Может ли россия создать оборудование для производства современных процессоров
Интересное видео недавно посмотрел о перспективах российской микроэлектроники и в частности проектирования и изготовления процессоров. Скажу сразу, видео пессимистичное, но честное. Это и к лучшему, будет больше "злости" сделать все вопреки прогнозам специалистам. Посмотрим что из этого выйдет и каким именно способом.
А вчера вот объявили о том, что в России стартовало давно запланированное строительство фабрики, на которой будут выпускаться микропроцессоры по технологии 28 нм.
В Зеленограде строят новый завод, который сможет выпускать микропроцессоры по технологии 28 нм. Строительство подобной фабрики прописано в стратегии развития радиоэлектронной промышленности до 2030 г., которая была утверждена в 2020 г.
Новый микроэлектронный завод строят рядом с «Ангстремом». «В южной промзоне вовсю идет строительство — на месте снесенных двух старых корпусов „Ангстрема“ возводят производство микроэлектронной продукции общей площадью в 50 тыс. кв. м. МИЭТ (Московский институт электронной техники; — прим. CNews) планирует разместить в новых зданиях свою исследовательскую и образовательную инфраструктуру».
Застройщиком выступает Международный научно-технологический центр (МНТЦ) МИЭТ, созданный на базе университета в 2020 г. для формирования научно-учебного и опытно-производственного кластера рядом с университетом.
Генеральным проектировщиком стройки заявлена компания «АДМ специальные решения и технологии». Микроэлектроника является одной из сфер ее деятельности.
Издание указывает, что на месте строительства ранее располагались два двухэтажных корпуса, построенные еще в 1970-е годы, а к 2021 г. их снесли. В конкурсе на выполнение работ по сносу, который проводил «НМ-тех», участвовала компания «Стройэкоресурс»; сейчас она выступает генеральным подрядчиком проекта.
По данным издания, реконструкции в ближайшее время подвергнется вся территория завода «Ангстрем», которая сейчас официально является площадкой особой экономической зоны «Технополис Москва». Согласно утвержденному в 2020 г. проекту, под снос должны пойти старые здания «Ангстрема» общей площадью 153 тыс. кв. м.
На их месте будут возведены новые здания общей площадью свыше 500 тыс. кв. м. Сроки реконструкции объекта пока не определены.
Ну, коль уж пошла такая пьянка с успехами российской науки и промышленности в последние годы, причём не только в военной области, но и, наконец, в областях двойного и гражданского назначения (беспилотные системы, вакцины, газовые турбины, самолёт МС-21, авиационный двигатель ПД-14 и не только он, ракеты Ангара, спутники ГЛОНАСС-К с 95% отечественной элементной базой, самый мощный в мире нейтронный реактор ПИК, масса научных судов, ледоколов, грузовых судов, плавучая атомная электростанция и т.д. и т.п.) , я позволю себе порассуждать также и других амбициозных вещах. Например, о самостоятельном производстве современных процессоров.
Считается, что России не дано тягаться с остальным миром в микроэлектронике, и на сегодняшний день эта точка зрения вполне себе подтверждается тем, что свои восьмиядерные процессоры Эльбрус-8СВ мы производим на тайваньской фабрике TSMC, причём по нормам относительно старого техпроцесса 28 нм , а новый шестнадцатиядерный процессор Эльбрус-16С предполагается произвести в 2021 году там же по нормам 16 нм . Вместе с тем, первые инженерные образцы перспективного тридцатидвухядерного процессора Эльбрус-32С , выполненного по нормам 7 нм , планируется получить к 2025 году и, вероятно, всё на той же фабрике.
А что в России?
Сегодня Россия самостоятельно может выпускать процессоры по нормам не менее 65 нм (завод «Микрон»). Оборудование, естественно, зарубежное. Своего оборудования у нас нет. Что уж говорить о более высоких техпроцессах.
Что у нас в перспективе?
А в перспективе всё тот же Институт физики микроструктур (ИМФ) РАН в Нижнем Новгороде. Поскольку технология производства EUV-сканеров для фотолитографии от ASML окупается только при выпуске чипов в количествах, реализовать которое можно только при глобальном рынке, что для России пока недоступно, они разрабатывают более дешёвую установку безмасочной литографии . Эта технология не требует фотошаблонов, а формируемая на подложке топология получается путем непосредственной засветки околорентгеновским (а в перспективе и электронным) лучом. По приблизительным расчётам, при должном усердии и финансировании установка должна получиться дешевле на порядок.
