Россия начала гонку за Apple, но по принципиально другим технологиям

В России успешно завершили испытания первой «родной» литографической машины, которая может производить микросхемы 350-нм. Полученные чипы признали пригодными для коммерческого применения, сообщает сегодня, 19 августа, медиаресурс «Свободная пресса».

«Это, несомненно, крупный прорыв для России. Русские, обладающие боевым национальным характером, были непреклонны. За два с небольшим года они овладели технологией литографических машин и создали полностью независимый цикл — от исследований до конечного производства. Это ли не чудо?» — констатирует китайский техномедиа NetEasy.

В пользу того, что лёд тронулся, говорит и активизация ещё одной критически важной для отечественной микроэлектроники программы -создания импортозамещающего профилометра. Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) сообщил, что к 2026 году в ТУСУРе разработают установку для измерения параметров поверхности полупроводниковых пластин.

«Профилометр необходим при производстве микроэлектроники. На этапах прохождения полупроводниковой пластины по маршруту он задействуется после каждой технологической операции формирования фоторезистивной маски и топологии микросхемы, — рассказывает директор НОЦ „Нанотехнологии“ Евгений Шестериков. — Это важная операция в технологическом маршруте — на основе результатов тестирования можно либо оперативно скорректировать технологический процесс, либо удостовериться, что все делается правильно».

Добавим, что крупнейший производитель литографического оборудования в мире — голландская компания ASML — объясняет свой успех использованием своих литографов именно работой в комплекте с качественным профилометром, обеспечивающим обратную связь в «печатании» чипов.

В целом, без точного измерения множества параметров полупроводниковых пластин, таких как ширина линии, диаметр отверстия и толщина тонкой пленки, на выпуске чипов можно смело ставить крест.

Оказывается, многоуровневый процесс производства полупроводниковых пластин включает в себя от сотен до тысяч этапов в течение одного и даже двух месяцев (да, такой срок изготовления чипов). Значит, даже незначительный дефект или отклонение на ранних стадиях может привести к эффекту домино и вылиться в производственную катастрофу.

По информации на специализированных сайтах, именно поэтому провалились программы по выпуску чипов в Саудовской Аравии и Объединенных Арабских Эмиратах, несмотря на огромные финансовые вливания в них. Саудовцы и богатенькие арабы из ОАЭ с помощью приглашенных за огромные деньги западных специалистов так и не смогли пробиться сквозь технологические трудности, связанные с метрологией. Понятно, что США сделали все, чтобы их «лучшие нефтяные друзья» не получили доступ к производству чипов даже по относительно старым 350 нм и 120 нм техпроцессам.

Самое большое количество транзисторов в потребительском микропроцессоре по состоянию на июнь 2023 года составило 134 млрд в якобы 5 нм-чипе Apple M2.

Профессионалы, однако, утверждают, что химические эффекты ионизирующего излучения ограничивают надежное разрешение примерно до 30 нм, что вполне достижимо с помощью современной иммерсионной литографии. Таким образом, все другие методы, в том числе так называемый глубокий ультрафиолет, относятся скорее к рекламе, чем к реальной практике.

Тут-то на первый план и выходит метрология полупроводников, которая имеет два основных аспекта: предоставление необходимой и подробной информации о физических свойствах пластины в процессе производства и обеспечение оптимальной настройки производственного процесса в соответствии с заданными параметрами.

Прежде всего, требуется контролировать ширину линий, «напечатанных» на полупроводниковом материале, которые имеют фундаментальное значение для обеспечения точного отображения электрических цепей, а также толщину нанесенных пленок, являющихся неотъемлемой частью электрических свойств и структурной целостности полупроводниковых устройств.

Таким образом, отечественный профилометр позволит двигаться в сторону уплотнения транзисторов даже при изготовлении чипов по «старым» техпроцессам. При желании, экспериментируя с многослойностью, можно догнать даже Apple по плотности транзисторов на 1 кв. мм, но это уже будет технология, принципиально отличающаяся от той, которую рекламируют в Apple.

«Измерение с помощью прибора позволяет определять механические напряжения в полупроводниковых пластинах после формирования металлических или диэлектрических слоев. Это очень важно при производстве, потому что, если механические напряжения будут превышать определенный уровень, может потрескаться либо сама пластина, либо диэлектрические пленки, выполняющие роль межуровневой изоляции, конденсаторного диэлектрического слоя или защитного слоя. Такие пластины нужно отслеживать и снимать с технологического маршрута», — поясняют ученые ТУСУРа, работающие над созданием отечественного профилометра.