی: 3D اسٹیک شدہ چپس کی صف بندی اور معیار کی تصدیق کے لیے نئے معائنہ کے طریقوں کی ضرورت ہے۔ اسٹارٹ اپ جیسے بدعت کے لئے اور ایٹم ہم ایک حل تیار کر رہے ہیں۔

پروسیس کنٹرول اور AI پر مبنی پیداوار کی اصلاح

لیتھوگرافی کا ہر مرحلہ اہم طول و عرض، اوورلے، اور ایج پلیسمنٹ کی غلطیوں میں تبدیلیاں متعارف کراتا ہے۔ ان تبدیلیوں کا انتظام پیداوار کے لیے اہم ہے، جو چپ مینوفیکچرنگ اکنامکس کا کلیدی ڈرائیور ہے۔ جدید ترین فیب میں پیداوار میں 1% کی بہتری ہر سال لاکھوں ڈالر کی ہو سکتی ہے۔

AI اور مشین لرننگ عمل کے کنٹرول کو تبدیل کر رہے ہیں۔

• بیڑا: ہم AI پر مبنی پروسیس کنٹرول سافٹ ویئر تیار کرتے ہیں جو پیداوار کے انحراف کی پیش گوئی کرنے اور روکنے کے لیے فیب آلات سے ڈیٹا استعمال کرتا ہے۔

• آلہ کار: ہم کمپیوٹر ویژن اور مشین لرننگ کو خودکار خرابی کا پتہ لگانے اور بنیادی وجہ کے تجزیہ کے لیے استعمال کرتے ہیں۔

• پی ڈی ایف حل: ایک عوامی طور پر تجارت کی جانے والی کمپنی (PDFS) جو چپ بنانے والوں اور آلات کی کمپنیوں کو AI پر مبنی پیداوار کے انتظام کے سافٹ ویئر اور خدمات فراہم کرتی ہے۔

• بدعت کے لئے: پروسیس کنٹرول میٹرولوجی اور معائنہ کے نظام فراہم کرتا ہے جو عیب کی درجہ بندی اور بنیادی وجہ کے تجزیہ کے لیے تیزی سے AI کو مربوط کرتا ہے۔

Photoresist اور مواد کی جدت

Photoresist، ایک فوٹو حساس مواد جو ویفر پر لیپت ہوتا ہے، لتھوگرافی کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں ایک اہم عنصر ہے۔ EUV کو خاص چیلنجوں کا سامنا کرنا پڑتا ہے۔ EUV فوٹون کافی توانائی بخش ہوتے ہیں تاکہ نمائش میں اسٹاکسٹک (بے ترتیب) تبدیلیاں لائیں، جس کی وجہ سے لائن ایج کھردری اور پیٹرن کے نمونے ہوتے ہیں جو کم از کم قابل حصول خصوصیت کے سائز کو محدود کرتے ہیں۔

کئی اسٹارٹ اپس اور خصوصی کیمیکل کمپنیاں اگلی نسل کے مزاحمتی مواد تیار کر رہی ہیں۔

• متاثر (2021 میں JSR حاصل کیا گیا): ایک دھاتی آکسائیڈ EUV ریزسٹ تیار کیا جو روایتی پولیمر مزاحمت کے مقابلے میں نمایاں طور پر بہتر حساسیت اور ریزولوشن پیش کرتا ہے۔ Inpria کی مزاحمت اب بڑے چپ مینوفیکچررز کی طرف سے پیداوار میں استعمال کیا جاتا ہے.

• ناقابل تلافی مواد: برطانیہ میں قائم ایک اسٹارٹ اپ EUV اور الیکٹران بیم لتھوگرافی کے لیے نئے مزاحمتی مواد تیار کر رہا ہے۔

• لام ریسرچ / فون: اگرچہ اسٹارٹ اپ نہیں ہیں، دونوں کمپنیاں اٹامک لیئر ڈیپوزیشن (ALD) اور اٹامک لیئر ایچنگ (ALE) پراسیسز میں بہت زیادہ سرمایہ کاری کر رہی ہیں جو زیادہ درست مواد کو ہٹانے اور جمع کرنے کے قابل بنا کر لیتھوگرافی کی تکمیل کرتی ہیں۔

لتھوگرافی ایکو سسٹم میں اسٹارٹ اپ کیسے بنایا جائے۔

انٹری پوائنٹ کا انتخاب کریں۔

لیتھوگرافی کا ماحولیاتی نظام یک سنگی نہیں ہے۔ اس جگہ میں داخل ہونے والے اسٹارٹ اپس کو اپنے داخلے کے مقام کا انتخاب احتیاط سے کرنا چاہیے۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ سرمائے کی ضروریات، سیلز سائیکل، اور مسابقتی حرکیات مختلف شعبوں میں بہت زیادہ مختلف ہوتی ہیں۔

سٹارٹ اپس کے لیے سب سے زیادہ قابل رسائی انٹری پوائنٹس ہیں:

1. سافٹ ویئر اور AI

کمپیوٹیشنل لتھوگرافی، پروسیس کنٹرول، اور پیداوار کی اصلاح سافٹ ویئر کے مسائل ہیں جو نسبتاً معمولی سرمائے سے حل کیے جا سکتے ہیں۔ سیلز سائیکل ہارڈ ویئر سے کم ہوتے ہیں اور قیمت کی تجویز کو ثابت کرنا آسان ہے۔

خطرہ یہ ہے کہ بڑی EDA وینڈرز اور آلات کمپنیوں کی مضبوط موجودگی ہے اور وہ کامیاب سافٹ ویئر پروڈکٹس کی نقل تیار کر سکتی ہیں۔

2. مواد اور کیمسٹری

Photoresist، sublayers، اور صفائی کرنے والے کیمیکل استعمال کی جانے والی اشیاء ہیں جو چپ بنانے والے بار بار خریدتے ہیں۔ واقعی بہترین مواد کے ساتھ اسٹارٹ اپس پائیدار منافع بخش کاروبار بنا سکتے ہیں۔

مسئلہ تصدیقی عمل کا ہے۔ ایک سرکردہ چپ تیار کرنے والے سے تصدیق شدہ نئے مواد کو حاصل کرنے میں تین سے پانچ سال لگ سکتے ہیں اور اس کے لیے عمل کے انضمام کی گہری مہارت درکار ہوتی ہے۔

3. اعلی درجے کی پیکیجنگ کا سامان

اعلی درجے کی پیکیجنگ مارکیٹ تیزی سے ترقی کر رہی ہے اور فرنٹ اینڈ لتھوگرافی کے مقابلے میں اس میں داخل ہونے والے ذمہ داروں کا کم غلبہ ہے۔ پیکیجنگ کے لیے نئے چپکنے والے، معائنہ یا لتھوگرافی کے طریقوں کے ساتھ اسٹارٹ اپ کو مارکیٹ تک آسان رسائی حاصل ہوگی۔

4. پیمائش اور معائنہ

جیسے جیسے افعال سکڑتے ہیں، ان کی پیمائش اور معائنہ کرنے کی صلاحیت زیادہ قیمتی ہو جاتی ہے۔ میٹرولوجی اسٹارٹ اپ اکثر چپ مینوفیکچررز اور آلات کمپنیوں دونوں کو فروخت کرکے اپنی ٹارگٹ مارکیٹ کو بڑھا سکتے ہیں۔

کسٹمر کی اہلیت کا چیلنج

سیمی کنڈکٹر آلات کے آغاز کے لیے سب سے بڑا چیلنج کسٹمر کی تصدیق ہے۔ اس سے پہلے کہ چپ بنانے والے نئے آلات یا مواد کو پیداوار میں استعمال کر سکیں، انہیں سرٹیفیکیشن کے مکمل عمل سے گزرنا چاہیے جس میں عام طور پر شامل ہیں:

1. فزیبلٹی کی تشخیص: یہ ظاہر کرتا ہے کہ ٹیکنالوجی لیبارٹری کے ماحول میں کارکردگی کی بنیادی ضروریات کو پورا کر سکتی ہے۔

2. عمل انضمام: ٹیکنالوجی کو چپ بنانے والے کے موجودہ عمل کے بہاؤ میں ضم کریں اور مطابقت کا مظاہرہ کریں۔

3. وشوسنییتا ٹیسٹ: ہم اعتبار اور مستقل مزاجی کو ظاہر کرنے کے لیے اپنی ٹیکنالوجی کو ہزاروں گھنٹے چلاتے ہیں۔

4. پیداوار کے اثرات کی تشخیص: یہ ثابت کرنا کہ ٹیکنالوجی چپ کی پیداوار پر منفی اثر نہیں ڈالتی

5. پیداوار کی اہلیت: ٹیکنالوجی کو پیداواری ماحول میں چلائیں اور یہ ظاہر کریں کہ یہ تمام وضاحتیں پوری کرتی ہے۔

اس عمل میں عام طور پر دو سے پانچ سال لگتے ہیں اور اس کے لیے سٹارٹ اپ کے پاس عمل کے انضمام کی گہری مہارت اور اہلیت کے عمل کے ذریعے صارفین کی مدد کرنے کی اہلیت کی ضرورت ہوتی ہے۔

مزید برآں، سٹارٹ اپس کے پاس کافی سرمایہ ہونا ضروری ہے تاکہ وہ صارفین سے آمدنی کے بغیر طویل مدت تک کام جاری رکھے۔

آغاز کی حکمت عملی کے مضمرات واضح ہیں۔ سٹارٹ اپ کو جدید منطقی فیبس کے ذریعے اہل ہونے سے پہلے مختصر کوالیفکیشن سائیکل (اعلی درجے کی پیکیجنگ پلانٹس، خصوصی چپس بنانے والے، تحقیقی ادارے) والے صارفین کو ہدف بنانا چاہیے۔

فنڈنگ ​​کی حکمت عملی

سیمی کنڈکٹر آلات کے سٹارٹ اپ کو ایک عام سوفٹ ویئر سٹارٹ اپ سے زیادہ سرمایہ درکار ہوتا ہے، لیکن بہت سی ہارڈ ویئر کمپنیوں سے کم۔ ایک کھردرا فریم ورک:

• بیج ($1-5 ملین): تصور کا ثبوت، ابتدائی ٹیم، آئی پی کی ترقی

• سیریز A ($10-30 ملین): پہلا پروٹو ٹائپ سسٹم، کسٹمر کی ابتدائی مصروفیت، عمل انضمام کا کام

• سیریز B (USD 30-100 ملین): پیداوار کی تیاری کا نظام، کسٹمر کی اہلیت، ابتدائی آمدنی

• سیریز C+ ($100M+): مینوفیکچرنگ پیمانے کی توسیع، کسٹمر بیس کی توسیع، بیرون ملک توسیع

سیمی کنڈکٹر آلات کے آغاز کے لیے سرمایہ کار کا ماحول خصوصی ہے۔ عام مقصد کے VCs کے پاس اکثر ان کمپنیوں کا جائزہ لینے کے لیے ڈومین کی مہارت کی کمی ہوتی ہے۔ سب سے زیادہ متعلقہ سرمایہ کار ہیں:

• انٹیل کیپٹل: ہمارے پاس سیمی کنڈکٹر آلات اور مواد کی کمپنیوں میں سرمایہ کاری کی ایک طویل تاریخ ہے۔

• Samsung Ventures/TSMC Ventures: میدان میں گہری مہارت اور ممکنہ کلائنٹ تعلقات کے ساتھ اسٹریٹجک سرمایہ کار

• اپلائیڈ وینچرز: اپلائیڈ میٹریلز وینچر گروپ، سیمی کنڈکٹر آلات اور مواد پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔

• لام ریسرچ کیپٹل: اپلائیڈ وینچرز کی طرح، سیمی کنڈکٹر آلات ماحولیاتی نظام پر توجہ مرکوز کرتا ہے۔

• والڈن انٹرنیشنل: سیمی کنڈکٹرز میں گہری مہارت اور طویل تجربے کے ساتھ VC فرم

• پلے گراؤنڈ گلوبل: سیمی کنڈکٹر کی مہارت کے ساتھ ہارڈ ویئر پر مرکوز VC

حکومتی مالیات تیزی سے اہم ہوتے جا رہے ہیں۔ یو ایس چِپس ایکٹ میں سیمی کنڈکٹر R&D کے لیے $11 بلین شامل ہیں، جن میں سے زیادہ تر نیشنل سیمی کنڈکٹر ٹیکنالوجی سینٹر (NSTC) اور NIST سے گزرتے ہیں۔ EU چپس ایکٹ اور جاپان، کوریا اور تائیوان میں اسی طرح کے پروگرام اضافی فنڈنگ ​​کے مواقع فراہم کرتے ہیں۔

