चिप-चरित्र : ‘ईयूव्ही’ तर हवं; पण जपान नको…

जे लॅथ्रॉप यांनी साठच्या दशकात फोटोलिथोग्राफी (‘प्रकाशकिरणांच्या मदतीने चिप आरेखनाची सिलिकॉनच्या चकतीवर छपाई’ करण्याची प्रक्रिया) तंत्रज्ञानाचा शोध लावून पुढे या तंत्रज्ञानाला घाऊक प्रमाणात चिप उत्पादनासाठी सज्ज केल्यानंतर खऱ्या अर्थानं सेमीकंडक्टर उद्याोगाचा भाग्योदय व्हायला सुरुवात झाली. पुढील दोन-अडीच दशकांत या तंत्रज्ञानात सुधारणा होत गेल्या. नव्वदच्या दशकाच्या सुरुवातीला ते ‘डीप अल्ट्राव्हायोलेट’ (डीयूव्ही) लिथोग्राफी तंत्रज्ञानावर स्थिरावलं. ही डीयूव्ही लिथोग्राफी उपकरणं प्रकाशाच्या २०० ते २५० नॅनोमीटर इतकी कमी तरंगलांबी असलेल्या हिश्श्याचा (स्पेक्ट्रम) वापर करत असल्यानं, चिपवर अधिकाधिक ट्रान्झिस्टर्सना सामावून चिपची कार्यक्षमता वाढवणं शक्य होत होतं. पण सेमीकंडक्टर तंत्रज्ञानाचं वाढतं उपयोजन आणि अत्युच्च कार्यक्षमतेच्या चिपची वाढती मागणी लक्षात घेता डीयूव्ही लिथोग्राफी तंत्रज्ञान तरी कितीसं पुरे पडणार?

या प्रश्नाची जाणीव सर्वांत आधी इंटेलला झाली. ‘डीरॅम मेमरी चिपनिर्मिती’शी १९८५ पासूनच फारकत घेऊन आपलं सर्व लक्ष केवळ ‘मायक्रोप्रोसेसर चिपनिर्मिती’वर केंद्रित केल्यापासून इंटेलची भरभराट सुरू होती. गॉर्डन मूरनं आखून दिलेल्या नियमानुसार दर दीड-दोन वर्षांनी इंटेल मायक्रोप्रोसेसरची अधिक कार्यक्षम अशी नवी आवृत्ती बाजारात दाखल करत होती. डेस्कटॉप पीसी असो अथवा सर्व्हर; चिपची मागणी उत्तरोत्तर वाढत होती पण डीयूव्ही लिथोग्राफी तंत्रज्ञानाच्या मर्यादांमुळे या घोडदौडीला लगाम बसण्याची शक्यता इंटेलला दिसू लागली. १९९२ मध्ये इंटेलच्या चिप उत्पादन विभागातल्या प्रमुख संशोधकांची तत्कालीन मुख्य कार्यकारी अधिकारी (सीईओ) अॅण्डी ग्रोव्हसोबत बैठक पार पडली, तेव्हा त्यात लिथोग्राफी तंत्रज्ञानाच्या भविष्याचीच केवळ चर्चा झाली.

हेही वाचा >>> समोरच्या बाकावरुन : खरेच करायचा आहे देशाचा विकास?

इंटेलच्या संशोधकांचं असं स्पष्ट मत होतं की डीयूव्ही तंत्रज्ञान फार फार तर आणखी एक दशकभर पुरेल. तेवढ्या कालावधीत जर लिथोग्राफी प्रक्रियेसाठी नव्या तंत्रज्ञानाचा शोध घेता आला नाही तर इंटेलच्या आणि एकंदरच चिपनिर्मिती क्षेत्राच्या प्रगतीला खीळ बसेल. भविष्यात डीयूव्ही तंत्रज्ञानाची जागा घेईल असा एकच पर्याय इंटेलच्या संशोधकांना दिसत होता. प्रकाशाच्या केवळ १३.५ नॅनोमीटर इतक्या कमी तरंगलांबी असलेल्या स्पेक्ट्रमचा वापर करणारा हा पर्याय म्हणजे ‘एक्सट्रीम अल्ट्राव्हायोलेट’ (ईयूव्ही) तंत्रज्ञान! पण हे तंत्रज्ञान आत्मसात करून त्याचा अत्याधुनिक चिपच्या घाऊक उत्पादनासाठी विनियोग करण्यामध्ये तीन प्रमुख समस्या होत्या :

