Новая эра рос­сий­ской мик­ро­элек­тро­ни­ки: со­здан пер­вый со вре­мен СССР оте­че­ствен­ный ли­то­граф. Срав­ним его с ки­тай­ской но­вин­кой

За­ме­сти­тель ми­ни­стра про­мыш­лен­но­сти и тор­гов­ли Рос­сии Ва­си­лий Шпак со­об­щил, что пер­вый рос­сий­ский ли­то­граф уже со­здан и про­хо­дит ис­пы­та­ния.

С его по­мо­щью можно вы­пус­кать боль­ше­раз­мер­ные чипы с то­по­ло­ги­ей в 350–130 нм. Сле­ду­ю­щим шагом ста­нет ли­то­граф на 90–65 нм.

Пер­вое, что нужно по­ни­мать, — это пол­ная утра­та Рос­си­ей ком­пе­тен­ций по раз­ра­бот­ке клас­си­че­ских фо­то­ли­то­гра­фов — клю­че­вой тех­но­ло­гии про­из­вод­ства мик­ро­элек­тро­ни­ки.

Дабы на­чать воз­рож­де­ние этой тех­ни­че­ской от­рас­ли, в 2021 году были вы­де­ле­ны почти 6 мил­ли­ар­дов руб­лей на раз­ра­бот­ку, по сути, ана­ло­га ли­то­гра­фи­че­ской ма­ши­ны ком­па­нии ASML «PASCAL 5500/300C» 2002 года вы­пус­ка.

ОКР "Раз­ра­бот­ка и из­го­тов­ле­ние уста­нов­ки про­ек­ци­он­но­го пе­ре­но­са изоб­ра­же­ний то­по­ло­ги­че­ско­го ри­сун­ка ИС на пла­сти­ну (Step&Repeat)  и ис­точ­ни­ков из­лу­че­ния с дли­ной волны 193 и 248 нм, по­ста­нов­ка ба­зо­вых тех­но­ло­ги­че­ских про­цес­сов про­ек­ци­он­но­го пе­ре­но­са изоб­ра­же­ний на пла­сти­ну (Step&Repeat) с раз­ме­ром ми­ни­маль­но­го кон­струк­ци­он­но­го эле­мен­та 130 нм", шифр "Про­гресс ППИ 130"

ASML‏ "PAS 5500"

Так как ком­пе­тен­ции были пол­но­стью утра­че­ны, то вот про­сто так взять и со­здать соб­ствен­ный ли­то­граф, пусть даже 22-​летней дав­но­сти, не по­лу­чит­ся.

И при­мер тому — Китай, ко­то­рый вы­пус­ка­ет соб­ствен­ные фо­то­ли­то­гра­фы, спо­соб­ные про­из­во­дить 90-нм то­по­ло­ги­че­ские струк­ту­ры, и вот уже 15 лет не может раз­ра­бо­тать фо­то­ли­то­гра­фи­че­скую ма­ши­ну для более тон­ких тех­про­цес­сов.

В Ви­ки­пе­дии, кста­ти, при­во­дят невер­ную ин­фор­ма­цию, так как ни­ка­ких 28 нм струк­тур фор­ми­ро­вать ки­тай­ские фо­то­ли­то­гра­фы не спо­соб­ны:

28 нм они про­из­во­дят — это ложь.

Ко­то­рый год но­вост­ные из­да­ния за­яв­ля­ют о раз­ра­бот­ке но­во­го фо­то­ли­то­гра­фа на 28–14 нм, но воз и ныне там.

Ли­то­граф «со­здан», по­то­му его никто так и не уви­дел.

В ре­аль­но­сти в 2024 году ни­че­го по­доб­но­го в Китае так и не по­яви­лось.

The Chinese company "Shanghai Micro Electronics Equipment Group (SMEE)"

По­че­му до 90 нм?

По­то­му что это, можно ска­зать, «фор­си­ро­ван­ная ма­ши­на», где ис­поль­зу­ет про­ек­ци­он­ный объ­ек­тив с че­ты­рех­крат­ным умень­ше­ни­ем уве­ли­че­ния, то есть из тех­но­ло­гии 280 нм вы­жи­ли тех­ни­че­ски­ми ухищ­ре­ни­я­ми 90 нм.