ٹیم کی تعمیر

سیمی کنڈکٹر آلات کے آغاز کے لیے سب سے اہم ملازمتیں درج ذیل ہیں۔

• چیف ٹیکنالوجی آفیسر: بنیادی ٹیکنالوجیز (آپٹکس، پلازما فزکس، میٹریل سائنس وغیرہ) میں گہری مہارت کا حامل ہونا چاہیے اور ایک قائم کردہ سازوسامان کمپنی میں مثالی طور پر تجربہ ہونا چاہیے۔

• پروسیس انٹیگریشن انجینئر: کوئی ایسا شخص جس نے چپ بنانے والے کے اندر کام کیا ہو اور یہ سمجھتا ہو کہ آلات کی توثیق اور پیداوار میں انضمام کیسے کیا جاتا ہے۔

• ایپلی کیشن انجینئر: وہ شخص جو مسائل کو حل کرنے اور قدر ثابت کرنے کے لیے تصدیقی عمل کے دوران صارفین کے ساتھ براہ راست کام کرتا ہے۔

• کاروبار کی ترقی: وہ لوگ جن کا ٹارگٹ چپ بنانے والے کے ساتھ موجودہ تعلق ہے – سیمی کنڈکٹر آلات میں، تعلقات ہی سب کچھ ہوتے ہیں۔

ان کرداروں کے لیے ٹیلنٹ پول چند جغرافیائی جھرمٹوں میں مرتکز ہے: سیلیکون ویلی، پورٹ لینڈ/ہلزبورو ایریا (انٹیل)، البانی NY (SUNY پولی)، آسٹن TX، آئندھوون (ASML ایکو سسٹم)، اور ٹوکیو/یوکوہاما (جاپانی آلات کی کمپنیاں)۔ ان کلسٹرز سے باہر اسٹارٹ اپس کو بھرتی کے سنگین چیلنجوں کا سامنا ہے۔

سرمایہ کاری کے رجحانات اور فنڈنگ ​​کا ماحول

سیمی کنڈکٹر آلات کی سرمایہ کاری میں تیزی

CHIPS ایکٹ کے امتزاج، جغرافیائی سیاسی تقسیم، اور AI کی وجہ سے چپ کی مانگ میں اضافے نے سیمی کنڈکٹر آلات کی کمپنیوں کے لیے سرمایہ کاری کا ایک بے مثال ماحول پیدا کیا ہے۔

کئی رجحانات قابل توجہ ہیں۔

اسٹریٹجک سرمایہ کاری بڑھ رہی ہے۔: چپ بنانے والے کلیدی ٹیکنالوجیز تک رسائی حاصل کرنے اور سپلائی چین کے خطرات کو کم کرنے کے لیے آلات اور مواد کے آغاز میں براہ راست سرمایہ کاری کر رہے ہیں۔

TSMC، Samsung، Intel، اور SK Hynix سبھی کے پاس آلات کے ماحولیاتی نظام پر توجہ مرکوز کرنے والے فعال وینچر پروگرام ہیں۔

حکومتی فنڈنگ ​​تاریخی سطح پر ہے۔: امریکہ، یورپی یونین، جاپان، کوریا، اور تائیوان سبھی سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ اور R&D کو اہم سبسڈی فراہم کرتے ہیں۔ یہ رقم نہ صرف چپ بنانے والوں کو بہہ رہی ہے بلکہ سپلائی چین میں آلات بنانے والی کمپنیوں اور اسٹارٹ اپس کو بھی۔

دفاعی اور قومی سلامتی کی فنڈنگ: DARPA، امریکی محکمہ دفاع، اور دیگر ممالک میں ان کے ہم منصب قومی سلامتی کی ایپلی کیشنز کے لیے سیمی کنڈکٹر آلات پر تحقیق کو فنڈ فراہم کر رہے ہیں۔

DARPA کے JUMP 2.0 اور DoD کے Microelectronics Commons جیسے پروگرام جدید سیمی کنڈکٹر R&D کے لیے کروڑوں ڈالر فراہم کر رہے ہیں۔

M&A سرگرمی فعال ہے۔: سازوسامان کی بڑی کمپنیاں نئی ​​ٹیکنالوجیز اور ٹیلنٹ کو محفوظ بنانے کے لیے اسٹارٹ اپس حاصل کرنے کی کوشش کر رہی ہیں۔ حالیہ قابل ذکر حصولوں میں ASML کا Mapper Lithography (e-beam) کا حصول، JSR کا Inpria (EUV resist) کا حصول، اور TSMC کا IMS Nanofabrication (ملٹی بیم ماسک رائٹنگ) کا حصول شامل ہے۔

ویلیویشن ڈائنامکس

سیمی کنڈکٹر سازوسامان کی کمپنیاں زیادہ تر صنعتی کمپنیوں کے ساتھ ایک پریمیم پر تجارت کرتی ہیں، جو ان کے اعلی مارجن، ان کی نصب شدہ بنیاد کے انتظام سے بار بار ہونے والی آمدنی، اور ان کی ٹیکنالوجیز کی اسٹریٹجک اہمیت کو ظاہر کرتی ہے۔ مثال کے طور پر، ASML نے حالیہ برسوں میں 30 سے ​​50 گنا کمائی پر تجارت کی ہے۔

پرائیویٹ اسٹارٹ اپس کے لیے، قدر کا انحصار زیادہ تر اس پر ہوتا ہے:

• ٹیکنالوجی کی تفریق: کیا ٹیکنالوجی واقعی نئی ہے، یا موجودہ نقطہ نظر میں ایک اضافی بہتری ہے؟

• کسٹمر کرشن: کیا اسٹارٹ اپ نے گاہک کی اہلیت یا ارادے کے خطوط حاصل کیے ہیں؟

• ٹیم نسب: کیا بانیوں کے پاس فیلڈ میں گہری مہارت اور متعلقہ صنعت کا تجربہ ہے؟

• مارکیٹ ٹائمنگ: کیا یہ ٹیکنالوجی اس مسئلے کو حل کرتی ہے جسے چپ بنانے والے فی الحال فعال طور پر حل کرنے کی کوشش کر رہے ہیں؟

سیمی کنڈکٹر کے آلات کی جگہ میں، مضبوط ٹیکنالوجی کی تفریق اور ابتدائی کسٹمر ٹریکشن کے ساتھ اسٹارٹ اپس نے سیریز A/B میں $50-$500 ملین کی قیمتیں حاصل کی ہیں، جو کہ بڑی ممکنہ مارکیٹوں اور داخلے میں بڑی رکاوٹوں کی عکاسی کرتی ہے۔

لتھوگرافی کا مستقبل

EUV سے آگے: آگے کیا ہے؟

سیمی کنڈکٹر انڈسٹری نے طویل عرصے سے مور کے قانون کے خاتمے کا اعلان کیا ہے، لیکن اس میں توسیع کے نئے طریقے تلاش کر رہے ہیں۔

موجودہ اتفاق رائے یہ ہے کہ EUV لتھوگرافی ہائی-NA EUV کے ساتھ مل کر تقریباً 1nm نوڈ تک چپ سکیلنگ کو سپورٹ کر سکتی ہے، ایک ٹائم فریم تقریباً 2028-2032۔ اس سے آگے راستہ کم صاف ہے۔

امیدواروں کی کئی ٹیکنالوجیز کو تلاش کیا جا رہا ہے۔

ہائپر-NA EUV: عددی یپرچر کو 0.55 NA سے آگے بڑھانا چھوٹی خصوصیات کو قابل بناتا ہے، لیکن انجینئرنگ کے چیلنجز بہت زیادہ ہیں۔ توجہ کی گہرائی انتہائی کم ہو جاتی ہے اور آپٹکس زیادہ پیچیدہ اور مہنگی ہو جاتی ہے۔

Anamorphic ہائی NA: بڑے فیلڈ سائز کو برقرار رکھتے ہوئے ایک سمت میں ہائی ریزولوشن حاصل کرنے کے لیے x، y سمتوں میں مختلف میگنیفیکیشنز استعمال کریں۔ اس نقطہ نظر کا مطالعہ ASML اور تعلیمی محققین کر رہے ہیں۔

ایکس رے لتھوگرافی۔: ایکس رے (طول موج 0.1 سے 10 nm) کو نمائش کے ذریعہ کے طور پر استعمال کرنا EUV سے بہت چھوٹی خصوصیات کی اجازت دیتا ہے۔ ایکس رے لیتھوگرافی کا مطالعہ 1970 کی دہائی سے کیا جا رہا ہے، لیکن کافی ایکس رے پاور پیدا کرنے میں مشکلات اور مناسب آپٹکس کی کمی کی وجہ سے اس نے کبھی تجارتی قابل عملیت حاصل نہیں کی۔

بڑے پیمانے پر الیکٹران بیم کی براہ راست تحریر: اگر ای-بیم لیتھوگرافی کے تھرو پٹ مسائل کو بڑے پیمانے پر متوازی پروسیسنگ کے ذریعے حل کیا جا سکتا ہے، تو ای-بیم بالآخر کچھ ایپلی کیشنز میں آپٹیکل لیتھوگرافی کی جگہ لے سکتا ہے۔ IMS Nanofabrication اور Multibeam Corporation کی طرف سے تیار کیا جا رہا ملٹی بیم اپروچ اس سمت میں ایک قدم کی نمائندگی کرتا ہے۔

جوہری پیمانے پر مینوفیکچرنگ: طویل مدتی میں، اسکیننگ ٹنلنگ مائیکروسکوپی (STM) اور اٹامک لیئر پروسیسنگ جیسی تکنیک انفرادی ایٹموں کی درست جگہ کا تعین کرنے کے قابل بنائے گی۔ اگرچہ یہ مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کے بجائے ایک تحقیقی تجسس بنی ہوئی ہے، لیکن یہ ایک ایسے مستقبل کی طرف اشارہ کرتا ہے جس میں "لتھوگرافی” کا تصور جیسا کہ ہم جانتے ہیں کہ اسے تبدیل کیا جا سکتا ہے۔

مستقبل کی لتھوگرافی میں AI کا کردار

مصنوعی ذہانت پہلے ہی کئی طریقوں سے لتھوگرافی کو تبدیل کر رہی ہے، اور اس کا کردار صرف بڑھے گا۔

کمپیوٹیشنل لتھوگرافی۔: AI ڈرامائی طور پر آپٹیکل قربت کی اصلاح اور سورس ماسک آپٹیمائزیشن کے لیے درکار حسابات کو تیز کر رہا ہے۔ 2023 میں اعلان کیا گیا، NVIDIA کا cuLitho پلیٹ فارم کمپیوٹیشنل لتھوگرافی کے رن ٹائم کو ہفتوں سے گھنٹوں تک کم کرنے کے لیے GPU ایکسلریشن اور AI کا استعمال کرتا ہے۔

عمل کنٹرول: فیب ڈیٹا پر تربیت یافتہ مشین لرننگ ماڈل پیداوار میں اتار چڑھاو کے ہونے سے پہلے پیش گوئی کرتے ہیں، پیداوار کو بہتر بنانے اور فضلہ کو کم کرنے کے لیے فعال عمل کی ایڈجسٹمنٹ کو فعال کرتے ہیں۔

خرابی کا معائنہ: ڈیپ لرننگ ماڈلز اب ویفر امیجز میں نقائص کی درجہ بندی کرنے میں انسانی انسپکٹرز سے زیادہ درست ہیں اور تصاویر کو بہت تیزی سے پروسیس کر سکتے ہیں۔

سامان کی صحت کی نگرانی: سازوسامان کے سینسر ڈیٹا پر تربیت یافتہ AI ماڈل اجزاء کی ناکامی کے ہونے سے پہلے ہی ان کی پیش گوئی کر سکتے ہیں، جس سے غیر منصوبہ بند وقت کو کم کیا جا سکتا ہے۔

