Άλφα λιθογραφία: Η Ρωσία μαθαίνει να παράγει ημιαγωγούς
Κρίσιμη τεχνολογία
Ένα μικρό υπόβαθρο για να κατανοήσουμε την κατάσταση στην οποία βρίσκεται η σύγχρονη ρωσική παραγωγή μικροηλεκτρονικών.
Τώρα η χώρα είναι έτοιμη να παράγει περισσότερο ή λιγότερο υψηλής ποιότητας μόνο μικροτσίπ με τοπολογία 90 nm. Η παραγωγή βασίζεται στο Zelenograd Micron και λειτουργεί στο όριο των δυνατοτήτων του. Πρόκειται για εισαγόμενο φωτολιθογραφικό εξοπλισμό, τον οποίο πρέπει να συντηρείτε και να επισκευάζετε μόνοι σας. Ο εξοπλισμός για την «εκτύπωση» μικροκυκλωμάτων παράγεται από λίγες εταιρείες στον κόσμο και είναι πολύ εύκολο για τους Αμερικανούς να παρακολουθούν την κυκλοφορία των σπάνιων εξαρτημάτων.
Παρεμπιπτόντως, με την έναρξη της ειδικής επιχείρησης, η πλήρης απαγόρευση της προμήθειας φωτολιθογραφικού εξοπλισμού στη Ρωσία έγινε λογική συνέχεια των πολυετών περιορισμών. Προκειμένου οι Αμερικανοί να επιτρέψουν στην ολλανδική ASML ή, στη χειρότερη, στην ιαπωνική Nikon να πουλήσει εξοπλισμό στη Ρωσία, μάλλον θα ήταν απαραίτητο να τοποθετηθεί το δεύτερο Rammstein στην περιοχή της Μόσχας. Και να μεταφέρει όλο το πυρηνικό απόθεμα της χώρας στα χέρια του Πενταγώνου. Η Νότια Κορέα, για παράδειγμα, ακολούθησε ακριβώς αυτόν τον δρόμο. Η Ταϊβάν αντιμετωπίστηκε χωρίς στρατιωτικές βάσεις, αλλά η υποτελής εξάρτηση από τις αμερικανικές προμήθειες ήταν επαρκής. όπλα και η εγγύτητα του Έβδομου στόλος Ηνωμένες Πολιτείες.
Όταν οι τελευταίες λιθογραφίες Nikon και ASML αποτύχουν στο Zelenograd Micron, δεν θα υπάρχει πού να παραχθούν ημιαγωγοί.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι μεγαλύτεροι κατασκευαστές σύγχρονων μικροτσίπ είναι συγκεντρωμένοι στην Κορέα, την Ταϊβάν και τις Ηνωμένες Πολιτείες. Η Ουάσιγκτον κρατά τεχνολογίες λιθογραφίας περισσότερο από πυρηνικά μυστικά - υπάρχουν πολύ λιγότερα κράτη που είναι ικανά να παράγουν εξοπλισμό για τη βιομηχανία μικροηλεκτρονικών από ό,τι υπάρχουν ιδιοκτήτες των πιο ισχυρών όπλων στον κόσμο.
Αν πάρουμε ως σημείο εκκίνησης την πιο περίπλοκη διαδικασία φωτολιθογραφίας 7nm, τότε μόνο η ASML (Ολλανδία) και η Nikon (Ιαπωνία) μπορούν να προσφέρουν τέτοιες μηχανές. Επιπλέον, οι Ιάπωνες έχουν πολύ μεγάλες επιφυλάξεις.
Στη Ρωσία, όπως προαναφέρθηκε, η τεχνολογία μπορεί να παράγει μόνο τσιπ 90 nm και μόνο σε εισαγόμενο εξοπλισμό. Σύμφωνα με επιστήμονες από το Ινστιτούτο Φυσικής Μικροδομών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, οι εγχώριες τεχνολογίες υστερούν σε σχέση με τις παγκόσμιες τεχνολογίες στην ανάλυση λιθογραφίας κατά τάξη μεγέθους και στην πυκνότητα ενός δισδιάστατου σχεδίου σε ένα τσιπ - κατά δύο τάξεις μέγεθος. Αυτό είναι ένα τόσο θλιβερό στατιστικό.
