Может ли Россия стать серьёзным игроком на рынке оборудования для полупроводникового производства? Не только может, но и должна, причём в самом что ни на есть мировом масштабе (разумеется, в союзе с братской Белоруссией). Вспомним советские времена. Какие страны смогли создать комплексную полупроводниковую промышленность? Всего четыре: США, Япония, СССР и ГДР. Следует отметить, что микроэлектроника США и Японии, и, соответственно, СССР и ГДР, были столь сильно переплетены между собой, что точнее будет сказать, что на основе этих стран было сформировано два центра силы: Западный и Советский.
На Западе тон в полупроводниковом производстве задавали фотолитографические машины производства американских Perkin-Elmer и GCA/David Mann, японских Canon и Nikon, голландской ASML. Но и странам СЭВ было чем ответить: фотолитографы производства минского завода «Планар» и восточногерманского комбината Carl Zeiss Jena ничем (или почти ничем) не уступали западным коллегам. И это не пустые слова: минский «Планар» в восьмидесятых годах вовсю выпускал машины, позволявшие производить чипы по техпроцессам 800 нм. Уже была разработана опытная модель, позволявшая производить чипы по 500 нм техпроцессам. Примерно на том же уровне в те годы находилась и техника западных производителей.
А каков был Carl Zeiss Jena! По количеству патентов восточногерманский передовик ничем не уступал своему западногерманскому собрату. Я читал воспоминания руководителей ASML, которые буквально в первые дни после объединения Германии приехали на восточногерманский комбинат составить впечатление о возможном сотрудничестве. Они были просто поражены уровнем специализированной оптики для фотолитографии, которую производили восточногерманские товарищи. Можно смело сказать, что нынешний Carl Zeiss никогда бы не стал тем, кем он является сегодня для полупроводниковой промышленности, если бы в своё время не поглотил Carl Zeiss Jena.
Можно только представить, какой уровень был бы сейчас у отечественной фотолитографии, если бы не случился развал СССР. Но даже в этих условиях дело не остановилось. Оно, скажем так, подморозилось. Тот же «Планар» продолжал десятками выпускать 800 нм фотолитографы и поставлять их как в Россию, так и в самые разные страны Азии. Другое дело, что прогресс по части нанометров до недавнего времени полностью прекратился. Но вот сейчас дело пошло набирать обороты: российский Зеленоградский нанотехнологический центр (ЗНТЦ) совместно с минским «Планаром» выпустил свой первый 350 нм степпер. Такого уровня ни в Советском Союзе, ни в ГДР никогда не было.
Что дальше? В ЗНТЦ идёт работа над линейкой более современных 130-90-65 нм машин. Причём 130 нм установка должна появиться уже в 2026 году. Но самое интересное, что нижегородский ИФМ (Институт физики микроструктур) РАН занимается разработкой ультрасовременных машин экстремального ультрафиолета, выпуск которых на данный момент в мире удалось наладить исключительно голландской ASML. Именно на таких машинах печатают современные чипы для смартфонов, ноутбуков и ускорителей искусственного интеллекта. Нижегородцы собираются порадовать отечественную микроэлектронику машинами, способными работать с разрешением вплоть до 9 нм. К сожалению, достигнуть столь высокого разрешения быстро не получится: в случае с 9 нм речь идёт примерно о десятке лет. Но в течение этого десятилетия машины по менее тонким техпроцессам: 40-28-14 нм, — должны будут появляться поэтапно каждые несколько лет.
Так что в перспективе лет так пяти у нас вырисовывается возможность наладить уверенный выпуск фотолитографов по крайней мере класса 350-130-90-65-40 нм. Именно микросхемы, изготовленные по таким техпроцессам, составляют уверенное большинство всех производимых в мире на сегодняшний день, и вероятно на завтрашнй тоже. Конечно, осуществление таких программ возможно только при поддержке государства, но судя по всему, понимание важности стоящих задач есть и в такой поддержке отказано не будет.
Важно подчеркнуть, что концепция EUV фотолитографа, предложенная ИФМ РАН, предполагает использование целого ряда инновационных технологических решений, которые должны привести к существенному уменьшению габаритных размеров машины, сделать её энергоэффективнее голландских литографов и обеспечить значительно меньшую стоимость. Да и озвученная генеральным директором ЗНТЦ стоимость первого российского 350 нм фотолитографа в 4,5 млн долларов также внушает оптимизм.
Но одними фотолитографами потребности полупроводниковых фабрик не ограничивается. Возникает вопрос: а мы можем в перспективе предложить потенциальным заказчикам комплексные фабрики, полностью построенные на российском оборудовании? Что называется — «фабрика под ключ»? Ведь такого пока не может сделать в мире пока никто. К примеру, установки нанесения фоторезиста/проявки, а также травления и осаждения, чаще всего поставляют японская Tokyo Electron и американская Lam Research, а сами фотолитографы — голландская ASML. Так что современная полупроводниковая фабрика — это сборная солянка американского, японского и голландского оборудования.
В России тоже есть опыт приобретения «фабрики под ключ». Самая современная производственная линия, работающая в России, установлена на зеленоградском заводе «Микрон» (запущена в 2012 году). Линия была приобретена у франко-ительянской компании STMicroelectronics. Укомплектована она всё той же сборной солянкой из оборудования, включая фотолитографы голландской ASML. А вот в России (вместе с Белоруссией) можно сделать практически всё: установки нанесения фоторезиста, проявки, мойки и сушки пластин предоставит воронежский НИИПМ (НИИ полупроводникового машиностроения), машины плазмохимического травления, осаждения и выращивания эпитаксиальных структур — зеленоградский НИИТМ (НИИ точного машиностроения), фотолитографы — пресловутые «Планар» и ЗНТЦ. «Планар», помимо фотолитографов (установок совмещения и экспонирования), также может предложить целую линейку специализированного оборудования, в том числе по корпусированию микросхем и утончению (механической полировки) пластин.
Вот над чем хорошо бы подумать, так это над созданием электронно-лучевых машин прямой записи. Современные фотошаблоны для фотолитографов изготавливаются именно с их помощью: рисунок интегральной схемы рисует пучок электронов непосредственно на фоторезисте соответствующей заготовки. Поскольку фотолитограф без фотошаблона что магнитофон без кассеты, без таких машин не обойтись. В советские времена электронно-лучевые машины прямой записи в СССР поставлял Carl Zeiss Jena. Сейчас всё придётся делать самим.
Недорогое оборудование, проверенное временем, причём из одних рук, — это может быть аргументом с большой буквы для рынков развивающихся стран. Ведь многие страны не потому не занимаются микроэлектроникой, что не хотят или не понимают её важности, а потому что не имеют административной или финансовой возможности развернуть такое производство. Почему бы такую возможность им не предоставить? Мы ведь надеемся, что наши будущие самолёты гражданской авиации мы будем поставлять не только отечественным предприятиям, но и авиакомпаниям из самых разных стран, как это когда-то делал Советский Союз. Так почему бы не подумать в таком же ключе и о полупроводниковом оборудовании? Ведь одним из аргументов скептиков по части возрождения отечественной микроэлектроники как раз является ограниченность внутреннего рынка. Так что начинать мыслить масштабно надо уже сейчас. Все предпосылки для этого у нас уже есть.
❗ Для знатоков и любителей микроэлектроники, полупроводниковой промышленности и фотолитографии: заходите в премиум-раздел канала «Фотолитограф».