ریورس انجینئرنگ: AI کا استعمال نئے فوٹو ریزسٹ مالیکیولز، آپٹیکل کوٹنگز، اور ماسک کے نمونوں کو ڈیزائن کرنے کے لیے کیا جا رہا ہے جنہیں موجودہ طریقوں سے دریافت کرنا مشکل یا ناممکن تھا۔

جغرافیائی سیاسی رفتار

عالمی سیمی کنڈکٹر سپلائی چین میں پولرائزیشن کا رجحان جاری رہنے اور گہرا ہونے کی توقع ہے۔ امریکہ، یورپ، جاپان اور جنوبی کوریا گھریلو مینوفیکچرنگ کی صلاحیتوں کو بڑھانے اور تائیوان پر انحصار کم کرنے کے لیے بہت زیادہ سرمایہ کاری کر رہے ہیں۔ چین غیر ملکی آلات اور مواد کے گھریلو متبادل تیار کرنے کے لیے اتنی ہی بڑی سرمایہ کاری کر رہا ہے۔

طویل مدتی نتیجہ ایک ایسی دنیا کا امکان ہے جہاں دو سیمی کنڈکٹر ماحولیاتی نظام جزوی طور پر اوورلیپ ہوتے ہیں۔ ایک مراکز ان ممالک کے ارد گرد ہیں جو امریکہ اور ان کی ٹیکنالوجیز کے ساتھ منسلک ہیں، اور دوسرے مراکز چین اور اس کے گھریلو متبادلات کے ارد گرد ہیں۔ یہ سہ ماہی آلات کمپنیوں اور اسٹارٹ اپس کے لیے چیلنجز اور مواقع دونوں پیدا کرے گی۔

اسٹارٹ اپس کے لیے، جغرافیائی سیاسی ماحول دونوں ماحولیاتی نظاموں میں صارفین کی خدمت کے مواقع فراہم کرتا ہے، لیکن یہ خطرات بھی پیدا کرتا ہے کیونکہ برآمدی کنٹرول اور ٹیکنالوجی کی پابندیاں تیزی سے اور غیر متوقع طور پر تبدیل ہو سکتی ہیں۔

کیس اسٹڈی: ایکو سسٹم کی شکل دینے والے اسٹارٹ اپ

سائمر: آغاز سے لے کر ASML کے ذیلی ادارے تک

سائمر کی بنیاد سان ڈیاگو میں 1986 میں یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، سان ڈیاگو کے دو انجینئرز رابرٹ اکنز اور رچرڈ سینڈسٹروم نے رکھی تھی۔

کمپنی کا مشن سیمی کنڈکٹر لیتھوگرافی کے لیے ایکسائمر لیزر ٹیکنالوجی کو تجارتی بنانا تھا۔ اس وقت، excimer lasers ایک تجربہ گاہ کا تجسس تھا۔ تاہم، سائمر کے بانیوں کا خیال تھا کہ سائمر کو ایک قابل اعتماد، پیداوار کے لیے تیار روشنی کا ذریعہ بنایا جا سکتا ہے۔

لیبارٹری سے پیداوار تک کا راستہ طویل اور مشکل تھا۔ Excimer لیزرز فطری طور پر پیچیدہ ہیں۔ وہ ہائی پریشر پر زہریلی گیسوں (فلورین، کرپٹن، آرگن) کا استعمال کرتے ہیں، ہزاروں دالیں فی سیکنڈ کی رفتار سے فائر کی جاتی ہیں، اور انہیں بہت سخت طول موج پر قابو رکھنا چاہیے (ARF لتھوگرافی کے لیے 0.1 بجے کے اندر)۔

ابتدائی نظام ناقابل اعتماد تھے اور بار بار دیکھ بھال کی ضرورت تھی۔ سائمر نے ڈیزائنوں پر اعادہ کرنے، وشوسنییتا کو بہتر بنانے اور ملکیت کی لاگت کو کم کرنے میں برسوں گزارے ہیں۔

1990 کی دہائی کے وسط تک، سائمر نے خود کو لیتھوگرافی کے لیے excimer لیزر لائٹ ذرائع کے ایک غالب سپلائر کے طور پر قائم کر لیا تھا، جس نے کئی دہائیوں تک قریب کی اجارہ داری کی پوزیشن کو برقرار رکھا تھا۔ کمپنی 1996 میں منظر عام پر آئی اور لتھوگرافی کی مارکیٹ کے پھیلنے کے ساتھ ساتھ اس میں مسلسل اضافہ ہوا۔

جب ASML نے EUV لتھوگرافی کو تیار کرنا شروع کیا تو، ایک نئی قسم کے روشنی کے منبع کی ضرورت تھی جو EUV تابکاری پیدا کر سکے جس کی پیداوار میں استعمال ہونے کے لیے کافی طاقت ہو۔ ہائی پاور لیزر سسٹمز میں سائمر کی مہارت نے اسے قدرتی پارٹنر بنا دیا۔

ASML نے سائمر کو 2013 میں تقریباً 2.5 بلین ڈالر میں حاصل کیا اور اسے اپنے لائٹ سورس ڈویژن میں ضم کر دیا، جو CO2 لیزرز اور ٹن ڈراپلیٹ سسٹمز کے لیے ذمہ دار ہے، جو تمام EUV مشینوں کا مرکز ہیں۔

سائمر کی کہانی سیمی کنڈکٹر آلات کے آغاز کے لیے کئی اہم اسباق کی وضاحت کرتی ہے۔

• گہری تکنیکی مہارت آپ کو دیرپا مسابقتی فائدہ دیتی ہے۔ ایکسائمر لیزر انجینئرنگ میں سائمر کی مہارت کو آسانی سے نقل نہیں کیا جا سکتا اور اسے بنانے میں کئی دہائیاں لگیں۔

• بڑے ایگزٹ کا راستہ اکثر بڑے کھلاڑیوں کے لیے ناگزیر ہوتا ہے۔ ASML کا سائمر کا حصول ناکام نہیں تھا۔ یہ اس حکمت عملی کی منطقی انتہا تھی جس نے سائمر کو صنعت کی اہم ترین ٹیکنالوجیز کے لیے ضروری بنا دیا۔

• صبر کی ضرورت ہے۔ سائمر کی بنیاد 1986 میں رکھی گئی تھی اور اسے 2013 میں حاصل کیا گیا تھا۔ یہ 27 سال کا سفر ہے۔ سیمی کنڈکٹر آلات کی کمپنیاں جلدی نہیں بنتی ہیں۔

Inpria: Photoresist کو دوبارہ ایجاد کرنا

Inpria پروفیسر ڈگلس کیسلر کی دھاتی آکسائیڈ پتلی فلم کی تحقیق پر مبنی 2007 میں اوریگون اسٹیٹ یونیورسٹی سے اسپن آف کے طور پر قائم کی گئی تھی۔ کمپنی کی کلیدی بصیرت یہ ہے کہ روایتی پولیمر پر مبنی فوٹو ریزٹس، جو دہائیوں سے انڈسٹری کا معیار رہے ہیں، بنیادی طور پر EUV لتھوگرافی کی ضروریات کو پورا کرنے کی صلاحیت میں محدود ہیں۔

EUV کے لیے پولیمر ریزسٹس کا مسئلہ اسٹاکسٹک تغیر ہے۔ EUV فوٹونز میں بہت زیادہ توانائیاں ہوتی ہیں، اور دیے گئے چھوٹے مزاحمتی علاقے میں جذب ہونے والے فوٹونز کی تعداد تصادفی طور پر مختلف ہوتی ہے۔ یہ بے ترتیبی لائن کے کنارے کی کھردری کا سبب بنتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ طباعت شدہ خصوصیات کے کنارے بالکل سیدھے نہیں ہوتے ہیں، لیکن ان کی پروفائل بے ترتیب ہوتی ہے۔ جیسے جیسے فیچر سکڑتا ہے، یہ کھردرا پن فیچر کی چوڑائی کا ایک بڑا حصہ بن جاتا ہے، بالآخر کم از کم پرنٹ ایبل فیچر سائز کو محدود کرتا ہے۔

انپریا کا میٹل آکسائیڈ ہافنیم آکسائیڈ پر مبنی مزاحمت کرتا ہے اور زرکونیم آکسائیڈ نینو پارٹیکلز پولیمر ریزسٹ کے مقابلے میں EUV فوٹان کو زیادہ مؤثر طریقے سے جذب کرتے ہیں، اسٹاکسٹک تبدیلیوں کو کم کرتے ہیں اور فیچر کناروں کو تیز تر بناتے ہیں۔ ریزسٹ میں اینچ مزاحمت بھی زیادہ ہوتی ہے، پیٹرن کی منتقلی کے عمل کو آسان بناتا ہے۔

لیبارٹری کے مظاہرے سے لے کر پروڈکشن سرٹیفیکیشن تک 10 سال سے زیادہ کا عرصہ لگا۔ Inpria کو نئے مواد کے لیے مینوفیکچرنگ کا عمل تیار کرنا تھا، چپ میکر کے موجودہ عمل کے بہاؤ کے ساتھ مطابقت کا مظاہرہ کرنا تھا، اور لاکھوں ویفرز کی نمائش پر بھروسہ مندی کا مظاہرہ کرنا تھا۔

کمپنی کو JSR کارپوریشن (ایک بڑی جاپانی کیمیکل کمپنی) نے 2021 میں انٹیل کیپٹل اور سام سنگ وینچرز سمیت سرمایہ کاروں سے وینچر فنڈز میں $50 ملین سے زیادہ اکٹھا کرنے کے بعد حاصل کیا تھا، مبینہ طور پر سینکڑوں ملین ڈالرز میں نامعلوم رقم کے عوض۔

Inpria کی مزاحمتیں فی الحال TSMC، Samsung، اور Intel کے ذریعے جدید EUV نوڈس کی تیاری میں استعمال ہوتی ہیں۔ کمپنی کی کامیابی یہ ظاہر کرتی ہے کہ فوٹو ریزسٹ کے طور پر پختہ فیلڈ میں بھی، اگر مواد کی جدت حقیقی تکنیکی رکاوٹوں کو حل کرتی ہے تو وہ زبردست قدر پیدا کر سکتی ہے۔

D2S: GPU- ایکسلریٹڈ ماسک تحریر

D2S (ڈیزائن ٹو سلیکون) کی بنیاد 2007 میں EDA انڈسٹری کے تجربہ کار Aki Fujimura نے رکھی تھی۔ کمپنی کی توجہ GPU کمپیوٹنگ کے استعمال پر مرکوز ہے تاکہ جدید ماسک رائٹنگ کے لیے درکار کمپیوٹیشنل لتھوگرافی ورک فلو کو تیز کیا جا سکے۔

D2S جو مسئلہ حل کرتا ہے وہ ہے متغیر بیم (VSB) ماسک لکھنے کی کمپیوٹیشنل لاگت۔ جیسے جیسے چپ ڈیزائن زیادہ پیچیدہ ہوتے جاتے ہیں اور فیچر سائز سکڑتے جاتے ہیں، ماسک بنانے کے لیے درکار شاٹس کی تعداد ڈرامائی طور پر بڑھ جاتی ہے، جدید ترین ڈیزائن کے لیے اربوں سے ٹریلین شاٹس تک۔ الیکٹران بیم کے قربت کے اثرات، مزاحمتی کیمسٹری، اور مطلوبہ حتمی پیٹرن کو مدنظر رکھتے ہوئے ہر شاٹ کا درست حساب لگایا جانا چاہیے۔ حساب کی مطلوبہ مقدار بہت زیادہ ہے۔

D2S نے GPU- ایکسلریٹڈ الگورتھم تیار کیے ہیں جو CPU پر مبنی طریقوں سے زیادہ تیزی سے ان حسابات کو انجام دے سکتے ہیں۔ کمپنی کی ٹکنالوجی ماسک لکھنے کے وقت کو دنوں سے گھنٹوں تک کم کرتی ہے، ڈیزائن کی تکرار کو تیز کرتی ہے اور ماسک کی پیداواری لاگت کو کم کرتی ہے۔

دنیا بھر میں ماسک اسٹورز اور چپ مینوفیکچررز کو سافٹ ویئر بیچ کر D2S مسلسل ترقی کر رہا ہے۔ کمپنی خود مختار رہی، اس نے ابتدائی حصول کو آگے بڑھانے کے بجائے ایک پائیدار سافٹ ویئر کاروبار بنانے کا انتخاب کیا۔

