泛林集團(tuán)人工智能 (AI) 研究確定了顛覆性的開(kāi)發(fā)方法，以加快芯片工藝的創(chuàng)新并降低成本

北京時(shí)間2023 年 4 月 24 日 – 泛林集團(tuán) (Nasdaq: LRCX) 新近研究了在芯片制造的工藝開(kāi)發(fā)中應(yīng)用人工智能 (AI) 的潛力。芯片制造工藝開(kāi)發(fā)對(duì)于世界上每一個(gè)新的先進(jìn)半導(dǎo)體的大規(guī)模生產(chǎn)都必不可少，現(xiàn)在仍以人工驅(qū)動(dòng)。專(zhuān)家表示，隨著半導(dǎo)體市場(chǎng)朝著 2030 年年銷(xiāo)售 1 萬(wàn)億美元的規(guī)模發(fā)展¹，最近發(fā)表在 Nature雜志上的這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)了契機(jī)，以解決該行業(yè)面臨的兩個(gè)巨大挑戰(zhàn)：降低開(kāi)發(fā)成本和加快創(chuàng)新步伐，以滿(mǎn)足對(duì)下一代芯片日益增長(zhǎng)的需求。該研究發(fā)現(xiàn)，與今天的方法相比，“先人后機(jī)”的方法可以大幅加快工藝工程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，而且成本只有一半。 

泛林集團(tuán)總裁兼首席執(zhí)行官 Tim Archer表示：“我們需要在創(chuàng)新方面采取新的方法，使該行業(yè)能夠快速實(shí)現(xiàn)微縮，以滿(mǎn)足數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的世界對(duì)下一代芯片不斷變化的需求。泛林集團(tuán)在 Nature雜志上發(fā)表的研究中強(qiáng)調(diào)，優(yōu)秀工程師和機(jī)器在工藝工程方面能夠進(jìn)行更深入的合作，對(duì)我們的客戶(hù)和整個(gè)行業(yè)來(lái)說(shuō)都是顛覆性的。這項(xiàng)研究證明了泛林集團(tuán) 40 多年的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)地位和半導(dǎo)體制造創(chuàng)新的傳統(tǒng)。祝賀泛林的團(tuán)隊(duì)完成這項(xiàng)激動(dòng)人心的工作。” 

下一代芯片的復(fù)雜性不斷提升，使工藝開(kāi)發(fā)愈發(fā)具有挑戰(zhàn)性、且成本更高。為了尋求一種更有效的方法，泛林集團(tuán)的研究人員在研究中讓優(yōu)秀的工藝工程師與采用 AI 的計(jì)算機(jī)算法進(jìn)行正面交鋒。 

為了制造所設(shè)計(jì)的每一塊芯片或晶體管，經(jīng)驗(yàn)豐富且技能嫻熟的工程師們必須先創(chuàng)建一個(gè)專(zhuān)門(mén)的工藝配方，概述每個(gè)工藝步驟所需的具體參數(shù)和排列組合。在硅晶圓上構(gòu)建這些納米級(jí)的器件需要數(shù)百個(gè)步驟，通常包括在硅晶圓上多次沉積薄層材料和以原子級(jí)精度刻蝕掉多余材料。目前，半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)的這一重要階段主要由人類(lèi)工程師利用他們的直覺(jué)和“試錯(cuò)”完成。由于每個(gè)工藝配方對(duì)芯片設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)都是獨(dú)一無(wú)二的，而且有超過(guò) 100 萬(wàn)億個(gè)可能的選項(xiàng)需要納入考慮，因此工藝開(kāi)發(fā)往往費(fèi)力、費(fèi)時(shí)且成本很高，實(shí)現(xiàn)下一個(gè)技術(shù)突破所需的時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng)。 

在泛林集團(tuán)的研究中，機(jī)器和人類(lèi)參與者競(jìng)相以最低的成本創(chuàng)造一個(gè)有針對(duì)性的工藝開(kāi)發(fā)配方，權(quán)衡與測(cè)試批次、計(jì)量和管理費(fèi)用相關(guān)的各種因素。該研究得出的結(jié)論是，雖然人類(lèi)在解決具有挑戰(zhàn)性和突破性的問(wèn)題方面表現(xiàn)出色，但“先人后機(jī)”的混合戰(zhàn)略可以幫助解決工藝開(kāi)發(fā)的繁瑣問(wèn)題，并最終加快工藝工程的創(chuàng)新。

泛林集團(tuán)執(zhí)行副總裁兼負(fù)責(zé)半導(dǎo)體生態(tài)系統(tǒng)創(chuàng)新的首席執(zhí)行官戰(zhàn)略顧問(wèn) Rick Gottscho 表示：“盡管工藝工程的等離子體物理學(xué)對(duì)每一塊芯片的誕生都至關(guān)重要，但幾十年來(lái)它一直扎根于 Thomas Edison 使用的同樣的科學(xué)方法：試錯(cuò)。我們的研究表明，雖然工程人才對(duì)創(chuàng)新仍然至關(guān)重要，但通過(guò)在合適的階段整合 AI 并使用合適的數(shù)據(jù)，工藝工程成本可以減少 50%。該研究提供了一個(gè)規(guī)范的方法，將人類(lèi)主導(dǎo)的工程和數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器所能提供的最好的部分結(jié)合起來(lái)，創(chuàng)造一個(gè)表現(xiàn)優(yōu)于任何一個(gè)單獨(dú)因素的組合。如果得以實(shí)現(xiàn)，這種混合方法可以為行業(yè)節(jié)省大量的資金和工程時(shí)間?！?nbsp;

目前，泛林集團(tuán)正在將該研究的主要成果納入其工藝開(kāi)發(fā)。關(guān)于如何成功地將人類(lèi)的知識(shí)、技能和經(jīng)驗(yàn)與 AI 結(jié)合起來(lái)，以快速評(píng)估工藝工程中眾多可能的組合，泛林集團(tuán)的研究提供了初步指導(dǎo)。 

之前擔(dān)任過(guò)工藝工程師的泛林集團(tuán)資深技術(shù)總監(jiān)、研究論文的主要作者Keren Kanarik 說(shuō)道：“利用 AI 補(bǔ)充工程專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)使用‘先人后機(jī)’，減輕了工程師在設(shè)計(jì)方面的繁瑣和費(fèi)力，使他們能夠?qū)Ｗ⒂陂_(kāi)發(fā)的創(chuàng)新，探索可能因資源或成本而無(wú)法實(shí)現(xiàn)的創(chuàng)新。雖然 AI 在工藝工程中的應(yīng)用仍處于起步階段，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，人類(lèi)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和領(lǐng)域知識(shí)是必不可少的，但是這些結(jié)果為我們指出了一條從根本上改變制造芯片工藝開(kāi)發(fā)方式的道路。” 

這項(xiàng)研究已經(jīng)刊登在 2023 年 4 月 13 日出版的Nature 雜志印刷版上，目前也可在 Nature.com網(wǎng)站上查閱。 

1 - 來(lái)源：Mc Kinsey and Co.，“半導(dǎo)體的十年：一個(gè)萬(wàn)億美元的產(chǎn)業(yè)”2022 年 4 月 1 日