Пару месяцев назад, начиная с 18 октября 2022 года, в СМИ активно пошла информация, что в Институте прикладной физики Российской академии наук (ИПФ РАН) создан демонстрационный образец литографа (прототип прототипа), на котором получены отдельные изображения на подложках с разрешением до 7 нм.
Сначала я отнёсся к этому сообщению с некоторой долей скептицизма, о чём и написал соответствующую статью «Российский литограф на 7 нм к 2026-му году? Разбираемся с информационным вбросом.». Я основывался на информации от 20 октября 2022 года, изложенной на упоминаемом в той стате сайте, в которой не указывался сам источник информации.
Сегодня я попробовал всё же найти, откуда пошла вся эта информация, и нашёл таки другую статью, вышедшую двумя днями раньше, а именно 18 октября 2022 года, в которой указан источник информации — Форум «Микроэлектроника 2022». Ну, уже кое-что! Замечу, что этот форум проходил в Сочи со 2 по 8 октября 2022 года.
Так что достоверность всей этой информации для меня серьёзно повысилась. Кроме того, было известно, что демонстрационный образец литографа имеется в ИФМ РАН аж с 2011 года, а ИФМ РАН является филиалом ИПФ РАН, так что тут тоже всё сходится.
Сразу скажу, что это работы по классической фотолитографии, а не по т.н. «безмасочной» (а более правильно — бесфотошаблонной). Работы по бесфотошаблонному литографу идут параллельно и заточены на технологические нормы 28 нм. Сегодня мы о них не говорим.
Известно, что после прошедших с 2011 года доработок как источника излучения, так и объектива, на этой установке были получены микроструктуры с разрешением порядка 30 нм.
Вполне реально, что к настоящему времени установка была ещё раз модернизирована, и на ней вполне могли получить микроструктуры размерами и 7 нм.
Теперь несколько слов про эту цифру — 7 нм. В СМИ часто путают реальный размер получаемых микроструктур (разрешение) и условное название технологической нормы. В данном случае речь идёт именно о разрешении.
Условное название технологической нормы отражает не разрешение литографа, а совокупность различных факторов: плотность размещения транзисторов, их конструкцию и используемые технологии для их формирования, а сама цифра не имеет никакого отношения к физике и получена косвенным чисто математическим путём.
Теоретически, имея литограф с разрешением 7 нм, вполне можно изготавливать чипы по техпроцессу, скажем, 3 нм.
Пятиминутка ненависти
В аннотации ИФМ РАН в 2011 году было написано:
«Впервые в России создан стенд проекционного нанолитографа с рабочей длиной волны 13,5 нм и расчетным разрешением 30 нм. Изображение наноструктуры с уменьшением 1:5 проецируется на фоторезисте с помощью двухзеркального асферического объектива. Создание стенда свидетельствует о наличии в России ключевых технологий, позволяющих разрабатывать и производить литографическое оборудование, которое в ближайшие годы станет основным при производстве чипов с топологическими нормами 8-22 нм.»
Какого ж... государство не пошло дальше и не профинансировало создание настоящего EUVL-литографа ещё 10 лет назад!?
«Проекционная литография экстремального ультрафиолетового излучения (EUVL), диапазон рабочих длин волн 13,5 нм ±1%, является наиболее вероятным кандидатом для массового производства наноэлектроники следующего поколения с топологическими нормами 22-8 нм. Планируется начало ее промышленного использования с 2013-2015 года. Относясь к стратегическим технологиями, оборудование, компоненты оборудования и фоторезисты для этой литографии находится под экспортным контролем правительства США. В настоящее время в компаниях ASML (Нидерланды), Canon и Nikon (Япония) изготовлено несколько экспериментальных образцов проекционных установок. В ряде компаний, мировых лидеров микроэлектроники, начались экспериментальные исследования по разработке технологии EUVL-литографии.»
Уже тогда учёные всё знали и могли начать активные работы и реально конкурировать с ASML, если бы государство их профинансировало. В то время, оказывается, мы были на одинаковом уровне! Но почему-то финансирование в нужном объёме не продолжилось.
«В рамках программ РАН, грантов РФФИ и государственного контракта с РосАтомом в ИФМ РАН впервые в России был создан стенд проекционного нанолитографа с рабочей длиной волны 13,5 нм с расчетным разрешением 30 нм. Изображение топологии наноструктуры с уменьшением 1:5 формируется в фоторезисте с помощью двухзеркального асферического объектива. Размер засвечиваемой области на фоторезисте составляет 0,6x0,6 мм². С помощью двухкоординатной системы сканирования рисунок может мультиплицироваться на площади 5x5 мм².»
То есть, финансирование разработки стенда шло по контракту с РосАтомом, а также в результате грантов Российского фонда фундаментальных исследований. То есть, нельзя сказать, что работы в этом направлении не финансировались. Но почему с 2011 года на основе этого стенда не профинансировано создание промышленного литографа? Могли бы уже сделать к 2015-2018 годам вполне!
«Разработан перспективный отечественный фоторезист, чувствительный в области 13,5 нм. Получены первые наноструктуры и начаты работы по оптимизации фоторезистов для области 13,5 нм.»
То есть, и фоторезист у нас есть!
