Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 41 от 07 ноября 2006 года

Один из моих собеседников заявил, что, по его мнению, сосредоточить усилия нужно на освоении готовых решений — то есть попросту покупать технологические линейки, ставить, запускать, учиться торговать готовой продукцией и лишь попутно с этим заниматься новыми разработками. Во всяком случае, в числе мер, призванных стимулировать развитие высокотехнологичных производств в России, министр экономического развития и торговли Герман Греф назвал отмену двух третей существующих ставок пошлин на ввоз современного оборудования. Однако «по оставшейся одной трети правительству не удалось найти общего языка с профильными ведомствами» [Отсылаю читателей к комментариям В. Сазонова на стр. 35—37].

Можно легко убедиться, что сегодня в России успешными являются лишь технологические бизнес-проекты, требующие для своей реализации возможностей одной, максимум двух-трех фирм, объединенных простеньким договором поставки или оказания услуг. Почему? Нет организаторов сложного научно-технического сотрудничества. Пользуясь современными аналогиями, можно сказать, что «головники» выполняли роль своеобразных «продюсеров» технологий.

То, что сегодня нет ни одной компании, способной вложить в комплексную разработку, предположим, передовой микроэлектронной технологической линейки сумму в $200—500 млн., — это факт. Однако мы знаем, что альтернативой массированному финансовому инвестированию является кооперация, то есть объединение в рамках проекта государственных и негосударственных участников финансирования, страховых компаний, фирм разработчиков, изготовителей механических, оптико-электронных и вакуумных агрегатов. Создание этой сложной системы взаимодействия под каждый конкретный проект и является профессиональной областью деятельности «продюсера от технологий».

Сегодня мы бедны на таких людей. Вот грустная правда.

ПЛАНЫ

Согласно сетевому графику развития индустрии, утвержденному полупроводниковой промышленной ассоциацией SIA (Semiconductor Industry Association), в 2002 г. стандартными проектными нормами должны стать 0,13 мкм, в 2005 г. — 0,1 мкм, в 2008 г. — 0,07 мкм и в 2014 г. — 0,035 мкм.

Впрочем, в последние годы ситуация стала меняться. Знаковое событие случилось в 1996 году. Именно тогда был начат совместный проект Российской академии наук и Российского научного центра (РНЦ) «Курчатовский институт» (инициатором выступил президент РНЦ академик РАН Е. П. Велихов), в ходе которого планировалось создать уникальный комплекс оборудования, позволяющего выпускать БИСы по проектным нормам 0,5—0,35 мкм с возможностью дальнейшей модернизации для достижения технологических норм 0,18—0,13 мкм. Участниками проекта стали: Физико-технологический институт РАН (возглавляемый тогда академиком К. А. Валиевым), НИИ системных исследований РАН и Институт микротехнологий, входящий в структуру РНЦ «Курчатовский институт» (директор НИИСИ и ИМ академик РАН В. Б. Бетелин).

Надо отметить, что к этому времени в стране уже много лет не проводилось никаких работ по созданию технологического оборудования для микроэлектроники, профильные структуры МЭП были практически разрушены, финансирование обеспечивалось лишь для поддержания работающих технологических линий в «минимально-исправном состоянии» (был введен в обиход даже такой термин!). О создании сколько-нибудь современных полупроводниковых предприятий вообще речи быть не могло по причине отсутствия всего: денег, оборудования, персонала.

В этих условиях проект трех академиков многим казался фантастикой. Говорит Велихов: "Надо понимать, что, исходя из экономической ситуации в России в начале 90-х, завод для массового производства мы построить не могли. Однако и малосерийное, прототипное производство, на котором производственный цикл, включая подготовительные операции, занимает несколько дней, крайне необходимо России… Интерес к подобным производственным линейкам сегодня во всем мире очень велик — массовое производство их не заменяет.

Кроме того, появление подобной линейки означает, что теперь наши специалисты могут учиться, осваивать современную полупроводниковую технологию непосредственно в России. Очень важно, чтобы у нас в стране были люди, которые своими руками ощутили бы, что значит 0,5— или 0,35-мкм процесс. Не теоретически, а на практике" [Здесь и далее высказывания участников проекта цитируются по www.electronics.ru/pdf/3_2004/01.pdf].

В ходе подготовительного периода были сформулированы базовые принципы разработки: минимизация размеров сверхчистой операционной зоны практически до размеров одной обрабатываемой пластины диаметром 200 мм; отказ от разработки и изготовления отечественных технологических установок в пользу агрегатирования оборудования, специально для этого проекта заказываемого у известных зарубежных производителей; размещение всего производственного комплекса в гермокабинах для придания заводу мобильности и возможности монтажа в помещениях, выстроенных не специально под него. Последний фактор тесно связан с требованием сокращения стоимости проекта. Эта стоимость должна быть в 15—20 раз (!) меньше стоимости обычного серийного предприятия.

Новый необычный завод — это десять гермокабин, самая тяжелая из которых весит 14 тонн. Каждая снабжена кондиционером, агрегатами поддержания микроклимата и фильтрационными установками, обеспечивающими необходимые показатели чистоты воздуха. Оборудование изготавливали фирмы Applied Materials и Semitool на базе своих стандарных узлов и агрегатов. Технологические операции в пределах кабины объединены в робототехнический комплекс и не нуждаются в присутствии человека-оператора. Операторы лишь осуществляют перегрузку частично обработанных пластин из кабины в кабину и дистанционный контроль над всеми технологическими операциями при помощи специализированной системы мониторинга, включающей в себя около 16 тысяч датчиков и вычислительно-управляющий комплекс.

В модульном заводе реализован КМОП-техпроцесс, состоящий примерно из трехсот операций.

Все работы по агрегатированию установок в единый комплекс и его монтажу в гермокабинах было решено проводить за рубежом — в Швейцарии. Этот шаг был продиктован целым рядом причин отнюдь не научно-технического свойства. Практически неразрешимыми оказались таможенные, транспортные и бюрократические проблемы. Как рассказывал Велихов, на самостоятельную сборку лишь одной установки в России потребовался год — так много времени ушло на прохождение всех пограничных и таможенных процедур. В Швейцарии же на полную сборку одной гермокабины требовалось в среднем три месяца.

Сборка кабин проходила с участием российских специалистов. В ходе приемки готовых изделий проводились функциональные (электромеханический пуск без подачи технологических жидкостей и газов) и даже прочностные испытания, так как перевозить кабины в Россию планировалось автотранспортом. В целом «зарубежный» этап работ занял два года — с 1997 по 1999-й. Еще два года ушло на решение проблем «местного характера». В 2003 году модульный завод выпустил опытную партию 32-разрядных процессоров 1890ВМ1Т по технологическому процессу 0,5 мкм. Проектная производительность завода — до 100 тысяч СБИС в год, что определяет его назначение как базу для выпуска пилотных, прототипных партий микросхем, а также БИС контроллеров специального и промышленного назначения, себестоимость которых не является столь критичной, как в случае массовой продукции бытового назначения.

В настоящее время освоено производство по нормам 0,35 мкм. По словам Велихова и Бетелина, в технологический комплекс заложены большие возможности развития.

Если мы хотим развивать технологию, необходимо… прежде всего развивать оборудование. На рынок можно выходить лишь с машинами именно такого класса, с уже встроенной технологией. В России разработок оборудования на этом уровне абсолютно нет. Никто в данной области не работает. Конечно, по уровню машиностроения мы отстали очень сильно. Даже спроектировать подобные установки вручную невозможно — требуются специальные САПР, которых у нас тоже нет…В целом же эта успешная и очень красивая работа заслуживает самой высокой оценки. Технология «в железе» — это практика. Все остальное, прошу прощения, — теория.

Камиль Ахметович Валиев,

академик РАН

Уменьшение линейных размеров элементов микросхем — задача прежде всего для разработчиков фотолитографического оборудования и технологии маскирования. Известные положения волновой оптики, казалось бы, однозначно указывают, что необходимо переходить на все более коротковолновое излучение при фотопечати на кремниевой пластине через маску, поскольку считается, что дифракция на краях маски «смажет» детали, размеры которых меньше длины волны используемого света [Частично это ограничение научились преодолевать средствами самой же волновой оптики — используя особым образом приготовленные толстослойные маски с распределенной оптической плотностью рисунка — так называемые маски с фазовым сдвигом или коррекцией. Подробнее см. на www.freepatentsonline.com/index.html (Phase-shift mask and method for making… United States Patent 5286581, и Method of manufacturing a phase shift mask comprising two phase shift layers and sloping sidewalls, United States Patent 5300377)].