یہ کامیابی ظاہر کرتی ہے کہ سافٹ ویئر پر مرکوز اسٹارٹ اپس ہارڈ ویئر کمپنیوں کی سرمائے کی ضروریات کے بغیر سیمی کنڈکٹر آلات کے ماحولیاتی نظام میں پائیدار کاروبار بنا سکتے ہیں۔

لتھوگرافی کی اقتصادیات: نمبروں کو سمجھنا

ایک جدید ترین فیب کی قیمت

لتھوگرافی کے آلات کی معاشیات کو سمجھنے کے لیے، یہ جدید ترین سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ پلانٹ کی معاشیات کو سمجھنے میں مدد کرتا ہے۔ تقریباً 20 بلین سے 25 بلین ڈالر کی لاگت آئے گی ایک نئے فیب کو بنانے اور لیس کرنے کے لیے جو 3 nm میں تیار کرنے کے قابل ہے۔ اس میں سے، لتھوگرافی کا سامان تقریباً 25 سے 30 فیصد، یا $5 بلین سے $7.5 بلین فی فیب ہے۔

ایک عام سٹیٹ آف دی آرٹ فیب میں شامل ہو سکتے ہیں:

• 10-15 EUV سکینر (~\(380 ملین ہر ایک): \)3.8-5.7 بلین

• 30~50 DUV عمیق سکینرز (~\(60~80M ہر): \)1.8~4 بلین

• 20~40 DUV ڈرائی سکینر (~\(20~40M) ہر ایک: \)400 ملین~1.6 بلین

یہ اعداد و شمار بتاتے ہیں کہ کیوں ASML کا آرڈر بیک لاگ باقاعدگی سے €30 بلین سے زیادہ ہے۔ ایک نیا فیب اربوں ڈالر کے سازوسامان کے آرڈرز کی نمائندگی کرتا ہے، اور دنیا بھر میں بیک وقت متعدد فیب زیر تعمیر ہیں۔

EUV ملکیت کی معاشیات

EUV سکینر نہ صرف خریدنا بلکہ چلانے کے لیے بھی مہنگا ہے۔ کلیدی لاگت والے ڈرائیوروں میں شامل ہیں:

تاثیر: EUV اسکینرز جو نہیں چلتے وہ آمدنی پیدا نہیں کرتے ہیں۔ چپ بنانے والے EUV سسٹمز کے لیے 90% سے زیادہ کی دستیابی کی شرحوں کو ہدف بنا رہے ہیں۔ اسے حاصل کرنے کے لیے نفیس پیشن گوئی کی دیکھ بھال، تیز رفتار اسپیئر پارٹس کی دستیابی، اور ASML کے سروس انجینئرز اور chipmaker کی آپریشنز ٹیم کے درمیان قریبی تعاون کی ضرورت ہے۔

قابل خرچ: EUV سسٹم کافی مقدار میں ٹن (روشنی کے ذرائع کے لیے)، گیس کی صفائی اور دیگر استعمال کی اشیاء استعمال کرتے ہیں۔ نظام کی زندگی کے دوران استعمال کی اشیاء کی قیمت خریداری کی قیمت تک پہنچ سکتی ہے۔

ریٹیکل لاگت: EUV ریٹیکلز DUV ریٹیکلز کے مقابلے میں نمایاں طور پر زیادہ مہنگے ہیں کیونکہ ان کی زیادہ مطلوبہ وضاحتیں اور EUV مخصوص پیلیکلز اور پروسیسنگ آلات کی ضرورت ہے۔ ایک پیچیدہ چپ کے لیے ایک واحد EUV ریٹیکل سیٹ کی لاگت $500,000 اور $1 ملین کے درمیان ہوسکتی ہے۔

توانائی: EUV سسٹمز بجلی کی ایک بڑی مقدار استعمال کرتے ہیں، تقریباً 1MW فی سسٹم۔ پیمانے پر منحصر ہے، توانائی کے اخراجات ایک اہم آپریٹنگ لاگت کی نمائندگی کرتے ہیں۔

EUV سسٹم کے آپریشنل لائف ٹائم کے دوران ملکیت کی کل لاگت (TCO) عام طور پر خریداری کی قیمت سے دو سے تین گنا ہوتی ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ EUV اسکینر کی اصل قیمت اس کی زندگی بھر میں $750 ملین سے $1 بلین تک ہوسکتی ہے۔ TCO کو سمجھنا چپ سازوں کے لیے سرمایہ مختص کرنے کے فیصلے کرنے کے لیے ضروری ہے اور TCO مساوات کے تمام اجزاء کو کم کرنے کے لیے اسٹارٹ اپس کے لیے مواقع پیدا کرتا ہے۔

واپسی کی مساوات کی شرح

پیداوار، ویفرز پر چپس کا فیصد جو تصریحات پر پورا اترتا ہے، سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں سب سے اہم اقتصادی تغیر ہے۔ مکمل صلاحیت کے ساتھ کام کرنے والے جدید ترین فیب میں 1% پیداوار میں بہتری کے نتیجے میں $100 ملین سے $500 ملین اضافی آمدنی سالانہ ہو سکتی ہے۔

لتھوگرافی کئی طریقوں سے پیداوار میں حصہ ڈالتی ہے۔

کریٹیکل ڈائمینشن (سی ڈی) کنٹرول: اگر طباعت شدہ جیومیٹری بہت چوڑی یا بہت تنگ ہے تو، ٹرانزسٹر ٹھیک سے کام نہیں کر سکتا۔ زیادہ پیداوار کے لیے پورے ویفر اور ویفر سے ویفر تک سخت سی ڈی کنٹرول ضروری ہے۔

چادر: اگر لگاتار تہوں کو غلط طریقے سے جوڑ دیا جاتا ہے تو تہوں کے درمیان تعلق ٹوٹ سکتا ہے یا شارٹ سرکیٹ ہو سکتا ہے۔ اوورلے کی غلطیاں ایڈوانس چپس میں پیداوار کے نقصان کی ایک بڑی وجہ ہیں۔

عیب: چپ کو نقصان پہنچانے والے نقائص لیتھوگرافی کے عمل کے دوران پیدا ہونے والے ذرات، خروںچ اور کیمیائی آلودگی کی وجہ سے ہو سکتے ہیں۔ عیب کی کثافت لتھوگرافی کے عمل کے معیار کا ایک اہم اشارہ ہے۔

لائن ایج کھردری (LER): کھردرے ہندسی کنارے ٹرانجسٹر کی کارکردگی میں تغیرات کا باعث بنتے ہیں، سنگین نقائص کی عدم موجودگی میں بھی پیرامیٹر کی پیداوار میں کمی کا باعث بنتے ہیں۔

ان پیداواری ڈرائیوروں میں سے ہر ایک آلات اور سافٹ ویئر کمپنیوں کے لیے مواقع پیدا کرتا ہے جو چپ بنانے والوں کو اپنے لتھوگرافی کے عمل کو بہتر بنانے میں مدد کر سکتے ہیں۔ پیداوار کو بہتر بنانے کی معاشی قدر اتنی زیادہ ہے کہ چپ بنانے والے ایسے آلات اور خدمات کے لیے پریمیم قیمتیں ادا کرنے کو تیار ہیں جو پیداوار کو بہتر بناتے ہیں۔

لیتھوگرافی ماحولیاتی نظام اپنانا

انجینئرنگ کے کردار

لیتھوگرافی ماحولیاتی نظام مختلف شعبوں سے انجینئرز کو ملازمت دیتا ہے۔

آپٹیکل انجینئر لتھوگرافک اسکینرز میں استعمال ہونے والے الیومینیشن سسٹمز، پروجیکشن آپٹکس، اور ویو فرنٹ کنٹرول سسٹمز کو ڈیزائن اور ان کی خصوصیات بنائیں۔ اس کردار کے لیے فزیکل آپٹکس، ابریشن تھیوری، اور آپٹیکل میٹرولوجی کے گہرے علم کی ضرورت ہے۔

مکینیکل انجینئر ہم درست مراحل، وائبریشن آئسولیشن سسٹم، اور ساختی اجزاء ڈیزائن کرتے ہیں جو نینو میٹر کی سطح کی پوزیشننگ کی درستگی کو فعال کرتے ہیں۔ اس کردار کے لیے درست میکانکس، ٹرائبلولوجی، اور ساختی میکانکس میں مہارت درکار ہے۔

الیکٹریکل انجینئر ہم کنٹرول سسٹمز، پاور الیکٹرانکس، اور سینسر سسٹم ڈیزائن کرتے ہیں جو ریئل ٹائم فیڈ بیک اور لتھوگرافی کے عمل کو کنٹرول کرنے کے قابل بناتے ہیں۔

عمل انجینئر ایک چپ بنانے والے کے لیے کام کرتے ہوئے، وہ لیتھوگرافی کے آلات کو پیداواری عمل میں ضم کرتا ہے اور پیداوار اور کارکردگی کے لیے عمل کے پیرامیٹرز کو بہتر بناتا ہے۔ اس کردار کے لیے فوٹو ریزسٹ کیمسٹری، اینچ پروسیس، اور میٹرولوجی کا گہرا علم درکار ہے۔

سافٹ ویئر انجینئر ہم کنٹرول سافٹ ویئر، کمپیوٹیشنل لتھوگرافی الگورتھم، اور ڈیٹا تجزیہ کے ٹولز تیار کرتے ہیں جو لتھوگرافی سسٹم کی کارکردگی کے لیے تیزی سے اہم ہوتے ہیں۔

مواد سائنسدان نئے فوٹو ریزسٹ، پیلیکلز، اور دیگر مواد تیار کریں جو لتھوگرافی کی کارکردگی کو بہتر بناسکیں۔

کورس

لیتھوگرافی ماحولیاتی نظام میں دلچسپی رکھنے والے انجینئرز کے کیریئر کے کئی الگ راستے ہیں۔

سازوسامان کمپنیاں (ASML, Nikon, Canon): سازوسامان کی کمپنی میں کام کرنے سے آپ کو پورے نظام کی نمائش ملتی ہے: آپٹیکل، مکینیکل، الیکٹرانک، سافٹ ویئر اور پروسیس انٹیگریشن۔ ASML خاص طور پر اپنی مضبوط انجینئرنگ ثقافت اور اس کے ملازمین کی تکنیکی مہارت کی گہرائی کے لیے جانا جاتا ہے۔

چپ بنانے والے (TSMC، Samsung، Intel): چپ بنانے والے کی لیتھوگرافی انجینئرنگ ٹیم پر کام کرنا آپ کو مینوفیکچرنگ کی پوری تصویر سے روشناس کراتی ہے، بشمول لیتھوگرافی دوسرے عمل کے مراحل کے ساتھ کس طرح تعامل کرتی ہے، کس طرح پیداوار کا انتظام کیا جاتا ہے، اور سامان کی توثیق اور پیداوار کے لیے کس طرح اصلاح کی جاتی ہے۔

EDA/سافٹ ویئر کمپنیاں (Synopsys, Cadence, D2S): کمپیوٹیشنل لتھوگرافی سافٹ ویئر کے ساتھ کام کرنا آپ کو لیتھوگرافی کے عمل کو ماڈلنگ اور بہتر بنانے کے ریاضیاتی اور الگورتھمک چیلنجوں سے آگاہ کرتا ہے۔

شروع: سیمی کنڈکٹر آلات کے آغاز پر کام کرنا ایک چھوٹی، حوصلہ افزائی والی ٹیم کے ساتھ نئی ٹیکنالوجیز پر تحقیق کرنے کا موقع فراہم کرتا ہے۔ خطرات زیادہ ہیں، لیکن ممکنہ انعامات بھی، مالی اور تکنیکی اثرات کے لحاظ سے۔

تحقیق (IMEC، قومی لیبارٹریز، یونیورسٹیاں): تحقیقی ادارے جیسے IMEC (بیلجیم)، CEA-Leti (فرانس)، اور امریکی قومی لیبارٹریز اگلی نسل کی لتھوگرافی ٹیکنالوجیز کی ترقی میں اہم کردار ادا کرتے ہیں۔ کسی تحقیقی ادارے میں کام کرنے سے آپ کو اپنے شعبے میں سب سے آگے کی نمائش اور اپنی تکنیکی ساکھ کو شائع کرنے اور بنانے کا موقع ملتا ہے۔