Хотя есть све­де­ния, что «SSX-600» осна­ще­ны фторид-​аргоновым (ArF) эк­си­мер­ным ла­зе­ром, из­лу­ча­ю­щим ко­ге­рент­ный уль­тра­фи­о­ле­то­вый свет с дли­ной волны 193 нм, прав­да, за­пад­но­го (а точ­нее, япон­ско­го) про­из­вод­ства, но тогда еще боль­ше непо­нят­но, что за про­бле­мы воз­ник­ли у Китая при со­вер­шен­ство­ва­нии этой тех­но­ло­гии до 65 нм и менее.

Ны­неш­ний ас­сор­ти­мент ли­то­гра­фов гол­ланд­ской ком­па­нии ASML, ко­то­рые раз­ре­ше­ны к по­став­ке в Китай, де­мон­стри­ру­ет, что при длине волны 193 нм можно сразу до­стичь тех­про­цес­са до 38 нм, а при длине 248 нм — до 80 нм.

Как видим для раз­ра­бот­ки более пе­ре­до­во­го фо­то­ли­то­гра­фа на 45-28‏ нм тре­бу­ет­ся раз­ра­бот­ка но­во­го эк­си­мер­но­го ла­зер­но­го ис­точ­ни­ка с дли­ной волны 193 нм.

• После за­пре­та США на про­да­жу в Китай пе­ре­до­вых фо­то­ли­то­гра­фов с дли­ной волны 13,5 нм у ки­тай­ских раз­ра­бот­чи­ков воз­ник­ли се­рьез­ные труд­но­сти с со­зда­ни­ем соб­ствен­но­го ана­ло­гич­но­го фо­то­ли­то­гра­фа. Кроме того в 2024 году, под за­прет по­па­ли фо­то­ли­то­гра­фы с дли­ной волны 193 нм и тех­но­ло­гии для их про­из­вод­ства, в том числе ла­зер­ные ис­точ­ни­ки, что еще боль­ше ослож­ни­ло за­да­чу.

Китай от­ста­ёт от ми­ро­во­го ли­де­ра в со­зда­нии фо­то­ли­то­гра­фов, гол­ланд­ской ком­па­нии ASML, более чем на 19 лет, и это от­ста­ва­ние про­дол­жа­ет расти. Чтобы со­кра­тить раз­рыв, Китай вкла­ды­ва­ет зна­чи­тель­ные сред­ства в раз­ра­бот­ку и со­зда­ние фо­то­ли­то­гра­фа со сверх­вы­со­ким раз­ре­ше­ни­ем, ко­то­рый будет спо­со­бен фор­ми­ро­вать то­по­ло­гию до 28 нм.

На дан­ный мо­мент Китай уже вло­жил в эту тех­но­ло­гию более 5 млрд дол­ла­ров, но этого ока­за­лось недо­ста­точ­но. Недав­но был объ­яв­лен пакет по­мо­щи по­лу­про­вод­ни­ко­вой про­мыш­лен­но­сти на сумму 143 млрд дол­ла­ров.

Это в два раза боль­ше, чем у ана­ло­гич­но­го па­ке­та суб­си­ди­ро­ва­ния мик­ро­элек­трон­ной от­рас­ли в США.

То есть про­бле­ма со­зда­ния и осво­е­ния новых тех­но­ло­гий в мик­ро­элек­тро­ни­ке не имеет пря­мой за­ви­си­мо­сти в фи­нан­си­ро­ва­нии, то есть про­бле­мы тут явно не в день­гах, а в слож­но­сти самой тех­но­ло­гии, ко­то­рую вот так про­сто с на­ско­ка не осво­ить.

По­то­му Зе­ле­но­град­ско­му на­но­тех­но­ло­ги­че­ско­му цен­тру (ЗНТЦ), ко­то­ро­му вы­де­ли­ли фи­нан­си­ро­ва­ние на раз­ра­бот­ку пер­во­го рос­сий­ско­го фо­то­ли­то­гра­фа, ак­тив­но по­мо­га­ют спе­ци­а­ли­сты мин­ско­го пред­при­я­тия «Пла­нар».

«Пла­нар»‏ — это было един­ствен­ное‏ пред­при­я­тие в СССР, спе­ци­а­ли­зи­ру­ю­ще­е­ся‏ на про­мыш­лен­ном‏ про­из­вод­стве‏ ли­то­гра­фи­че­ско­го обо­ру­до­ва­ния. К сча­стью,‏ оно смог­ло‏ со­хра­нить­ся и до­жить до ны­неш­них‏ дней и не по­те­рять ком­пе­тен­ций хотя бы в этих уже уста­рев­ших тех­но­ло­ги­ях, в от­ли­чие от рос­сий­ско­го «Мик­ро­на».

