Как же так? Мы же знаем, что главные передовики кремниевого производства планеты располагаются на острове Тайвань. На долю многочисленных производителей микрочипов, расположенных в этой непокорной китайской провинции приходится две трети их мирового производства. Знаменитая TSMC, крупнейший в мире производитель чипов, одна обеспечивает добрую половину их мирового производства.
Но что собственно из себя представляет микрочип? Это кусочек кремниевой пластины (точнее сказать — пластины из монокристаллического кремния), на котором нанесён «узор» интегральной схемы. Конечно, нанести нужную схему правильным способом — чрезвычайно сложная задача, за которой стоит целая отрасль мировой промышленности: от разработки программного обеспечения до серии самого сложного оборудования, созданного за всю историю человечества.
Но даже после процедур фотолитографии, травления, осаждения и очистки чип физически остаётся кусочком кремния. Хотя, конечно, кое-что добавляется: в процессе фотолитографии на пластине формируются схемы посредством фоторезиста (светочувствительной смолы). А для создания проводящих каналов в процессе осаждения добавляются алюминий, медь и даже золото.
Микрочипы «рисуются» на кремниевой пластине. Самые распространённые на сегодня пластины имеют диаметр 200 и 300 мм. К примеру, на 300 мм пластине обычно помещается 300-400 чипов. Первый шаг в изготовлении пластин — «выращивание» в специализированных печах цилиндрического кремниевого слитка. Формирование слитка — сложный технологический процесс, происходящий в высокочистых помещениях. Основные этапы производства: кремний ➝ металлургический кремний ➝ поликристаллический кремний ➝ монокристаллический кремний. В дальнейшем слиток нарезается на диски толщиной порядка 1 мм. После полировки и очистки получается готовая к производству микрочипов пластина. Пластина может быть также дополнительно обработана в зависимости от требований заказчика.
Порядка 65% всех кремниевых пластин производится двумя японскими компаниями: Shin-Etsu Chemical и SUMCO Corporation. Причём фабрики этих компаний располагаются на японских островах, так что каждые два чипа из трёх, находящиеся в наших гаджетах, буквально Made in Japan. Причём чем более дорогой гаджет, тем больше шанс, что чип сделан на японской кремниевой пластине. Помимо кремния, японские компании также производят около 65% мирового объёма продуктов чистой химии для производства микрочипов. Такие компании как Tokyo Ohka Kogyo, Sumitomo Chemical и Shin-Etsu Chemical по этой части являются крупнейшими в мире. К примеру, только одна Shin-Etsu производит около 20% всего мирового фоторезиста.
В наше время чипы становятся всё более производительными, количество транзисторов на одном чипе уже измеряется десятками миллиардов. Но за этими достижениями стоят не только высокотехнологичные производственные линии: каждому EUV фотолитографу, чтобы «напечатать» чипы по современным техпроцессам, необходимы кремниевые пластины с самыми передовыми характеристиками и такие же химические материалы.
У нас в стране развёрнута программа развития микроэлектроники, к 2030 году планируется запуск в серийное производство передового отечественного фотолитографического оборудования, разрабатывается ряд продуктов специализированной чистой химии. Вот только нельзя забывать, что как «театр начинается с вешалки», так и микроэлектроника начинается с кремниевой пластины. Будем надеяться, что синхронно с производственным оборудованием у нас появится и собственное производство 200 и 300 мм кремниевых слитков, чтобы мы уверенно могли сказать, что микросхема в российском оборудовании действительно родом из России.