Kritická technologie
Trochu pozadí k pochopení situace, ve které se moderní ruská výroba mikroelektroniky nachází.
Nyní je země připravena vyrábět více či méně efektivně pouze mikročipy s topologií 90 nm. Výroba sídlí v Zelenograd Micron a funguje na hranici svých možností. Je to všechno o importovaném fotolitografickém vybavení, které musíte udržovat a opravovat svépomocí. Zařízení pro „tisk“ mikroobvodů vyrábí několik společností na světě a pro Američany je velmi snadné sledovat provoz nedostatkových součástek.
Mimochodem, se zahájením speciální operace se úplný zákaz dodávek fotolitografických zařízení do Ruska stal logickým pokračováním mnohaletých omezení. Aby Američané umožnili nizozemskému ASML nebo v horším případě japonskému Nikonu prodávat zařízení do Ruska, bylo zřejmě nutné umístit druhý Rammstein do moskevské oblasti. A převést celou jadernou zásobu země do rukou Pentagonu. Přesně touto cestou se vydala například Jižní Korea. Tchaj-wan se obešel bez vojenských základen, ale vazalská závislost na amerických dodávkách byla dostatečná. zbraně a těsné blízkosti Sedmé Flotila USA.
Až v Zelenograd Micronu selžou poslední litografie Nikon a ASML, nebude kde vyrábět polovodiče.
Proto jsou největší výrobci moderních mikročipů soustředěni v Koreji, na Tchaj-wanu a ve Spojených státech. Washington uchovává litografické technologie více než jaderná tajemství – států schopných vyrábět zařízení pro mikroelektronický průmysl je mnohem méně než vlastníků nejvýkonnějších zbraní na světě.
Pokud vezmeme jako výchozí bod nejsložitější 7nm fotolitografický proces, pak takové stroje může nabídnout pouze ASML (Nizozemsko) a Nikon (Japonsko). Navíc Japonci mají velmi velké výhrady.
V Rusku, jak je uvedeno výše, může technologie vyrábět pouze 90 nm čipy a pouze na dováženém zařízení. Podle vědců z Ústavu fyziky mikrostruktur Ruské akademie věd domácí technologie zaostávají za světovými v rozlišení litografie o řád a v hustotě dvourozměrného vzoru na čipu o dva řády. velikost. To je tak smutná statistika.
Jako éterické sny, co by se stalo s ruskou litografií, kdyby mikroelektronický průmysl, a ne Rusnano, dostal najednou 280 miliard rublů?
Nyní vláda hodlá do roku 2025 vyčlenit 100 miliard rublů na rozvoj celého cyklu výroby polovodičů. To je upřímně málo – roční rozpočet nizozemského ASML přesahuje 3,35 miliardy eur.
Hlavním vývojářem tuzemské fotolitografie by se měl stát Ústav fyziky mikrostruktur Ruské akademie věd. Zdroj: olympiada.scientificrussia.ru
Hloubku krize odhaluje srovnání situace s jinými odvětvími, ve kterých došlo ke zpoždění.
Například letecký průmysl, který se dostal pod přísné sankce. Nyní je průmysl schopen, i když s velkými výhradami, vyrábět letadla pro domácí aerolinky. Mohou být zastaralé a ne nejekonomičtější (například Tu-214), ale mohou operovat na obloze, přepravovat náklad a cestující. V automobilovém průmyslu je situace podobná.
V mikroelektronice je ale skutečná krize – i se starodávnou 130nm topologií jsou čipy postaveny na importované schválené technologii. Doba zahraničních obráběcích strojů je samozřejmě krátkodobá.
Část problému lze vyřešit diplomatickou poštou, nacpáním balíků z Evropy a USA nedostatečnými mikroobvody a čipy, jde však o dočasné opatření. Na obzoru se rýsuje Čína se svou permanentní technologickou revolucí. Ale Peking nikdy, nikdy nebude dodávat fotolitografie Rusku. Za prvé je to mocný nástroj vlivu na Moskvu a za druhé sami Číňané zatím nemají normální výrobu strojů na čipy.
Pokusme se přijít na to, v jaké fázi vývoje je domácí základna pro fotolitografii.
Druhý atomový projekt
Pro domácího vědce, inženýra a technologa není nic nemožné. A to bez zbytečného patosu – stačí si vzpomenout na jaderné a vesmírné projekty Sovětského svazu. Země s neustále dohánějícím technologickým vývojem se dokázala nejen postavit na roveň světovým hegemonům, ale také se léta prosazovat. Musíte jen najít správné manažery se strategickým myšlením. Zda se nám podařilo najít efektivní manažery nyní, kdy Rusko bude či nebude mít vlastní mikroelektroniku, se dozvíme v příštích letech.