جغرافیائی مرکز

لیتھوگرافی کا ماحولیاتی نظام جغرافیائی طور پر مرتکز ہے۔

• آئندھوون/ویلڈوون، نیدرلینڈز: ASML کا ہیڈکوارٹر اور یورپی سیمی کنڈکٹر آلات ماحولیاتی نظام کا مرکز۔ یہ خطہ صحت سے متعلق انجینئرنگ کمپنیوں، آپٹیکل ماہرین اور سافٹ ویئر کمپنیوں کے ایک گھنے جھرمٹ کا گھر ہے جو ASML فراہم کرتی ہے۔

• سلیکن ویلی، کیلیفورنیا: یہ متعدد سیمی کنڈکٹر آلات کے سٹارٹ اپس، EDA کمپنیوں، اور بڑی امریکی سازوسامان کمپنیوں کا گھر ہے۔

• پورٹلینڈ/ہلزبورو، اوریگون: ریاستہائے متحدہ میں انٹیل کا بنیادی مینوفیکچرنگ مرکز، جہاں پراسیس انجینئرنگ کی مہارت مرکوز ہے۔

• البانی، نیویارک: SUNY Poly’s School of Nanoscale Science and Engineering کا گھر، جو IBM، GlobalFoundries اور آلات کی کمپنیوں کے ذریعے استعمال ہونے والی بڑی سیمی کنڈکٹر R&D سہولیات کی میزبانی کرتا ہے۔

• ٹوکیو/یوکوہاما، جاپان: نیکون، کینن، ٹوکیو الیکٹران اور دیگر جاپانی سیمی کنڈکٹر آلات اور مواد کی کمپنیوں کا ایک گھنا ماحولیاتی نظام ہے۔

• تائیوان: یہ وہ جگہ ہے جہاں TSMC ہیڈکوارٹر اور سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ اور آلات کی مہارت مرکوز ہے۔

لتھوگرافی سپلائی چین: انحصار کا نقشہ

آپ کی سپلائی چین ایک اسٹریٹجک اثاثہ کیوں ہے۔

ASML کی EUV خصوصیت صرف اس کی اپنی انجینئرنگ کی عمدگی کی پیداوار نہیں ہے۔ اس کو اکٹھا کرنے میں 30 سال لگے اور یہ ایک سپلائی چین کی پیداوار ہے جسے جلدی سے نقل نہیں کیا جا سکتا۔ اس سپلائی چین کو سمجھنا ہر اس شخص کے لیے ضروری ہے جو کسی صنعت کی مسابقتی حرکیات کا اندازہ لگانا یا صنعت کے اندر آغاز کے مواقع کی نشاندہی کرنا چاہتا ہے۔

EUV سپلائی چین میں تین درجے ہیں:

ٹائر 1 – سسٹمز انٹیگریٹرز: ASML EUV میں واحد ٹائر 1 کھلاڑی ہے۔ ہم اپنے ٹائر 2 پارٹنرز کی طرف سے فراہم کردہ اجزاء سے پورے نظام کو جمع کرتے ہیں۔

ٹائر 2 – اہم سب سسٹم سپلائرز: بہت کم تعداد میں کمپنیاں ایسے سب سسٹم فراہم کر رہی ہیں جو EUV کے لیے ضروری ہیں اور آسانی سے تبدیل نہیں کیے جا سکتے۔ کارل زیس ایس ایم ٹی (آپٹکس)، ٹرمپف (CO₂ لیزر)، اور سائمر/ASML (لائٹ ماڈیول) سب سے اہم ہیں۔ ان کمپنیوں میں سے ہر ایک نے EUV لتھوگرافی کے لیے مخصوص صلاحیتوں کو تیار کرنے میں اربوں ڈالر کی سرمایہ کاری کی ہے۔

ٹائر 3 – پرزے اور مواد فراہم کرنے والے: سینکڑوں کمپنیاں ٹائر 1 اور ٹائر 2 کے کھلاڑیوں کو درست اجزاء، خصوصی مواد اور خدمات فراہم کرتی ہیں۔ ان میں سے بہت سی چھوٹی، اعلیٰ مہارت والی کمپنیاں ہیں (اکثر خاندان کی ملکیت میں نیدرلینڈز، جرمنی اور جاپان میں درست انجینئرنگ کمپنیاں) جنہوں نے نسلوں کے دوران مخصوص مینوفیکچرنگ کے عمل میں گہری مہارت حاصل کی ہے۔

زیس انحصار

کارل زیس ایس ایم ٹی خصوصی توجہ کا مستحق ہے کیونکہ یہ EUV سپلائی چین میں سب سے اہم انحصار کی نمائندگی کرتا ہے۔ EUV سسٹمز میں استعمال ہونے والے آئینے کو ان تصریحات پر پورا اترنا چاہیے جو جسمانی طور پر قابل حصول ہے۔

• سطح کا کھردرا پن 0.1 nm RMS سے کم (تقریباً ایک سلیکون ایٹم کا قطر)

• 0.1 nm سے کم ڈرائنگ کی درستگی (مثالی شکل سے انحراف)

• 13.5 nm پر 67% سے زیادہ عکاسی (~40 متبادل تہوں کے ساتھ Mo/Si ملٹی لیئر کوٹنگ کے ذریعے حاصل کیا گیا، ہر ایک 3-4 nm موٹی)

• تھرمل استحکام EUV بیم کے تھرمل بوجھ کے تحت بھی ان خصوصیات کو برقرار رکھنے کے لیے کافی ہے۔

ان شیشوں کی تیاری کے لیے آلات اور مہارت کی ضرورت ہوتی ہے جو دنیا میں کہیں نہیں ملتی۔ Zeiss SMT نے اپنی Oberkochen سہولت میں خاص طور پر EUV آپٹکس کی تیاری کے لیے €1 بلین سے زیادہ کی سرمایہ کاری کی ہے۔ EUV پروجیکشن آپٹکس کے مکمل سیٹ کے لیے لیڈ ٹائم تقریباً 18 سے 24 ماہ ہے۔

اس انحصار کی وجہ سے ASML نے 2016 میں Zeiss SMT میں 24.9% حصص حاصل کیا اور Zeiss کی پیداواری صلاحیتوں میں سرمایہ کاری جاری رکھی۔ یہی وجہ ہے کہ EUV سسٹم بنانے کے خواہاں حریفوں کو یا تو اپنی آپٹکس (10 سالہ، ملٹی بلین ڈالر کا پروجیکٹ) تیار کرنا پڑے گا یا متبادل سپلائرز تلاش کرنا ہوں گے جو فی الحال موجود نہیں ہیں۔

سپلائی چین انٹرپرینیورشپ کے مواقع

EUV سپلائی چین میں ارتکاز اور کمزوری خطرات اور مواقع دونوں پیدا کرتی ہے۔ اسٹارٹ اپس کے لیے، سب سے زیادہ پرجوش مواقع ان علاقوں میں پائے جاتے ہیں جہاں موجودہ سپلائی چین میں خلا موجود ہے یا جہاں نئی ​​ٹیکنالوجیز لاگت کو کم کر سکتی ہیں یا کارکردگی کو بہتر بنا سکتی ہیں۔

1. متبادل EUV روشنی کا ذریعہ

موجودہ ٹن ڈراپلیٹ پلازما کے ذرائع پیچیدہ، مہنگے ہیں، اور ان کی اہم دیکھ بھال کی ضرورت ہوتی ہے۔ متبادل نقطہ نظر، بشمول مفت الیکٹران لیزرز اور لیزر سے تیار کردہ پلازما کے ذرائع کو مختلف اہدافی مواد کا استعمال کرتے ہوئے، تحقیقی ترتیبات میں تلاش کیا جا رہا ہے۔

سٹارٹ اپ جو آسان، زیادہ قابل اعتماد EUV ذرائع تیار کر سکتے ہیں موجودہ نظاموں کے ساتھ سب سے اہم قیمت اور قابل اعتماد مسائل میں سے ایک کو حل کریں گے۔

2. EUV پیلیکل مواد

پیلیکل، ایک پتلی جھلی جو ریٹیکل کو ذرہ آلودگی سے بچاتی ہے، پروڈکشن ایپلی کیشنز کے لیے ضروری ہے لیکن EUV کے لیے تکنیکی طور پر مشکل ہے۔

چونکہ EUV روشنی زیادہ تر مواد کے ذریعے جذب ہوتی ہے، اس لیے EUV پیلیکل بہت پتلا ہونا چاہیے (کئی نینو میٹرز) اور اعلی EUV ٹرانسمیشن والے مواد سے بنا ہوا ہونا چاہیے۔ موجودہ پیلیکل مواد (پولیسیلیکون، کاربن نانوٹوب فلم) کی عمر اور ترسیل محدود ہے۔

اعلی ترسیل، طویل زندگی، اور بہتر تھرمل استحکام کے ساتھ بہتر پیلیکل مواد تیار کرنے والے اسٹارٹ اپ حقیقی دنیا کی پیداواری رکاوٹوں کو حل کرتے ہیں۔

3. ٹن ری سائیکلنگ اور انتظام

EUV روشنی کے ذرائع ٹن ملبے کی کافی مقدار پیدا کرتے ہیں، جس کا نظم آپٹیکل سسٹم کی آلودگی کو روکنے کے لیے ضروری ہے۔ موجودہ نقطہ نظر آپٹیکل راستے سے ٹن کو ہٹانے کے لیے ہائیڈروجن گیس کے بہاؤ اور الیکٹرو سٹیٹک جمع کرنے والوں کا استعمال کرتے ہیں۔ ایک زیادہ موثر تشریح کے انتظام کا نظام ذریعہ کی وشوسنییتا کو بہتر بنا سکتا ہے اور دیکھ بھال کے اخراجات کو کم کر سکتا ہے۔

4. EUV آپٹکس کے لیے صحت سے متعلق میٹرولوجی

EUV آئینے کی سطحی ٹپوگرافی اور کھردری کو مطلوبہ درستگی کے ساتھ ماپنے کے لیے پیمائش کی سائنس میں سب سے آگے خصوصی میٹرولوجی ٹولز کی ضرورت ہوتی ہے۔

EUV آپٹکس کے لیے بہتر میٹرولوجی ٹولز تیار کرنے والے اسٹارٹ اپ ASML کی سپلائی چین اور اگلی نسل کے EUV سسٹمز تیار کرنے والے تحقیقی اداروں دونوں میں گاہکوں کو تلاش کریں گے۔

کلیدی میٹرکس ہر لتھوگرافی پیشہ ور کو جاننا چاہئے۔

لیتھوگرافی کو سمجھنے کے لیے کلیدی میٹرکس کی ایک سیریز میں روانی کی ضرورت ہوتی ہے جو نظام اور عمل کی کارکردگی کی وضاحت کرتی ہے۔ چاہے آپ آلات کا جائزہ لے رہے ہوں، کسی آغاز کا اندازہ لگا رہے ہوں، یا کسی عمل کو ڈیزائن کر رہے ہوں، درج ذیل نمبر اہم ہیں:

1. اہم جہت (CD): فیچر کا کم از کم سائز جو قابل اعتماد طریقے سے پرنٹ کیا جا سکتا ہے۔ موجودہ EUV پیداوار کے لیے یہ ایک ہی نمائش کے لیے تقریباً 13-16 nm ہے۔ سی ڈی کی یکسانیت (سی ڈی میں فرق اور ویفر سے ویفر) بھی اتنا ہی اہم ہے۔

2. چادر: یکے بعد دیگرے لیتھوگرافک تہوں کے درمیان صف بندی کی درستگی۔ جدید ترین ASML EUV سسٹم ذیلی 2nm (3-sigma) اوورلے حاصل کرتے ہیں۔ اوورلے کی غلطیاں ایڈوانس چپس میں پیداوار کے نقصان کی ایک بڑی وجہ ہیں۔

3. تھرو پٹ: فی گھنٹہ پروسیس شدہ ویفرز کی تعداد۔ موجودہ EUV سسٹم فی گھنٹہ 125 سے 170 ویفرز حاصل کرتے ہیں۔ تھرو پٹ براہ راست فی ویفر لاگت اور سامان کی سرمایہ کاری پر واپسی کا تعین کرتا ہے۔