Мо­дель­ный ряд обо­ру­до­ва­ния «Пла­нар».

На те­ку­щий мо­мент обо­ру­до­ва­ние за­во­да «Пла­нар» в со­сто­я­нии про­из­во­дить степ­пе­ры на 350 нм, ра­бо­та­ю­щие на огра­ни­чен­ном поле, есть даже без­ма­соч­ные степ­пе­ры.

• Степ­пер — это раз­но­вид­ность ли­то­гра­фи­че­ской уста­нов­ки (фо­то­ли­то­гра­фа).

По­то­му, кто бы что ни го­во­рил, но со­зда­ние ли­то­гра­фа ЗНТЦ, ана­ло­гич­но­го по тех­ни­че­ским ха­рак­те­ри­сти­кам вы­пус­ка­е­мым на «Пла­на­ре», всего за 1,5 года (и за жал­кие 11 мил­ли­о­нов дол­ла­ров) — это до­воль­но вну­ши­тель­ный ре­зуль­тат.

• Общая сумма фи­нан­си­ро­ва­ния про­грам­мы раз­ра­бот­ки — 67 мил­ли­о­нов дол­ла­ров (вы­да­ёт­ся ча­стя­ми, на­при­мер, в 2021 году вы­да­но 11 мил­ли­о­нов дол­ла­ров).

Све­де­ния из кон­курс­ной до­ку­мен­та­ции по раз­ра­бот­ке фо­то­ли­то­гра­фа.

Экс­пе­ри­мен­таль­ный ли­то­граф ЗНТЦ будет ра­бо­тать на длине волны 248 нм, так же, как и ки­тай­ские ма­ши­ны.

При этом за пол­то­ра года с нуля были раз­ра­бо­та­ны сле­ду­ю­щие ком­по­нен­ты:

— Раз­ра­бо­та­ны со­став­ные части тех­ни­че­ских про­ек­тов;

— Из­го­тов­ле­ны ма­ке­ты клю­че­вых узлов уста­нов­ки;

— Раз­ра­бо­та­на кон­струк­тор­ская, тех­но­ло­ги­че­ская, про­ект­ная и экс­плу­а­та­ци­он­ная до­ку­мен­та­ция;

— Из­го­тов­лен тех­но­ло­ги­че­ский стенд;

— Из­го­тов­лен опыт­ный об­ра­зец эк­си­мер­но­го ла­зе­ра с ис­точ­ни­ком из­лу­че­ния 248 нм;

— Из­го­тов­лен опыт­ный об­ра­зец эк­си­мер­но­го ла­зе­ра с ис­точ­ни­ком из­лу­че­ния 193 нм;

— Из­го­тов­лен опыт­ный об­ра­зец уста­нов­ки с ис­точ­ни­ком из­лу­че­ния 365 нм.

Опыт­ный об­ра­зец поз­во­ля­ет со­зда­вать чипы с то­по­ло­ги­ей 350 нм.

Общие ха­рак­те­ри­сти­ки уста­нов­ки (све­де­ния из кон­курс­ной до­ку­мен­та­ции по раз­ра­бот­ке фо­то­ли­то­гра­фа).

До 2026 года будет со­зда­на уста­нов­ка с дли­ной волны из­лу­че­ния 193 нм, спо­соб­но­го фор­ми­ро­вать то­по­ло­гию чипов в 80 нм.

Ха­рак­те­ри­сти­ки ла­зер­но­го ис­точ­ни­ка со­здан­но­го экс­пе­ри­мен­таль­но­го ли­то­гра­фа.

Ха­рак­те­ри­сти­ки бу­ду­ще­го ли­то­гра­фа.

18 сен­тяб­ря 2024 года при­шло уже на­гляд­ное под­твер­жде­ние, когда Ва­си­лий Шпак по­се­тил ГК «Лас­сард» (Рос­сий­ские ла­зер­ные си­сте­мы), где ему были про­де­мон­стри­ро­ва­ны уже про­из­ве­ден­ные опыт­ные об­раз­цы эк­си­мер­но­го ла­зе­ра.

Пер­вый лазер с дли­ной волны 248 нм (уль­тра­фи­о­лет, MUV), ко­то­рый пред­на­зна­чен для со­зда­ния чипов раз­ме­ром до 130 нм.

