Российский литограф  Что умеет и когда будет запущен в производство

Россия сделала значительный шаг вперед в области микроэлектроники с созданием первого отечественного литографа, обеспечивающего выпуск чипов размером до 350 нанометров. Об этом сообщил заместитель министра промышленности и торговли РФ Василий Шпак.

«Первый отечественный литограф мы собрали, сделали. Он сейчас проходит уже испытания в составе технологической линейки в Зеленограде», — заявил Шпак.

Создание этого оборудования представляет собой важное достижение для российской индустрии, поскольку в мире такие сложные устройства собираются всего несколькими крупными игроками. Самым известным среди них является нидерландская компания ASML, а также японские корпорации Canon и Nikon.

Испытания нового литографа проходят в Зеленограде, одном из центров российской микроэлектроники. Успешное завершение тестирования откроет новые возможности для отечественных производителей микрочипов и снизит зависимость от зарубежных технологий в этой стратегически важной области.

Создание первого российского литографа — это не просто технологическое достижение, но и важный шаг к обеспечению технологической независимости страны, укреплению её экономической и национальной безопасности, а также к развитию и внедрению инноваций в различных отраслях промышленности.

Что такое литография

Литография в микроэлектронной промышленности — это процесс, используемый для создания очень мелких структур на поверхности полупроводниковых материалов, которые формируют интегральные схемы (микросхемы). Этот метод является ключевым этапом в производстве современных электронных устройств.

Основные этапы литографического процесса

1. Подготовка подложки. Подложка, обычно кремниевая пластина, покрывается тонким слоем фоторезиста — светочувствительного материала.

2. Экспонирование. На фоторезист воздействуют ультрафиолетовым светом через фотошаблон (маску), которая определяет рисунок будущих микроструктур. В зависимости от типа фоторезиста (положительный или отрицательный) экспонированные участки либо становятся растворимыми, либо нерастворимыми в последующем процессе травления.

3. Проявление. Экспонированная пластина погружается в проявляющий раствор, который удаляет растворимые участки фоторезиста, оставляя на подложке нужный рисунок.

4. Травление. Участки подложки, не защищенные фоторезистом, травятся химическим или физическим способом, чтобы создать желаемые структуры на поверхности полупроводника.

5. Удаление фоторезиста. Оставшийся фоторезист удаляется, и на подложке остаются только созданные микроструктуры.

6. Дополнительные процессы. Процесс может включать многократное повторение описанных шагов для создания многослойных структур, имплантацию ионов, металлизацию и другие технологии, необходимые для производства сложных интегральных схем.

Литография позволяет создавать структуры с нанометровыми размерами, что является критически важным для развития современных микропроцессоров, памяти и других полупроводниковых устройств. С развитием технологий используются новые виды литографии, такие как экстремальная ультрафиолетовая литография (EUVL), чтобы продолжать уменьшать размеры транзисторов и увеличивать плотность размещения элементов на кристалле.

Виды литографов

В микроэлектронной промышленности используется несколько различных типов литографов, каждый из которых предназначен для конкретных задач и технологических процессов.

Оптическая литография

Глубокая ультрафиолетовая (DUV) литография. Использует свет с длиной волны 193 нм (аргон-фторидный лазер). Это наиболее широко используемый метод для изготовления интегральных схем с технологическими нормами до 7 нанометров.

Экстремальная ультрафиолетовая (EUV) литография. Использует свет с длиной волны около 13,5 нм. Применяется для создания структур с размерами менее 7 нанометров. Это передовая технология, используемая в производстве самых современных микропроцессоров.

Применение:

1. Производство микропроцессоров.

2. Память (DRAM, NAND).

3. Логические схемы.

Электронно-лучевая литография (E-beam)

Использует пучок электронов для экспонирования фоторезиста. Обладает высокой точностью и способностью создавать структуры размером до нескольких нанометров, но имеет низкую производительность из-за последовательного характера экспонирования.

Применение:

1. Изготовление фотошаблонов (масок) для оптической литографии.

2. Прототипирование и исследовательские работы.

3. Производство малых серий специализированных компонентов.

Ионно-лучевая литография (Ion-beam)

Использует пучок ионов для создания микроструктур. Позволяет достичь высокого разрешения и применяется в областях, требующих чрезвычайной точности.