Роадмэп (дорожная карта)
Таким образом, учитывая всё вышеизложенное, озвученный план в нынешних условиях становится довольно вероятным:
К 2024 году должна быть разработана альфа-машина. По сути уже с этого момента установка станет рабочим оборудованием и будет рассчитана на проведение полного цикла операций. Однако упор на этом этапе будет сделан не на высокую скорость ее работы или разрешение, а на полноценную реализацию всех систем. Однако и этого должно быть достаточно, чтобы разработка стала привлекательной для инвесторов и фабрик, особенно с учетом конкурентной стоимости самой установки и её обслуживания.
К 2026 году альфу должна сменить бета. Все системы будут улучшены и усложнены, увеличится разрешение, повысится производительность, многие операции будут роботизированы. Установку уже можно будет применять на масштабных производствах, что и будет сделано — на этом рубеже важно интегрировать ее в реальные технологические процессы и отладить, «подтянув» соответствующее оборудование для других этапов производства.
К 2028 году литограф приобретет более мощный источник излучения, улучшенные системы позиционирования и подачи, станет работать быстро и точно.
Конкурент ASML?
Как ожидают ученые, при равной мощности источника излучения нижегородский литограф будет в 1,5-2 раза эффективнее голландского. Что именно тут имеется ввиду — не совсем ясно. Скорее всего, речь идёт о площади засветки.
Кроме того, сам источник излучения в разы компактнее и чище в работе, что в конечном итоге значительно влияет на стоимость, размеры и сложность оборудования.
Оптическая же система демонстратора, произведенная в ИФМ РАН, вообще превосходит все аналоги, существующие в мире на сегодняшний день. Ну, пока поверим учёным на слово.
Литограф можно создать за 2-3 года!
21 ноября СМИ потрясли слова академика Александра Сергеева, научного руководителя создаваемого в городе Сарове Нижегородской области Национального центра физики и математики (НЦФМ), произнесённые на сессии «Трансфер технологий из фундаментальной науки: перспективы в меняющемся мире» XII Международного форума «Атомэкспо»:
В рамках НЦФМ коллаборация, которую мы хотим предложить, может разработать в течение двух-трех лет такой литограф.
Мы предлагаем с помощью наших технологий разработать альтернативу [ASML], мы будем использовать для фокусировки этого излучения рентгеновские зеркала, которые разработаны в институте прикладной физики РАН и в Федеральном ядерном центре в Сарове, а также разработки института им. Седакова. Если соединить эти три разработки, то мы получим литографическую систему с мощностью, которая в разы превосходит те, что делает AMSL
НЦФМ основан на экспериментальной и расчётной базе Российского федерального ядерного центра — ВНИИЭФ, а также комплексе из научно-исследовательских корпусов, передовых лабораторий и установок класса «миди-саейнс» и «мега-саейнс» самого НЦФМ.
В рамках «быстрого старта» образовательной частью центра стал филиал МГУ имени М.В. Ломоносова «МГУ Саров» в 2021 году. Научную кооперацию НЦФМ составили более 60 научных организаций и наукоемких компаний.
Учредителями проекта выступили Госкорпорация «Росатом», Российская академия наук, Министерство науки и высшего образования РФ, МГУ имени М.В. Ломоносова и НИЦ «Курчатовский институт».
Основные цели центра — получение новых научных результатов мирового уровня, подготовка учёных высшей квалификации, воспитание новых научно-технологических лидеров, укрепление кадрового потенциала предприятий ГК «Росатом» и ключевых научных организаций РФ, повышение привлекательности российской науки для молодых ученых.
Выглядит организация весьма впечатляюще. Но вот сроки в 2-3 года мне всё равно кажутся слишком оптимистичными. Хотя, это смотря что считать целью. Например, дорожная карта ИПФ РАН через 2 года тоже предусматривает создание альфа-машины. НЦФМ вполне может сконструировать свой вариант на базе уже имеющихся в ИПФ РАН технологий.
Вообще, со стороны это выглядит так, что новая организация просто хочет подмять под себя создание этого литографа, наработки по которому уже сделаны другими. То есть, чисто руководящая, координирующая роль. Вряд ли они всерьёз планируют разрабатывать что-то альтернативное, а жаль.
Впрочем, кто бы там ни руководил проектом, главное, чтобы они его реализовали, и как можно скорее. Если НЦФМ окажется расторопнее, инициативнее, активнее, чем ИПФ РАН, пусть рулит. Всё же от инициативности и расторопности очень многое зависит. Как пример, скрепя сердце могу привести позитивную энергию менеджмента «Байкал электроникс» и пассивность и нерасторопность менеджмента МЦСТ, который старается, но, к сожалению, немного «недогоняет» в прямом и даже переносном смысле этого слова, хотя его продукт намного более независим.
Заключение
Ну вот, на мой взгляд, теперь всё разлеглось по полочкам, как надо. А то раньше был некий сумбур в проходящей в СМИ информации. Теперь у меня всё сошлось. Надеюсь, и у вас тоже :-)
Ставьте нравлики, если статья вам понравилась! Не стесняйтесь, излагайте свои мысли в комментариях. Ну и, конечно, обязательно подпишитесь на мой канал, если вы этого ещё не сделали :-) Вам не сложно, а мне приятно.
Удачи! :-)