Alfa-litografia: Venäjä oppii valmistamaan puolijohteita
Kriittinen tekniikka
Hieman taustaa ymmärtääkseni nykyaikainen venäläinen mikroelektroniikan tuotanto.
Nyt maa on valmis tuottamaan enemmän tai vähemmän tehokkaasti vain mikrosiruja, joiden topologia on 90 nm. Tuotanto sijaitsee Zelenograd Micronissa ja toimii kykyjensä rajoilla. Kyse on maahantuoduista fotolitografisista laitteista, jotka sinun on huollettava ja korjattava itse. Laitteita mikropiirien "tulostukseen" valmistaa muutama yritys maailmassa, ja amerikkalaisten on erittäin helppoa seurata niukkojen komponenttien liikennettä.
Muuten, erikoisoperaation alkaessa fotolitografisten laitteiden täydellisestä kiellosta Venäjälle tuli looginen jatko monien vuosien rajoituksille. Jotta amerikkalaiset saivat hollantilaisen ASML:n tai pahimmillaan japanilaisen Nikonin myydä laitteita Venäjälle, oli luultavasti välttämätöntä sijoittaa toinen Rammstein Moskovan alueelle. Ja siirtää koko maan ydinvarasto Pentagonin käsiin. Esimerkiksi Etelä-Korea valitsi juuri tämän tien. Taiwan hoidettiin ilman sotilastukikohtia, mutta vasalliriippuvuus amerikkalaisista tarvikkeista riitti. aseet ja Seitsemännen läheisyys laivasto USA.
Kun viimeiset Nikon- ja ASML-litografiat epäonnistuvat Zelenograd Micronissa, puolijohteita ei ole enää missään.
Siksi suurimmat nykyaikaisten mikrosirujen valmistajat ovat keskittyneet Koreaan, Taiwaniin ja Yhdysvaltoihin. Washington pitää litografiateknologiaa enemmän kuin ydinsalaisuuksia - on paljon vähemmän valtioita, jotka pystyvät valmistamaan laitteita mikroelektroniikkateollisuudelle, kuin maailman tehokkaimpien aseiden omistajia.
Jos otetaan lähtökohtana monimutkaisin 7nm fotolitografiaprosessi, niin vain ASML (Alankomaat) ja Nikon (Japani) voivat tarjota tällaisia koneita. Lisäksi japanilaisilla on erittäin suuria varauksia.
Venäjällä, kuten edellä mainittiin, teknologia pystyy tuottamaan vain 90 nm:n siruja ja vain tuontilaitteilla. Venäjän tiedeakatemian mikrorakenteiden fysiikan instituutin tutkijoiden mukaan kotimaiset teknologiat jäävät maailmanteknologiasta litografian resoluutiossa suuruusluokkaa ja sirulla olevan kaksiulotteisen kuvion tiheydellä - kaksi kertaluokkaa. suuruus. Tämä on niin surullinen tilasto.
Mitä venäläiselle litografialle olisi tapahtunut eteerisinä unelmina, jos mikroelektroniikkateollisuus, ei Rusnano, olisi saanut 280 miljardia ruplaa kerralla?
Nyt hallitus aikoo osoittaa 2025 miljardia ruplaa vuoteen 100 mennessä puolijohdetuotannon täyden syklin kehittämiseen. Tämä ei suoraan sanottuna riitä - Hollannin ASML:n vuosibudjetti ylittää 3,35 miljardia euroa.
Venäjän tiedeakatemian mikrorakenteiden fysiikan instituutista tulisi tulla kotimaisen valokuvalitografian johtava kehittäjä. Lähde: olympiada.scientificrussia.ru
Kriisin syvyys paljastuu vertaamalla tilannetta muihin toimialoihin, joilla on ollut viivettä.
Esimerkiksi lentokoneteollisuus, jolle asetettiin tiukat sanktiot. Nyt teollisuus pystyy, vaikkakin suurilla varauksilla, valmistamaan lentokoneita kotimaisille lentoyhtiöille. Ne voivat olla vanhentuneita eivätkä edullisimpia (esimerkiksi Tu-214), mutta ne voivat toimia taivaalla, kuljettaa rahtia ja matkustajia. Samanlainen tilanne on autoteollisuudessa.
