第313章 專注模式
「你勻速段的控制算法用得不是很好嗎，換向段為什麼不用同樣的策略？」肖宿問。
鄧威苦笑了一聲，說道：
「不是不想用，是換向段的受力結構完全變了。
勻速段我們用的是前饋加反饋的複合控制，前饋模型可以精確補償導軌的摩擦力矩和驅動電機的推力波動，因為勻速段的負載變化是准靜態的。
但換向段的瞬間載荷方向翻轉了一百八十度，驅動電機的電磁力、導軌的摩擦力、台面的慣性力三個量同時在翻轉點突變，突變的耦合時間不到五毫秒，遠快於前饋模型的更新周期。
模型跟不上，反饋來不及補，尖峰就上去了。」
肖宿聽完，沒有立刻說話。
他低頭看了一眼那幾組驅動電機的電流波形，目光在換向節點處停了一下，抬起頭說：
「控制算法的思路是沒錯的，問題在於換向過程中的源頭受力變化太快，算法跟不上。
如果要解決這個問題，或許應該從換向軌跡本身去想辦法。」
鄧威和身後的研究員同時眼睛一亮，連忙湊上前去:「變換軌跡？如果是這樣的話，我們應該……」
……
一圈轉完，已經接近中午了。
高長平把肖宿送到車旁，站在車門邊上又說了好一長串話，看他的眼神比早上還要熱切。
肖宿還是不適應這麼熱情的交流，板著臉點了點頭，說了句「文檔這兩天高長安給你們」，就彎腰上了車。
車子駛出園區大門的時候，肖宿靠在座椅上，腦子裡還在轉剛才在物鏡裝調實驗室看到的那一幕。
無論是定量分析、光學設計軟體，還是有限元網格收斂，雖然表面上看每一條都是具體的工程困難，但把它們放在一起，肖宿看到的卻是一個更底層的共同瓶頸。
光刻物鏡的波前優化、光源的相干性均勻度、工件台的換向瞬態，表面上是三個互不相干的子系統問題，但它們在數學上全卡在了同一個地方，那就是高維多變量耦合系統的全局優化。
傳統光學設計的工具箱裡，沒有專門處理這種耦合的工具，所以每個子系統只能在自己的局部空間裡反覆試湊。
局部試湊碰到耦合問題，就像一個人在一個房間裡調家具的位置，但家具的另一頭連在隔壁房間的牆上，他怎麼調都對不齊。
即便是他剛才給羅華寫的那個譜域對消方案，也只能解決單個子系統的優化效率問題。
它可以幫羅華把光瞳函數修正的計算時間從幾個月壓縮到幾天，可以把波像差的校準精度提上去，但它改變不了一個事實，那就是這套光刻系統的整體架構，從一開始就不是為了全局協同優化而設計的。
光源、物鏡、工件台是三個獨立設計的子系統，通過接口拼在一起，接口上的耦合誤差只能靠反覆聯調去磨。
磨得好是經驗，磨不好是常態。
這就是為什麼羅華他們調了快一年，整體波像差還是壓不到目標線以下。
不是他們不夠努力，也不是數學工具不夠好，是這套架構本身的協同天花板就在那兒。
肖宿把目光從車窗外收回來，拿出手機，在備忘錄上打了幾個字。
光源物鏡工件台協同優化、全局耦合函數、EUV光源替代路徑。
接下來的兩天，肖宿又開啟了專注模式，連實驗室也不去了，幾乎把所有的時間都花在了書房裡。
桌上攤開的材料從最開始那疊超材料文獻，逐漸變成了光刻系統各個子系統的技術報告。
高長安之前給他的那份深紫外光刻專項報告只是一個概覽，真正要想從架構層面重新設計一套光刻系統，需要吃透的東西遠比那份報告裡寫的多。
他把目前國際主流的幾套光刻技術路線重新梳理了一遍。
193納米浸沒式光刻是目前應用最成熟的方案，靠的是深紫外雷射器加浸沒液體提高數值孔徑，再通過多重曝光和計算光刻來彌補解析度的不足。
這套方案的極限解析度大概在38納米左右，再往下走就進入EUV的領地了。
極紫外光刻用的是13.5納米波長的光源，理論上可以把解析度直接推到幾納米的量級，但是EUV光源的功率和穩定性一直都是瓶頸，從錫等離子體產生極紫外光的效率極低，大部分能量都變成了廢熱，真正能打到晶圓上的有效光功率少得可憐。
再加上EUV光路必須在真空中傳輸，所有反射鏡都必須是多層鉬矽鍍膜的超精密曲面鏡，加工難度和成本都是天文數字。
肖宿把這些技術路線的底層物理限制在腦子裡過了一遍，目光落在一個關鍵點上。
不管是193浸沒式還是EUV，它們的光源、物鏡、工件台都是獨立設計、獨立優化、再拼在一起聯調的。
這種串行架構天然存在一個無法根除的缺陷，也就是每個子系統在設計的時候都是假設其他子系統處於理想狀態，但實際情況是誰都不理想，偏差就在接口上互相疊加放大了。
如果從一開始就把光源、物鏡、工件台作為一個統一的耦合系統來設計呢？
用同一個全局優化框架去描述三個子系統的所有自由度，讓它們在設計階段就實現協同最優，而不是造出來之後再聯調磨合。
這個想法在腦子裡一浮現，肖宿幾乎是本能地開始往下推。
這套新架構的核心需要一個比譜域對消更底層的數學框架，因為譜域對消解決的還只是單個子系統內部的優化問題。
而要把光源的波前整形、物鏡的波像差補償、工件台的動態定位誤差這三樣東西統一到一個優化空間裡，需要的是一套能同時描述光場傳播、光學傳遞函數和機械運動學的全局耦合函數。
