Прорыв или вызов: зачем Россия разрабатывает новые литографические машины с экстремальным ультрафиолетом?

Россия начинает амбициозный технологический проект: в скором времени у нас появятся собственные литографические машины по производству полупроводников. Новейшие агрегаты будут работать на основе технологии экстремального ультрафиолетового излучения (EUV) и при удачном раскладе могут составить мощную конкуренцию мировым лидерам в этой сфере.


Также стоит отметить, что отечественные инженеры не стали просто копировать зарубежные наработки, а решили пойти своим путем. Вместо популярной длины волны 13,5 нм, которую использует ведущая компании отрасли, нидерландская ASML, российские литографические машины будут использовать 11,2 нм.

Революционным проектом руководит Николай Чхало из Института физики микроструктур РАН. Коллективу ученых предстоит создать литографическое оборудование, которое не только совершит технологический прорыв, но и сделает его более простым в производстве и доступным практически для всех.

Для начала немного ликбеза

Литографические машины с экстремальным ультрафиолетовым излучением (EUV) — это сложные устройства, используемые в производстве полупроводников для создания микросхем. Они применяют свет с очень короткой длиной волны, около 13,5 нанометров, что позволяет существенно увеличивать уровень интеграции и уменьшать размеры компонентов на микрочипах.



В традиционных методах фотолитографии используются более длинные волны. Что касается EUV-литографии, то она позволяет получить более высокое разрешение и, следовательно, создавать более плотные и мелкие структуры. Свет генерируется с помощью плазмы, образованной от нагретого газа в вакууме, и концентрируется на фоторезисте с помощью сложной оптики.

Литография с использованием EUV играет ключевую роль в производстве современных процессоров и памяти, обеспечивая их высокую производительность. Как говорят ученые, эта технология жизненно необходима для поддержания прогресса в соответствии с законом Мура. Он гласит, что количество транзисторов на микросхеме удваивается примерно каждые два года.

Собственный путь

Будущие российские EUV-машины станут новаторами в подходе к созданию литографического оборудования. Они будут использовать ксеноновые лазеры вместо традиционного для ASML олова. Николай Чхало говорит, что российские специалисты пошли на уменьшение длины неслучайно и осознанно. 11,2 нм позволит обеспечивать на 20% лучшее разрешение, упрощая также оптический дизайн и заметно уменьшая затраты на производство.



Также отечественная технология поможет снизить загрязнение оптики. А это, в свою очередь, позволит продлить срок службы критически важных элементов, например, защитных пленок и коллекторов.

Разумеется, не обойдется и без минусов: новые системы уступают ASML в скорости. Их пропускная способность составляет около 37% от уровня голландских гигантов. Мощность источника света — 3,6 кВт. Эксперты подчеркивают: новые литографические машины, разрабатываемые в России, вряд ли подойдут для выпуска продукции крупными сериями. Однако для мелкосерийного производства их производительности вполне достаточно.

Будут ли трудности в реализации проекта?

Более чем, и это еще мягко сказано! К примеру, нидерландская ASML — единственный в мире производитель литографических машин с экстремальным ультрафиолетовым излучением — начала разрабатывать EUV-литографию в 1990-х годах. При этом первая коммерческая машина была поставлена клиентам в 2017 году.

Надо понимать, что EUV-литография — это целая система чрезвычайно сложных технологий, требующих глубочайшего понимания процессов и материалов. Однако разработка литографической установки — лишь первый шаг на пути к созданию конкурентоспособного производства полупроводников.



Для успешного функционирования необходимо обеспечить наличие высокочистого кремния с чистотой 99,99%, а он в настоящее время отсутствует в Российской Федерации.

Кроме того, требуется специализированное оборудование для резки, шлифования и полирования кремниевых пластин, а также химические реактивы.

Помимо этого, необходимы высококвалифицированные инженеры для проектирования проводниковых схем и архитектур, а также компании, специализирующиеся на создании фотошаблонов и масок, соответствующих современным технологическим нормам.

Еще одним важным аспектом является наличие команды опытных программистов, способных разрабатывать микрокоды и драйверы для всего спектра используемого оборудования.

Эксперты говорят: для создания современных литографических установок необходимо сначала сформировать сеть из десяти научных институтов и освоить около ста высокотехнологичных производственных линий.

Зачем это вообще нужно?

Все достаточно просто. Уже через десять лет, но, скорее всего, раньше, создание собственного производства станет чрезвычайно актуальным, так как западные страны могут полностью прекратить поставки в Россию критически важных технологий. В этом свете современные литографические установки становятся идеальным инструментом для обеспечения технологического суверенитета.