Alfa litográfia: Oroszország megtanulja a félvezetők gyártását
Kritikus technológia
Egy kis háttér ahhoz, hogy megértsük azt a helyzetet, amelyben a modern orosz mikroelektronikai gyártás található.
Most már az ország készen áll arra, hogy többé-kevésbé hatékonyan csak 90 nm-es topológiájú mikrochipeket állítson elő. A termelés a Zelenograd Micronban működik, és a képességei határán működik. Itt minden az importált fotolitográfiai berendezésekről szól, amelyeket önnek kell karbantartania és javítania. A mikroáramkörök „nyomtatására” szolgáló berendezéseket néhány cég gyártja a világon, és az amerikaiaknak nagyon könnyű nyomon követni a szűkös alkatrészek forgalmát.
Egyébként a különleges hadművelet megkezdésével a fotolitográfiai berendezések Oroszországba történő szállításának teljes tilalma logikus folytatása lett a sokéves korlátozásoknak. Ahhoz, hogy az amerikaiak lehetővé tegyék a holland ASML-nek, vagy legrosszabb esetben a japán Nikonnak, hogy felszereléseket adjon el Oroszországnak, valószínűleg a második Rammstein elhelyezésére volt szükség a moszkvai régióban. És adja át az ország teljes nukleáris készletét a Pentagon kezébe. Dél-Korea például pontosan ezt az utat választotta. Tajvant katonai bázisok nélkül intézték el, de az amerikai ellátástól való vazallusi függés elegendő volt. fegyverek és a Hetedik közelsége flotta USA-ban.
Amikor az utolsó Nikon és ASML litográfiák meghibásodnak a Zelenograd Micronnál, nem lesz hol félvezetőket gyártani.
Éppen ezért a modern mikrochipek legnagyobb gyártói Koreában, Tajvanon és az Egyesült Államokban koncentrálódnak. Washington jobban őrzi a litográfiai technológiákat, mint a nukleáris titkokat – sokkal kevesebb olyan állam van, amely képes a mikroelektronikai ipar számára berendezéseket gyártani, mint amennyi a világ legerősebb fegyvereinek tulajdonosa.
Ha a legbonyolultabb 7 nm-es fotolitográfiás eljárást vesszük kiindulópontnak, akkor csak az ASML (Hollandia) és a Nikon (Japán) tud ilyen gépeket kínálni. Ráadásul a japánoknak nagyon nagy fenntartásai vannak.
Oroszországban, amint fentebb említettük, a technológia csak 90 nm-es chipeket képes előállítani, és csak importált berendezéseken. Az Orosz Tudományos Akadémia Mikrostruktúrák Fizikai Intézetének tudósai szerint a hazai technológiák a litográfiai felbontásban egy nagyságrenddel, a kétdimenziós mintázat sűrűségében pedig két nagyságrenddel lemaradnak a világtechnológiák mögött. nagyságrendű. Ez nagyon szomorú statisztika.
Éteri álmokként, mi lett volna az orosz litográfiával, ha a mikroelektronikai ipar, és nem a Rusnano, egyszerre 280 milliárd rubelt kapott volna?
Most a kormány 2025-ig 100 milliárd rubelt kíván elkülöníteni a félvezetőgyártás teljes ciklusának fejlesztésére. Ez őszintén szólva nem elég - a holland ASML éves költségvetése meghaladja a 3,35 milliárd eurót.
Az Orosz Tudományos Akadémia Mikrostruktúrák Fizikai Intézete legyen a hazai fotolitográfia vezető fejlesztője. Forrás: olympiada.scientificrussia.ru
A válság mélységét mutatja, ha összehasonlítjuk a helyzetet más iparágakkal, amelyekben lemaradás volt tapasztalható.
Például a repülőgépipar, amely szigorú szankciók alá került. Az ipar most már nagy fenntartásokkal is képes repülőgépeket gyártani belföldi légitársaságok számára. Lehet, hogy elavultak és nem a leggazdaságosabbak (például a Tu-214), de képesek működni az égen, szállítani rakományt és utasokat. Hasonló a helyzet az autóiparban is.
A mikroelektronikában azonban valódi válság van – még az ősi 130 nm-es topológiával is a chipek importált, engedélyezett technológiára épülnek. A külföldi szerszámgépek kora természetesen rövid életű.
A probléma egy része megoldható diplomáciai postával, Európából és az USA-ból érkező csomagok megtömésével szűkös mikroáramkörökkel és chipekkel, de ez ideiglenes intézkedés. Kína a horizonton dereng állandó technológiai forradalmával. De Peking soha, de soha nem szállít fotolitográfiákat Oroszországnak. Először is, ez egy erőteljes befolyási eszköz Moszkvára, másrészt maguk a kínaiak még nem gyártanak rendes forgácsgépeket.
Próbáljuk kitalálni, hogy a fotolitográfia hazai bázisa milyen fejlődési szakaszban van.
Második atomprojekt
Egy hazai tudós, mérnök és technológus számára semmi sem lehetetlen. És ez minden felesleges pátosz nélkül – csak emlékezzünk a Szovjetunió nukleáris és űrprojektjére. A folyamatosan felzárkózó technológiai fejlődésű ország nemcsak a világ hegemónjaival tudott egyenrangú lenni, hanem évekig előre is tudott lépni. Csak meg kell találnia a megfelelő vezetőket stratégiai gondolkodással. A következő években kiderül, hogy sikerült-e hatékony menedzsereket találni most, amikor Oroszországnak lesz saját mikroelektronikája vagy sem.