Ως αιθέρια όνειρα, τι θα είχε συμβεί στη ρωσική λιθογραφία αν η βιομηχανία μικροηλεκτρονικών, και όχι ο Rusnano, είχε λάβει 280 δισεκατομμύρια ρούβλια ταυτόχρονα;
Τώρα η κυβέρνηση σκοπεύει να διαθέσει 2025 δισεκατομμύρια ρούβλια έως το 100 για την ανάπτυξη ενός πλήρους κύκλου παραγωγής ημιαγωγών. Αυτό ειλικρινά δεν είναι αρκετό - ο ετήσιος προϋπολογισμός της ολλανδικής ASML υπερβαίνει τα 3,35 δισεκατομμύρια ευρώ.
Το Ινστιτούτο Φυσικής Μικροδομών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών θα πρέπει να γίνει ο κύριος προγραμματιστής της εγχώριας φωτολιθογραφίας. Πηγή: olympiada.scientificrussia.ru
Το βάθος της κρίσης αποκαλύπτεται συγκρίνοντας την κατάσταση με άλλους κλάδους στους οποίους υπήρξε υστέρηση.
Για παράδειγμα, η βιομηχανία αεροσκαφών, η οποία υπέστη αυστηρές κυρώσεις. Τώρα η βιομηχανία είναι σε θέση, αν και με μεγάλες επιφυλάξεις, να παράγει αεροσκάφη για εγχώριες αεροπορικές εταιρείες. Μπορεί να είναι ξεπερασμένα και όχι τα πιο οικονομικά (για παράδειγμα, το Tu-214), αλλά μπορούν να λειτουργούν στον ουρανό, να μεταφέρουν φορτίο και επιβάτες. Η κατάσταση είναι παρόμοια και στην αυτοκινητοβιομηχανία.
Αλλά υπάρχει μια πραγματική κρίση στη μικροηλεκτρονική - ακόμα και με την αρχαία τοπολογία των 130 nm, τα τσιπ είναι κατασκευασμένα σε εισαγόμενη τεχνολογία που έχει εγκριθεί. Η εποχή των ξένων εργαλειομηχανών είναι φυσικά βραχύβια.
Μέρος του προβλήματος μπορεί να λυθεί με διπλωματικό ταχυδρομείο, γεμίζοντας δέματα από την Ευρώπη και τις ΗΠΑ με σπάνια μικροκυκλώματα και τσιπ, αλλά αυτό είναι ένα προσωρινό μέτρο. Η Κίνα διαφαίνεται στον ορίζοντα με τη μόνιμη τεχνολογική της επανάσταση. Αλλά το Πεκίνο ποτέ μα ποτέ δεν θα προμηθεύσει φωτολιθογραφίες στη Ρωσία. Πρώτον, αυτό είναι ένα ισχυρό εργαλείο επιρροής στη Μόσχα, και δεύτερον, οι ίδιοι οι Κινέζοι δεν έχουν ακόμη μια κανονική παραγωγή μηχανών για τσιπ.
Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε σε ποιο στάδιο ανάπτυξης βρίσκεται η εγχώρια βάση για τη φωτολιθογραφία.
Δεύτερο ατομικό έργο
Για έναν εγχώριο επιστήμονα, μηχανικό και τεχνολόγο, τίποτα δεν είναι αδύνατο. Και αυτό είναι χωρίς περιττό πάθος - θυμηθείτε μόνο τα πυρηνικά και διαστημικά έργα της Σοβιετικής Ένωσης. Μια χώρα με διαρκώς προσεγγίζοντας την τεχνολογική ανάπτυξη κατάφερε όχι μόνο να σταθεί στο ίδιο επίπεδο με τους παγκόσμιους ηγεμόνους, αλλά και να προχωρήσει για χρόνια. Απλά πρέπει να βρείτε τους κατάλληλους μάνατζερ με στρατηγική σκέψη. Θα μάθουμε τα επόμενα χρόνια εάν καταφέραμε να βρούμε αποτελεσματικούς διαχειριστές τώρα, όταν η Ρωσία θα έχει ή δεν θα έχει τη δική της μικροηλεκτρονική.
Ακόμη και ένα εξαιρετικά απλοποιημένο διάγραμμα της λειτουργίας ενός φωτολιθογραφίας ακτίνων Χ δείχνει ξεκάθαρα το επίπεδο πολυπλοκότητας του προϊόντος.