Применение:

1. Прототипирование и исследовательские работы.

2. Корректировка масок и интегральных схем.

3. Создание уникальных или специализированных компонентов.

Нанопечатная литография (Nanolithography)

Трансферная нанопечатная литография (Nanoimprint Lithography, NIL). Физическое формование наноструктур с использованием штампов.

Дипен-намикроинструментальная литография (Dip-Pen Nanolithography, DPN). Использует острые иглы для нанесения молекулярных чернил на поверхность.

Применение:

1. Производство наноэлектронных устройств.

2. Создание биосенсоров и других специализированных наноструктур.

3. Исследовательские работы.

Рентгеновская литография

Использует рентгеновское излучение для экспонирования фоторезиста. Обладает способностью создавать чрезвычайно мелкие структуры с высоким разрешением.

Применение:

1. Исследовательские работы.

2. Производство специализированных компонентов, где требуется чрезвычайно высокая точность.

Ускорители литографии (Stepper и Scanner)

Используются для массового производства интегральных схем. Stepper перемещает пластину по шагам, экспонируя отдельные участки, тогда как Scanner перемещает пластину и маску синхронно, обеспечивая более высокую производительность.

Применение

Основное оборудование для массового производства микропроцессоров и других интегральных схем. Эти типы литографов используются в зависимости от требований к разрешению, точности, производительности и стоимости производственного процесса.

Российский литограф, что о нем известно

Российский литограф, который позволяет создавать чипы размером до 350 нанометров, стал значительным достижением для отечественной микроэлектронной промышленности. Несмотря на то, что он не предназначен для выпуска передовых 5- или 3-нанометровых однокристальных систем, используемых в современных смартфонах, его значение трудно переоценить. Чипы размером 350 нанометров, относящиеся к технологиям примерно 2001 года, до сих пор находят применение в автопромышленности, энергетике и телекоммуникациях.

Создание литографа для производства чипов размером до 350 нанометров является первым шагом в стратегии по развитию собственного высокотехнологичного оборудования. В 2026 году планируется выпуск литографа, способного обеспечивать производство чипов размером 130 нанометров. Следующим этапом станет разработка 90-нанометрового литографа, а к 2028 году Россия намерена выйти на производство собственных 28-нанометровых чипов.

Разработка и производство собственного литографического оборудования существенно уменьшают зависимость России от импорта высокотехнологичного оборудования. Это особенно важно в условиях текущей геополитической нестабильности и возможных санкций, которые могут ограничить доступ к зарубежным технологиям. В настоящее время фактически ни одна страна, кроме нескольких крупных игроков, не имеет собственного производства таких сложных устройств. Компании, как правило, арендуют литографы у трёх монополистов: ASML, Canon и Nikon.

Хотя чипы размером 350 нанометров не соответствуют современным стандартам передовых технологий, они широко используются в различных отраслях. В автомобильной промышленности, энергетике и телекоммуникациях такие микросхемы остаются актуальными благодаря своей надежности и проверенной временем технологии. Развитие отечественной литографии имеет не только стратегическое, но и практическое значение для множества секторов экономики. Выход на производство собственных чипов откроет новые возможности для развития передовых технологий в стране и повысит конкурентоспособность российских компаний на мировом рынке. Это может привести к созданию новых рабочих мест, развитию смежных отраслей и укреплению экономики страны.

Создание такого сложного оборудования требует высоких научно-технических компетенций. Успешная реализация проекта свидетельствует о высоком уровне российской науки и технологий в области микроэлектроники и машиностроения. Наличие собственного литографа позволяет российским компаниям производить чипы с высокой степенью локализации. Это может повысить их конкурентоспособность на мировом рынке и уменьшить себестоимость продукции за счет снижения расходов на импорт компонентов и оборудования.

Обеспечение независимости в производстве стратегически важной электроники имеет прямое влияние на национальную безопасность. Это касается как гражданских, так и военных технологий, где использование надежных и доступных компонентов критически важно.

Собственное производство литографов открывает двери для дальнейших инноваций и улучшений в сфере микроэлектроники. Это может привести к созданию более совершенных и миниатюрных чипов, что является основой для развития передовых технологий, включая искусственный интеллект, интернет вещей и многие другие.