鄧威苦笑了一聲，說道：
「不是不想用，是換向段的受力結構完全變了。
勻速段我們用的是前饋加反饋的複合控制，前饋模型可以精確補償導軌的摩擦力矩和驅動電機的推力波動，因為勻速段的負載變化是准靜態的。
但換向段的瞬間載荷方向翻轉了一百八十度，驅動電機的電磁力、導軌的摩擦力、台面的慣性力三個量同時在翻轉點突變，突變的耦合時間不到五毫秒，遠快於前饋模型的更新周期。
模型跟不上，反饋來不及補，尖峰就上去了。」
肖宿聽完，沒有立刻說話。
他低頭看了一眼那幾組驅動電機的電流波形，目光在換向節點處停了一下，抬起頭說：
「控制算法的思路是沒錯的，問題在於換向過程中的源頭受力變化太快，算法跟不上。
如果要解決這個問題，或許應該從換向軌跡本身去想辦法。」
鄧威和身後的研究員同時眼睛一亮，連忙湊上前去:「變換軌跡？如果是這樣的話，我們應該……」
……
一圈轉完，已經接近中午了。
高長平把肖宿送到車旁，站在車門邊上又說了好一長串話，看他的眼神比早上還要熱切。
肖宿還是不適應這麼熱情的交流，板著臉點了點頭，說了句「文檔這兩天高長安給你們」，就彎腰上了車。
車子駛出園區大門的時候，肖宿靠在座椅上，腦子裡還在轉剛才在物鏡裝調實驗室看到的那一幕。
無論是定量分析、光學設計軟體，還是有限元網格收斂，雖然表面上看每一條都是具體的工程困難，但把它們放在一起，肖宿看到的卻是一個更底層的共同瓶頸。
光刻物鏡的波前優化、光源的相干性均勻度、工件台的換向瞬態，表面上是三個互不相干的子系統問題，但它們在數學上全卡在了同一個地方，那就是高維多變量耦合系統的全局優化。
傳統光學設計的工具箱裡，沒有專門處理這種耦合的工具，所以每個子系統只能在自己的局部空間裡反覆試湊。
局部試湊碰到耦合問題，就像一個人在一個房間裡調家具的位置，但家具的另一頭連在隔壁房間的牆上，他怎麼調都對不齊。
即便是他剛才給羅華寫的那個譜域對消方案，也只能解決單個子系統的優化效率問題。
它可以幫羅華把光瞳函數修正的計算時間從幾個月壓縮到幾天，可以把波像差的校準精度提上去，但它改變不了一個事實，那就是這套光刻系統的整體架構，從一開始就不是為了全局協同優化而設計的。
光源、物鏡、工件台是三個獨立設計的子系統，通過接口拼在一起，接口上的耦合誤差只能靠反覆聯調去磨。
磨得好是經驗，磨不好是常態。
這就是為什麼羅華他們調了快一年，整體波像差還是壓不到目標線以下。
不是他們不夠努力，也不是數學工具不夠好，是這套架構本身的協同天花板就在那兒。
肖宿把目光從車窗外收回來，拿出手機，在備忘錄上打了幾個字。
光源物鏡工件台協同優化、全局耦合函數、EUV光源替代路徑。
接下來的兩天，肖宿又開啟了專注模式，連實驗室也不去了，幾乎把所有的時間都花在了書房裡。
桌上攤開的材料從最開始那疊超材料文獻，逐漸變成了光刻系統各個子系統的技術報告。
高長安之前給他的那份深紫外光刻專項報告只是一個概覽，真正要想從架構層面重新設計一套光刻系統，需要吃透的東西遠比那份報告裡寫的多。
他把目前國際主流的幾套光刻技術路線重新梳理了一遍。
193納米浸沒式光刻是目前應用最成熟的方案，靠的是深紫外雷射器加浸沒液體提高數值孔徑，再通過多重曝光和計算光刻來彌補解析度的不足。
這套方案的極限解析度大概在38納米左右，再往下走就進入EUV的領地了。
極紫外光刻用的是13.5納米波長的光源，理論上可以把解析度直接推到幾納米的量級，但是EUV光源的功率和穩定性一直都是瓶頸，從錫等離子體產生極紫外光的效率極低，大部分能量都變成了廢熱，真正能打到晶圓上的有效光功率少得可憐。
再加上EUV光路必須在真空中傳輸，所有反射鏡都必須是多層鉬矽鍍膜的超精密曲面鏡，加工難度和成本都是天文數字。
肖宿把這些技術路線的底層物理限制在腦子裡過了一遍，目光落在一個關鍵點上。
不管是193浸沒式還是EUV，它們的光源、物鏡、工件台都是獨立設計、獨立優化、再拼在一起聯調的。
這種串行架構天然存在一個無法根除的缺陷，也就是每個子系統在設計的時候都是假設其他子系統處於理想狀態，但實際情況是誰都不理想，偏差就在接口上互相疊加放大了。
如果從一開始就把光源、物鏡、工件台作為一個統一的耦合系統來設計呢？
用同一個全局優化框架去描述三個子系統的所有自由度，讓它們在設計階段就實現協同最優，而不是造出來之後再聯調磨合。
這個想法在腦子裡一浮現，肖宿幾乎是本能地開始往下推。
這套新架構的核心需要一個比譜域對消更底層的數學框架，因為譜域對消解決的還只是單個子系統內部的優化問題。
而要把光源的波前整形、物鏡的波像差補償、工件台的動態定位誤差這三樣東西統一到一個優化空間裡，需要的是一套能同時描述光場傳播、光學傳遞函數和機械運動學的全局耦合函數。