ליטוגרפיה אלפא: רוסיה לומדת לייצר מוליכים למחצה
טכנולוגיה קריטית
קצת רקע להבנת המצב בו נקלע ייצור מיקרו-אלקטרוניקה רוסי מודרני.
כעת המדינה מוכנה לייצר, פחות או יותר ביעילות, רק שבבים עם טופולוגיה של 90 ננומטר. הייצור מבוסס ב-Zelenograd Micron ופועל על גבול היכולות שלו. הכל עניין של ציוד פוטוליטוגרפי מיובא, אותו אתה צריך לתחזק ולתקן בעצמך. ציוד ל"הדפסת" מעגלים מיקרו מיוצר על ידי כמה חברות בעולם, וקל מאוד לאמריקאים לנטר את תעבורת הרכיבים הנדירים.
אגב, עם תחילת המבצע המיוחד, איסור מוחלט על אספקת ציוד פוטוליטוגרפי לרוסיה הפך להמשך הגיוני של שנים רבות של הגבלות. כדי שהאמריקאים יאפשרו ל-ASML ההולנדית או במקרה הרע לניקון היפנית למכור ציוד לרוסיה, היה כנראה צורך להציב את הרמשטיין השני באזור מוסקבה. ולהעביר את כל מאגר הגרעין של המדינה לידי הפנטגון. דרום קוריאה, למשל, נקטה בדיוק בנתיב הזה. טייוואן טופלה ללא בסיסים צבאיים, אך התלות הווסאלית באספקה אמריקאית הייתה מספקת. נשק והקרבה של השביעי צי ארה"ב.
כאשר הליטוגרפיות האחרונות של Nikon ו-ASML ייכשלו ב- Zelenograd Micron, לא יהיה איפה לייצר מוליכים למחצה.
זו הסיבה שהיצרנים הגדולים ביותר של שבבים מודרניים מרוכזים בקוריאה, טייוואן וארצות הברית. וושינגטון שומרת על טכנולוגיות ליטוגרפיה יותר מאשר סודות גרעיניים - יש הרבה פחות מדינות שמסוגלות לייצר ציוד לתעשיית המיקרו-אלקטרוניקה מאשר יש בעלים של כלי הנשק החזקים ביותר בעולם.
אם ניקח את תהליך הפוטוליתוגרפיה המורכב ביותר של 7 ננומטר כנקודת התחלה, אז רק ASML (הולנד) וניקון (יפן) יכולות להציע מכונות כאלה. יתרה מכך, ליפנים יש הסתייגויות גדולות מאוד.
ברוסיה, כאמור לעיל, הטכנולוגיה יכולה לייצר שבבי 90 ננומטר בלבד ורק על ציוד מיובא. על פי מדענים מהמכון לפיזיקה של מיקרו-מבנים של האקדמיה הרוסית למדעים, טכנולוגיות ביתיות מפגרות אחרי הטכנולוגיות העולמיות ברזולוציית ליתוגרפיה בסדר גודל, ובצפיפות של תבנית דו-ממדית על שבב - בשני סדרים של עוצמה. זה נתון כל כך עצוב.
כחלומות עיליים, מה היה קורה לליתוגרפיה הרוסית אם תעשיית המיקרו-אלקטרוניקה, ולא רוסנו, הייתה מקבלת 280 מיליארד רובל בבת אחת?
כעת הממשלה מתכוונת להקצות 2025 מיליארד רובל עד 100 לפיתוח מחזור מלא של ייצור מוליכים למחצה. זה למען האמת לא מספיק - התקציב השנתי של ASML ההולנדית עולה על 3,35 מיליארד יורו.
המכון לפיזיקה של מבנים מיקרו של האקדמיה הרוסית למדעים צריך להפוך למפתח הראשי של הצילום המקומי. מקור: olympiada.scientificrussia.ru
עומק המשבר מתגלה בהשוואת המצב לענפים אחרים בהם היה פיגור.