(१) सैद्धांतिकदृष्ट्या ईयूव्ही तंत्रज्ञानाचा वापर करून अधिक गणनक्षमतेच्या चिपची निर्मिती करणं संभवनीय वाटत असलं तरीही व्यावहारिकदृष्ट्या या तंत्रज्ञानाने घाऊक प्रमाणात चिपनिर्मिती करणं कितपत शक्य आहे यावर वैज्ञानिक व तंत्रज्ञ साशंक होते. याची पडताळणी करण्यासाठी जगभरातल्या चिपनिर्मिती कंपन्या आणि संशोधन संस्थांना एकत्रितपणे बऱ्याच काळासाठी काम करावं लागलं असतं. (२) ईयूव्ही तंत्रज्ञानासंदर्भातल्या संशोधनासाठी मोठ्या प्रमाणात निधीची गरज होती- इंटेलमधल्या संशोधकांच्या अंदाजानुसार कमीत कमी २० कोटी अमेरिकी डॉलर! एवढ्या प्रचंड प्रमाणात भांडवली खर्च केल्यानंतरही यश कितपत मिळेल याची कोणीच खात्री देऊ शकत नव्हतं. (३) समजा, विविध संशोधन संस्था एकत्रितपणे यावर काम करायला राजी झाल्या असत्या, त्यासाठी निधीचीही तरतूद झाली असती, तरीही एक महत्त्वाचा प्रश्न अनुत्तरितच राहिला होता- तो म्हणजे या विषयात होत असलेल्या संशोधनाच्या आधारे ईयूव्ही उपकरणाची निर्मिती कोण करणार होतं?

त्या काळात मायक्रोप्रोसेसर चिपनिर्मितीमध्ये इंटेलची मक्तेदारी असल्यानं त्या विक्रीतून इंटेल बक्कळ उत्पन्न कमावत होती. त्यामुळेच, ज्या तंत्रज्ञानावर इंटेलचं भवितव्य ठरलं असतं त्यासाठी निधीचा पुरवठा करायला अॅण्डी ग्रोव्हनं जराही आढेवेढे घेतले नाहीत. त्याचप्रमाणे अमेरिकी चिपनिर्मिती कंपन्या व शासनाच्या ऊर्जा विभागातर्फे प्रकाशशास्त्र (ऑप्टिक्स) या विषयावर संशोधन करणाऱ्या प्रयोगशाळांना एकत्र आणून त्यांचा एक गट स्थापन करायला आणि त्या गटाचं नेतृत्व करायलासुद्धा इंटेलनं होकार दर्शवला. पण आपला चिप आरेखन आणि निर्मितीचा मूळ व्यवसाय असताना नव्या लिथोग्राफी उपकरणांचं उत्पादन करण्याच्या फंदात पडायला इंटेलचं नेतृत्व तयार नव्हतं. त्यासाठी इंटेल एका सक्षम भागीदाराच्या शोधात होती.

तोवर फोटोलिथोग्राफी क्षेत्रात बरीच उलथापालथ झाली होती. चिप उत्पादन क्षेत्राप्रमाणेच लिथोग्राफी उपकरणांची निर्मिती करण्यासाठी प्रारंभिक भांडवल मोठ्या प्रमाणावर लागत असल्यामुळे या क्षेत्रात कार्यरत असणाऱ्या कंपन्या हाताच्या बोटावर मोजता येतील इतक्याच होत्या. रॉबर्ट नॉईसने ‘सेमाटेक’तर्फे पुष्कळ मदत पुरवूनसुद्धा, ‘जीसीए’ ही अमेरिकेची अग्रगण्य लिथोग्राफी कंपनी दिवाळखोर बनली होती; तर सिलिकॉन व्हॅली ग्रूप (एसव्हीजी), जिनं पर्किन एल्मरच्या ऑप्टिक्स आणि लिथोग्राफी विभागाचं अधिग्रहण केलं होतं, ती तांत्रिकदृष्ट्या कित्येक योजनं मागे होती. थोडक्यात लिथोग्राफी तंत्रज्ञानासाठी अमेरिकी कंपन्यांकडे एकही सक्षम असा स्थानिक पर्याय उपलब्ध नव्हता.

आंतरराष्ट्रीय पातळीवर पाहायला गेलं तर केवळ तीनच पर्याय समोर दिसत होते. १९८० आणि ९०च्या दशकांत लिथोग्राफी उपकरण निर्मितीमध्ये आघाडी घेतलेल्या कॅनन आणि निकॉन या दोन जपानी कंपन्या किंवा मग, या क्षेत्रात नुकतीच आपले पाय रोवू पाहणारी ‘एएसएमएल’ ही नेदरलँड्सस्थित डच कंपनी! इंटेलनं स्थापलेल्या गटातर्फे ईयूव्ही लिथोग्राफी तंत्रज्ञानाच्या व्यवहार्यतेच्या दृष्टीनं अद्यायावत संशोधन होणार होतं, अर्थातच त्यासाठी मोठ्या प्रमाणात पैसा ओतावा लागणार होता. ईयूव्ही उपकरण निर्मितीसाठी ज्या कोणत्या कंपनीची निवड केली जाणार होती, तिला साहजिकच हे संशोधन खुलं होणार होतं.

हे ‘संशोधन खुलं’ करण्याचा पूर्वानुभव असा की, १९७५ ते १९९० या कालखंडात जपानी मेमरी चिपनिर्मिती कंपन्यांनी अमेरिकी कंपन्यांना अक्षरश: जेरीस आणलं होतं. जपानशी या चिप- व्यापारयुद्धात काही अमेरिकी चिपकंपन्या बंद पडल्या तर अनेकांनी मेमरी चिपनिर्मितीला कायमची सोडचिठ्ठी दिली होती. या पार्श्वभूमीवर ईयूव्हीसारख्या अद्यायावत तंत्रज्ञानाची गुरुकिल्ली कॅनन/ निकॉनसारख्या जपानी कंपन्यांच्या हाती देण्यासाठी अमेरिकी व्यावसायिक आणि शासन दोघेही प्रतिकूलच होते. त्यामुळे अशा परिस्थितीत अमेरिकेकडे ‘एएसएमएल’ हा एकमेव पर्याय उरला होता.