Ключевым звеном в этой технологии является микрооптическая электромеханическая система — МОЭМС, которая используется для управления лучами с помощью микрозеркал. МОЭМС разрабатывается в России совместным с Нидерландами предприятием «Маппер». Так что это звено в России уже есть. Размер зеркала у серийно выпускаемых МОЭМС составляет около 10×10 мкм, хотя они пока не умеют отражать нужную длину волны. Но теоретически, при таком размере и при использовании околорентгеновского излучения с длиной волны 13,5 нм и меньше становится достижимым разрешение системы на уровне нескольких нанометров, как у самых современных установок EUV-фотолитографии. Также, возможно создать МОЭМС с размерами зеркал 4 мкм.
Так что перспективы очевидны, я бы даже сказал, вполне надёжны, находятся не на нулевом этапе, и нужно лишь достаточное финансирование для достижения результата.
Так что всё же не настолько плохо у нас обстоят дела с процессорами, как нас в этом уверяют унылые оппозиционеры, и распространение компьютеров на базе выпущенных в России отечественных процессоров не за горами :-) Но финансирование таких проектов должно срочно увеличиваться!
А вы что думаете по этому поводу? Пишите свои мнения в комментариях, ставьте лайки, подписывайтесь на канал. Удачи!
В современном мире собственные фабрики по производству процессоров по современным топологическим нормам (7 нм и меньше) остались только у таких разработчиков чипов, как Intel и Samsung. Все остальные компании, включая такие известные, как AMD и Apple, перешли в фаблесс-режим, то есть, они отправляют заказы на печать своих новейших процессоров на сторонние фабрики, такие, как тайваньская TSMC, располагающая оборудованием от нидерландской ASML, продавать которое России никто не собирается.
Отличие России состоит в том, что все сторонние фабрики и производители оборудования находятся в большей зависимости от США, чем от России, даже если лицензионно эта зависимость от России где-то и прослеживается. Заказы из США на чипы могут иметь более высокий приоритет, а в случае серьёзного военного конфликта с Россией (не важно кого, США или Китая, что в будущем теоретически возможно) поставки в нашем направлении могут даже остановиться. Поэтому хорошо бы, конечно, иметь свою независимую современную фабрику в России, чтобы соблюсти технологическую независимость от нашего потенциального противника.
Вместе с тем, фабрика на территории России предпочтительна и разработчикам российских чипов, поскольку это:
- Гарантированная цепочка поставки. Никто не может прервать логистику.
- Сокращение цикла разработки. Сокращение времени отправки заказа и получения промежуточных инженерных образцов.
- Сокращение стоимости инженерных образцов путём консолидации заказов на инженерные образцы (т.н. шаттл), которую проще выполнить на российской фабрике.
- Доверенное место производства. Гарантия того, что результат, полученный с фабрики, точно соответствует отправленной документации.
Однако есть кое-какое «но», а именно, сложность построения всего цикла производства процессоров в России с нуля. Ведь помимо оборудования для печати процессоров (а это не только оборудование экспонирования маски, но и оборудование по травлению, смыву фоторезиста, нанесения нового слоя фоторезиста и т.п.) нужно оборудование по производству фотошаблонов, с которых и осуществляется печать, оборудование для тестирования кристаллов непосредственно на пластине (поскольку при современных топологических нормах очень много брака, и его желательно выявлять как можно раньше), оборудование для резки пластин, для производства корпусов (напаивание кристалла на печатную плату), оборудование для тестирования уже корпусированных чипов и т.п.
Кроме всего вышеперечисленного, требуется организовать производство и самих пластин, на которых печатаются чипы, производство всей химии, для травления, легирования и т.п.
Кстати, хорошо бы иметь и свои программы проектирования чипов вместо, например, американской Synopsys (хотя в 2010 году Synopsys открыл R&D центр в Санкт-Петербурге, в котором ведется разработка ПО для процессорных решений ARC а также есть группа, работающая над инструментами фотолитографии). Но российских программ такого уровня у нас пока нет.