4. تاثیر: پیداواری استعمال کے لیے سسٹم کے دستیاب وقت کا فیصد۔ بڑے چپ مینوفیکچررز اپنے EUV سسٹمز کے لیے>90% دستیابی کو ہدف بنا رہے ہیں۔ غیر منصوبہ بند ڈاؤن ٹائم بہت مہنگا ہے۔ اگر EUV سسٹم ایک گھنٹے کے لیے بند رہتا ہے، تو چپ بنانے والے تقریباً $50,000 سے $100,000 کی پیداوار کھو دیں گے۔

5. خوراک: فی یونٹ رقبہ ویفر کو فراہم کی جانے والی EUV توانائی کی مقدار، جس کی پیمائش mJ/cm² میں کی جاتی ہے۔ خوراک میں اضافہ مزاحمتی نمائش کی یکسانیت کو بہتر بناتا ہے لیکن تھرو پٹ کو کم کرتا ہے۔ زیادہ سے زیادہ خوراک تصویر کے معیار اور پیداوری کے درمیان توازن ہے۔

6. لائن ایج کھردری (LER): پرنٹ شدہ خصوصیت کے کنارے کی کھردری، nm (3-sigma) میں ماپا جاتا ہے۔ LER EUV کی نمائش میں اسٹاکسٹک تبدیلیوں سے کارفرما ہے اور کم از کم پرنٹ ایبل فیچر سائز کی ایک بنیادی حد ہے۔ جدید ترین EUV عمل 2-3nm کے LERs حاصل کرتے ہیں۔

7. توجہ کی گہرائی (DOF): فوکس پوزیشنز کی حد جس کے اندر قابل قبول تصویری معیار کو برقرار رکھا جاتا ہے۔ DOF جتنا کم ہوگا، ویفر فلیٹنس اور فوکس کنٹرول کے تقاضے اتنے ہی سخت ہوں گے۔ ہائی-NA EUV میں موجودہ EUV سے بہت کم DOF ہے، جس کے لیے ویفر چک فلیٹنس اور فوکس میٹرولوجی میں بہتری کی ضرورت ہے۔

8. ماسک ایرر اینہانسمنٹ فیکٹر (MEEF): یہ ویفر کی سی ڈی ایرر اور ماسک کی سی ڈی ایرر کا تناسب ہے جو کمی کی شرح سے ضرب ہے۔ 1 سے زیادہ MEEF کا مطلب ہے کہ پرنٹ شدہ تصویر میں ماسک کی غلطیوں کو بڑھا دیا جائے گا، جس کے نتیجے میں ماسک کے معیار کے لیے مزید سخت تقاضے ہوں گے۔

ان میٹرکس میں ماہر ہونا — یہ سمجھنا کہ ان کو کیا چلاتا ہے، وہ کیسے تعامل کرتے ہیں، اور موجودہ ٹیکنالوجیز کے ساتھ کیا قدر حاصل کی جا سکتی ہے — لیتھوگرافک انجینئرنگ کی مہارت کے لیے بنیادی ہے۔

اسٹارٹ اپ کے بانیوں اور سرمایہ کاروں کے لیے، ان میٹرکس کو سمجھنا اس بات کا جائزہ لینے کے لیے ضروری ہے کہ آیا مجوزہ ٹیکنالوجی درحقیقت پروڈکشن کی رکاوٹ کو حل کرتی ہے یا کسی ایسے مسئلے کو حل کرتی ہے جو موجود نہیں ہے۔

اگلے پانچ سالوں میں کیا دیکھنا ہے۔

2030 تک لیتھوگرافی کے منظر نامے کی وضاحت کرنے والی کچھ پیشرفت میں شامل ہیں:

ہائی-NA EUV بڑے پیمانے پر پیداوار میں داخل ہوتا ہے۔: Intel نے پیداوار میں High-NA EUV استعمال کرنے والے پہلے ہونے کا عہد کیا ہے۔ TSMC اور Samsung پیروی کریں گے۔ High-NA میں اضافہ اس بات کا تعین کرے گا کہ آیا انڈسٹری شیڈول کے مطابق 2nm سے نیچے سکیل جاری رکھ سکتی ہے۔

چین کے گھریلو سامان کی ترقی: SMEE اور اس کے ساتھی ترقی کرتے رہیں گے۔ سوال یہ نہیں ہے کہ آیا چین ملکی لتھوگرافی کی صلاحیتوں کو ترقی دے گا، بلکہ یہ ہے کہ کتنی جلدی اور کس نوڈس پر۔ پیداوار میں داخل ہونے والا چینی اے آر ایف وسرجن نظام ایک اہم جیو پولیٹیکل سنگ میل ہوگا۔

کینن کی نینڈ پروڈکشن NIL: اگر KIOXIA Canon کی NIL ٹیکنالوجی کو NAND فلیش پروڈکشن کے لیے موزوں قرار دیتا ہے، تو یہ پہلی بار ہو گا کہ غیر آپٹیکل پیٹرننگ ٹیکنالوجی بڑے پیمانے پر سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں داخل ہوئی ہے۔ یہ NIL کو ایک قابل اعتماد متبادل کے طور پر توثیق کرے گا اور ٹیکنالوجی میں سرمایہ کاری کو تیز کرے گا۔

پیمانے پر AI سے چلنے والی کمپیوٹیشنل لتھوگرافی۔: NVIDIA کے cuLitho اور اسی طرح کے GPU- ایکسلریٹڈ پلیٹ فارمز ماسک ڈیٹا کی تیاری کی معاشیات کو تبدیل کرنا شروع کر رہے ہیں۔ جیسے جیسے یہ ٹولز پختہ ہوتے جاتے ہیں، وہ تیز تر ڈیزائن سائیکل اور ممکنہ طور پر نئی پیٹرننگ کی حکمت عملیوں کو قابل بناتے ہیں جو پہلے کمپیوٹیشنل طور پر بہت مہنگی تھیں۔

اسکیلنگ ویکٹر کے طور پر اعلی درجے کی پیکیجنگ: جیسے جیسے فرنٹ اینڈ اسکیلنگ سست پڑتی ہے، ایڈوانس پیکیجنگ جیسے چپلیٹ، تھری ڈی اسٹیکنگ، اور متضاد انضمام تیزی سے اہم ہوتا جائے گا۔ جدید پیکیجنگ کے لیے آلات اور پراسیس ٹیکنالوجیز فرنٹ اینڈ لتھوگرافی سے کم پختہ ہیں، جو نئے آنے والوں کے لیے اہم مواقع فراہم کرتی ہیں۔

ASML کی بقا کا امکان: ایک اہم تجزیہ۔

تنہائی کا جال

ASML وہ واحد عالمی معیار کی ٹیکنالوجی کمپنی ہے جو خطے میں دوسری مصنوعات تیار کرنے میں واضح طور پر ناکام رہی ہے۔ یورپ کے وسیع تر سٹارٹ اپ اور ٹیک ایکو سسٹم کا امریکہ سے موازنہ کرتے ہوئے، یہ امریکی پلیٹ فارم جنات کے سپرنووا کے خلاف کھڑے رہنے والوں کا ایک بہت کم مجموعہ ہے۔ ASML ویرل کلسٹر کے اوپر اکیلا بیٹھا ہے۔

ایک نازک ماحولیاتی نظام میں واحد دیو ہونا طاقت کی حیثیت نہیں ہے۔ یہ قرنطینہ کا جال ہے۔ میکانکس مخصوص اور کم تخمینہ ہیں۔

کوئی ٹیلنٹ فلائی وہیل نہیں۔

سیلیکون ویلی ایسے انجینئرز تیار کرتی ہے جو ایپل، گوگل، نیوڈیا، اور درجنوں اسٹارٹ اپس میں آئیڈیاز کو عبور کرتے ہیں اور مہارت کے پیچیدہ نیٹ ورک بناتے ہیں۔

ویلڈوون عام طور پر ایسے انجینئر تیار کرتا ہے جو یا تو ASML میں رہتے ہیں یا مکمل طور پر یورپ چھوڑ دیتے ہیں۔ کوئی مقامی ہم مرتبہ کمپنیاں نہیں ہیں جن کے خلاف بینچ مارک کیا جائے، ASML کے ڈھانچے سے باہر ٹیلنٹ کو جذب کرنے کے لیے کوئی ملحقہ ماحولیاتی نظام نہیں ہے، اور لتھوگرافی سے متعلقہ انجینئرز کی اگلی نسل پیدا کرنے کے لیے کوئی مقامی اسٹارٹ اپ منظر نہیں ہے۔

سیاسی انحصار غلامی بن جاتا ہے۔

ڈچ حکومت کو آزادانہ طور پر کام کرنے کی اجازت دینے کے لیے ASML کی بہت زیادہ ضرورت ہے۔ ہاؤسنگ بحران، غیر ملکی ہنر پر پابندیاں، اور ٹیکس کے تنازعات معمولی جھگڑے نہیں ہیں۔ یہ 570 بلین یورو کی کمپنی کی ایک علامت ہے جو 5 بلین یورو کی کمپنی کے لیے بنائے گئے انفراسٹرکچر میں پھنسی ہوئی ہے۔

2024 سے اے ایس ایم ایل کی منتقلی کی بحثیں خالصتاً گفت و شنید کے میدان نہیں ہیں۔ جب اس سائز کی کمپنی اپنے ملک سے باہر زندگی کو سنجیدگی سے ماڈل بنانا شروع کر دیتی ہے، تو اس کے بہترین انجینئر پہلے ہی خاموشی سے ذاتی مقام کے فیصلے کر رہے ہوتے ہیں۔ سب سے اوپر پرتیبھا کی نالی سست، ناقابل تصور، اور ناقابل واپسی ہے.

اگر ASML غیر مستحکم ہو جائے تو بیک اپ ممکن نہیں ہے۔

جب انٹیل نے پراسیس ٹیکنالوجی سے ٹھوکر کھائی تو TSMC اور AMD نے اس خلا کو پُر کیا۔ اگر ASML Zeiss سپلائی میں رکاوٹ، ہائی-NA ریمپ کی ناکامی، اہم ایگزیکٹو کی روانگی وغیرہ کی وجہ سے ٹھوکر کھاتا ہے، تو کوئی یورپی متبادل نہیں ہے۔ پوری عالمی سیمی کنڈکٹر سپلائی چین میں ناکامی کا ایک نقطہ ہے جس میں کوئی جغرافیائی اوورلیپ نہیں ہے۔

حقیقی خطرہ ویکٹر: قدر کی منتقلی، ہارڈ ویئر مقابلہ نہیں۔

موجودہ فریمنگ – "کیا اسٹارٹ اپ بہتر EUV سسٹمز بنائیں گے؟” – یہ غلط سوال ہے۔ کوئی بھی اسٹارٹ اپ مسابقتی EUV سسٹم نہیں بنا رہا ہے۔ طبیعیات، سرمائے کے تقاضے، اور سپلائی چین کی پیچیدگیاں 10 سال سے زیادہ طویل پروجیکٹ بناتی ہیں، یہاں تک کہ لامحدود فنڈنگ ​​کے ساتھ۔

حقیقی خطرے کے ویکٹر زیادہ لطیف ہوتے ہیں اور تیزی سے حرکت کرتے ہیں۔

1. سافٹ ویئر پرت میں قدر کی منتقلی۔

NVIDIA کے cuLitho، Synopsys کے کمپیوٹیشنل لتھوگرافی ٹولز، اور AI پر مبنی پروسیس کنٹرول پلیٹ فارم مشین کی ذہانت کی تہہ کو اوپر لے جا رہے ہیں۔ اگر EUV اسکینرز کمرشل ایگزیکیوشن انجن بن جاتے ہیں اور IP سافٹ ویئر (ماسک آپٹیمائزیشن، پروسیس کنٹرول، اور پیداوار کی پیشن گوئی الگورتھم) میں رہتا ہے، تو ASML کی قیمتوں کا تعین کرنے کی طاقت کسی ایک ہارڈ ویئر کے مدمقابل کے سامنے آئے بغیر کمزور ہو جائے گی۔ مشین پرنٹر بن جاتی ہے، اور سافٹ ویئر آپریٹنگ سسٹم بن جاتا ہے۔