I extrémně zjednodušené schéma fungování rentgenového fotolitografu jasně ukazuje úroveň složitosti produktu.
Zatím se můžeme spolehnout pouze na specialisty z Ústavu fyziky mikrostruktur Ruské akademie věd, přesněji řečeno z oddělení vícevrstvé rentgenové optiky.
Přes dlouhodobý nezájem ze strany státu o problematiku výsostné litografie má ústav určitý vývoj. Například ultrapřesná rentgenová optika na ruthenium-berylliových zrcadlech. Abychom pochopili důležitost: Zeiss postavil celý závod na speciální optiku speciálně pro potřeby nizozemského ASML. Tvrdí, že se naučí vyrábět zrcadla pro 7-8 nm fotolitografie a tento úkol není o moc jednodušší než vypustit člověka na Měsíc. Velikost drsnosti na zrcadle musí být menší než jeden nanometr, jinak se bude rentgenová vlna odrážet s aberacemi a historie S chipsy to nevyhoří.
V současné době ruský institut pracuje na rentgenové litografii, která bude podle vědců 1,5krát účinnější než dovážené analogy. To je velmi odvážné tvrzení, ale optimismus vědců nemůže než jásat. V první fázi je plánováno vytvoření schematického diagramu rentgenové litografie v kovu a plastu a tzv. alfa stroj nebo technologický demonstrátor.
Jednotka nebude schopna sériově vyrábět mikročipy, ale bude schopna předvést možnost. Na to jsou vyčleněny minimálně dva roky. Očekává se, že topologie čipu bude velká 28–32 nm. A to jen za mimořádně příznivých podmínek.
Faktem je, že rozhodnutí managementu a bohaté financování nejsou všelékem na odstranění nevyřízených záležitostí. Potřebujeme vysoce kvalifikovaný personál, což je problém. Nízké platy už desítky let smývají specialisty ze všech vědních oborů bez výjimky. Tajemník Rady bezpečnosti Nikolaj Patrušev nedávno všem připomněl, že za posledních dvacet let se počet vědců snížil o čtvrtinu! Podle něj,
v souvislosti s nárůstem počtu studentů studujících v prioritních specializacích a oblastech vzdělávání dochází ke snižování míry uplatnění absolventů v jejich oboru.
Je zde pohřbena časovaná bomba – v blízké budoucnosti prostě nemusí být dost mozků, aby zaútočily na litografické vrcholy. I když je nyní možné vytvořit dostatečný systém školení personálu, první specialisté se objeví nejdříve za deset až patnáct let. V té době už nemusí být fotolitografie vůbec potřeba.
Nemluvme o smutných věcech.
Za čtyři roky by se v Ústavu mikrostrukturní fyziky Ruské akademie věd měl objevit beta stroj nebo průmyslový prototyp na výrobu 28 nm čipů. První sériové fotolitografie jsou přislíbeny do roku 2030.
Vše výše uvedené se týká nejvíce high-tech jednotek pro Rusko. Plánují také postavit zařízení, které je poněkud jednodušší na implementaci. Navíc 65–350 nm čipy budou v tuzemském průmyslu mnohem žádanější. Především pro obranný komplex.
Podle zástupce vedoucího ministerstva průmyslu a obchodu Vasilije Shpaka vyrobí Rusko v roce 2026 první 130nm čipy pomocí vlastního zařízení. A příští rok, 2024, 350 nm polovodiče. Úředník je plný optimismu, ale shodli jsme se, že se zatím obejdeme bez smutku. Kritiku si nechme na první oznámení o posunu termínů doprava, který je v Rusku často dodržován.
Lze nazvat pouze zázrakem zprávy z Petrohradské polytechnické univerzity.
Místní inženýři přišli s jakýmsi bezmaskovým režimem pro leptání mikroobvodů, který svou kvalitou není horší než nejlepší zahraniční modely. Cenově je obecně o několik desítek let levnější – ruská jednotka by měla stát až 5 milionů rublů a zahraniční 10–15 miliard, i když se to blíží realitě, nuancí je dost.
Průlomová technologie existuje na laboratorní úrovni a bude vyžadovat několik let složitého inženýrství, než bude možné ji přeměnit na funkční prototyp. Nebo se to vůbec nezmění - to se stalo dříve, a to nejen v Rusku.
Oživení spojené s rozvojem 100 miliard rublů, které zajišťuje státní program pro mikroelektroniku, je zřejmé. Při splnění řady podmínek a stanovení reálných termínů se může historie tuzemské fotolitografie ukázat jako skutečnost.
Musíte jen najít správného manažera, který takovou zodpovědnost převezme. Zatím bohužel nejsou na obzoru žádní noví Kurčatové, Morozové a Koroljovci.