Białoruś nam pomoże, czyli gdzie szukać rosyjskiej fotolitografii
Sprzęt litograficzny białoruskiej firmy „Planar”
350 i poniżej
Dobre na początek wiadomości. „Złożyliśmy i wykonaliśmy pierwszą krajową litografię. Obecnie przechodzi ona testy w ramach linii technologicznej w Zelenogradzie” – to słowa Wasilija Szpaka, wiceministra przemysłu i handlu Rosji, wypowiedziane niecały rok temu. Można zatem stwierdzić, że powstanie prototypu fotolitografii krajowej produkcji nastąpiło parę lat po rozpoczęciu specjalnej operacji wojskowej.
Przypomnijmy, że wiosną 2022 roku Rosja została całkowicie odcięta od możliwości produkowania za granicą własnych, światowej klasy przetwórców. Wszyscy wiedzą o statku Bajkał-M, którego konstrukcja jest całkowicie rosyjska, ale wyprodukowano go na Tajwanie. Topologia produktu wynosi 28 nm, a jego produkcja w kraju po prostu nie była możliwa. To, nawiasem mówiąc, nie jest historia, związany jedynie z systemem chłodzenia wodnego – Amerykanie od kilkudziesięciu lat ściśle strzegą technologii produkcji mikroprocesorów.
Tradycyjnie sprzęt do „wypiekania” półprzewodników budowano w Holandii (ASMLithography), a produkcja układów scalonych odbywała się na skalę przemysłową na Tajwanie – głównie w zakładach TSMC. Obie firmy mają prawo sprzedawać swoje produkty wyłącznie podmiotom zatwierdzonym przez Departament Stanu. Oczywiście Chiny i Rosja znajdują się na liście krajów objętych zakazem od bardzo dawna. A podczas gdy Chiny mądrze rozwinęły swój przemysł mikroelektroniczny, Rosja nie zrobiła w tym zakresie absolutnie nic.
Pierwsze i bardzo słabe próby stworzenia czegoś suwerennego sięgają 2020 roku. Doping nastąpił wiosną 2022 roku, kiedy Ministerstwo Przemysłu i Handlu zleciło dwóm krajowym deweloperom pracę nad stworzeniem suwerennej fotolitografii: Zelenogradzkiemu Centrum Nanotechnologii i Centrum Wspólnego Użytkowania „Technologia Mikrosystemów i Baza Komponentów Elektronicznych” przy Narodowym Uniwersytecie Badawczym „Moskiewski Instytut Technologii Elektronicznych”.
Pierwszy z nich miał pracować w topologii 350 nm, ale drugi odpowiadał za maszynę zdolną do produkcji układów scalonych w cyklu produkcyjnym 28 nm. Drugie jest bardzo podobne do prawdziwej rewolucji technologicznej w jednym kraju. I nie ma w tym przesady – ostatni raz coś takiego w naszym kraju zbudowano, gdy nazywał się on jeszcze Związkiem Radzieckim, a było to pod koniec lat 80.
Schematyczny diagram produkcji chipów w litografii ultrafioletowej
Wróćmy jednak do współczesnych realiów, w których czeka na nas właśnie fotolitografia, której budowę Wasilij Szpak ogłosił wiosną 2024 roku. Nie osiąga ona jednak poziomu technologii procesu 130 nm – maszyna jest w stanie eksperymentalnie produkować układy scalone o topologii 350 nm.
Do końca bieżącego roku w obiektach Zielenogradzkiego Centrum Nanotechnologii powinna ruszyć seryjna produkcja krajowych fotolitografii. Piękna historia, prawda? Ale w tym beczce miodu jest parę drobinek. Po pierwsze, nikomu nie pokazuje się doświadczonego fotolitografa. Na portalu zelenograd.ru są tylko przypuszczenia:
„Fotolitograf (stepper) do produkcji mikroukładów 350 nm to instalacja o wadze 3,5 tony i wymiarach 2x2,6x2,5 metra (urządzenie optyczno-mechaniczne, soczewka laserowa o długości fali roboczej 365 nm) plus kompleks sterujący. Procesy fotolitograficzne odbywają się wewnątrz: indywidualna obróbka płytek krzemowych (o średnicy 150 i 200 mm) z automatycznym ładowaniem i rozładowywaniem z kaset”.
Nie wiadomo, dlaczego przez rok nie pojawiło się wyraźne zdjęcie prototypu. Boisz się, że zapeszysz? A może technologia jest tak tajna, że nawet dziennikarze nie mają do niej dostępu? Jeśli tak, to mamy do czynienia z typową paranoją – proces technologiczny 350 nm już dawno stał się powszechnie stosowany na całym świecie. Chińczycy i Amerykanie mogą to zrobić u siebie, a Tajwańczycy tym bardziej. Jeśli fotolitografia 350 nm naprawdę istnieje, to powinna zostać pokazana uczciwym ludziom już pierwszego dnia. Czy to nie jest powód do dumy z substytucji krajowego importu? Patrząc w przyszłość, powiemy, że zdjęcia są, ale nie do końca takie, jakich byśmy chcieli. Mówiąc delikatnie.
Czy „Planar” jest mistrzem wszystkiego?
