Долгожданная новость! Аванпроект по российскому рентгеновскому литографу с длиной волны 11,2 нм завершён!

Напомню, что ещё осенью 2024-го года Минпромторг заказал ФПИ (Фонду перспективных исследований) выполнить аванпроект по обоснованности работ первого этапа и всего проекта рентгеновского литографа. То есть, надо было понять, а есть ли вообще в России техническая возможность за приемлемые деньги реализовать задумку, или это всё фантазии учёных.

Изначально в Минпромторге рассматривали возможность сразу профинансировать первый этап (т.н. альфа-машину) в размере 3 млрд. рублей, но в итоге не рискнули бросаться в омут с головой и решили перестраховаться.

ФПИ, в свою очередь, обратился к российским научным организациям с предложением реализовать аванпроект «Обоснование технической возможности создания отечественного рентгеновского проекционного литографа» за 10 млн. рублей. То есть не сразу пытаться делать альфа-машину за 3 миллиарда, а провести некий технический аудит за 10 миллионов, заодно подготовиться, «собрать мозги в кучку».

На стратегической сессии обозначились 3 команды: консорциум, возглавляемый ИФМ РАН, МИЭТ и ВНИИЭФ. Но позже ВНИИЭФ так и не подал заявку на выполнение аванпроекта, а предложение МИЭТа вроде как отклонили по ходу подготовки заявки. Так или иначе, но за аванпроект в итоге взялся ИФМ РАН, что, в общем-то, весьма логично.

Аванпроект стартовал 03.03.2025, о чём я упоминал в своих предыдущих статьях на эту тему:

• Российский рентгеновский EUV-литограф — дело сдвинулось с мёртвой точки!

• О рентгеновском EUV-литографе человеческим языком — возможно ли производство в России?

• Росатом не потянул рентгеновский EUV-литограф...

Аванпроект был рассчитан на 7 месяцев и предусматривал привлечение организаций, готовых к исполнению его составных частей. Среди участников проекта ожидались ИФМ РАН, ИПФ РАН, ИС РАН, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ООО «Поликетон», ООО «Скоростные системы связи».

По оценке Николая Чхало из ИФМ РАН, занимавшимся координацией проводимых работ, аванпроект был крайне важен и внес существенные коррективы в план развития рентгеновской литографии («дорожную карту», как этот план по-старинке называет Чхало), расширился круг реальных участников, что привело к заметному продвижению проекта и уверенности в его успехе:

Сигналы есть, что в какой-то степени проект будет развиваться с помощью Фонда.

30 сентября 2025 года прошла финальная защита проекта, после которой ожидаются уже следующие шаги по реализации первого этапа создания альфа-машины.

Давайте посмотрим, о каких «существенных коррективах» упоминал Николай Чхало. Ранее план-график выглядел так:

Старый план-график

На сегодняшний день план от Николая Чхало выглядит так:

Обновлённый план-график

Мы видим, что рентгеновский литограф типа «степпер» где-то на границе 30-го года плавно превращается в рентгеновский литограф типа «сканер», различие которых в том, как экспонируется резист фотопластины. Ранее этот момент вроде-бы впрямую не уточнялся, хотя по размерам поля засветки это предполагалось.

В чём различие степпера и сканера? В степпере каждый чип засвечивается одномоментно, как матрица в фотоаппарате, после чего степпер делает переход (шаг, step) к новой области засветки и снова засвечивает всю область чипа одномоментно. На сегодня это устаревшая технология, которая используется только на толстых техпроцессах, потому что на тонких экономически выгоден более сложный сканерный принцип засветки.

В сканере засветка происходит как... в обычном бытовом сканере, который сканирует фотографии. То есть, каждый чип засвечивается не единомоментно, прямоугольным пучком «света», а последовательно, перемещающейся полоской. Но для этого нужна невероятно сложная механика, требующая синхронизации движения маски и пластины с нанометровой точностью.

Срок постановки альфа-машины (степпера) в серию и там и там — 2030-й. Рабочее поле степпера увеличилось с 2х3 до 3х3 мм. Число зеркал сократилось с 7 до 2 (любопытно).

Техпроцесс с грубо «<90 нм» снизился до 65-40 нм. То есть, параметры альфа-машины после проработки стали более оптимистичными при сохранении сроков поставки в серию.

А вот по бета-машине (сканеру) параметры и сроки снизились. Так, ранее серийная бета-машина ожидалась в 2031-м году. Теперь — только в 2034-м. Ранее пытались совмещать работы по альфа- и бета-машинам, но, видимо, пришли к выводу, что это слишком сложно.

Кроме того, поле засветки с 3х125 мм сократилось до 0,5х26 мм. Точность системы совмещения упала с 3 до 5 нм. Но вот количество зеркал сократилось с 12 до 4, что я оцениваю, как положительное инженерное достижение. По точности техпроцесса в среднем уровень совпадает (до 28 нм, а в пределе 14 нм).

По машине третьего этапа сроки немного нагоняются. Теперь постановка её в серию планируется в 2037-м году, в то время, как исходя из экстраполяции прежнего графика, её можно было ожидать в 2035 году.

Производительность 100 пластин в час совпадает с предыдущими планами, хотя поле засветки всё ещё в разы меньше прежних планов, хотя и чуть подросло по сравнению с предыдущим этапом до 2х26 мм. Значит, разработчики видят компенсацию размеров поля засветки для сохранения производительности в других инженерных решениях.

А вот точность техпроцесса хотя и остаётся примерно в тех же значениях (<12 нм ранее и 13 нм сейчас), но в пределе достигает условных 9 нм. Точность совмещения остаётся тоже примерно той же (<3 нм ранее и 2 нм сейчас). Количество зеркал увеличивается до 6, что всё ещё в 2 раза меньше по сравнению с ранним проектом третьего этапа, и это хорошо.

Хотелось бы, конечно, увидеть полную презентацию защиты проекта, но, к сожалению, пока нашёлся только один её слайд.

Заключение

С одной стороны, отрадно то, что аванпроект показал реалистичность осуществления всего проекта рентгеновского литографа. С другой стороны — сроки... Техпроцесс 14 нм к 2037-му году, то есть, через 12 лет, это бесспорно долго.

Но уйдут ли за это время конкуренты в построении литографов далеко вперёд? А вот в этом я не уверен. Элементы транзисторов на кремнии достигли своих минимальных пределов, после которых они уже перестают работать, и дальнейший рост плотности будет достигаться теперь (как свидетельствуют зарубежные «роадмэпы») в основном за счёт количества слоёв процессора, а в частности, за счёт выстраивания вертикальных конструкций транзисторов и даже размещения их комплементарных пар друг над другом.

Таким образом, фактически, используя длину волны 11,2 нм (вместо 13,5 нм в литографах ASML) мы имеем изначально более точный литограф (при условии доработки до той же точности остальных его узлов). Дальнейшая гонка техпроцессов будет лежать уже не в совершенствовании точности литографов, а в практике их использования, то есть, в самом техпроцессе, в конструкциях транзисторов, материалах и т.п.

То есть, создав таки рентгеновский литограф, центр тяжести дальнейшего соревнования за техпроцесс будет смещён уже именно на сам техпроцесс. Поэтому чисто технически отставание к 2037 году имеет все шансы не увеличится, а, напротив, сильно сократиться.