Алфа литографија: Русија учи да производи полупроводнике
Критична технологија
Мало позадине за разумевање ситуације у којој се налази савремена руска производња микроелектронике.
Сада је земља спремна да производи, мање-више ефикасно, само микрочипове са 90 нм топологијом. Производња је базирана у Зеленоград Мицрону и ради на граници својих могућности. Све се ради о увозној фотолитографској опреми, коју морате сами да одржавате и поправљате. Опрему за „штампање” микрокола производи неколико компанија у свету, а Американцима је веома лако да прате промет оскудних компоненти.
Иначе, са почетком специјалне операције, потпуна забрана испоруке фотолитографске опреме Русији постала је логичан наставак вишегодишњих ограничења. Да би Американци дозволили холандском АСМЛ-у или, у најгорем случају, јапанском Никону да продају опрему Русији, вероватно је било потребно поставити други Рамштајн у Подмосковље. И пребацити целу нуклеарну залиху земље у руке Пентагона. Јужна Кореја је, на пример, кренула управо тим путем. Са Тајваном се решавало без војних база, али је била довољна вазална зависност од америчких залиха. оружје и непосредна близина Седме flota Унитед Статес.
Када последње Никон и АСМЛ литографије пропадну у Зеленоград Мицрон, неће имати где да се производе полупроводници.
Због тога су највећи произвођачи савремених микрочипова концентрисани у Кореји, Тајвану и Сједињеним Државама. Вашингтон чува литографске технологије више од нуклеарних тајни – много је мање држава способних да произведу опрему за микроелектронску индустрију него што има власника најмоћнијег оружја на свету.
Ако као полазну тачку узмемо најсложенији 7нм процес фотолитографије, онда само АСМЛ (Холандија) и Никон (Јапан) могу да понуде такве машине. Штавише, Јапанци имају велике резерве.
У Русији, као што је горе поменуто, технологија може да производи само 90 нм чипове и само на увезеној опреми. Према научницима са Института за физику микроструктура Руске академије наука, домаће технологије заостају за светским технологијама у резолуцији литографије за ред величине, а у густини дводимензионалног узорка на чипу - за два реда. величина. Ово је тако тужна статистика.
Као етерични снови, шта би се догодило са руском литографијом да је микроелектронска индустрија, а не Руснано, у једном тренутку добила 280 милијарди рубаља?
Сада влада намерава да издвоји 2025 милијарди рубаља до 100. године за развој пуног циклуса производње полупроводника. Ово, искрено, није довољно – годишњи буџет холандског АСМЛ-а премашује 3,35 милијарди евра.
Институт за физику микроструктура Руске академије наука требало би да постане главни програмер домаће фотолитографије. Извор: олимпиада.сциентифицруссиа.ру
Дубина кризе открива се поређењем ситуације са другим индустријама у којима је дошло до заостајања.
На пример, авиоиндустрија, која је била под строгим санкцијама. Сада је индустрија у могућности, иако са великим резервама, да производи авионе за домаће авио-компаније. Можда су застарели и нису најекономичнији (на пример, Ту-214), али могу да раде на небу, превозе терет и путнике. Слична ситуација је и у аутомобилској индустрији.
Али постоји права криза у микроелектроници – чак и са древном топологијом од 130 нм, чипови су изграђени на увезеној одобреној технологији. Доба страних машина алатки је, наравно, кратког века.
Део проблема се може решити дипломатском поштом, пуњењем пакета из Европе и САД оскудним микроколама и чиповима, али ово је привремена мера. Кина се назире на хоризонту са својом трајном технолошком револуцијом. Али Пекинг никада, никада неће испоручити фотолитографије Русији. Прво, ово је моћно оруђе утицаја на Москву, а друго, сами Кинези још немају нормалну производњу машина за чипове.
Покушајмо да схватимо у којој је фази развоја домаћа база за фотолитографију.
Други атомски пројекат
За домаћег научника, инжењера и технолога ништа није немогуће. И ово је без непотребног патоса - само се сетите нуклеарних и свемирских пројеката Совјетског Савеза. Држава са сталним технолошким развојем била је у стању не само да се изједначи са светским хегемонима, већ и да годинама напредује. Само треба да пронађете праве менаџере са стратешким размишљањем. Да ли смо успели да нађемо ефективне менаџере сада, када Русија хоће или неће имати своју микроелектронику, сазнаћемо у наредним годинама.