Поэтому сразу пересесть на всё собственное довольно затруднительно. Имеет смысл постепенно замещать кое-что, начиная «с краёв». Например, для начала запустить производство своих пластин, оборудования для тестирования, резки пластин, корпусирования и т.п. Также можно запустить производство необходимой химии (пока на продажу или для других типов производств, где эта химия тоже может быть использована).
Также имеет смысл не только самим за счёт государственных средств создавать какие-то производства (что обязательно надо делать), а одновременно пойти и по пути локализации каких-то из вышеупомянутых иностранных производств на территории России, предлагая международным компаниям льготные условия, такие, например, как льготный режим налогообложения, бесплатную электроэнергию и тепло (Россия, как энергетическая держава, может себе это позволить) и т.п. Пусть производят у нас, а продают по всему миру.
Отрадно заметить, что государство сегодня разрабатывает оба подхода, хотя на текущий момент ещё неизвестно, насколько успешно оно это делает. Информации в СМИ выдаётся не очень много.
Этапы выполнения НИР
Разработка установки безмасочной рентгеновской нанолитографии на основе МЭМС (микроэлектромеханической системы) динамической маски для формирования наноструктур с размерами от 13 нм и ниже на базе синхротронного и/или плазменного источника.
1 . Разработка, изготовление и экспериментальное исследование макетов МЭМС динамической маски: — в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения; — в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения.
Результат : ЭКД (электронная конструкторская документация) и ЭТД (электронная технологическая документация) на макеты МЭМС динамической маски. Экспериментальные стенды. Макеты МЭМС динамической маски. Программы и методики экспериментальных исследований. Протоколы экспериментальных исследований.
2 . Обоснование и разработка облика МЭМС динамической маски: — в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения; — в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения.
Результат : ЭКД на МЭМС динамические маски.
3 . Экспериментальные исследования образцов резистов, чувствительных к рентгеновскому излучению.
Результат : Программа и методика экспериментальных исследований. Протокол экспериментальных исследований.
4 . Обоснование и разработка облика синхротронной станции, работающей в качестве источника рентгеновского излучения
Результат : ЭКД на синхротронную станцию, работающую в качестве источника рентгеновского излучения.
5 . Обоснование и разработка облика плазменного источника рентгеновского излучения.
Результат : ЭКД на плазменный источник рентгеновского излучения.
7 . Обоснование и разработка облика установки безмасочной рентгеновской нанолитографии в составе:
- источник рентгеновского излучения (синхротронный источник или плазменный источник);
- оптическая система, включая МЭМС динамическую маску (в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания или в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения);
- вакуумная система;
- система совмещения и позиционирования;
- система управления.
Результат : ЭКД на установку безмасочной рентгеновской нанолитографии.
8 . Разработка ТЗ (технического задания) на ОКР (опытно-конструкторские работы).
Результат : ТЗ на ОКР!
Что назревает
28 сентября 2021 года на торговой площадке «Росэлторг» появился примечательный лот на 670 млн. рублей от Министерства промышленности и торговли Российской Федерации:
НИР (научно-исследовательская работа) «Разработка установки безмасочной рентгеновской нанолитографии на основе МЭМС (микроэлектромеханической системы) динамической маски для формирования наноструктур с размерами от 13 нм и ниже на базе синхротронного и/или плазменного источника», шифр «Рентген-Литограф».
По сути, это исследование возможности разработки безмасочного рентгеновского нанолитографа для формирования наноструктур с предельными размерами объективно в районе 10 нм, меньше — вряд ли. Тут речь не про проектную технологическую норму а про разрешение литографии одиночной линии, а это немного разные вещи (см. таблицу 1). Сроком завершения работ значится 30 ноября 2022 года.
29 октября 2021 года заказ достался Национальному исследовательскому университету «Московский институт электронной техники» , как единственному участнику. Этот университет основан в 1965 году и расположен в Зеленограде.