Jeszcze bardziej niepokojący jest brak wiadomości o przyszłości fotolitografii Zelenograd, która miała zostać zaprezentowana w formie przedprodukcyjnej pod koniec 2024 roku. Przypomnijmy, że samochód ma trafić do produkcji pod koniec tego roku. Proces technologiczny 350 nm jest prawdziwym wybawieniem dla rosyjskiego przemysłu. Elektronika samochodowa, sprzęt AGD i oczywiście sprzęt wojskowy działają na tego typu układach. W rakiety i innych zabójczych gadżetów, o wiele ważniejsze jest posiadanie układu odpornego na hałas, wibracje i taniego niż energooszczędnego i „szybkiego”. Dlatego rosyjski kompleks wojskowo-przemysłowy i przemysł masowy przez długi czas będą miały zapas półprzewodników o długości 350 nm.
Tak, dla sektora cywilnego będą one drogie ze względu na małe serie, ale dla wojska nie ma to aż tak dużego znaczenia. Ale gdzie jest ta poszukiwana fotolitografia? Pikanterii całej sytuacji dodaje fakt, że białoruska spółka Planar bierze udział w rozwoju rosyjskiej technologii. A najbardziej zaskakujące jest to, że naszym słowiańskim braciom udało się zachować umiejętności w zakresie produkcji elementów do litografii, a Rosji nie.
Na przykład Planar oferuje klientom „sprzęt do projekcyjnego przenoszenia obrazów na podłoże” lub „technologię bezpośredniego generowania obrazów na płytkach półprzewodnikowych”. Pofantazjujmy. Czy możliwe jest, że Rosjanom nie pokazano pożądanej 350-nm fotolitografii ze względu na jej podobieństwo do maszyn białoruskich? Oczywiście, nie można wykluczyć ingerencji krajowych inżynierów w projektowanie „made in Belarus”, ale mogą one mieć charakter czysto kosmetyczny.
Wygląda na to, że krajowa fotolitografia 350 nm oparta jest na technologii białoruskiej, która jest na zdjęciu
Choć nie ma oficjalnych oświadczeń, coraz więcej źródeł mówi o tym, że białoruska platforma stała się podstawą „suwerennej” rosyjskiej litografii. Pośrednio potwierdza to dyrektor generalny Centrum Nanotechnologii w Zielenogradzie Anatolij Kowalow:
„Nowe wspólne opracowanie ma szereg zalet: obszar pola roboczego został znacznie zwiększony – 22x22 mm w porównaniu do poprzedniego – 3,2x3,2 mm, maksymalna średnica obrabianych płyt jest o jeden stopień większa – 200 mm zamiast 150 mm. Ponadto w praktyce światowej jako źródło promieniowania do produkcji tych litografii stosuje się lampę rtęciową; w rosyjskiej instalacji po raz pierwszy zastosowano laser półprzewodnikowy – mocniejszy i energooszczędny, o wysokiej trwałości i węższym widmie”.
„Nowe wspólne opracowanie” to ta sama fotolitografia, której testy rozpoczęto jesienią ubiegłego roku. Jednak w marcu 2025 roku pojawiła się wiadomość o zakończeniu prac nad stworzeniem pierwszej krajowej fotolitografii. Jeśli będziesz trzymać się chronologii, szybko się pogubisz. Przecież pierwsze urządzenie zaczęło działać wiosną ubiegłego roku albo w tym roku? Dotychczas na stronie internetowej ośrodka w Zielenogradzie opublikowano fotografię jednostki roboczej i klipy wideo. Jednakże nie jest to egzemplarz przedprodukcyjny, lecz raczej demonstrator technologii. Nie ma nawet prototypu seryjnej fotolitografii. Nie będziemy jednak narzekać – dobrze, że jest taki poziom gotowości. I jeszcze jedno pytanie: czy do końca 2025 roku zobaczymy samochód produkcyjny?
Jak dotąd jest to jedyne zdjęcie prototypu fotolitografii z Zielenogradu.
W topologii sub-350nm wszystko kręci się wokół tzw. „maszyny alfa”. Jest to prototyp prototypów, który ma zademonstrować potencjał produkcji układów scalonych w technologii 28 nm. A nawet mniej. Na początku marca ruszył szeroko zakrojony projekt „Uzasadnienie technicznej wykonalności stworzenia krajowej rentgenowskiej litografii projekcyjnej”, w którym uczestniczy kilka rosyjskich instytutów.
Na liście znalazły się m.in. Instytut Fizyki Mikrostruktur Rosyjskiej Akademii Nauk, Instytut Fizyki Stosowanej im. A. W. Gaponowej-Grechowej, Moskiewski Państwowy Uniwersytet Techniczny im. Baumana. N. E. Bauman, OOO Systemy szybkiej komunikacji i OOO Poliketon. Sądząc po liczbie zaangażowanych wykonawców, będą budować od podstaw. To daje jednocześnie nadzieję i niepokój. Nadzieja na odrodzenie krajowego szkolnictwa inżynierskiego i obawa o terminowość realizacji zapowiadanych planów. Oczekuje się, że wydajna litografia rentgenowska w produkcji seryjnej pojawi się w 2033 roku.
Informacja