למשל, תעשיית המטוסים שספגה סנקציות מחמירות. כעת התעשייה מסוגלת, אם כי בהסתייגויות גדולות, לייצר מטוסים עבור חברות התעופה המקומיות. הם אולי מיושנים ולא הכי חסכוניים (לדוגמה, ה-Tu-214), אבל הם יכולים לפעול בשמיים, להוביל מטענים ונוסעים. המצב דומה בתעשיית הרכב.
אבל יש משבר אמיתי במיקרו-אלקטרוניקה - אפילו עם הטופולוגיה העתיקה של 130 ננומטר, השבבים בנויים על טכנולוגיה מיובאת באישור. עידן הכלים הזרים הוא, כמובן, קצר מועד.
חלק מהבעיה יכול להיפתר באמצעות דואר דיפלומטי, מילוי חבילות מאירופה ומארה"ב במעגלים ושבבים נדירים, אך זהו אמצעי זמני. סין מתנשאת באופק עם המהפכה הטכנולוגית הקבועה שלה. אבל בייג'ינג לעולם, לעולם לא תספק צילום לרוסיה. ראשית, זהו כלי רב עוצמה להשפעה על מוסקבה, ושנית, לסינים עצמם אין עדיין ייצור נורמלי של מכונות לשבבים.
בואו ננסה להבין באיזה שלב של התפתחות נמצא הבסיס המקומי לפוטוליתוגרפיה.
פרויקט אטומי שני
עבור מדען בית, מהנדס וטכנולוג, שום דבר אינו בלתי אפשרי. וזה בלי פאתוס מיותר - רק זכרו את פרויקטי הגרעין והחלל של ברית המועצות. מדינה עם התפתחות טכנולוגית מתמדת לא רק הצליחה לעמוד בשורה אחת עם ההגמונים העולמיים, אלא גם להתקדם במשך שנים. אתה רק צריך למצוא את המנהלים הנכונים עם חשיבה אסטרטגית. נגלה בשנים הקרובות האם הצלחנו למצוא מנהלים יעילים כעת, כאשר לרוסיה תהיה או לא תהיה מיקרואלקטרוניקה משלה.
אפילו דיאגרמה פשוטה ביותר של פעולת צילום רנטגן מראה בבירור את רמת המורכבות של המוצר.
בינתיים, אנחנו יכולים לסמוך רק על מומחים מהמכון לפיזיקה של מבנים מיקרו של האקדמיה הרוסית למדעים, או ליתר דיוק, המחלקה לאופטיקה של קרני רנטגן רב-שכבתיות.
למרות חוסר העניין ארוך הטווח של המדינה בבעיית הליטוגרפיה הריבונית, יש במכון כמה התפתחויות. לדוגמה, אופטיקה מדוייקת במיוחד של קרני רנטגן על מראות רותניום-בריליום. כדי להבין את החשיבות: זייס בנה מפעל אופטיקה מיוחד שלם במיוחד לצרכי ASML ההולנדית. הם טוענים שהם ילמדו איך ליצור מראות לצילומי צילום של 7-8 ננומטר, והמשימה הזו לא פשוטה בהרבה מאשר שיגור אדם לירח. גודל החספוס במראה חייב להיות פחות מננומטר אחד, אחרת גל הרנטגן ישתקף עם סטייות ו היסטוריה זה לא יישרף עם צ'יפס.
נכון לעכשיו, המכון הרוסי עובד על ליטוגרפית רנטגן, שלפי מדענים תהיה יעילה פי 1,5 מאשר אנלוגים מיובאים. זו אמירה נועזת מאוד, אבל האופטימיות של מדענים לא יכולה אלא לשמוח. בשלב הראשון, מתוכנן ליצור דיאגרמה סכמטית של ליתוגרפיה של קרני רנטגן במתכת ופלסטיק ומה שנקרא מכונת אלפא או מדגימה טכנולוגית.
היחידה לא תוכל לייצר מיקרו-שבבים המוני, אבל היא תוכל להדגים את האפשרות. לכך מוקצות לפחות שנתיים. טופולוגיית השבבים צפויה להיות בגודל של 28-32 ננומטר. וזה רק לתנאים נוחים במיוחד.
העובדה היא שהחלטות ההנהלה ומימון בשפע אינן תרופת פלא לביטול העומס. אנחנו צריכים כוח אדם מיומן מאוד, וזו בעיה. משכורות נמוכות שוטפות מומחים מכל התחומים המדעיים ללא יוצא מן הכלל כבר עשרות שנים. מזכיר מועצת הביטחון ניקולאי פטרושב הזכיר לאחרונה לכולם שבמהלך עשרים השנים האחרונות ירד מספר המדענים ברבע! לפיו,
על רקע עלייה במספר הסטודנטים הלומדים בהתמחויות ובתחומי הכשרה עדיפות, חלה ירידה ברמת התעסוקה של בוגרי התמחותם.
יש כאן פצצת זמן קבורה - בעתיד הקרוב יכול להיות שפשוט לא יהיו מספיק מוחות להסתער על הפסגות הליטוגרפיות. גם אם כעת ניתן ליצור מערכת הכשרת כוח אדם מספקת, המומחים הראשונים יופיעו לא לפני עשר עד חמש עשרה שנים. עד אז, ייתכן שלא יהיה צורך יותר בצילומי צילום.
בואו לא נדבר על דברים עצובים.
בעוד ארבע שנים, מכונת בטא או אב טיפוס תעשייתי לייצור שבבי 28 ננומטר אמורים להופיע במכון לפיזיקת מיקרו-מבנה של האקדמיה הרוסית למדעים. הצילומים הסדרתיים הראשונים מובטחים עד 2030.
כל האמור לעיל מתייחס ליחידות ההייטק ביותר עבור רוסיה. הם גם מתכננים לבנות ציוד שיהיה קצת יותר קל ליישום. יתר על כן, שבבים 65–350 ננומטר יהיו הרבה יותר מבוקשים בתעשייה המקומית. בעיקר למתחם ההגנה.
לדברי סגן ראש משרד התעשייה והמסחר וסילי שפאק, בשנת 2026 תייצר רוסיה את השבבים הראשונים של 130 ננומטר באמצעות ציוד משלה. ובשנה הבאה, 2024, מוליכים למחצה של 350 ננומטר. הפקיד מלא אופטימיות, אבל הסכמנו לעשות בלי עצב לעת עתה. בואו נחסוך ביקורת להודעה הראשונה על העברת המועדים ימינה, הנצפית לעתים קרובות ברוסיה.
יכול להיקרא רק נס חדשות מהאוניברסיטה הפוליטכנית של סנט פטרבורג.
מהנדסים מקומיים המציאו סוג של מצב נטול מסכות לחריטת מעגלים מיקרו, שאינו נחות באיכותו מהדגמים הזרים הטובים ביותר. במונחים של מחיר, זה בדרך כלל זול יותר בכמה עשורים - יחידה רוסית צריכה לעלות עד 5 מיליון רובל, וזרים עולים 10-15 מיליארד. גם אם זה קרוב למציאות, יש מספיק ניואנסים.
הטכנולוגיה פורצת הדרך קיימת ברמת המעבדה ותדרוש מספר שנים של הנדסה מורכבת לפני שניתן יהיה להפוך אותה לאב טיפוס עובד. או שזה לא יהפוך לשום דבר בכלל - זה קרה בעבר, ולא רק ברוסיה.
התחייה הקשורה לפיתוח של 100 מיליארד רובל שסופקה על ידי תוכנית המדינה למיקרואלקטרוניקה ברורה. אם יתקיימו מספר תנאים ויקבעו מועדים ריאליים, ההיסטוריה של הצילום המקומי עשויה להתברר כמציאות.
אתה רק צריך למצוא את המנהל המתאים שיכול לקחת על עצמו אחריות כזו. עד כה, למרבה הצער, אין קורצ'טובים, מורוזובים וקורוליבים חדשים באופק.
מידע