А ниже я приведу некоторые интересные, на мой взгляд, выдержки из конкурсной документации, вам понравится :-)
Состав изделия
В состав установки безмасочной рентгеновской нанолитографии должны входить:
- источник рентгеновского излучения (синхротронный или плазменный источник);
- оптическая система, включая МЭМС динамическую маску (в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания или в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения);
- вакуумная система;
- система совмещения и позиционирования;
- система управления.
Российский след
Значительная доля компании Mapper Lithography принадлежит России. И ключевые элементы машины (электронные линзы) производятся у нас на небольшой МЭМС-фабрике, построенной при поддержке «Роснано».
В этой статье вы сможете кратко ознакомиться с "тайваньским чудом", посмотреть на ситуацию на российском рынке под другим углом и заглянуть в недалёкое будущее микропроцессоров в нашей стране.
С каждым днём российская экономика теряет миллионы рублей из-за санкций Запада. Новый пакет от США, ратифицированный вчера, не слишком поменял расстановку позиций, однако окончательно закрепил намерения Америки заставить Россию использовать заблокированные резервы или принять дефолт экономики. В свою очередь серьёзные ограничения на торговлю идут и с ЕС, а недавно к "санкционной войне" подключилась Япония. Сегодня мы попытаемся понять, как это всё повлияет на электронную промышленность в РФ, насколько долго хватит запасов электроники; детальнее рассмотрим санкции Тайваня и к чему они могут привести в недалёком будущем, а также оценим шансы создания реального импортозамещения в России.
реклама
Десятки лет прогресса без изоляции
Во-первых, чтобы понять, какие процессы ждут российскую промышленность, стоит вспомнить, с чего начиналось развитие крупнейшего мирового производителя полупроводников TSMC – знаменитой тайваньской компании.
Зачатки её были заложены ещё в 1973 году, при создании Института по исследованиям промышленных технологий (ITRI). В 1987 правительство одноимённого острова Тайвань инвестировало огромные деньги в предприятие под названием Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), приняв помощь от голландского производителя техники Philips Electronics NV. Только его доля в компании составляла почти 30%. Наибольший пакет акций принадлежал правительству.
Резкий оборот капитала пришелся на 1990-е, и с тех пор TSMC с 2% общемирового объёма полупроводников поднялась до впечатляющих 52%. Итого, на то, чтобы занять солидные позиции на рынке, компании потребовалось около 30 лет. Без санкций, тормозящих прогресс, без технологической изоляции, но при активной торговле с другими государствами.
реклама
Вероятно, в правительстве даже не могли предположить, что реакция на военные действия в Украине последует настолько конкретная и организованная. Директор по инновационному развитию центра коллективного пользования МИЭТа Павел Машевич в интервью с “Ъ” отмечает, что в начале 2000-х государство попросту не имело необходимых ресурсов, чтобы основать независимую экосистему электроники, производить материалы, освоить оборудование или, по крайней мере, заняться подбором ценных кадров.
В планах импортозамещение появилось только в 2020 году, в «Стратегии развития электронной промышленности РФ до 2030 года». Среди основных целей – создание кремниевых фабрик, способных на выпуск продукции на следующих техпроцессах: 28 нм, 14–12 нм, 7–5 нм. В связи с событиями в Украине планы правительства так и не были конкретизированы.
Без TSMC и Samsung
25 февраля, сразу после того как Бюро экспортного контроля (BIS) Минторга США ввело санкции на экспорт техники, власти Тайваня и директорат TSMC объявили о прекращении поставок в Россию своей продукции. На мощностях Тайваня выпускались отечественные процессоры «Байкал» и «Эльбрус». Президент острова Цай Инвэнь не стала "играть в молчанку" и в тот же день подтвердила присоединение региона к экономическим санкциям против РФ.
Итого мы имеем отказ от сотрудничества с российскими дизайн-центрами TSMC и Samsung (около 71% поставок полупроводников в мире). Ещё более жирную точку в вопросе поставило всё то же BIS, запретив американским компаниям вести в России бизнес. В "чёрный список" компаний, куда перестанут поставлять процессоры, попали три основных отечественных производителя: АО МЦСТ (чипы «Эльбрус»), МТЦ «Элвис» (мобильные чипы «Скиф») и АО «Байкал Электроникс» (чипы «Байкал»).