За­ме­сти­тель ми­ни­стра про­мыш­лен­но­сти Рос­сии Ва­си­лий Шпак по­се­тил ЛАС­САРД

Вто­рой лазер - с дли­ной волны 193 нм (глу­бо­кий уль­тра­фи­о­лет, DUV) для при­ме­не­ния в ли­то­гра­фи­че­ских ска­не­рах с тех­но­ло­ги­че­ской нор­мой до 80 нм.

Толь­ко две ком­па­нии в мире про­из­во­дят по­доб­ные ла­зер­ные уста­нов­ки — это япон­ская GigaPhoton и аме­ри­кан­ская Cymer. Китай таких ла­зе­ров не про­из­во­дит.

Пла­ни­ру­ют­ся про­ве­сти пол­ный цикл ис­пы­та­ний в 2025 году, а в 2026-м на­ла­дить се­рий­ное про­из­вод­ство.

• Ли­то­граф с дли­ной волны из­лу­че­ния 193 нм, спо­соб­но­го фор­ми­ро­вать то­по­ло­гию чипов в 80 нм, дол­жен быть со­здан до 2026 года, так что по сро­кам раз­ра­бот­ки укла­ды­ва­ем­ся во­вре­мя, хотя, ко­неч­но, неко­то­рый сдвиг в сро­ках вполне ве­ро­я­тен.

Хоть это и не за­яв­ле­но в тех­ни­че­ских тре­бо­ва­ни­ях, но ис­поль­зо­ва­ние ис­точ­ни­ка из­лу­че­ния, ко­то­рый даёт длину волны 193 нм, пре­тен­ду­ет на воз­мож­ность в бу­ду­щем пе­рей­ти на более тон­кие тех­про­цес­сы в 65-28 нм.

Что под­твер­жда­ет­ся сло­ва­ми Ва­си­лия Шпака, ко­то­рый ранее со­об­щил, что в на­сто­я­щее время ак­тив­но ве­дут­ся опытно-​конструкторские ра­бо­ты для ком­по­нен­тов ли­то­гра­фи­че­ских линий, ис­поль­зу­ю­щих тех­но­ло­гии 90 и 65 на­но­мет­ров.

На АО «Мик­рон» с 2015 года при­сут­ству­ет экс­пе­ри­мен­таль­ная линия, где от­ра­ба­ты­ва­ет­ся тех­но­ло­гия 65 нм. Можно даже за­ка­зать свои из­де­лия под 65 нм тех­про­цесс, прав­да, пока слиш­ком боль­шой выход брака, чтобы го­во­рить о се­рий­ной тех­но­ло­гии.

Ра­зу­ме­ет­ся, спра­вед­ли­во воз­ни­ка­ет во­прос: а зачем нам раз­ра­ба­ты­вать ли­то­гра­фы со столь от­ста­лы­ми тех­но­ло­ги­че­ски­ми ха­рак­те­ри­сти­ка­ми? Ведь что такое 90 или 80 нм в 2027 году, когда та же «TSMC» или «Интел» со­би­ра­ет­ся к этому вре­ме­ни по­лу­чить пер­вые пред­се­рий­ные об­раз­цы чипов с то­по­ло­ги­ей 1,4 нм.

• 130 нм, по сути, это пе­ре­до­вые тех­но­ло­гии 2001 года. Но всё же боль­шин­ство про­из­вод­ства тогда при­хо­ди­лось на нормы 750-350 на­но­мет­ров.

Так вот, даже се­го­дня тех­про­цесс боль­ше 130 нм пре­вы­ша­ет объем рынка более пе­ре­до­во­го тех­про­цес­са на 90–45 нм, так как нормы 600–130 нм при­ме­ня­ют­ся в так на­зы­ва­е­мых «боль­ше­раз­мер­ных ре­ше­ни­ях»: в ав­то­про­ме, энер­ге­ти­ке, те­ле­ком­му­ни­ка­ци­ях и т. д.

• То есть тех­ни­че­ские нормы, раз­ра­ба­ты­ва­е­мые се­го­дня в Рос­сии, 350–80 нм, будут еще очень долго ак­ту­аль­ны­ми, по край­ней мере до 2050 года.

Объем ми­ро­во­го рынка тех­про­цес­сов боль­ше 130 нм на­хо­дит­ся фак­ти­че­ски на одном уровне с более тон­ки­ми тех­про­цес­са­ми.

Тех­про­цесс боль­ше 200‏ нм всё‏ еще‏ очень‏ вос­тре­бо­ван в мире, а нормы от 200 до 65‏ нм‏ — это почти по­ло­ви­на всех вы­пус­ка­е­мых ин­те­граль­ных схем в мире.‏

Боль­шин­ству то­ва­ров на­род­но­го по­треб­ле­ния не тре­бу­ют­ся пе­ре­до­вые тех­про­цес­сы, а в во­ен­ной или кос­ми­че­ской про­дук­ции во­об­ще же­ла­тель­но, чем боль­ше тех­про­цесс, тем лучше, до ра­зум­ных пре­де­лов, ра­зу­ме­ет­ся.

Там важна за­щи­щен­ность и от­ка­зо­устой­чи­вость, ре­а­ли­зо­вать ко­то­рые на­мно­го проще при то­по­ло­ги­че­ских нор­мах более 90 нм.

• Тех­про­цес­сы‏ от 600‏ до 350‏ нм ис­поль­зу­ют­ся в‏ от­дель­ных ав­то­мо­биль­ных мик­ро­схе­мах, вы­со­ко­вольт­ных мик­ро­схе­мах управ­ле­ния пи­та­ни­ем и про­чих про­дук­тах‏ со сме­шан­ным‏ сиг­на­лом.

• Нормы‏ от 350 до 180 нм ис­поль­зу­ют­ся в вы­со­ко­вольт­ных мик­ро­схе­мах для драй­ве­ров неболь­ших па­нель­ных дис­пле­ев и мо­биль­ных мо­ду­лей управ­ле­ния пи­та­ни­ем.

• Нормы 180 — 90 нм для ис­поль­зо­ва­ния в от­дель­ных ав­то­мо­биль­ных мик­ро­схе­мах, вы­со­ко­вольт­ных мик­ро­схе­мах управ­ле­ния пи­та­ни­ем и устрой­ствах сме­шан­но­го сиг­на­ла со встро­ен­ной тех­но­ло­ги­ей энер­го­не­за­ви­си­мой па­мя­ти и т. д.

Боль­шин­ство ком­по­нен­тов си­стем Wi-Fi и Bluetooth, 4G и 5G и даже 6G связи со­зда­ны по тех­но­ло­ги­че­ским нор­мам 180, 110 и 90 нм.

Без всего этого обой­тись нель­зя, по­то­му по­доб­ные про­ект­ные нормы будут еще долго вос­тре­бо­ва­ны.

Более того, даже со­вре­мен­ные пред­при­я­тия мик­ро­элек­трон­ной про­мыш­лен­но­сти, ко­то­рые могут по­хва­стать­ся пе­ре­до­вы­ми тех­но­ло­ги­я­ми, ис­поль­зу­ют, на пер­вый взгляд, уста­рев­шие нормы. На­при­мер, аме­ри­кан­ская ком­па­ния «GlobalFoundries» про­из­во­дит ин­те­граль­ные схемы с про­ект­ны­ми нор­ма­ми от 600 до 12 на­но­мет­ров.

Наи­бо­лее пе­ре­до­вые тех­но­ло­гии ком­па­нии — это про­из­вод­ство с нор­ма­ми 14 и 12 на­но­мет­ров. Од­на­ко ком­па­ния не смог­ла осво­ить тех­про­цес­сы на 10 и 7 на­но­мет­ров и от­ка­за­лась от даль­ней­ших раз­ра­бо­ток в поль­зу более зре­лых тех­про­цес­сов в силу их боль­ше­го по­тен­ци­а­ла на по­тре­би­тель­ском рынке.

• На­при­мер, «GlobalFoundries» в 2017 году за­пу­сти­ла две до­пол­ни­тель­ные линии по про­из­вод­ству тех­про­цес­са на 110–350 нм.

Боль­шая часть про­из­вод­ства ев­ро­пей­ской ком­па­нии «STMicroelectronics» ба­зи­ру­ет­ся на тех­про­цес­сах 180, 130, 90 и 65 нм. В мире всего три ком­па­нии, ко­то­рые смог­ли осво­ить мас­со­вое про­из­вод­ство ин­те­граль­ных схем по тех­про­цес­су менее 10 нм — это «TSMC» (Тай­вань), «Samsung» (Южная Корея) и «Intel» (США).

