극자외선(EUV) 13.5nm 리소그래피 주석(Sn) 액적 레이저 플라스마(LPP) & 1,000Hz 0-Alloc C# 초정밀 조준 서보 제어기

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;

namespace ZeliDesk.Stem.Semiconductor
{
    /// <summary>
    /// EUV 액적 조준 텔레메트리 구조체 (16-byte 스택 전용)
    /// </summary>
    public readonly ref struct EuvAimingState
    {
        public readonly float DropletJitterUm;    // 액적 위치 지터 편차 (um)
        public readonly float ConversionEffPct;   // EUV 변환 효율 (CE %)
        public readonly float GalvoAngleUrad;     // 갈바노 미러 보정 각도 (urad)
        public readonly bool TriggerInterlockOk;  // 발사 인터록 안전 승인

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public EuvAimingState(float jitter, float ce, float angle, bool ok)
        {
            DropletJitterUm = jitter;
            ConversionEffPct = ce;
            GalvoAngleUrad = angle;
            TriggerInterlockOk = ok;
        }
    }

    /// <summary>
    /// 1,000Hz Zero-Allocation EUV 주석 액적 레이저 플라스마 조준 서보 엔진
    /// </summary>
    public ref struct EuvDropletAimingServoEngine
    {
        private readonly float _nominalVelocityMPerS; // 공칭 액적 비행 속도 (e.g. 80 m/s)
        private readonly float _flightDistanceMm;     // 노즐-초점 비행 거리 (e.g. 50 mm)
        private float _filteredJitterUm;              // 1차 필터링된 위치 지터
        private float _lastGalvoAngleUrad;            // 직전 갈바노 각도

        private const float MaxAllowedJitterUm = 3.5f; // 레이저 허용 오차 한계 (um)
        private const float BaseConversionEff = 5.2f;  // 최적 정렬 시 변환 효율 (%)

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public EuvDropletAimingServoEngine(float velocity, float flightDistance)
        {
            _nominalVelocityMPerS = velocity;
            _flightDistanceMm = flightDistance;
            _filteredJitterUm = 0.0f;
            _lastGalvoAngleUrad = 0.0f;
        }

        /// <summary>
        /// 1ms 주기(1,000Hz) 액적 센서 ToF 편차 분석 및 갈바노 보정 각도 산출 (0-Alloc)
        /// </summary>
        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public EuvAimingState Update1Khz(ReadOnlySpan<float> tofBatchNs, float measuredCeRecent)
        {
            // 1) 1ms 간 누적된 고속 광센서 ToF 편차 평균 산출 (노이즈 강인성)
            float sumDeltaNs = 0.0f;
            for (int i = 0; i < tofBatchNs.Length; i++)
            {
                sumDeltaNs += tofBatchNs[i];
            }
            float avgDeltaNs = sumDeltaNs / tofBatchNs.Length;

            // 2) 비행시간 편차로부터 위치 지터 Δz 역산 (Δz = v * Δt)
            float instantaneousJitterUm = avgDeltaNs * 1e-3f * _nominalVelocityMPerS;
            _filteredJitterUm += (instantaneousJitterUm - _filteredJitterUm) * 0.25f;

            // 3) 갈바노 각도 초미세 비례 보정 (Δθ = Δz / L)
            float targetAngleUrad = (_filteredJitterUm / _flightDistanceMm) * 1000.0f;
            _lastGalvoAngleUrad += (targetAngleUrad - _lastGalvoAngleUrad) * 0.4f;

            // 4) 허용 오차 초과 시 메인 고출력 레이저 인터록 보호 트리거
            bool interlockSafe = MathF.Abs(_filteredJitterUm) <= MaxAllowedJitterUm;
            float currentCe = interlockSafe ? MathF.Max(measuredCeRecent, BaseConversionEff - MathF.Abs(_filteredJitterUm) * 0.3f) : 0.0f;

            return new EuvAimingState(_filteredJitterUm, currentCe, _lastGalvoAngleUrad, interlockSafe);
        }
    }
}