реклама
Иными словами, на корейских, тайваньских и американских фабриках заказы из РФ больше не принимают. Если ситуация и дальше будет идти в том ключе, в котором идёт сейчас, заявила 4 апреля глава Еврокомиссии Урсула фон дер Ляйен, ЕС будет вынужден полностью запретить экспорт в Россию автомобилей, всего транспортного оборудования и полупроводников.
Удар со стороны пандемии
В период резкого оттока мозгов, который наблюдается сейчас, очень важно не растерять самых ценных специалистов, пока идут поиски альтернативных фабрик за рубежом. В теории их знания сможет на практике применять наш "Микрон". Сегодня он сосредоточился на 130–90 нм.
Как и многие заводы во всём мире, "Микрон" сильно пострадал от пандемии Covid-19. На нём сказался дефицит материалов, а теперь, возможно, на нём лежит единственная надежда на относительно быстрый рост отечественного производства. Если завод прямо сейчас начнёт заниматься выпуском банковских и транспортных карт, созданием оборудования для российских нефтесервисным компаний, наладит на своих мощностях полупроводники, возможно, чтобы догнать TSMC и Samsung понадобиться чуть меньше времени.
Как бы там ни было, на запросы “Ъ” в "Микроне" не отвечают. Доподлинно известно, что вследствие санкций российские предприятия фактически полностью лишились импортного оборудования и комплектующих. Партнер департамента управления рисками «Делойт» в СНГ Сергей Кудряшов, отвечая на вопрос о договорах, рассказывает, что закупать детали с европейского, японского и американского рынков нет никакой возможности.
реклама
Результат есть результат. Подводим итоги
Источники в правительстве сообщают “Ъ”, что Россия взяла курс Китая, и намерена обеспечить себя собственным независимым производством в кратчайшие сроки. Естественно, в адекватных пределах. Над развитием полупроводниковой отрасли в РФ работают 22 спец. группы. На субсидирование проекта собираются выделить не меньше 1 трлн рублей. Китай, в то же время, выделил на реализацию похожей программы Made in China 2025 1.4 трлн долларов.
Как отмечает экс-директор «Росэлектроники Валерий Дшхунян, создание российского производства почти что с нуля – задача далеко не из лёгких. Она может затребовать на реализацию годы, если не десятки лет, и только в том случае, если государственные запросы будут чёткими, понятными и справедливыми. Хороший вклад в развитие может внести спад цен на нефть. Полупроводники сами по себе – довольно энергоёмкое дело, требующее огромных природных ресурсов. Теоретически, если газ и нефть подешевеют, внимание на производства РФ могут даже обратить некоторые китайские инвесторы.
Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен или telegram-канал @overclockers_news - это удобные способы следить за новыми материалами на сайте. С картинками, расширенными описаниями и без рекламы.
Вывод и заключение
Таким образом мы видим, что у России есть цель не только создать собственную фабрику по производству чипов по нормам 28 нм и ниже, о чём уже неоднократно проскакивала информация, но и использовать для неё собственное оборудование, если даже и не сразу, то чуть позже. А это значит, что в результате этого в руках у нас появятся технологии, которые мы сможем самостоятельно развивать дальше, достигая всё более тонких технологических норм независимо от внешнеполитических условий.
Да, безмасочная литография более медленная (производительность проектируемого литографа будет на несколько порядков ниже производительности промышленных степперов от ASML), и больше подходит для изготовления малых партий. Но малые партии на таком оборудовании делать на порядки дешевле, что сильно сэкономит ресурсы, например, разработчикам чипов, которым перед запуском в крупную серию обычно нужно делать пробные инженерные образцы своих чипов, и иногда не один раз.
С другой стороны, такое оборудование можно поставить каждому разработчику чипов или же консолидировать большое количество таких станков на одной фабрике для относительно крупносерийного производства. В любом случае, такое оборудование решает вопрос экономической целесообразности с относительно небольшими партиями процессоров для нужд одной страны, если не получится выйти на многомиллионный международный рынок. Кроме того, имея такое оборудование, можно весьма конкурентно выполнять внешние заказы из других стран на небольшие партии чипов. В общем, для России такое оборудование было бы очень кстати.