2. کسٹمر انضمام کا فائدہ اٹھانا۔

TSMC، Samsung، اور Intel مشترکہ طور پر ASML EUV آمدنی کی اکثریت کی نمائندگی کرتے ہیں۔ ان تینوں کمپنیوں کا مشترکہ R&D بجٹ ASML کی پوری مارکیٹ کیپٹلائزیشن سے زیادہ ہے۔ ایک گفت و شنید کے آلے کے طور پر متبادل پیٹرننگ ٹیکنالوجیز (یہاں تک کہ کمتر بھی) کو تعاون فراہم کرنا ASML کے مارجن ڈھانچے کو مستقل طور پر تبدیل کر دے گا۔ اس سطح پر، گاہکوں کی توجہ ایک کھائی نہیں ہے. یہ ایک یرغمالی کی صورت حال ہے جو دونوں طرف جاتی ہے۔

3. AI فن تعمیر کا تنوع۔

نیورومورفک چپس، اینالاگ AI انفرنس، فوٹوونک کمپیوٹنگ، اور ان میموری کمپیوٹنگ آرکیٹیکچرز کو EUV پیمانے کی کثافت پر 2nm منطق کی ضرورت نہیں ہے۔ اگر AI کمپیوٹ کا 20-30% بھی ایسے آرکیٹیکچرز میں شفٹ ہو جاتا ہے جو ٹرانزسٹر کثافت کے مقابلے کو روکتا ہے، تو ASML کی مجموعی قابل شناخت مارکیٹ سائیکل کی بجائے ساختی طور پر سکڑ جائے گی۔

یہ 2030 کا منظرنامہ نہیں ہے۔ انٹیل کا لوہی 2، آئی بی ایم کا نارتھ پول، اور اینالاگ اے آئی اسٹارٹ اپس کا بڑھتا ہوا مجموعہ آج سلکان بھیج رہا ہے۔

امکانات کی میز

ASML کے لیے قریب ترین کیس مضبوط ہے۔ کوئی قابل اعتماد EUV متبادل نہیں ہے۔ اے آئی انفراسٹرکچر کی مانگ میں تیزی آرہی ہے۔ High-NA اصلی فیبس میں اپنا راستہ بنا رہا ہے۔ 2026 کی پہلی سہ ماہی کے نتائج (8.8 بلین یورو کی فروخت، پورے سال کی رہنمائی کو 3.6-40 بلین یورو تک بڑھا کر) اس بات کی تصدیق کرتے ہیں کہ ٹیل ونڈ حقیقی ہے۔

لیکن 2032 سے آگے کا راستہ ان طریقوں سے واقعی غیر یقینی ہے جو اتفاق رائے کی عکاسی نہیں کرتے۔

مدت	اجارہ داری برقرار ہے۔	اہم خطرات
2026-2030	88%	ناقابل اعتماد، فزکس اور اے آئی ڈیمانڈ کا غلبہ ہے۔
2030~2035	55%	سافٹ ویئر کے ذریعے قدر کی منتقلی، چین کی DUV خود کفالت
2035~2040	25%	ایکو سسٹم آئسولیشن کمپاؤنڈز، AI فن تعمیر کا تنوع، پیراڈیم شفٹ

چونکہ تنہائی کا جال نان لائنر ہے، اس لیے 88% سے 25% تک کی کمی زیادہ تر تجزیاتی ماڈلز سے زیادہ تیز دکھائی دیتی ہے۔ یہ ترقی پسند نقصان کا سبب نہیں بنتا ہے۔ یہ خاموشی سے اس وقت تک جمع ہو جاتا ہے جب تک کہ ایک ٹرگر ایونٹ (زیس آوٹیج، ٹیلنٹ ایکسوڈس، ہائی-NA ریمپ کی ناکامی) ایک تیز دوبارہ تشخیص کا سبب بنتا ہے۔

لاگت اور لچکدار چیلنجز: ایک متنوع دنیا میں ASML

ASML کے بارے میں ساختی دعوے ہیں جو شاذ و نادر ہی واضح طور پر بیان کیے جاتے ہیں۔ 380 ملین ڈالر کی مشین، جس کی فراہمی میں 18 ماہ لگیں گے اور اس کے لیے ایک وقف شدہ بوئنگ 747 کی ضرورت ہوگی، اس کے برعکس ہے جو تیز رفتار، AI سے چلنے والی ٹیکنالوجی کی معیشت میں درکار ہے۔

دنیا چپ آرکیٹیکچرز، سپلائی چینز، مینوفیکچرنگ جغرافیے، اور کمپیوٹنگ معیشتوں میں تنوع پیدا کر رہی ہے۔ ASML کی مصنوعات اس رجحان کے بالکل برعکس ہیں۔

لاگت کے مسائل مزید پیچیدہ ہوتے جا رہے ہیں۔ ASML مشینوں کی ہر نسل پچھلی ایک سے زیادہ مہنگی ہے۔ NXE:3400 کی قیمت ~\(150M۔ NXE:3600D کی قیمت ~\)380M ہے۔ High-NA EXE:5000 کی آپریٹنگ لاگت زیادہ ہے، جس کی اطلاع ~$380M+ ہے۔

یہ رفتار تمام صارفین کے لیے پائیدار نہیں ہے۔ چھوٹے فیبس، اسپیشلٹی چپ بنانے والے، اور ابھرتے ہوئے مارکیٹ مینوفیکچررز کی قیمتیں سب سے آگے ہیں، مانگ کی کمی کی وجہ سے نہیں، بلکہ اس وجہ سے کہ ان کے سرمائے کی ضروریات ملکی سطح کے وعدوں کی طرف منتقل ہو رہی ہیں۔

یہ ASML کے کسٹمر بیس پر مزید توجہ مرکوز کرتا ہے، جس سے تین سے چار صارفین کا فائدہ بڑھتا ہے جو حقیقت میں خریداری جاری رکھنے کے متحمل ہو سکتے ہیں۔

لچکدار دنیا میں، لچک کے مسائل بھی ہوتے ہیں۔ AI دور تیز رفتار تعمیراتی تجربات کی خصوصیت ہے۔ نئے چپ ڈیزائن جیسے کہ حسب ضرورت ASICs، نیورومورفک پروسیسرز، فوٹوونک چپس، اور اینالاگ انفرنس انجنوں کو سالوں کے بجائے مہینوں میں ماپا جانے والے نظام الاوقات پر ریکارڈ کیا جا رہا ہے۔

ASML کے قابلیت کے چکر، ڈیلیوری لیڈ ٹائم، اور عمل کے انضمام کے تقاضے سالوں میں ماپا جانے والے نظام الاوقات پر چلتے ہیں۔ نئے AI ایکسلریٹر بنانے والے اسٹارٹ اپ EUV ٹولز بنانے کے لیے 18 ماہ اور اپنے عمل کی تصدیق کے لیے مزید دو سال انتظار نہیں کر سکتے۔ وہ بالغ نوڈس، متبادل فیبس، یا مکمل طور پر مختلف مینوفیکچرنگ اپروچ استعمال کرتے ہیں۔

ASML کی مشینیں قابل بھروسہ، اعلیٰ حجم، طویل فاصلے تک چپس تیار کرنے کی دنیا کے لیے بہتر بنائی گئی ہیں، جہاں AI جدت طرازی واقع ہوتی ہے اس کی دنیا کم نمائندہ ہے۔

چپلیٹ اور پیکیجنگ کی تبدیلیاں اس رجحان کو تیز کر رہی ہیں۔ جیسے جیسے انڈسٹری الگ الگ چپلیٹ آرکیٹیکچرز کی طرف بڑھ رہی ہے، انضمام، پیکیجنگ، اور آپس میں جڑنے کی قدر کے مقابلے جدید یک سنگی ڈیز کی قدر سکڑتی ہے۔

چپلیٹ پر مبنی AI ایکسلریٹر جدید ترین کمپیوٹ ڈائز (EUV کی ضرورت ہے) کو بالغ نوڈ میموری، I/O، اور اینالاگ ڈائز (EUV کی ضرورت ہے) کے ساتھ مل کر استعمال کر سکتے ہیں۔ یہاں تک کہ جیسے جیسے AI کی طلب بڑھ رہی ہے، EUV مواد فی بھیجے گئے سسٹم میں کل سلیکون ویلیو کے ایک حصے سے کم ہو رہا ہے۔ ASML کٹنگ ایج ڈائی ریونیو حاصل کرتا ہے لیکن انٹیگریشن لیئر میں قدر کے بڑھتے ہوئے حصہ سے محروم ہے۔

پھر تنوع ضروری ہے۔ ٹیکنالوجی کے ہر دوسرے شعبے میں گزشتہ دہائی کے سبق واضح ہیں۔ واحد ذریعہ انحصار ایک اسٹریٹجک ذمہ داری ہے۔

کلاؤڈ صارفین AWS، Azure، اور GCP میں متنوع ہیں۔ 2021 چپ کی کمی کے بعد کار ساز چپ سپلائرز کو متنوع بناتے ہیں۔ حکومت سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے مقامات کو متنوع بنانے کے لیے سیکڑوں بلین ڈالر خرچ کر رہی ہے۔

ایک جگہ صنعت نے متنوع نہیں کیا ہے، کیونکہ یہ لفظی طور پر نہیں کر سکتا، EUV لتھوگرافی ہے۔ یہ ASML کی طاقت کو ظاہر نہیں کرتا ہے۔ یہ ایک نظامی کمزوری کی علامت ہے جس کے بارے میں تمام بڑے چپ تیار کرنے والے، حکومتیں اور سپلائی چین کے سٹریٹجسٹ سنجیدگی سے آگاہ ہیں اور اسے حل کرنے کی کوشش کر رہے ہیں۔

ایک بہتر EUV سسٹم بنانے والے کسی ایک مدمقابل سے حل نہیں نکلے گا۔ یہ متبادلات کے بتدریج جمع ہونے سے آتا ہے، بشمول میموری کے لیے NIL، خصوصی منطق کے لیے ای-بیم، لاگت سے متعلق حساس ایپلی کیشنز کے لیے بالغ نوڈ چپلیٹ، اور آخر کار نئے فن تعمیرات جو مکمل طور پر ٹرانزسٹر کثافت کی دوڑ سے گریز کرتے ہیں۔

ہر متبادل مانگ کا ایک حصہ حاصل کرتا ہے جس کے لیے ASML کی مشینوں کی ضرورت ہوتی۔ اجارہ داریاں ٹوٹی نہیں، مٹ جاتی ہیں۔

ASML ایسی کمپنی نہیں ہے جس کو فوراً کھو دیا جائے۔ یہ وہ کمپنیاں ہیں جنہوں نے ایک ایسے نمونے میں ناقابل تسخیر پوزیشن بنائی ہے جو چوٹی کی مطابقت سے چھ سے آٹھ سال کے فاصلے پر ہے (ایک ماحولیاتی نظام میں کام کرنا جو پیمانے کو برقرار نہیں رکھ سکتا)، اور سمارٹ پیسہ پہلے ہی اس کے کنارے پر کھڑا ہے کہ آگے کیا ہے۔

مشینیں 2032 سے پہلے کہیں نہیں جا رہی ہیں۔ اس کے بعد، ایسے سٹارٹ اپس میں سرمایہ کاری کریں جو سافٹ ویئر کی تہوں، پیکیجنگ ایکو سسٹمز، اور ٹولز بنا رہے ہیں جو ASML کی مشینوں کو بہتر بنا رہے ہیں۔ یہ وہ جگہ ہے جہاں قدر حرکت کرتی ہے۔

نتیجہ

لیتھوگرافی تمام انجینئرنگ کے تکنیکی طور پر سب سے زیادہ مطالبہ کرنے والے، حکمت عملی کے لحاظ سے اہم اور فکری طور پر دلچسپ شعبوں میں سے ایک ہے۔ وہ مشینیں جو سلیکون میں سرکٹس پرنٹ کرتی ہیں وہ انسانی ذہانت کا کمال ہیں۔ یہ دہائیوں کی سرمایہ کاری، ہزاروں انجینئرز، اور بے مثال درستگی اور پیچیدگی کی عالمی سپلائی چین کا نتیجہ ہے۔

