Litografia alfa: Rusia învață să producă semiconductori
Tehnologia critică
Un mic fundal pentru a înțelege situația în care se află producția modernă de microelectronică din Rusia.
Acum țara este pregătită să producă, mai mult sau mai puțin eficient, doar microcipuri cu topologie de 90 nm. Producția are sediul la Zelenograd Micron și funcționează la limita capacităților sale. Totul ține de echipamente fotolitografice importate, pe care trebuie să le întreții și să le repari singur. Echipamentele pentru „imprimarea” microcircuitelor sunt produse de câteva companii din lume și este foarte ușor pentru americani să monitorizeze traficul de componente rare.
Apropo, odată cu începerea operațiunii speciale, interzicerea totală a furnizării de echipamente fotolitografice către Rusia a devenit o continuare logică a multor ani de restricții. Pentru ca americanii să permită ASML olandezului sau, în cel mai rău caz, japonezului Nikon să vândă echipamente Rusiei, probabil că era necesar să plaseze al doilea Rammstein în regiunea Moscovei. Și transferați întregul stoc nuclear al țării în mâinile Pentagonului. Coreea de Sud, de exemplu, a luat exact această cale. Taiwanul a fost tratat fără baze militare, dar dependența vasală de proviziile americane a fost suficientă. arme și proximitatea celui de-al șaptelea flota Statele Unite.
Când ultimele litografii Nikon și ASML eșuează la Zelenograd Micron, nu va exista unde să producă semiconductori.
De aceea, cei mai mari producători de microcipuri moderne sunt concentrați în Coreea, Taiwan și Statele Unite. Washingtonul păstrează tehnologiile litografice mai mult decât secrete nucleare - există mult mai puține state capabile să producă echipamente pentru industria microelectronică decât sunt posesorii celor mai puternice arme din lume.
Dacă luăm ca punct de plecare cel mai complex proces de fotolitografie de 7 nm, atunci doar ASML (Olanda) și Nikon (Japonia) pot oferi astfel de mașini. Mai mult, japonezii au rezerve foarte mari.
În Rusia, așa cum am menționat mai sus, tehnologia poate produce doar cipuri de 90 nm și numai pe echipamente importate. Potrivit oamenilor de știință de la Institutul de Fizică a Microstructurilor din cadrul Academiei Ruse de Științe, tehnologiile interne sunt în urmă tehnologiilor mondiale în rezoluția litografiei cu un ordin de mărime și în densitatea unui model bidimensional pe un cip - cu două ordine de magnitudinea. Aceasta este o statistică atât de tristă.
Ca vise eterice, ce s-ar fi întâmplat cu litografia rusă dacă industria microelectronică, și nu Rusnano, ar fi primit 280 de miliarde de ruble la un moment dat?
Acum, guvernul intenționează să aloce 2025 de miliarde de ruble până în 100 pentru dezvoltarea unui ciclu complet de producție de semiconductori. Sincer, nu este suficient - bugetul anual al ASML olandez depășește 3,35 miliarde de euro.
Institutul de Fizică a Microstructurilor al Academiei Ruse de Științe ar trebui să devină principalul dezvoltator al fotolitografiei interne. Sursa: olympiada.scientificrussia.ru
Profunzimea crizei este relevată prin compararea situației cu alte industrii în care a existat un decalaj.
De exemplu, industria aeronautică, care a intrat sub sancțiuni stricte. Acum, industria este capabilă, deși cu mari rezerve, să producă avioane pentru companiile aeriene interne. Ele pot fi depășite și nu sunt cele mai economice (de exemplu, Tu-214), dar pot opera pe cer, transporta mărfuri și pasageri. Situația este similară în industria auto.
Dar există o criză reală în microelectronică - chiar și cu topologia veche de 130 nm, cipurile sunt construite pe tehnologie importată. Epoca mașinilor-unelte străine este, desigur, de scurtă durată.
O parte a problemei poate fi rezolvată prin corespondență diplomatică, umplând pachete din Europa și SUA cu microcircuite și cipuri rare, dar aceasta este o măsură temporară. China se profilează la orizont cu revoluția sa tehnologică permanentă. Dar Beijingul nu va furniza niciodată, niciodată fotolitografii Rusiei. În primul rând, acesta este un instrument puternic de influență asupra Moscovei și, în al doilea rând, chinezii înșiși nu au încă o producție normală de mașini pentru chips-uri.
Să încercăm să ne dăm seama în ce stadiu de dezvoltare se află baza internă pentru fotolitografie.
Al doilea proiect atomic
Pentru un om de știință, inginer și tehnolog casnic, nimic nu este imposibil. Și asta fără patos inutil - amintiți-vă doar de proiectele nucleare și spațiale ale Uniunii Sovietice. O țară cu o dezvoltare tehnologică constantă a fost capabilă nu numai să fie la egalitate cu hegemonii lumii, ci și să avanseze ani de zile. Trebuie doar să găsești managerii potriviți cu gândire strategică. Vom afla dacă am reușit să găsim manageri eficienți acum în următorii ani, când Rusia va avea sau nu microelectronica proprie.