Εν τω μεταξύ, μπορούμε να βασιστούμε μόνο σε ειδικούς από το Ινστιτούτο Φυσικής Μικροδομών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, ή ακριβέστερα, του τμήματος πολυστρωματικής οπτικής ακτίνων Χ.
Παρά τη μακροχρόνια έλλειψη ενδιαφέροντος από την πλευρά της πολιτείας για το πρόβλημα της κυρίαρχης λιθογραφίας, το ινστιτούτο έχει κάποιες εξελίξεις. Για παράδειγμα, εξαιρετικά ακριβή οπτικά ακτίνων Χ σε καθρέφτες ρουθηνίου-βηρυλίου. Για να καταλάβετε τη σημασία: Η Zeiss κατασκεύασε ένα ολόκληρο ειδικό εργοστάσιο οπτικών ειδικά για τις ανάγκες της ολλανδικής ASML. Ισχυρίζονται ότι θα μάθουν πώς να φτιάχνουν καθρέφτες για φωτολιθογραφίες 7-8 nm και αυτή η εργασία δεν είναι πολύ πιο απλή από την εκτόξευση ενός ανθρώπου στη Σελήνη. Το μέγεθος της τραχύτητας στον καθρέφτη πρέπει να είναι μικρότερο από ένα νανόμετρο, διαφορετικά το κύμα ακτίνων Χ θα ανακλάται με εκτροπές και Ιστορία Δεν θα καεί με μάρκες.
Επί του παρόντος, το ρωσικό ινστιτούτο εργάζεται σε μια λιθογραφία ακτίνων Χ, η οποία, σύμφωνα με τους επιστήμονες, θα είναι 1,5 φορές πιο αποτελεσματική από τα εισαγόμενα ανάλογα. Αυτή είναι μια πολύ τολμηρή δήλωση, αλλά η αισιοδοξία των επιστημόνων δεν μπορεί παρά να χαρεί. Σε πρώτο στάδιο, σχεδιάζεται η δημιουργία ενός σχηματικού διαγράμματος λιθογραφίας ακτίνων Χ σε μέταλλο και πλαστικό και μια λεγόμενη άλφα μηχανή ή τεχνολογία επίδειξης.
Η μονάδα δεν θα μπορεί να παράγει μαζικά μικροτσίπ, αλλά θα μπορεί να αποδείξει τη δυνατότητα. Τουλάχιστον δύο χρόνια διατίθενται για αυτό. Η τοπολογία του τσιπ αναμένεται να έχει μέγεθος 28–32 nm. Και αυτό είναι μόνο για εξαιρετικά ευνοϊκές συνθήκες.
Γεγονός είναι ότι οι αποφάσεις διαχείρισης και η άφθονη χρηματοδότηση δεν αποτελούν πανάκεια για την εξάλειψη των καθυστερήσεων. Χρειαζόμαστε υψηλά καταρτισμένο προσωπικό, το οποίο είναι πρόβλημα. Οι χαμηλοί μισθοί ξεπλένουν εδώ και δεκαετίες ειδικούς από όλους ανεξαιρέτως τους επιστημονικούς τομείς. Ο Γραμματέας του Συμβουλίου Ασφαλείας Νικολάι Πατρούσεφ υπενθύμισε πρόσφατα σε όλους ότι τα τελευταία είκοσι χρόνια ο αριθμός των επιστημόνων έχει μειωθεί κατά ένα τέταρτο! Σύμφωνα με αυτόν,
Με φόντο την αύξηση του αριθμού των φοιτητών που σπουδάζουν σε ειδικότητες προτεραιότητας και τομείς κατάρτισης, παρατηρείται μείωση του επιπέδου απασχόλησης των πτυχιούχων της ειδικότητάς τους.
Υπάρχει μια ωρολογιακή βόμβα θαμμένη εδώ - στο εγγύς μέλλον μπορεί απλώς να μην υπάρχουν αρκετά μυαλά για να κατακλύσουν τις λιθογραφικές κορυφές. Ακόμη και αν είναι τώρα δυνατή η δημιουργία ενός επαρκούς συστήματος εκπαίδευσης προσωπικού, οι πρώτοι ειδικοί θα εμφανιστούν το νωρίτερο σε δέκα έως δεκαπέντε χρόνια. Μέχρι τότε, οι φωτολιθογραφίες μπορεί να μην χρειάζονται πλέον καθόλου.