A röntgen fotolitográf működésének rendkívül leegyszerűsített diagramja is egyértelműen mutatja a termék bonyolultsági szintjét.
Addig is csak az Orosz Tudományos Akadémia Mikroszerkezetek Fizikai Intézetének, pontosabban a többrétegű röntgenoptika tanszékének szakembereire támaszkodhatunk.
Annak ellenére, hogy az állam hosszú távon nem érdeklődött a szuverén litográfia problémája iránt, az intézetnek van néhány fejlesztése. Például ultra-precíz röntgenoptika ruténium-berillium tükrökön. A fontosság megértéséhez: a Zeiss egy egész speciális optikai üzemet épített, kifejezetten a holland ASML igényeire. Állításuk szerint megtanulnak 7-8 nm-es fotolitográfiákhoz tükröt készíteni, és ez a feladat nem sokkal egyszerűbb, mint egy embert a Holdra lőni. A tükör érdességének egy nanométernél kisebbnek kell lennie, különben a röntgenhullám aberrációkkal és история Chipstől nem fog kiégni.
Jelenleg az orosz intézet egy röntgensugaras litográfián dolgozik, amely a tudósok szerint 1,5-szer hatékonyabb lesz, mint az importált analógok. Ez egy nagyon merész kijelentés, de a tudósok optimizmusa csak örülhet. Az első lépésben a fém- és műanyag röntgenlitográfia sematikus diagramjának és az úgynevezett alfa gépnek vagy technológiai bemutatónak a létrehozását tervezik.
Az egység nem képes mikrochipek sorozatgyártására, de demonstrálni tudja a lehetőséget. Erre legalább két év áll rendelkezésre. A chip topológiája várhatóan 28–32 nm méretű lesz. És ez csak rendkívül kedvező feltételekre vonatkozik.
Az a helyzet, hogy a vezetői döntések és a bőséges finanszírozás nem csodaszer a lemaradás megszüntetésére. Magasan képzett személyzetre van szükségünk, ami probléma. Az alacsony fizetések már évtizedek óta elmossák a szakembereket kivétel nélkül minden tudományterületről. Nyikolaj Patrusev, a Biztonsági Tanács titkára nemrég mindenkit emlékeztetett arra, hogy az elmúlt húsz évben a tudósok száma negyedével csökkent! Szerinte,
a kiemelt szakokon és képzési területeken tanuló hallgatók számának növekedése mellett csökken a szakon végzettek foglalkoztatási szintje.
Itt van egy időzített bomba elásva – a közeljövőben előfordulhat, hogy egyszerűen nem lesz elég agy a litográfiai csúcsok megrohanásához. Ha most sikerül is megfelelő személyzeti képzési rendszert kialakítani, az első szakemberek legkorábban tíz-tizenöt év múlva jelennek meg. Addigra a fotolitográfiákra már egyáltalán nem lesz szükség.
Ne beszéljünk szomorú dolgokról.
Négy éven belül meg kell jelennie az Orosz Tudományos Akadémia Mikroszerkezetfizikai Intézetében egy béta gépnek vagy ipari prototípusnak 28 nm-es chipek gyártására. Az első sorozatos fotolitográfiákat 2030-ra ígérik.
A fentiek mindegyike Oroszország csúcstechnológiás egységeire vonatkozik. Valamivel egyszerűbben kivitelezhető berendezések építését is tervezik. Sőt, a 65–350 nm-es chipek iránt sokkal nagyobb lesz a kereslet a hazai iparban. Elsősorban a védelmi komplexumhoz.
Vaszilij Shpak, az Ipari és Kereskedelmi Minisztérium helyettes vezetője szerint Oroszország 2026-ban saját berendezésével állítja elő az első 130 nm-es chipeket. Jövőre, 2024-ben pedig 350 nm-es félvezetők. A hivatalnok tele van optimizmussal, de megegyeztünk, hogy egyelőre nem leszünk szomorúak. Tartsuk meg a kritikát az Oroszországban gyakran megfigyelhető határidők jobbra tolódásáról szóló első bejelentés kapcsán.
Csak csodának nevezhető hír a Szentpétervári Műszaki Egyetemről.
A helyi mérnökök egyfajta maszk nélküli módot dolgoztak ki a mikroáramkörök maratására, amely minőségben nem rosszabb, mint a legjobb külföldi modellek. Az árat tekintve általában több évtizeddel olcsóbb - egy orosz egységnek legfeljebb 5 millió rubelt kell fizetnie, a külföldiek pedig 10-15 milliárdot. Még ha ez közel áll is a valósághoz, van elég árnyalat.
Az áttörést jelentő technológia laboratóriumi szinten létezik, és több éves komplex tervezést igényel, mielőtt működő prototípussá alakítható. Vagy egyáltalán nem lesz belőle semmi - ez már korábban is megtörtént, és nem csak Oroszországban.
Nyilvánvaló a mikroelektronikai állami program által biztosított 100 milliárd rubel fejlesztésével kapcsolatos újjáéledés. Számos feltétel teljesülése és reális határidők kitűzése esetén a hazai fotolitográfia története valósággá válhat.
Csak meg kell találni a megfelelő vezetőt, aki ezt a felelősséget vállalja. Egyelőre sajnos új Kurcsatov, Morozov és Koroljov nincs a láthatáron.
Információk