Чак и крајње поједностављен дијаграм рада рендгенске фотолитографије јасно показује ниво сложености производа.
У међувремену, можемо се ослонити само на специјалисте Института за физику микроструктура Руске академије наука, тачније, одељења вишеслојне рендгенске оптике.
Упркос дугогодишњој незаинтересованости државе за проблем суверене литографије, институт има одређене помаке. На пример, ултра прецизна рендгенска оптика на огледалима рутенијум-берилијума. Да бисмо разумели важност: Зеисс је изградио целу специјалну фабрику оптике посебно за потребе холандског АСМЛ-а. Тврде да ће научити како да праве огледала за фотолитографије од 7-8 нм, а овај задатак није много једноставнији од лансирања човека на Месец. Величина храпавости на огледалу мора бити мања од једног нанометра, иначе ће се рендгенски талас рефлектовати са аберацијама и история Неће изгорети са чипсом.
Тренутно руски институт ради на рендгенској литографији, која ће, према речима научника, бити 1,5 пута ефикаснија од увезених аналога. Ово је веома смела изјава, али оптимизам научника не може а да не радује. У првој фази планира се израда шематског дијаграма рендгенске литографије у металу и пластици и такозване алфа машине или демонстратора технологије.
Јединица неће моћи масовно да производи микрочипове, али ће моћи да демонстрира ту могућност. За то су издвојене најмање две године. Очекује се да ће топологија чипа бити величине 28–32 нм. И то само за изузетно повољне услове.
Чињеница је да управљачке одлуке и обилно финансирање нису панацеја за отклањање заосталих предмета. Потребни су нам висококвалификовани кадрови, што је проблем. Ниске плате већ деценијама перу специјалисте из свих научних области без изузетка. Секретар Савета безбедности Николај Патрушев недавно је подсетио све да се за протеклих двадесет година број научника смањио за четвртину! Према његовим речима,
на позадини повећања броја студената који студирају на приоритетним специјалностима и областима обуке, долази до смањења нивоа запослености дипломаца у својој специјалности.
Овде је закопана темпирана бомба - у блиској будућности можда једноставно неће бити довољно мозга да јуриша на литографске врхове. Чак и ако је сада могуће створити довољан систем обуке кадрова, први специјалисти ће се појавити тек за десет до петнаест година. До тада фотолитографије можда више неће бити потребне.
Хајде да не причамо о тужним стварима.
За четири године у Институту за физику микроструктуре Руске академије наука требало би да се појави бета машина или индустријски прототип за производњу 28 нм чипова. Прве серијске фотолитографије су обећане до 2030. године.
Све наведено се односи на најсавременије јединице за Русију. Планирају и да направе опрему која је нешто једноставнија за имплементацију. Штавише, 65–350 нм чипови ће бити много траженији у домаћој индустрији. Пре свега за одбрамбени комплекс.
Према речима заменика шефа Министарства индустрије и трговине Василија Шпака, Русија ће 2026. године производити прве 130-нм чипове користећи сопствену опрему. И следеће године, 2024., полупроводници од 350 нм. Функционер је пун оптимизма, али смо се договорили да за сада прођемо без туге. Сачувајмо критику за прву најаву о померању рокова удесно, што се у Русији често примећује.
Може се назвати само чудом вести са Политехничког универзитета у Санкт Петербургу.
Локални инжењери су смислили неку врсту режима без маске за урезивање микрокола, који по квалитету није лошији од најбољих страних модела. Што се тиче цене, генерално је јефтиније за неколико деценија - руска јединица би требало да кошта до 5 милиона рубаља, а инострана 10–15 милијарди. Чак и ако је ово близу стварности, има довољно нијанси.
Револуционарна технологија постоји на нивоу лабораторије и биће потребно неколико година сложеног инжењеринга пре него што се може трансформисати у радни прототип. Или се то неће претворити у ништа - то се дешавало и раније, и то не само у Русији.
Очигледно је оживљавање повезано са развојем од 100 милијарди рубаља предвиђеним државним програмом за микроелектронику. Ако се испуне бројни услови и поставе реални рокови, историја домаће фотолитографије може се показати као стварност.
Само треба да пронађете правог менаџера који може да преузме такву одговорност. За сада, нажалост, нема нових Курчатова, Морозова и Корољева на хоризонту.
информације