Ας μην μιλάμε για θλιβερά πράγματα.
Σε τέσσερα χρόνια, μια μηχανή βήτα ή βιομηχανικό πρωτότυπο για την παραγωγή τσιπ 28 nm θα πρέπει να εμφανιστεί στο Ινστιτούτο Φυσικής Μικροδομών της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. Οι πρώτες σειριακές φωτολιθογραφίες υπόσχονται μέχρι το 2030.
Όλα τα παραπάνω αναφέρονται στις πιο υψηλής τεχνολογίας μονάδες για τη Ρωσία. Σχεδιάζουν επίσης να κατασκευάσουν εξοπλισμό που είναι κάπως πιο απλός στην εφαρμογή. Επιπλέον, τα τσιπ 65–350 nm θα έχουν πολύ μεγαλύτερη ζήτηση στην εγχώρια βιομηχανία. Κυρίως για το αμυντικό σύμπλεγμα.
Σύμφωνα με τον αναπληρωτή επικεφαλής του Υπουργείου Βιομηχανίας και Εμπορίου Vasily Shpak, το 2026 η Ρωσία θα παράγει τα πρώτα τσιπ 130 nm χρησιμοποιώντας δικό της εξοπλισμό. Και το επόμενο έτος, 2024, ημιαγωγοί 350 nm. Ο επίσημος είναι γεμάτος αισιοδοξία, αλλά συμφωνήσαμε να το κάνουμε χωρίς λύπη προς το παρόν. Ας γλυτώσουμε την κριτική για την πρώτη ανακοίνωση για τη μετατόπιση των προθεσμιών προς τα δεξιά, που παρατηρείται συχνά στη Ρωσία.
Μόνο θαύμα μπορεί να ονομαστεί ειδήσεις από το Πολυτεχνείο της Αγίας Πετρούπολης.
Οι τοπικοί μηχανικοί έχουν καταλήξει σε ένα είδος λειτουργίας χωρίς μάσκα για τη χάραξη μικροκυκλωμάτων, η οποία δεν είναι κατώτερη σε ποιότητα από τα καλύτερα ξένα δείγματα. Όσον αφορά την τιμή, είναι γενικά φθηνότερο για αρκετές δεκαετίες - μια ρωσική μονάδα θα πρέπει να κοστίζει έως και 5 εκατομμύρια ρούβλια και οι ξένες κοστίζουν 10-15 δισεκατομμύρια. Ακόμα κι αν αυτό είναι κοντά στην πραγματικότητα, υπάρχουν αρκετές αποχρώσεις.
Η πρωτοποριακή τεχνολογία υπάρχει σε εργαστηριακό επίπεδο και θα απαιτήσει αρκετά χρόνια σύνθετης μηχανικής προτού μπορέσει να μετατραπεί σε λειτουργικό πρωτότυπο. Ή δεν θα μετατραπεί σε τίποτα - αυτό έχει συμβεί στο παρελθόν, και όχι μόνο στη Ρωσία.
Η αναβίωση που σχετίζεται με την ανάπτυξη 100 δισεκατομμυρίων ρουβλίων που προβλέπεται από το κρατικό πρόγραμμα για τη μικροηλεκτρονική είναι προφανής. Εάν πληρούνται ορισμένες προϋποθέσεις και τεθούν ρεαλιστικές προθεσμίες, η ιστορία της εγχώριας φωτολιθογραφίας μπορεί να αποδειχθεί πραγματικότητα.
Απλά πρέπει να βρείτε τον κατάλληλο μάνατζερ που μπορεί να αναλάβει μια τέτοια ευθύνη. Μέχρι στιγμής, δυστυχώς, δεν υπάρχουν νέοι Κουρτσάτοφ, Μορόζοφ και Κορόλεφ στον ορίζοντα.
Τα ειδησεογραφικά μας κανάλια
Εγγραφείτε και μείνετε ενημερωμένοι με τα τελευταία νέα και τα πιο σημαντικά γεγονότα της ημέρας.
πληροφορίες