एएसएमएलची (मूळ नाव – अॅडव्हान्स्ड सेमीकंडक्टर मटेरिअल्स लिथोग्राफी) स्थापना १९८४ मध्ये नेदरलँड्समधल्या वेल्डोव्हन या लहानशा शहरात झाली. फिलिप्स या ग्राहकोपयोगी इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणांची निर्मिती करणाऱ्या बलाढ्य डच कंपनीनं आपल्या लिथोग्राफी विभागाचं ‘एएसएमएल’ या स्वतंत्र कंपनीमध्ये रूपांतर केलं होतं. चिपनिर्मिती उद्याोगासाठी जागतिक स्तरावर त्या वेळेला केवळ सिलिकॉन व्हॅली आणि जपान ही दोनच शक्तिपीठं होती. युरोपात चिपनिर्मिती होत असली तरीही वेल्डोव्हनसारख्या अज्ञात शहरात सेमीकंडक्टर क्षेत्रातली एक जागतिक दर्जाची कंपनी उभी राहणं असंभवच होतं.

पण ‘एएसएमएल’चं नेदरलँड्समध्ये असणं अनपेक्षितपणे तिच्या पथ्यावरच पडलं. जपानशी तुलना करता अमेरिकेला नेदरलँड्स हा एक तटस्थ आणि भरवशाचा साथीदार वाटला. ईयूव्ही तंत्रज्ञान कॅनन वा निकॉनच्या हाती देणं म्हणजे अप्रत्यक्षपणे तोशिबा, हिताची, सोनीसारख्या जपानी चिपनिर्मिती कंपन्यांना साहाय्य करण्यासारखंच! त्यापेक्षा एएसएमएल हा नक्कीच सुरक्षित पर्याय होता.

‘एएसएमएल’चं दुसरं शक्तिस्थळ हे तिच्या नवखेपणात होतं. कॅनन, निकॉन या डीयूव्ही लिथोग्राफी तंत्रज्ञानातल्या अग्रणी कंपन्या होत्या. चिपनिर्मिती करणाऱ्या जगातील जवळपास सर्व कंपन्या लिथोग्राफी प्रक्रियेसाठी त्यांच्यावर सर्वस्वी अवलंबून होत्या. अशा वेळेला कॅनन किंवा निकॉनसुद्धा, नव्याच ईयूव्ही तंत्रज्ञानाबरहुकूम उपकरणं तयार करण्यासाठी लागणारा वेळ, शक्ती आणि पैसा खर्च करायला फारशा इच्छुक नव्हत्या. याबाबतीत ‘एएसएमएल’ची पाटी कोरी असल्यानं ईयूव्ही तंत्रज्ञान आत्मसात करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या प्रयोगशीलतेची, लवचीकतेची आणि संयमाचीही तिच्यात कमतरता नव्हती.

‘एएसएमएल’साठी असलेली आणखी एक जमेची बाजू म्हणजे त्याच सुमारास स्थापन झालेल्या ‘टीएसएमसी’ या तैवानस्थित सिलिकॉन फाऊंड्रीशी तिचे असलेले संबंध! मॉरिस चँगनं तैवान सरकारच्या सांगण्यानुसार ‘टीएसएमसी’ कंपनी सुरू केली, तेव्हा प्रारंभिक भांडवल पुरवल्यामुळे फिलिप्स हा ‘टीएसएमसी’मध्ये एक महत्त्वाचा गुंतवणूकदार होता. सुरुवातीच्या काळात चिपनिर्मितीसाठी तंत्रज्ञान आणि उत्पादन प्रक्रियाही टीएसएमसीला फिलिप्समार्फतच मिळाल्या होत्या. ‘एएसएमएल’चा तर जन्मच फिलिप्समधून झालेला असल्यानं, तिच्या लिथोग्राफी उपकरणांना ‘टीएसएमसी’ हा एक खात्रीचा ग्राहक होता.

‘एएसएमएल’साठी जमेच्या बाजू अनेक असल्या तरीही एक प्रश्न अजूनही अनुत्तरित होता. अमेरिकेच्या राष्ट्रीय प्रयोगशाळांमधून अनेक वर्षांच्या संशोधनानंतर प्राप्त होणारं अतिप्रगत ईयूव्ही तंत्रज्ञान एएसएमएल या बिगरअमेरिकी कंपनीच्या हाती देणं कितपत योग्य आहे? या प्रश्नाच्या उत्तरात एकविसाव्या शतकातील सेमीकंडक्टर उद्योगाची दिशा ठरणार होती.

‘चिप’- उद्योगात कार्यरत असलेले तज्ज्ञ. amrutaunshu@gmail.com