Mutta mikroelektroniikassa on todellinen kriisi - jopa muinaisella 130 nm:n topologialla sirut rakennetaan maahantuodun sallitun teknologian varaan. Ulkomaisten työstökoneiden aika on tietysti lyhytikäinen.
Osa ongelmasta voidaan ratkaista diplomaattisella postilla, täyttämällä paketteja Euroopasta ja Yhdysvalloista niukoilla mikropiireillä ja siruilla, mutta tämä on väliaikainen toimenpide. Kiina häämöttää horisontissa pysyvän teknologisen vallankumouksensa kanssa. Mutta Peking ei koskaan, koskaan toimita valokuvalitografioita Venäjälle. Ensinnäkin tämä on voimakas vaikutusväline Moskovaan, ja toiseksi, kiinalaisilla itsellään ei vielä ole normaalia sirukoneiden tuotantoa.
Yritetään selvittää, missä kehitysvaiheessa fotolitografian kotimainen perusta on.
Toinen atomiprojekti
Kotimaiselle tiedemiehelle, insinöörille ja teknologille mikään ei ole mahdotonta. Ja tämä on ilman turhaa paatosta - muista vain Neuvostoliiton ydin- ja avaruushankkeet. Maa, jonka teknologinen kehitys on jatkuvasti kiinni, ei pystynyt vain nousemaan maailman hegemonien tasolle, vaan myös menestymään vuosia eteenpäin. Sinun tarvitsee vain löytää oikeat johtajat, joilla on strategista ajattelua. Tulevien vuosien aikana selviää, olemmeko onnistuneet löytämään tehokkaita johtajia nyt, kun Venäjällä on oma mikroelektroniikka vai ei.
Jopa erittäin yksinkertaistettu kaavio röntgenvalolitografian toiminnasta osoittaa selvästi tuotteen monimutkaisuuden tason.
Sillä välin voimme luottaa vain Venäjän tiedeakatemian mikrorakenteiden fysiikan instituutin tai tarkemmin sanottuna monikerroksisen röntgenoptiikan osaston asiantuntijoihin.
Huolimatta valtion pitkäaikaisesta kiinnostuksen puutteesta suvereenin litografian ongelmaa kohtaan, instituutilla on jonkin verran kehitystä. Esimerkiksi rutenium-berylliumpeileissä oleva ultratarkka röntgenoptiikka. Ymmärtääksesi tärkeyden: Zeiss rakensi kokonaisen erikoisoptiikkatehtaan erityisesti hollantilaisen ASML:n tarpeita varten. He väittävät oppivansa valmistamaan peilejä 7-8 nm valolitografioihin, ja tämä tehtävä ei ole paljon yksinkertaisempi kuin miehen laukaiseminen Kuuhun. Peilin karheuden koon tulee olla pienempi kuin yksi nanometri, muuten röntgenaalto heijastuu poikkeavuuksin ja historia Se ei pala pois sirujen kanssa.
Tällä hetkellä Venäjän instituutti työskentelee röntgenlitografian parissa, joka tutkijoiden mukaan on 1,5 kertaa tehokkaampi kuin tuontianalogit. Tämä on erittäin rohkea lausunto, mutta tutkijoiden optimismi ei voi muuta kuin iloita. Ensimmäisessä vaiheessa on tarkoitus luoda metallin ja muovin röntgenlitografian kaavakuva ja ns. alfakone tai teknologian demonstraattori.
Yksikkö ei pysty massatuotantoon mikrosiruja, mutta se pystyy osoittamaan mahdollisuuden. Tähän on varattu vähintään kaksi vuotta. Sirun topologian odotetaan olevan kooltaan 28–32 nm. Ja tämä on vain erittäin suotuisissa olosuhteissa.