Все осталь­ные круп­ней­шие кон­тракт­ные про­из­во­ди­те­ли мик­ро­схем в мире об­ла­да­ют сле­ду­ю­щи­ми пе­ре­до­вы­ми тех­но­ло­ги­я­ми:

• Ком­па­ния‏ «GlobalFoundries» (США)‏ с за­во­да­ми в США, Гер­ма­нии‏ и Син­га­пу­ре‏ (тех­про­цесс 14-12‏ нм);

• «STMicroelectronics» - 65-28 нм;

• Ком­па­ния‏ UMC‏ (Тай­вань) с за­во­да­ми‏ на Тай­ване, в Китае‏ и Син­га­пу­ре,‏ спе­ци­а­ли­сты‏ ко­то­ро­го сей­час ра­бо­та­ют в Рос­сии (тех­про­цесс ‏14 нм);

• Ком­па­ния «SMIC» — самая пе­ре­до­вая на­ци­о­наль­ная ком­па­ния Китая (тех­про­цесс 22-14‏ и мел­ко­се­рий­но 7 нм);

• Ком­па­ния‏ «TowerJazz»‏ (Из­ра­иль),‏ име­ю­щая за­во­ды‏ в Из­ра­и­ле и США (тех­про­цесс 45‏ нм);

• Ком­па­ния «HH Grac» (Китай) с за­во­да­ми в Китае (тех­про­цесс ‏90 нм);

• Ком­па­ния «VIS» на Тай­ване (тех­про­цесс 110 нм);

• Ком­па­ния «Powerchip»‏ на Тай­ване‏ (тех­про­цесс 20 нм);

• Ком­па­ния «Dongbu HiTek» на Тай­ване (тех­про­цесс 90 нм).

• В Япо­нии‏ са­мы­ми‏ пе­ре­до­вы­ми нор­ма­ми в 15 нм об­ла­да­ет ком­па­ния «Kioxia»‏, вы­пус­ка­ю­щая про­дук­цию‏ «SanDisk».

Фаб­ри­ки SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) — ки­тай­ская ком­па­ния, за­ни­ма­ю­ща­я­ся про­из­вод­ством мик­ро­элек­тро­ни­ки. Круп­ней­шая мик­ро­элек­трон­ная ком­па­ния кон­ти­нен­таль­но­го Китая.

Стоит ли го­во­рить, что 90% всего ли­то­гра­фи­че­ско­го обо­ру­до­ва­ния, уста­нов­лен­но­го на этих ми­ро­вых фаб­ри­ках, сде­ла­но в ASML?

• У ки­тай­ской SMIC так во­об­ще 100% ли­то­гра­фов от ASML.

По­то­му тот факт, что в нашей стране наконец-​то сде­ла­ли пер­вый шаг к тех­но­ло­ги­че­ской неза­ви­си­мо­сти — раз­ра­бо­та­ли соб­ствен­ный ли­то­граф, — это боль­шой успех.

В Рос­сии ве­дёт­ся раз­ра­бот­ка рент­ге­нов­ской фо­то­ли­то­гра­фии (EUV) с дли­ной волны 11,2–13,5 на­но­мет­ра. Тех­но­ло­ги­че­ские нормы со­ста­вят 28 на­но­мет­ров и мень­ше, вплоть до еди­ниц на­но­мет­ров. В этом про­ек­те пла­ни­ру­ет­ся ис­поль­зо­вать ряд ин­но­ва­ций по срав­не­нию с EUV-​литографом ком­па­нии ASML.

• Пер­вый рент­ге­нов­ский экс­пе­ри­мен­таль­ный фо­то­ли­то­граф дол­жен по­явить­ся в 2026 году.

Как бы стран­но это ни зву­ча­ло, но на­уч­но­го и тех­ни­че­ско­го за­де­ла по самой пе­ре­до­вой рент­ге­нов­ской ли­то­гра­фии у Рос­сии боль­ше, чем по обыч­ным уль­тра­фи­о­ле­то­вым ли­то­гра­фам.

• Рент­ге­нов­ская ли­то­гра­фия, или EUV-​литографы, — это от­дель­ный класс машин, силь­но от­ли­ча­ю­щих­ся по своим тех­но­ло­ги­че­ским ре­ше­ни­ям от обыч­ных ли­то­гра­фи­че­ских машин на ла­зе­рах с дли­ной волны в 248 и 193 нм.

EUV-​литографы про­из­во­дит толь­ко ни­дер­ланд­ская ком­па­ния ASML, и, воз­мож­но, в 2030 году будет про­из­во­дить еще одна ком­па­ния — из Рос­сии.

Все осталь­ные ком­па­нии из США и Япо­нии, пы­та­ясь осво­ить EUV-​литографию, по­тер­пе­ли со­кру­ши­тель­ное фиа­ско на раз­ных эта­пах.