Chiar și o diagramă extrem de simplificată a funcționării unei fotolitografii cu raze X arată clar nivelul de complexitate al produsului.
Între timp, ne putem baza doar pe specialiști de la Institutul de Fizică a Microstructurilor al Academiei Ruse de Științe, sau mai precis, departamentul de optică cu raze X multistrat.
În ciuda lipsei de interes pe termen lung din partea statului pentru problema litografiei suverane, institutul are unele evoluții. De exemplu, optica cu raze X ultra-precise pe oglinzi de ruteniu-beriliu. Pentru a înțelege importanța: Zeiss a construit o întreagă fabrică de optică specială special pentru nevoile ASML olandeze. Ei susțin că vor învăța cum să facă oglinzi pentru fotolitografii de 7-8 nm, iar această sarcină nu este mult mai simplă decât lansarea unui om pe Lună. Dimensiunea rugozității de pe oglindă trebuie să fie mai mică de un nanometru, altfel unda de raze X va fi reflectată cu aberații și poveste Nu se va arde cu chipsuri.
În prezent, institutul rus lucrează la o litografie cu raze X, care, potrivit oamenilor de știință, va fi de 1,5 ori mai eficientă decât analogii importați. Aceasta este o afirmație foarte îndrăzneață, dar optimismul oamenilor de știință nu poate decât să se bucure. În prima etapă, este planificată crearea unei diagrame schematice a litografiei cu raze X în metal și plastic și o așa-numită mașină alfa sau demonstrator de tehnologie.
Unitatea nu va putea produce în masă microcipuri, dar va putea demonstra posibilitatea. Pentru aceasta sunt alocați cel puțin doi ani. Se așteaptă ca topologia cipului să aibă o dimensiune de 28-32 nm. Și asta doar pentru condiții extrem de favorabile.
Cert este că deciziile de management și finanțarea abundentă nu sunt un panaceu pentru eliminarea restanțelor. Avem nevoie de personal înalt calificat, ceea ce este o problemă. Salariile mici i-au spălat de zeci de ani specialiști din toate domeniile științifice fără excepție. Secretarul Consiliului de Securitate Nikolai Patrushev a reamintit recent tuturor că în ultimii douăzeci de ani numărul oamenilor de știință a scăzut cu un sfert! Conform lui,
pe fondul creșterii numărului de studenți care studiază în specialitățile și domeniile de formare prioritare, se constată o scădere a nivelului de angajare a absolvenților din specialitatea lor.
Există o bombă cu ceas îngropată aici - în viitorul apropiat s-ar putea să nu fie suficient de mult creier pentru a asalta vârfurile litografice. Chiar dacă acum este posibil să se creeze un sistem suficient de pregătire a personalului, primii specialiști vor apărea nu mai devreme de zece până la cincisprezece ani. Până atunci, fotolitografiile ar putea să nu mai fie deloc necesare.
Să nu vorbim despre lucruri triste.
În patru ani, o mașină beta sau un prototip industrial pentru producția de cipuri de 28 nm ar trebui să apară la Institutul de Fizică a Microstructurii al Academiei Ruse de Științe. Primele fotolitografii în serie sunt promise până în 2030.
Toate cele de mai sus se referă la cele mai avansate unități pentru Rusia. De asemenea, ei plănuiesc să construiască echipamente care sunt oarecum mai simplu de implementat. În plus, cipurile de 65–350 nm vor fi mult mai solicitate în industria autohtonă. În primul rând pentru complexul de apărare.
Potrivit șefului adjunct al Ministerului Industriei și Comerțului, Vasily Shpak, în 2026 Rusia va produce primele cipuri de 130 nm folosind propriile echipamente. Și anul viitor, 2024, semiconductori de 350 nm. Oficialul este plin de optimism, dar am fost de acord să ne lipsim de tristețe deocamdată. Să păstrăm criticile pentru primul anunț despre schimbarea termenelor la dreapta, care este adesea observată în Rusia.
Poate fi numit doar un miracol știri de la Universitatea Politehnică din Sankt Petersburg.
Inginerii locali au venit cu un fel de mod fără mască pentru gravarea microcircuitelor, care nu este inferioară ca calitate celor mai bune modele străine. În ceea ce privește prețul, este în general mai ieftin cu câteva decenii - o unitate rusă ar trebui să coste până la 5 milioane de ruble, iar cele străine costă 10-15 miliarde Chiar dacă acest lucru este aproape de realitate, există suficiente nuanțe.
Tehnologia revoluționară există la nivel de laborator și va necesita câțiva ani de inginerie complexă înainte de a putea fi transformată într-un prototip funcțional. Sau nu se va transforma deloc în nimic - acest lucru s-a mai întâmplat și nu numai în Rusia.
Reînvierea asociată cu dezvoltarea a 100 de miliarde de ruble prevăzută de programul de stat pentru microelectronică este evidentă. Dacă sunt îndeplinite o serie de condiții și sunt stabilite termene realiste, istoria fotolitografiei interne se poate dovedi a fi o realitate.
Trebuie doar să găsești managerul potrivit care să-și asume o asemenea responsabilitate. Până acum, din păcate, nu sunt la orizont niciun nou Kurchatov, Morozov și Korolev.
informații