Разные микрочипы изготавливаются по разным техпроцессам. В наше время эти техпроцессы принято классифицировать числом нанометров. Чем меньше это число — тем более передовой техпроцесс. Таким образом, когда мы читаем, что «система на кристалле» последней линейки смартфонов iPhone американской Apple исполнена по 3 нм техпроцессу, то мы сразу понимаем, что процессор этот очень мощный, энергоэффективный и имеет в своём составе много миллиардов транзисторов. А если речь, скажем, идёт о микроконтроллере MIK51BC16D для банковских карт производства нашего зеленоградского «Микрона», исполненного по техпроцессу 180 нм, то мы понимаем, что характеристики этого устройства гораздо скромнее (что, впрочем, никак не умаляет значимость таких микрочипов для финансовой системы страны).
Важно подчеркнуть, что в наше время число нанометров зачастую носит весьма условный характер. К примеру, микрочипы, выпускаемые «Микроном», построены на планарных (плоских) транзисторах. И если при помощи электронного микроскопа измерить длину затвора такого транзистора, то она будет иметь честные 180 нанометров. Но если мы решим проделать то же самое с упомянутым микрочипом Apple, то окажется, что элементов, обладающих столь малыми размерами как 3 нм, в этом устройстве попросту нет. Более того, транзисторы в этом чипе не планарные, а объёмные. А сравнивать объёмное с плоским — что круглое с квадратным. Но разработчики с переходом на объёмные транзисторы мудрить не стали, а просто продолжили номинировать линейку техпроцессов в условных нанометрах. Имея ввиду, что каждый последующий техпроцесс позволяет создавать более производительные микрочипы.
Итак, в настоящий момент самыми современными техпроцессами, по которым серийно выпускаются микросхемы, являются 3 нанометровые мировых передовиков: тайваньской TSMC, южнокорейской Samsung и американского Intel. TSMC, крупнейший в мире производитель микрочипов, производит их исключительно на контрактной основе для сторонних заказчиков, Intel сосредоточился прежде всего на производстве своих собственных микропроцессоров, Samsung изготавливает микрочипы как для своей многочисленной электроники, так и по заказу других компаний. Стоит подчеркнуть, что для производства столь передовых устройств необходимо самое передовое оборудование, и в этой области есть самые настоящие монополисты.
Оборудование для фотолитографии экстремального ультрафиолета (EUV), при которой рисунок интегральной схемы проецируется с фотошаблона на полупроводниковую пластину, контролируют всего два производителя: голландская ASML и японская Tokyo Electron. Голландцы производят сами EUV фотолитографы (источником светового излучения в котором с длиной волны 13,5 нм служит оловянная плазма), а японцы комплексные установки нанесения покрытий (коатеры) и проявки. Ведь перед тем как экспонировать полупроводниковую пластину в фотолитографе, на неё нужно нанести светочувствительный материал — фоторезист (этим и занимаются коатеры), а после экспонирования ненужную часть фоторезиста нужно смыть (этим занимаются установки проявки). Эти три процесса на полупроводниковых фабриках относят к единому этапу фотолитографии. И если кто-то решит начать производство 3 нм микрочипов — ему прямая дорога в приёмные ASML и Tokyo Electron.
В случае с более «зрелыми» технологиями, тем же 180 нм техпроцессом, ситуация куда как проще: оборудование для производства таких микрочипов в мире производит гораздо больше предприятий. По части «сухих» фотолитографов глубокого ультрафиолета (DUV) это, помимо ASML, японские Nikon и Canon, а также китайская SMEE. Ну, а производством более «простых» коатеров/установок проявки, а также установок травления, осаждения, очистки и шлифования занимается целый ряд японских, американских и китайских предприятий.
Зеленоградский «Микрон» предпочитает использовать в своей производственной деятельности «сухие» DUV фотолитографы голландской ASML: PAS 5500/750F (источник света с длиной волны 248 нм — KrF лазер) и PAS 5500/1150C (источник света с длиной волны 193 нм — ArF лазер). Поскольку оборудование для своей фабрики «Микрон» в своё время комплексно приобрёл у франко-итальянской STMicroelectronics, то и коатеры/проявители здесь работают тоже импортные. На своей фабрике зеленоградцы производят микрочипы по техпроцессам 180 и 90 нм. Не так давно производственные мощности «Микрона» были усилены за счёт поставок китайского и белорусского оборудования, но техпроцессы от этого более передовыми не стали, поскольку ни Китай, не Белоруссия в мировых передовиках по этой части не числятся.
С другой стороны, Зеленоградский нанотехнологический центр в сотрудничестве с минским «Планаром» недавно разработал 350 нм фотолитограф (первый в современной России). Интересно то, что в настоящее время идёт работа над 130 нм и 90 нм машинами, что позволит обеспечить текущие задачи российской микроэлектроники отечественным оборудованием. Но, опять же, этого недостаточно, чтобы улучшить существующие техпроцессы.
Главные надежды отечественная микроэлектроника а плане перехода на более «тонкие» техпроцессы возлагает на нижегородский Институт физики микроструктур РАН, который трудится над линейкой EUV (мягкий рентген) фотолитографов 28-16-12 нм. Это, конечно, не 2 нм, которые сейчас отрабатывают западные производители, но всё же задача очень амбициозная. Хотя на них и не получится сделать передовые смартфоны или ноутбуки, тем более через 5 лет (столько по задумке нижегородских конструкторов потребуется времени для создания 28 нм машины), однако для серверов, станков с ЧПУ и электромобилей такие микрочипы подойдут как нельзя лучше.
Что касается оборудования для нанесения фоторезиста и проявки, то соответствующий специалист в России также имеется: это Воронежский НИИ полупроводникового машиностроения (НИИПМ), Также ещё с советских времён в нашей стране работает целый ряд предприятий, специализирующихся на изготовлении практически всего спектра специализированного оборудования для полупроводниковых производств, таких как зеленоградский НИИ точного машиностроения (НИИТМ). Будем надеяться, что к тому времени, когда у нас начнут появляться такие фотолитографы, остальное производственное оборудование (установки осаждения, травления, очистки и т. д.) также будет готово к выпуску.
______________________________
Свежие комментарии