• Так, япон­ские тех­но­ло­ги­че­ские ги­ган­ты Nikon и Canon уда­лось со­здать дей­ству­ю­щие про­то­ти­пы EUV-​литографа, спо­соб­но­го фор­ми­ро­вать струк­ту­ры до 32 нм и менее, но не уда­лось ре­шить ряд тех­ни­че­ских про­блем, одной из ко­то­рых было за­гряз­не­ние ра­бо­чей зоны.

• В США, на­обо­рот, ре­ши­ли про­бле­му за­гряз­не­ния, но им не уда­лось по­вы­сить раз­ре­ша­ю­щую спо­соб­ность из-за ма­ло­эф­фек­тив­ной си­сте­мы от­ра­же­ния рент­ге­нов­ских зер­кал.

• Гол­ланд­ская ASML, ко­то­рой уда­лось ре­шить все про­бле­мы и стать мо­но­по­ли­стом в EUV-​литографии, ис­поль­зо­ва­ла на­ра­бот­ки США по ла­зер­ным и оп­ти­че­ским си­сте­мам (они ку­пи­ли аме­ри­кан­ско­го про­из­во­ди­те­ля ла­зер­но­го обо­ру­до­ва­ния), а также пе­ре­до­вые немец­кие и рос­сий­ские оп­ти­че­ские тех­но­ло­гии, что и поз­во­ли­ло им ре­шить все про­бле­мы.

ASML ис­поль­зо­ва­ла рос­сий­ские линзы в про­то­ти­пах EUV-​машин, в се­рий­ных об­раз­цах ис­поль­зу­ют­ся линзы немец­кой ком­па­нии.

Осе­нью этого года в Ин­сти­ту­те фи­зи­ки мик­ро­струк­тур Рос­сий­ской ака­де­мии наук (ИФМ РАН) со­сто­ит­ся дол­го­ждан­ная пре­зен­та­ция ра­бо­че­го об­раз­ца на­но­се­кунд­но­го ла­зе­ра мощ­но­стью 60 Вт, раз­ра­бо­тан­но­го в Ин­сти­ту­те при­клад­ной фи­зи­ки РАН (ИПФ РАН). Этот лазер ста­нет клю­че­вым эле­мен­том ис­точ­ни­ка экстремально-​ультрафиолетового (EUV) из­лу­че­ния, ко­то­рый будет ис­поль­зо­вать­ся в новом рос­сий­ском рент­ге­нов­ском фо­то­ли­то­гра­фе.

Сама тех­но­ло­гия по­лу­че­ния 11,2 нм из­лу­че­ния в Рос­сии уже со­зда­на, на­ря­ду с рент­ге­нов­ской лин­зой 400-​кратного уве­ли­че­ния (ми­ро­вой ре­корд).

Уже со­здан­ный рос­сий­ский фо­то­ли­то­граф, пред­на­зна­чен­ный для из­го­тов­ле­ния мик­ро­схем с раз­ме­ром то­по­ло­ги­че­ских эле­мен­тов 350 на­но­мет­ров, пред­став­ля­ет собой уста­нов­ку весом 3,5 тонны и га­ба­ри­та­ми 2х2,6х2,5 метра. В со­став этого устрой­ства вхо­дят оптико-​механическая си­сте­ма, объ­ек­тив ла­зе­ра с ра­бо­чей дли­ной волны 365 нм и ши­ро­кий управ­ля­ю­щий ком­плекс, в том числе ав­то­ма­ти­че­ская по­да­ча 200 мм крем­ни­е­вых под­ло­жек.

И еще раз смот­рим на ли­то­гра­фы ко­то­рые се­го­дня про­да­ет ASML и видим 365 нм.

Внед­ре­ние со­здан­но­го в ГК «ЛАС­САРД» эк­си­мер­но­го ла­зе­ра с дли­ной волны 248 нм поз­во­лит до­бить­ся 130 нм тех­про­цес­са на уже со­здан­ной уста­нов­ке.

Если быть точ­ным, то 248,413 нм (фото ГК «ЛАС­САРД»)

Что‏ ка­са­ет­ся‏ фо­то­ли­то­гра­фа‏ Китая на 28 нм, он все же дол­жен по­явить­ся,‏ хотя бы про­сто по­то­му, что они‏ туда нере­аль­ное‏ ко­ли­че­ство денег‏ уже вбу­ха­ли (в 450 раз! боль­ше, чем на ана­ло­гич­ную раз­ра­бот­ку в Рос­сии), од­на­ко по­след­ние но­во­сти го­во­рят о про­то­ти­пе, ко­то­рый до­стиг раз­ре­ше­ния в 65 нм.