Вот такая примечательная информация оказалась у нас в свободном доступе. Жить становится всё интереснее и интереснее :-) В общем, наблюдаем за происходящем дальше, и держим руку на пульсе воскрешающейся российской микроэлектроники.
Ставьте лайки, пишите комментарии и подписывайтесь на мой канал. Думаю, в ближайшее время будет появляться всё больше и больше интересной информации по теме. Удачи! Пока! :-)
Сегодня оборудование для производства микроэлектроники по современным нормам (10, 7, 4 нм) выпускает только нидерландская компания ASML. А компоненты для него поставляют компании из разных стран. В разработку инвестируют все крупнейшие мировые IT-компании: Intel, Samsung, TSMC и другие. Давайте узнаем, что вложила Россия в эти разработки.
Технология создания процессоров потерпит значительные изменения в ближайшее время — Project SFERA Live — Подписывайтесь.
Технология создания процессоров потерпит значительные изменения в ближайшее время — Project SFERA Live — Подписывайтесь.
Многолучевая литография и причем тут Россия
Тем временем другая голландская компания Mapper Lithography предложила безмасочную технологию производства: рисунок на полупроводниковую пластину переносится напрямую с компьютера.
«Многолучевая электронная литография использует 13 000 электронных лучей одновременно. Каждый луч контролируется индивидуально, плюс он еще разбит на 49 сублучей. Используя 13 000 лучей, можно печатать около 10 пластин диаметром 300 мм в час. Стоимость такой машины будет в 2-3 раза меньше, чем стоимость современной установки фотолитографии (сканера на 193 нм с водяной прослойкой)».
Это на порядок дешевле чем то, что предлагает ASML. Если процесс фотолитографии можно сравнить с процессом получения пленочной фотографии и ее проявки, то многолучевую электронную литографию можно сравнить с цифровой фотографией, которая получается на принтере.
Требования стойкости к внешним воздействиям
Изделия должны эксплуатироваться в условиях окружающей среды:
- температура окружающей среды 21.5±0.5°С;
- относительная влажность воздуха 45±5%;
Требования к механическим воздействиям не предъявляются.
Для размещения установки требуется помещение класса не ниже 4 ИСО по ГОСТ ИСО 14644-1-2002. Наличие агрессивных газов, паров и кислот в помещениях, где размещаются установка недопустимо.
Какие сегодня есть варианты?
Стоит ли сейчас начинать собственную разработку EUV-сканеров? В принципе, ещё не поздно. Технология только-только начинает массово применяться. У России есть шанс быть если не в лидерах, то хотя бы в числе стран, которым доступно производство процессоров вне зависимости от санкций. Поскольку технология только-только внедряется, она ещё будет актуальной в течение ближайших 10-15 лет.
Кроме того, в России есть серьёзные заделы для этого. По информации ещё от 2012-го года, разработкой оптической системы и ее элементов для фотолитографических установок, работающих на длине волны 13,5 нм , и прототипа самой установки занимается в Институте физики микроструктур (ИМФ) РАН в Нижнем Новгороде член-корреспондент РАН Николай Салащенко. На сегодняшний день институт занимает одно из лидирующих мест в мире в рентгенооптике. Так что один из ключевых компонентов, зеркала, у нас фактически есть. Тем более, что они уже (неожиданно) разрабатывали их для ASML .
Источник излучения создается под руководством ведущего научного сотрудника Константина Кошелева в Институте спектроскопии (ИСАН) РАН в подмосковном Троицке. Они тоже разрабатывали источник излучения в интересах ASML (столь же неожиданно, правда?). Так что и здесь всё очень даже неплохо.
Сверхточными системами позиционирования, которые можно использовать и в фотолитографических установках, занимается «Лаборатория «Амфора» в Москве. Задел тоже есть.
Вместе с тем, очевидно, что эта технология уже находится на грани физических возможностей. Именно поэтому она настолько дорогая. Для неё нужны мощные лазеры для излучения необходимой длины волны и очень ровные зеркала. Поэтому, вряд ли следующий шаг будет осуществлён банальным увеличением частоты лазера, поскольку сделать ещё более гладкие зеркала за приемлемые деньги практически не представляется возможным.
Поэтому имеет смысл уже сегодня начать разработку следующей технологии, и не слушать всяких там умников, для которых, видимо, не имеет смысла вообще ничего делать.
