Представлено российское оборудование для производства чипов до 90 нм и тоньше!

Когда в моих статьях заходит речь о литографах, в комментариях появляются справедливые замечания о том, что литографическая линия состоит не только из, собственно, литографов (ещё называемых степперами), но и из большого числа другого оборудования (установки травления, осаждения и т.п.).

Также читатели постоянно напоминают и о том, что для литографического производства требуются химические вещества очень высокой степени очистки, т.н. «чистая химия». Зачастую такие напоминания звучат менторским тоном, имя ввиду, что этим всем, конечно, в России никто не занимается.

Я понимаю, что в СМИ освещаются не все технические аспекты производства микроэлектроники, а только самые яркие, ключевые, вызывающие эмоцию у большинства обычного населения, не являющегося специалистами в этой области. Таким ключевым элементом литографического производства чипов, несомненно, являются литографы.

Но если информация о литографах, как ключевом и самом понятном широкой публике элементе кристального производства, периодически появляется в СМИ, то это не означает, что об остальных компонентах промышленных линий все забыли, и только отдельные, наиболее умные и прозорливые диванные эксперты об этом помнят.

Хочу успокоить нашу неравнодушную и сердобольную общественность. Конечно, никто не забыл ни о химии, ни об оборудовании. Было бы странно при разработке программы по возрождению отрасли микроэлектроники ограничиться только литографами, верно ведь? Просто для большинства читателей это уже не очень понятно и не так интересно. Журналисты это понимают, и не всегда освещают, а если освещают, то вскользь.

Конечно, некомпетентность чиновников 90-х и нулевых годов приучила многих из нас к мысли о том, что там, наверху, никто ничего не понимает и со специалистами не консультируется. Но давайте всё же не впадать в крайности, и понимать, что даже если ещё всё не так гладко, то не до такой же степени )))

Программа развития электронной промышленности составлялась, естественно, в тесном контакте с отраслевым сообществом. Более того, я подозреваю, что она и составлялась именно представителями того самого сообщества, и только визировалась, утверждалась отраслевыми чиновниками.

Представителям сообщества чиновниками давались лишь рамки стратегии (я надеюсь, что давались), что требуется стране, а тактика формализовалась уже на экспертном уровне. Тут важно, чтобы стратегия не формировалась исключительно отраслевыми специалистами, ибо это тупиковый путь. Общее сбалансированное видение, что именно нужно для страны, должно спускаться со стратегического уровня, а не даваться на откуп специалистам, как это зачастую делалось до сих пор и приводило к подсаживанию на всё зарубежное. Думаю, это очевидно.

Итак, пока российскими НИИ отрабатываются НИОКР'ы по заданию Минпромторга, формируя базу для будущих отечественных литографических фабрик, отдельными коммерческими предприятиями при активной поддержке того же государства создаётся и более дешёвое и компактное оборудование для небольших производств.

Так, компанией GN Tech разработана, произведена в железе и представлена на выставке форума «Микроэлектроника-2024» кластерная установка, предназначенная для реализации нескольких технологических операций (например, ионно-плазменная очистка, магнетронное напыление, плазмохимическое травление, осаждение) в одном вакуумном цикле:

При этом отдельные технологические станции этой кластерной установки работают независимо друг от друга, т.е. имеют независимую вакуумную откачку, и могут одновременно выполнять техпроцессы с разным давлением и разным составом газовой смеси.

Установка работает с пластинами диаметром 100 и 150 мм, что обеспечивает простоту, компактность оборудования, а зачастую и саму возможность его создания прямо сейчас. Она раза в четыре компактнее зарубежных с аналогичным функционалом.

Пропускная способность установки — 60 пластин в час. В перспективе производительность будет доведена до 120 пластин в час. Для перемещения пластин применена транспортная система карусельного типа вместо роботизированной руки, использующейся в зарубежных установках, что упростило конструкцию и существенно повысила её надёжность.

В настоящее время на установке доступен минимальный техпроцесс 90 нм, но в перспективе компания рассчитывает довести платформу и до чуть более тонких норм. Как говорят сами разработчики, единицы нанометров на таких машинах не сделать, но десятки — вполне.

Такое оборудование может быть установлено как в учебных или исследовательских учреждениях, так и на настоящем производстве. Все узлы взаимодействия с внешним миром стандартизированы и унифицированы с оборудованием больших фабрик. Кассеты для загрузки пластин стандартные, которые используются на крупносерийных фабриках. Оборудование может использоваться на уже существующих производствах и интегрироваться непосредственно в готовые технологические линии.

Вообще, ниша т.н. «минифабов» в глобализованном мире была не слишком востребована, поэтому мы о ней мало что слышали. Ведущие специалисты по разработке литографического оборудования аккумулировались на крупных мировых фабриках, и для разработки компактных установок, которые тоже достаточно сложны и требуют высокой квалификации от разработчиков, но не сильно востребованы, людей уже оставалось не так много.

До недавнего времени все мы думали, что альтернатив крупным фабрикам просто не существует. Помню, как мне в комментариях скептики часто писали о том, что литографическое производство никогда не окупится в России, что для этого нужен рынок сбыта всего мира, а у России его не будет, 150 миллионов населения — это слишком мало, и т.п.

Хотелось спросить, а что вы предлагаете? Ответом было предложение дружить со всем миром (на самом деле, с США), то есть торговать природным газом (со временем ожидаемо снижая объёмы его продаж из-за наращивания экспорта сжиженного газа из США) и ничего не производить. Утрирую, но в целом, крупными штрихами, примерно так. В общем, по факту предлагался очевидный тупик, который многие скептики по наивности не видели, а некоторые не видят до сих пор (или делают вид, что не видят, получая свои 30 серебряников).

А в действительности уже происходит естественная сегментация рынков, и собственные микроэлектронные производства получают всё больше актуальности. А стало быть, становится востребованным оборудование, которое бы сохраняло рентабельность производства при меньших его объёмах. И что интересно, это внезапно оказалось возможным.

Если на заре появления крупносерийных литографических линий с нуля сделать дешёвое компактное оборудование было действительно невозможно, то сегодня многие технические приёмы и технические узлы уже отработаны и отшлифованы на оборудовании для больших фабрик. Наука не стоит на месте.

Кроме того, многие компоненты для таких небольших установок (в отличие от компонентов для больших мощных установок) уже есть в наличии и производятся для разных других целей в России, и их можно использовать.

Таким образом, на данном этапе компактное оборудование становится уже не только актуальным, но и относительно дешёвым, а производство на нём — рентабельным.

Более того, при необходимости на таком оборудовании можно вполне себе развернуть и крупносерийное производство. Просто вместо одной производственной линии с высокопроизводительным оборудованием, рассчитанным на пластины 200-300 мм можно на тех же площадях установить несколько таких вот кластерных установок, и дать тот же результат плюс повысить надёжность функционирования всего производства — отказ одной установки не вызовет остановку всего техпроцесса.

Предвижу вопрос читателей — а из компонентов чьего производства сделано описываемое оборудование? Большинство ключевых компонентов — российского производства, включая контроллер и программное обеспечение.

Ионный источник — разработан и производится в Белоруссии. Магнетрон — в Москве, турбомолекулярный насос — пока китайский, но его планируют заменить насосом, разработанным и уже производимым во Владимире.

В настоящее время компания создаёт демонстрационное производство на своём оборудовании, чтобы потенциальные заказчики смогли увидеть его работу вживую. Заинтересованность в таком оборудовании проявило довольно много клиентов, уже имеются потенциальные заказчики. А это говорит о том, что производство чипов в России совсем скоро получит очередной импульс.

С удовлетворением могу отметить, что пока всё идёт так, как, собственно, и ожидалось — несмотря на переживания скептиков, кумулятивный эффект от активно предпринимаемых ещё с 2020-го года и постоянно корректируемых в соответствии с текущей ситуацией мер дают на сегодняшний день неплохой результат. Как я и прогнозировал пару лет назад, 2024-й год приносит много интересных новостей. То ли ещё будет! :-)