В связи с санкциями, в Россию больше не ввозят оборудование для литографии, которое необходимо для производства современных чипов. Это ставит под угрозу программу импортозамещения. Однако теперь все может поменяться. Российским ученым удалось разработать первый в стране рентгенографический литограф. Изначально проект на его разработку основан на период до 2030 года, но все зависит от того, как будет осуществляться процесс на практике, ведь для применения в практических операциях нужно будет еще создать альфа-прототип.
В чем суть метода
Современные чипы, которые используются потом в различной электронике, производят методом фотолитографии. В упрощенном виде его можно описать так. На подложку наносят специальный материал, на который потом воздействуют излучением видимого спектра, ультрафиолетовым и рентгеновским, через специальную форму, на которой сделаны отверстия, составляющие узор. Под действием излучения меняется структура материала и все, что не было засвечено, смывается. Затем по такой же методике наносят следующий слой и т.д. В итоге создается послойное переплетение микроскопических элементов чипа. Чем меньше длина волны — тем выше эффективность микросхемы, которая получается по такой технологии.
Что известно о проекте
Координатором проекта, связанного с разработкой литографа, стал Институт физики микроструктур РАН. В его задачи входит не только сборка оборудования, но и последующее его тестирование. Считается, что на создание альфа-прототипа уйдет два года, еще три года — на создание бета-машины и на столько же — на запуск в производство серийного литографа.
Другие структуры РАН должны будут заняться обеспечением этого проекта, например, ИФМ — лазерами, НИИС — маской (формой) для просвечивания, отдельные институты — источниками рентгеновского излучения. Над проектом также будут работать частные компании.
Ученые разработали источник, который имеет дело с излучением длиной волны 11,2 нм, это рентгеновские лучи. Источник излучения работает на ксеноне. Под него была создана оптика с рутениево-бериллиевыми зеркалами, особенность которых — высокий коэффициент отражения. Ученые надеются, что оборудование будет в 1,5 раза эффективнее по сравнению с импортными аналогами.
Кто производит литографы
В мире не так много производителей литографического оборудования для современных чипов. Это одна из причин торговой войны, которую ведет Китай — у страны нет доступа к этой западной технологии. Крупнейший производитель — компания ASML со штаб-квартирой в Нидерландах. Политический и экономический кризис, возникший в мире в 2022 году, привел к тому, что на рынке значительно увеличился спрос на чипы при одновременном уменьшении объема производства, что и привело к их дефициту. И это при том, что компания ASML работает с самыми передовыми предприятиями электронной отрасли, включая Samsung, Intel и целый ряд других.
Производство техники занимает много времени — в течение 2010-х годов компания произвела всего 140 литографических машин, и каждая из них стоила более 200 млн. долларов.
Кроме этой фирмы, на рынке присутствуют еще два бренда — Nikon и Canon. Но они удерживают сравнительно небольшую часть рынка и не могут восполнить дефицит продукции.
Какое значение имеет литография микросхем в российской промышленности
В связи с экономическими санкциями прекратились поставки от тех производителей EUV-машин, продукция которых была ранее представлена на рынки. На такие товары распространяется официальный запрет. Но в России и до введения санкций производством, для которого нужны такие литографические машины, занимались только 2 компании — "Ангстерм-Т" и "Микрон".
На обоих заводах есть возможность техпроцесса в диапазоне 130-65 нм. Но в настоящее время на заводе "Ангстрем" в Зеленограде эта линия заморожена. Хотя Минпромторга дал поручение разработать собственные фотолитографические машины, у них будут свои ограничения — выпуск только на 350 и 130 нм. Для работы с другим диапазоном — в пределах 40-28 нм понадобятся более совершенные технологии. Поэтому пока не получится на действующих мощностях проверить и новое оборудование придется провести еще большой объем работ перед тем, как его можно будет внедрить.
Пока проблема далека от своего разрешения. Имеющиеся наработки позволили получить экспериментальные образцы оборудования для диапазона EUV, но они не были проверены на практике, в серийном производстве. Сложности есть и с конструкцией систем сканирования и совмещения, компания должна будет их дорабатывать.
По оценкам, проект должен завершиться к 2030 году, пока же ученые заняты совершенствованием альфа-прототипа.