Требования назначения
Установка безмасочной рентгеновской нанолитографии является ключевым технологическим оборудованием участка формирования рисунка для ЭКБ с проектными нормами 28 нм, 16 нм и ниже . Основные технические требования для разработки облика установки безмасочной рентгеновской нанолитографии приведены в Таблице 1.
Таблица 1 – Основные технические требования для разработки облика установки безмасочной рентгеновской нанолитографии
Таблица 1 – Основные технические требования для разработки облика установки безмасочной рентгеновской нанолитографии
Экспериментальное исследование макетов МЭМС динамической маски должно подтвердить обоснованность выбранных технических решений:
- Основные технические требования для разработки, изготовления и экспериментального исследования макета МЭМС динамической маски в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения приведены в Таблице 2.
Таблица 2 – Основные технические требования для разработки, изготовления и экспериментального исследования макета МЭМС динамической маски в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения.
Таблица 2 – Основные технические требования для разработки, изготовления и экспериментального исследования макета МЭМС динамической маски в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения.
- Основные технические требования для разработки, изготовления и экспериментального исследования макета МЭМС динамической маски в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения приведены в Таблице 3.
Таблица 3 – Основные технические требования для разработки, изготовления и экспериментального исследования макета МЭМС динамической маски в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения
Таблица 3 – Основные технические требования для разработки, изготовления и экспериментального исследования макета МЭМС динамической маски в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения
- Экспериментальные исследования макета МЭМС динамической маски должны обеспечить возможность контроля изображения, создаваемого динамической маской, оценки скорости срабатывания оптических затворов, оценки устойчивости к выбранной дозе рентгеновского излучения и наработки на отказ при переключениях.
Экспериментальные исследования образцов резистов, чувствительных к рентгеновскому излучению с длиной волны 13,5 нм, должны позволить провести оценку их основных параметров: чувствительности, контрастности и проч.
Что сегодня имеем
На заводе Микрон у нас есть полный цикл производства чипов по технологическим нормам 90 нм и неполный цикл (часть неосновного оборудования отсутствует) по технологическим нормам 65 нм.
На фабрике TSMC в настоящее время освоено серийное производство по технологическим нормам 5 нм, а инженерные образцы можно делать уже по технологическим нормам 3 нм. В мае 2021 года IBM заявила о создании первого 2 нм чипа.
Цель и задачи выполнения НИР
Фотолитография является ключевой операцией в микроэлектронике. Уменьшение проектных норм позволит увеличить степень интеграции, тем самым увеличить производительность, объем памяти и снизить себестоимость чипов. Создание технологии и оборудования на базе действующих и запускаемых в стране синхротронов, в частности, на синхротроне ТНК «Зеленоград», НИЦ «Курчатовский институт», а также на базе отечественных плазменных источников, позволит обрабатывать полупроводниковые пластины с проектными нормами 28 нм, 16 нм и ниже.
Для снижения рисков получения неудовлетворительных результатов в НИР необходимо использовать научно-технические результаты и результаты интеллектуальной деятельности, полученные в рамках аванпроектов Фонда перспективных исследований (шифр «Филлит-А», «Филлит-А2», «Филлит-А3»).
Целью выполнения НИР является экспериментальная проверка основных технологических решений в области безмасочной рентгеновской нанолитографии: изготовление и экспериментальное исследование макетов МЭМС динамической маски (в вариантах конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения и с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения), а также разработка на основе полученных результатов технического облика установки безмасочной рентгеновской нанолитографии, включая обоснование параметров источника рентгеновского излучения, оптической системы (включая МЭМС динамическую маску), вакуумной системы, системы совмещения и позиционирования.
Отечественные и мировые аналоги технологии безмасочной рентгеновской нанолитографии и разрабатываемого оборудования отсутствуют .
При выполнении НИР должны быть решены следующие задачи:
- Разработка, изготовление и экспериментальное исследование макетов МЭМС динамической маски: — в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения; — в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения.
- Обоснование и разработка облика МЭМС динамической маски: — в варианте конструкции с управлением коэффициентом пропускания рентгеновского излучения; — в варианте конструкции с управлением коэффициентом отражения рентгеновского излучения.