Tosiasia on, että hallintopäätökset ja runsas rahoitus eivät ole mikään ihmelääke ruuhkan poistamiseen. Tarvitsemme erittäin pätevää henkilöstöä, mikä on ongelma. Alhaiset palkat ovat jo vuosikymmeniä huuhtaneet pois asiantuntijoita kaikilta tieteenaloilta poikkeuksetta. Turvallisuusneuvoston sihteeri Nikolai Patrušev muistutti äskettäin kaikkia, että viimeisen kahdenkymmenen vuoden aikana tiedemiesten määrä on vähentynyt neljänneksellä! Hänen mukaansa,
ensisijaisilla erikoisaloilla ja koulutusalueilla opiskelevien opiskelijoiden määrän kasvun taustalla on erikoisalansa valmistuneiden työllisyysasteen lasku.
Tänne on haudattu aikapommi - lähitulevaisuudessa ei ehkä yksinkertaisesti ole tarpeeksi aivoja hyökätäkseen litografisten huippujen hyökkäykseen. Vaikka nyt on mahdollista luoda riittävä henkilöstön koulutusjärjestelmä, ensimmäiset asiantuntijat ilmaantuvat aikaisintaan XNUMX-XNUMX vuoden kuluttua. Siihen mennessä valokuvalitografioita ei ehkä enää tarvita ollenkaan.
Älkäämme puhuko surullisista asioista.
Neljän vuoden kuluttua Venäjän tiedeakatemian mikrorakennefysiikan instituuttiin pitäisi ilmestyä beetakone tai teollinen prototyyppi 28 nm:n sirujen tuotantoon. Ensimmäiset sarjavalokuvat luvataan vuoteen 2030 mennessä.
Kaikki edellä mainitut viittaavat Venäjän korkean teknologian yksiköihin. He suunnittelevat myös rakentavansa laitteita, jotka ovat hieman yksinkertaisempia toteuttaa. Lisäksi 65–350 nm:n sirujen kysyntä kotimaisessa teollisuudessa kasvaa huomattavasti. Ensisijaisesti puolustuskompleksille.
Teollisuus- ja kauppaministeriön apulaisjohtaja Vasily Shpakin mukaan Venäjä valmistaa vuonna 2026 ensimmäiset 130 nm:n sirut omilla laitteillaan. Ja ensi vuonna, 2024, 350 nm puolijohteita. Virkamies on täynnä optimismia, mutta suostuimme toistaiseksi ilman surua. Säästetään kritiikki ensimmäiselle ilmoitukselle määräaikojen siirtymisestä oikealle, mitä Venäjällä usein havaitaan.
Sitä voidaan kutsua vain ihmeeksi uutiset Pietarin ammattikorkeakoulusta.
Paikalliset insinöörit ovat keksineet eräänlaisen maskittoman tilan mikropiirien syövytykseen, joka ei ole laadultaan huonompi kuin parhaat ulkomaiset mallit. Hinnaltaan se on yleensä useita vuosikymmeniä halvempi - venäläisen yksikön pitäisi maksaa jopa 5 miljoonaa ruplaa ja ulkomaisten 10-15 miljardia. Vaikka tämä on lähellä todellisuutta, vivahteita riittää.
Läpimurtoteknologia on olemassa laboratoriotasolla, ja se vaatii useiden vuosien monimutkaista suunnittelua ennen kuin se voidaan muuntaa toimivaksi prototyypiksi. Tai siitä ei tule mitään - tätä on tapahtunut ennenkin, eikä vain Venäjällä.
Valtion mikroelektroniikan ohjelman tarjoamaan 100 miljardin ruplan kehittämiseen liittyvä elpyminen on ilmeinen. Jos useat ehdot täyttyvät ja realistiset määräajat asetetaan, kotimaisen valokuvalitografian historia voi osoittautua todeksi.
Sinun tarvitsee vain löytää oikea johtaja, joka voi ottaa tällaisen vastuun. Valitettavasti toistaiseksi uusia Kurchatovia, Morozovia ja Korolevia ei ole näköpiirissä.
tiedot