Недав­но Ми­ни­стер­ство про­мыш­лен­но­сти и ин­фор­ма­ци­он­ных тех­но­ло­гий Китая опуб­ли­ко­ва­ло до­ку­мен­ты, ка­са­ю­щи­е­ся раз­ра­бо­ток оте­че­ствен­ной ли­то­гра­фи­че­ской ма­ши­ны.

И так за 5 млрд дол­ла­ров и 10 лет раз­ра­бот­ки им пока так и не уда­лось со­здать пол­но­цен­ный мере ана­лог ли­то­гра­фу ASML 2005 года вы­пус­ка.

Это мо­де­ли уже 19 лет, но она всё еще очень вос­тре­бо­ва­на.

Судя по опуб­ли­ко­ван­ным дан­ным, но­вей­ший ки­тай­ский ли­то­граф, ко­то­рый про­хо­дит ис­пы­та­ния, от­но­сит­ся к клас­су си­стем ли­то­гра­фии в глу­бо­ком уль­тра­фи­о­ле­те (DUV), на длине волны 193 нм.

Со­об­ща­ет­ся, что новый ста­нок для ли­то­гра­фии со сверх­раз­ре­ше­ни­ем со­здан при уча­стии научно-​исследовательского ин­сти­ту­та опто­элек­тро­ни­ки Ки­тай­ской ака­де­мии наук.

Ки­тай­ская ма­ши­на Huaguang спо­соб­на про­из­во­дить по­лу­про­вод­ни­ки по тех­про­цес­су 65 нм. Од­на­ко ста­рые гол­ланд­ские ма­ши­ны всё равно оста­ют­ся лучше, по­то­му что в спе­ци­фи­ка­ции Китая ука­за­но, что ли­то­гра­фи­че­ские линзы со сверх­вы­со­ким раз­ре­ше­ни­ем имеют на­ло­же­ния в 8 нм про­тив 2,5 нм у гол­ланд­ско­го ста­рич­ка.

Тут фи­гу­ри­ру­ют цифра в 28 нм, но это не тех­про­цесс, а раз­ре­ше­ния машин про­яв­ки и плаз­мен­но­го трав­ле­ния. Сам ли­то­граф — 65 нм.

Вот толь­ко есть неболь­шой нюанс: лазер там стоит япон­ский. США пока раз­ре­ша­ют Япо­нии по­став­лять ла­зер­ные ком­по­нен­ты в Китай.

Пост­скрип­тум.

В Рос­сию за­пре­ще­но по­став­лять во­об­ще любое ли­то­гра­фи­че­ское обо­ру­до­ва­ние и любые ком­по­нен­ты, поз­во­ля­ю­щие его со­зда­вать, даже самые древ­ние ли­то­гра­фы, в том числе б/у на 800 нм и более.

До недав­не­го вре­ме­ни даже Ирану, ко­то­рый на­хо­дит­ся 45 лет под санк­ци­я­ми США, раз­ре­ше­но было по­став­лять неко­то­рые виды ли­то­гра­фи­че­ских машин, но для Рос­сии за­пре­ще­но во­об­ще всё. Пол­ный за­прет дей­ству­ет с 2014 года, а за­прет на по­став­ку но­во­го по­ко­ле­ния машин дей­ству­ет с 2001 года.

Для Китая США ввели за­прет на пе­ре­до­вые раз­ра­бот­ки (EUV) в 2019 году, а в 2024 году — на со­вре­мен­ные DUV-​литографы, спо­соб­ные про­из­ве­сти тех­про­цесс до 7–5 нм.

• В Китай всё ещё раз­ре­ше­ны по­став­ки ли­то­гра­фов и обо­ру­до­ва­ния 10–15-​летней дав­но­сти (65, 45, 28 и 14 нм).

Во­прос: по­че­му США так бо­ят­ся по­став­лять в Рос­сию пе­ре­до­вые тех­но­ло­гии мик­ро­элек­тро­ни­ки, что за­пре­ти­ли это де­лать еще 23 года назад?

Ответ: Рос­сия — един­ствен­ная стра­на, спо­соб­ная в оди­ноч­ку раз­ра­бо­тать EUV-​литограф.