- Разработка и экспериментальные исследования образцов резистов, чувствительных к рентгеновскому излучению.
- Обоснование и разработка облика синхротронной станции, работающей в качестве источника рентгеновского излучения.
- Обоснование и разработка облика плазменного источника рентгеновского излучения.
- Обоснование и разработка облика установки безмасочной рентгеновской нанолитографии.
- Разработка ТЗ на ОКР.
Суть вещей
В России есть возможность выпускать микроэлектронику по нормам 65 нм, но не ниже. Ограничение упирается в физические принципы, а именно: длину волны применяемого электромагнитного спектра (света) . Чем она меньше, тем выше разрешающая способность. Соответственно, можно использовать маски (трафарет) с меньшими размерами. Ранее применялся глубокий ультрафиолет с длиной волны 193 нм. Это позволяло добиться разрешения до 10 нм.
При переходе к более «тонким» техпроцессам (7 нм и ниже) понадобилось излучение с более короткой длиной волны. Так нашли применение экстремальному или жёсткому ультрафиолету с длиной волны 13,5 нм.
Но вот проблема! Для излучения и проецирования такого спектра нельзя использовать линзы. Ведь они становятся непрозрачным препятствием, как, собственно, и воздух. Поэтому все операции нужно проводить ещё и в вакууме.
После изысканий было принято решение использовать зеркала для проецирования маски. Эксперты утверждают, что для разработки такой технологии необходимо не менее $80-100 млрд. При этом маски постоянно надо менять и производить под каждый новый процессор. А это десятки миллионов долларов. В результате технология ASML обходится очень дорого, даже с учетом того, что в ее разработке участвует весь мир.
Отечественный IT-проект SFERA по праву может считаться самым амбициозным проектом в мире. Его релиз не за горами. Чтобы узнать о продукте больше, перейдите по ссылке .
А что в мире?
Сегодня для выпуска процессоров по нормам 7 нм и меньше используется специальное очень дорогое оборудование, которое выпускает только одна компания — нидерландская ASML . Сложность заключается в генерации и свойствах электромагнитного излучения необходимой длины волны, которое проецирует топологию процессора на подложку через маску в процессе фотолитографии.
Ранее для этого применялось электромагнитное излучение длиной волны 248, 193 и экспериментально 157 нм (DUV, глубокий ультрафиолет). Максимальное разрешение, достигаемое при использовании «глубокого» ультрафиолета, составляет 50-60 нм . Использование мультипаттернинга (несколько последовательных операций литографии и травления) позволяет добиться разрешения и до 10 нм . Для экспонирования используются линзы и жидкость в качестве среды.
Сегодня в установках ASML применяется излучение длиной волны 13,5 нм (EUV, экстремальный или сверхжёсткий ультрафиолет). Эта длина волны находится уже на границе с рентгеновским излучением. Для экспонирования используются не линзы, а зеркала, и вакуум в качестве среды, поскольку для сверхжёсткого ультрафиолета линзы, воздух и жидкости являются непрозрачными материалами.
Новая технология ощутимо дороже предшествующей. Её разработку финансировали ведущие разработчики процессоров и памяти разных стран. По некоторым оценкам, стоимость самостоятельной разработки оборудования для EUV-литографии на сегодняшний день составляет порядка 100 миллиардов рублей и около 10 лет (если с нуля), что много для бизнеса, но вполне подъёмно для государства. Конечно, есть проблемы в виде отсутствия элементной базы, что ещё, видимо, добавит стоимости и времени, но зато расширит сферу компетенций и подготовит почву для следующего этапа, скажем, для электронной литографии.
Но в статьях десятилетней давности доминировала точка зрения, что « поскольку в России нет необходимости освоения массового производства процессоров по нормам 22 нм и ниже, EUV-сканеры собственной разработки ей не нужны» . Точка. Просто умилительно. Как всегда, они думают только про сегодня, хотя выхлоп от вложений ожидается через десятилетие. Где логика? Нам уже сегодня нужно массовое производство процессоров по современным нормам в рамках импортозамещения, так почему мы не начали активное финансирование этих направлений 10 лет назад?
Читайте также: