Журнал Компьютерра - Журнал «Компьютерра» N 41 от 07 ноября 2006 года

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)].

Драматические события, связанные с преодолением ограничений литографии, начались, когда рабочая длина волны уменьшилась до 193 нм (свет фторид-аргонового лазера). В 2001 году IBM объявила о начале разработки оборудования, использующего свет длиной волны 157 нм. Этот шаг повлек за собой множество трудностей: нужно было сконструировать и изготовить новый тип лазера, создать новые маски и материалы фоторезистов, потребовалось разрабатывать новую оптику, линзы для которой должны быть изготовлены не из стекла, а из фтористого кальция… На эти работы было выделено $760 млн., чего оказалось мало. Впоследствии бюджет проекта не раз увеличивался и к настоящему времени достиг почти $2 млрд.

Параллельно начался совместный проект IBM и Управления перспективных исследований Министерства обороны США (DARPA) по созданию литографического комплекса, использующего синхротронное излучение, длина волны которого лежит в области так называемого мягкого рентгена. На эти исследования и экспериментальные работы, не давшие к сегодняшнему дню практически значимых результатов, было выделено (и потрачено) чуть более $1 млрд.