EUV لتھوگرافی میں ASML کا غلبہ طویل مدتی ٹیکنالوجی کی شرطوں کی طاقت میں ایک کیس اسٹڈی ہے۔ EUV سے وابستگی کے ساتھ حریف کے چلے جانے سے، ASML نے ایک اجارہ داری قائم کی جو اب عالمی ٹیکنالوجی سپلائی چین کا گیٹ وے ہے۔ ان اجارہ داریوں کے مستقبل قریب میں ٹوٹنے کا امکان نہیں ہے۔ کیونکہ داخلے میں رکاوٹ بہت زیادہ ہے۔

تاہم، لیتھوگرافی کا ماحولیاتی نظام جامد نہیں ہے۔ پیٹرننگ کے نئے طریقے، نئے مواد، نئے سافٹ ویئر ٹولز، اور نئے پیکیجنگ آرکیٹیکچرز اسٹارٹ اپس اور نئے آنے والوں کے لیے مواقع پیدا کر رہے ہیں۔

AI انقلاب جدید چپس کی بے مثال مانگ کو آگے بڑھا رہا ہے، جس کے نتیجے میں انہیں بنانے کے لیے درکار آلات اور مواد میں بے مثال سرمایہ کاری ہو رہی ہے۔

اور سیمی کنڈکٹر انڈسٹری کی جغرافیائی سیاسی تقسیم متبادل سپلائی چینز کی مانگ پیدا کر رہی ہے جس کی خدمت نہیں کر سکتے۔

انجینئرز، سرمایہ کاروں اور کاروباری افراد کے لیے جو ٹیکنالوجی میں سب سے آگے کام کرنا چاہتے ہیں، لتھوگرافی ماحولیاتی نظام منفرد مواقع فراہم کرتا ہے۔ چیلنجز مشکل ہیں، خطرات زیادہ ہیں، اور کامیابی کا اثر ایپ ڈاؤن لوڈز میں نہیں بلکہ ڈیجیٹل دنیا کے فزیکل انفراسٹرکچر میں ماپا جاتا ہے۔

آپ کی جیب میں چپ ان مشینوں کے ذریعہ ممکن ہوئی ہے جن کے بارے میں زیادہ تر لوگوں نے کبھی نہیں سنا ہوگا، دنیا بھر کے شہروں میں کمپنیوں کے ذریعہ تیار کردہ فزکس کا استعمال کرتے ہوئے زیادہ تر لوگوں نے کبھی مطالعہ نہیں کیا ہے۔

اس دنیا کو سمجھنا – اس کی ٹیکنالوجی، کاروباری حرکیات، اور جغرافیائی سیاسی اہمیت – ہر اس شخص کے لیے تیزی سے اہم ہوتی جا رہی ہے جو یہ سمجھنا چاہتا ہے کہ مستقبل کہاں بنایا جا رہا ہے۔

اگلی دہائی کے دوران، ہائی-NA EUV تیار کیا جائے گا، پیٹرننگ کی نئی ٹیکنالوجیز مرکزی دھارے میں شامل ہوں گی، اور اسٹارٹ اپس کی ایک نئی نسل ماحولیاتی نظام میں داخل ہوگی۔

کمپنیاں اور افراد جو بنیادی باتوں کو سمجھتے ہیں – روشنی اور سلیکون کی طبیعیات، پیداوار اور تھرو پٹ کی اقتصادیات، اور سپلائی چینز کی جغرافیائی سیاست – آگے کیا ہوتا ہے اس پر نیویگیٹ کرنے کے لیے بہترین پوزیشن میں ہوں گے۔ یہ ہینڈ بک آپ کا نقطہ آغاز ہے۔ باقی لیبز، فیبس اور فیلڈ میں بنایا گیا ہے۔

لتھوگرافی اور سیمی کنڈکٹر حکمت عملی کے بارے میں مزید جاننے کے لیے تیار ہیں؟

جیسا کہ ہم لتھوگرافی مشینری، ASML حریفوں، اور جدید سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ کے آغاز کی جگہ پر اس ہینڈ بک کو ختم کرتے ہیں، ایک چیز واضح ہے: مستقبل ان ٹیموں کا ہے جو فزکس، پروسیس انجینئرنگ، سپلائی چین کی حکمت عملی، اور سافٹ ویئر کو حقیقی، کام کرنے والے نظاموں میں جوڑ سکتی ہیں۔ اگر آپ مزید آگے جانے کے لیے تیار ہیں، تو اپلائیڈ AI، سیمی کنڈکٹر انٹیلی جنس، اور گہری تکنیکی طریقوں میں LunarTech کے کام کو دریافت کریں۔

دنیا کی جدید ترین ٹیکنالوجی کمپنیوں میں AI کے علمبرداروں کی طرف سے استعمال کی جانے والی انہی حکمت عملیوں سے خود کو بااختیار بنائیں۔ پیداوار کی تیاری کی ان تکنیکوں میں مہارت حاصل کرنے سے نہ صرف آپ کو فیلڈ کی رفتار کو برقرار رکھنے میں مدد ملے گی بلکہ آپ کو فیلڈ کی وضاحت کرنے میں بھی مدد ملے گی۔ ای بک یہاں سے ڈاؤن لوڈ کرکے آج ہی شروع کریں: https://www.lunartech.ai/download/the-ai-engineering-handbook۔

LunarTech لیبز کے بارے میں

"اصلی AI. اصلی ROI۔ انجینئرز سے، سلائیڈ ڈیک سے نہیں۔”

لونا ٹیک لیب AI، ڈیٹا سائنس، اور سافٹ ویئر پروڈکٹس، ڈیٹا پلیٹ فارمز، اور AI پر مبنی سسٹمز میں ڈیجیٹل تبدیلی میں مہارت رکھنے والا ایک گہری ٹیکنالوجی اختراعی پارٹنر۔

ہم حقیقی نظام بناتے ہیں، پاورپوائنٹ کی حکمت عملی نہیں۔ ہماری ٹیم AI کو ڈیزائن کرنے کے لیے پروڈکٹ، ڈیٹا، اور انجینئرنگ کی مہارت کو یکجا کرتی ہے جو قابل پیمائش، برقرار رکھنے کے قابل، اور پیداوار کے لیے تیار ہے۔ ہم وینڈر غیر جانبدار ہیں، عالمی سطح پر تقسیم شدہ، اور حقیقی انجینئرنگ پر مبنی ہیں، ہائپ پر نہیں۔ ہمارا ماڈل مغربی یورپی اور شمالی امریکہ کی قیادت کو ایک اعلی کارکردگی کا مظاہرہ کرنے والی تکنیکی ٹیم کے ساتھ جوڑتا ہے جو بگ فور کی قیمت کے 70% پر عالمی معیار کی خدمات فراہم کرتی ہے۔

ہم کیسے کام کرتے ہیں — شروع سے 4 مراحل میں

1. ڈسکوری سپرنٹ (2-4 ہفتے): ہم ڈیٹا اور ROI کے ساتھ شروع کرتے ہیں۔ یہ کوئی مفروضہ نہیں ہے کہ اس بات کی وضاحت کی جائے کہ کیا تعمیر کرنے کے قابل ہے، کیا نہیں، اور اس پر کتنی لاگت آئے گی۔

2. تصور کا پائلٹ/ ثبوت (8-12 ہفتے): ہم اہم خیالات کو تیز، توجہ مرکوز اور قابل پیمائش طریقے سے پروٹو ٹائپ کرتے ہیں۔ یہ مرحلہ اسکیلنگ سے پہلے ماڈل، انضمام اور اصل ROI کی جانچ کرتا ہے۔

3. مکمل نفاذ (6-12 ماہ): ہم اپنے حل کو صنعتی بناتے ہیں، بشمول محفوظ ڈیٹا پائپ لائنز، پروڈکشن گریڈ ماڈل، مکمل تعمیل، اور آپ کی ٹیموں کو علم کی منتقلی۔

4. منظم خدمات (جاری): ہم جاری ROI کے لیے آپ کے AI ماڈلز کو برقرار رکھتے ہیں، دوبارہ تربیت دیتے ہیں اور تیار کرتے ہیں۔ سہ ماہی جائزے اس بات کو یقینی بناتے ہیں کہ کارکردگی وقت کے ساتھ بہتر ہو رہی ہے اور خراب نہیں ہو رہی ہے۔ چونکہ ہم LunarTech اکیڈمی کے مالک ہیں، ہم اپنے صارفین کی تکنیکی ٹیموں کے لیے حسب ضرورت تربیت بھی بناتے ہیں تاکہ وہ ہمارے بغیر کام جاری رکھ سکیں۔

تمام منصوبے ڈیزائن کیے گئے ہیں۔ شروع سےپروڈکٹ کے علم، ڈیٹا انجینئرنگ، اور لاگو AI تحقیق کو مربوط کرتا ہے۔

LunarTech لیب کیوں؟

LunarTech Lab حکمت عملی اور حقیقی انجینئرنگ کے درمیان فرق کو ختم کرتی ہے جس کی زیادہ تر حریفوں میں کمی ہے۔ روایتی مشاورتی فرمیں، بشمول بگ فور، فریم ورک فروخت کرتی ہیں نہ کہ سسٹمز – مہنگی سلائیڈ ڈیک جس پر بہت کم عملدرآمد ہوتا ہے۔

ہم وہی اسٹریٹجک وضاحت فراہم کرتے ہیں، لیکن تقریباً 70% لاگت پر، انجینئرز اور ڈیٹا سائنسدانوں سے جو وہ ڈیزائن کرتے ہیں۔ کلاؤڈ فراہم کرنے والے اپنے اسٹیک کو آگے بڑھاتے ہیں اور کلائنٹس کو لاک کرتے ہیں۔ LunarTech وینڈر غیر جانبدار ہے۔ ہم آزادی اور طویل مدتی لچک کو یقینی بناتے ہوئے، آپ کے اہداف کے مطابق بہترین انتخاب کریں گے۔

آؤٹ سورسنگ کمپنیاں جدت کے بغیر کام کرتی ہیں۔ LunarTech ایک R&D پارٹنر کی طرح کام کرتا ہے، پہلے اصولوں کی بنیاد پر آئی پی کو تخلیق کرتا ہے اور قابل پیمائش ROI فراہم کرتا ہے۔

دریافت سے لے کر تعیناتی تک، ہم حکمت عملی، سائنس اور انجینئرنگ کو ایک عزم میں یکجا کرتے ہیں۔ ہم سلائیڈیں نہیں بیچتے ہیں۔ ہم موثر انٹیلی جنس فراہم کرتے ہیں۔

LunarTech کے ساتھ جڑے رہیں

LunarTech نیوز لیٹر میں LunarTech Lab کو فالو کریں۔ اور لنکڈ، یہ وہ جگہ ہے جہاں جدت حقیقی انجینئرنگ سے ملتی ہے۔ اپلائیڈ AI اور سافٹ ویئر ڈویلپمنٹ میں سب سے آگے سے بصیرت، پروجیکٹ کی کہانیاں، اور صنعت کی اختراعات حاصل کریں۔

LunarTech اکیڈمی – مستقبل کی تعمیر

اگر آپ Claude Code سے متاثر ہیں اور AI کی مدد سے ترقی کو کیا ممکن بناتا ہے، اور اگلی خطوط پر کام کرنے کے لیے اپنی صلاحیتوں کو بڑھانا چاہتے ہیں، تو https://academy.lunartech.ai میں شامل ہونے پر غور کریں۔ ہمارے پروگراموں میں AI انجینئرنگ، مشین لرننگ، ڈیٹا سائنس، اور اپلائیڈ ڈیولپمنٹ کا احاطہ کیا گیا ہے، جو آپ کو عملی، صنعت کے لیے تیار مہارت فراہم کرتے ہیں جس کی آپ کو پروڈکشن سسٹم بنانے، AI ایجنٹوں کو مؤثر طریقے سے ہدایت کرنے، اور جہاز کے سافٹ ویئر جو حقیقت میں کام کرتے ہیں۔

چاہے آپ ایک ڈویلپر ہیں جو سطح کو بڑھانا چاہتے ہیں، ایک بانی جو مکمل انجینئرنگ ٹیم کے بغیر تعمیر کرنا چاہتے ہیں، یا ایک ڈومین ماہر جو آپ کے علم کو قابل عمل سافٹ ویئر میں تبدیل کرنے کے لیے تیار ہے، LunarTech اکیڈمی اس کے لیے بنائی گئی ہے جہاں آپ جا رہے ہیں، نہ کہ آپ جہاں گئے ہیں۔