Комментарии 96
Да помимо литографа - пластин нет (есть кремнезем, два заводу по поликремнию закрыты, монокристаллы по Чохральскому не делает никто, нарезок були нет, шлифовки нет, есть только бестигельные 150 мм). Травление, ионная имплантация, вся химия, все газы - нет ничего, что можно было бы собрать в одном месте и хотя бы попытаться автоматизировать для более менее масштабного производства. Да и, собственно, никто не знает сколько нам нужно то этих самых ваших микропроцессоров. Кто будет их потреблять и сколько. Вроде как Иван Покровский взялся считать, посмотрим, что выйдет.
Давайте ограничимся обсуждением проблем литографии в данном треде. Ибо попытка объять полный цикл проблем - это колоссальная по объёму задача, причём в некоторых областях я даже не уверен, что есть русскоговорящие эксперты в принципе.
Касаемо разработки очередной "стратегии, которая должна решить все проблемы" - позвольте мне выразить свой скепсис. Но само по себе публичное обсуждение таких вопросов, безусловно, положительное явление.
Интересные статьи, спасибо.
Экспертов много разных, некоторые, например, между эникействоми ещё и гуру по похудению, токсичности и космическим системам.
К этому надо относиться в какой-то степени философски, потому что есть категория людей, которая принципиально живёт в своём узком мирке заблуждений и что-то им доказать практически невозможно. Но это не отменяет того, что чем больше хороших качественных статей, тем больше людей будет хотя бы в общих чертах понимать, что происходит в индустрии.
> Давайте ограничимся обсуждением проблем литографии в данном треде.
правильно, надеюсь что с cad/eda дела лучше
О количестве есть немного тут https://www.rbc.ru/technology_and_media/15/11/2022/63726ae29a79478eebf51ee2
Не знаю, правда или нет, но слышал, что Монокристалл Ставропольский, что-то подобное планирует выпускать. И вроде бы даже новый цех под это достраивает.
На текущий момент оно в состоянии производить степперы на 350 нм
Так, стоп, Интеграл же не производит степперы вроде? Честность 0,35 мкм на пластине там под вопросом, хотя они и заявлены, и даже производятся.
А по ссылке - "Планар", это другое предприятие, самостоятельное
Теоретически это так, а практически лежащий с 2008 года AMD Fab 30 - это 200 мм пластины (которых нет) на 130 нм.
Говоря про 90 нм я имею ввиду Микрон. Там он вполне реализуем и что-то на нём даже делалось вроде как. Другой разговор, насколько он будет доведен до промышленного уровня (и будет ли вообще когда-то доведён).
А так .. станок бесполезен без пластин, резиста, масок, фильтров воздуха, газов и людей.
Тут нет спору - от наличия даже очень хорошего литографа до промфшленной фабрики - дистанция огромного размера.
90 нм на Микроне было. Мы делали там проект на HCMOS10 - yield не то, чтобы фантастический, но все было более-менее. Выпускается ли что-то по этому процессу сейчас - мне не известно. Как минимум, подозреваю, что есть существенные проблемы с изготовлением фотошаблонов.
в заявленном виде данный литограф не может стать основой современной промышленной полупроводниковой фабрики
Откуда такие выводы относительно безмасочных методов? Вопрос в стоимости одной установки, если (каким-то чудом) её получится сделать на один-два порядка дешевле в расчёте на единицу, то даже при отставании производительности на три порядка этого уже будет достаточно для закрытия некоторых направлений где миллионные партии попросту не нужны, особенно если говорить о неглубоком российском рынке. Т.е. на одном заводе можно будет поставить условную сотню таких установок не спеша изготовляющие заказы параллельно друг другу. Плюс гибкость изготовления тоже может быть весьма полезна в некоторых случаях (быстрые итерации при разработке, специализированное железо под конкретные задачи и т.д.).
Один из факторов который в теории может помочь с уменьшением цены это большая степень серийности производства таких машин, т.к. их нужно будет на порядок-два больше. Но тут возникает вопрос в объёме необходимого CAPEX и сроках выхода на окупаемость.
Нет. Давайте начнем с того, какие вообще выпускаются массово, не каждая уникально сделана.
Просто как бы рассчитывать на прорыв и одновременно выпуск не имея в истории ни того ни другого как-то… самонадеенно?
Россия массово не выпускает ни одного компонента, который может пригодится в литографе. Даже оптика импортная.
Ну и какие прецинзионные машины выпускаются в России серийно большими партиями?
Газовые центрифуги?
А есть у вас данные сколько их в год выпускается, к примеру, в этом году?
И подшипники в них магнитные вроде, чьи они сейчас?
Все ж засекречено, город закрыт. Да, вроде как новые делают — но даже оценок нету.
Там их всего-то тысяч 10-30 на заводе вроде как. тоесть за 20 лет даже если все поменяли, не особо то массово.
Помнится, рассказывали что в последнем поколении намотка карбоновая, в результате энергоэфективность в 20 раз повысили со времен СССР. Сколько Россия карбона выпускает по разумной цене? Нет, производство вроде как есть, но там даже для космоса очень дорого. Смолы, наверно, тоже импорт?
На каком из заводов 10-30 тысяч? Не могу сходу найти информацию про число работающих или произведенных центрифуг, да и вряд ли она есть в открытом доступе.
Но насколько я понимаю, количество центрифуг в одном цеху одного завода может измеряться сотнями тысяч штук, и завод у нас не один.
Насколько я понимаю, там не совсем магнитные подшипники с радиорынка, а верхняя магнитная опора и игла снизу, неотъемлемые части конструкции центрифуги.
А сколько литографов выпускает ASML в год? Какой объем производства можно считать массовым?
Производство углеродного волокна есть, сырье отечественное https://tass.ru/ekonomika/12985595
Так у ASML вроде масочные литографы? Их так много не надо как безмасочных. (Пардон что отвечаю через голову собеседников.)
Так и газовых центрифуг надо больше, чем безмасочных литографов. Я считаю, что производство газовые центрифуги - прецизионные машины, которые выпускаются в России серийно большими партиями. Мой собеседник считает, что производство газовых центрифуг "не особо массовое".
Отсюда вопрос: что считать массовым производством для прецизионных машин?
Я не ради аргумента, на самом-то деле, просто отметил что сравнивать с тем сколько литографов выпускает в год ASML будет наверное не совсем корректно. :) Грубо говоря, их литографы используются только при изготовлении масок для всего последующего производства, а безмасочные - это уже "станки" непосредственно участвующие в производстве каждого кристалла, я вот только это хотел сказать - что, наверное, не очень много смысла в таком сравнении.
Насколько меньше (или больше) безмасочных литографов надо чем газовых центрифуг, я понятия не имею, не занят в этой индустрии - может быть @Armmaster может сказать, просто любопытства ради, какие объёмы выпуска могут быть у безмасочного литографа.
Ну я не эксперт в данном вопросе, но можно прикинуть примерно. ASML производит несколько сотен литографов в год, что-то порядка 300 допустим.
Дальше вопрос, насколько безмасочные менее производительные, чем масочные. Сейчас это где-то в 1000 раз (для МИЭТовского НИР, но вроде как есть модели более производительные). Если предположить, что при достижении порога "в 10 медленнее, но в 10 раз дешевле" безмасочная литография получит билет в массовое промышленное производство, то получается, речь будет идти о примерно 3000 безмасочных литографов в год.
На безмасочном литографе, работающим с низкой производительностью можно делать маски, для использования их на масочных литографах, тогда для изготовления маски для тех процесса 28 нм, нужны будут безмасочные литографы на 14 нм. Слышал, что стеклянные щупы могут отшлифовать до атомной толщины, этими щупами если их поляризовать в проводящей среде можно рисунок вычерчивать и потом отжигать полученные картинки, далее рентгеновское излучение проходя через слои с меньшей толщиной фоторезистивной маски на подложке ионизирует слои, которые присоединяют атомы примеси. Принцип получения фотографического изображения, на кинескопе - электронный пучек, проходя через оклоняющую систему, попадая на атомы маски кинескопа вызывает светимость, поэтому сформировав маску, меняя уровень энергии пучка на каждой ячейке можно формировать различные элементы меняя толщину слоев, как на рентгеновских снимках, если использовать токопроводящий графит (то можно делать токопроводящие шины между отдельными ячейками). А если использовать технологии холодного синтеза и трансмутаций, то можно за счет химических реакций протекающих в ограниченных объемах подложки синтезировать жидкокристаллические структуры, без использования загрязняющих природу кислот и щелочей, но для этого технологии должны быть на несколько порядков лучше. Пока можно научиться делать реагенты для изготовления подложек на отшлифованных стеклянных поверхностях, которые будут отвердевать и менять прозрачность при облучении ультрафиолетовым светом.
Необычное свечение минералов вызывают и катодный, и ультрафиолетовый, и рентгеновский лучи. В мире мёртвого камня загораются и светят наиболее ярко те минералы, которые, попав в зону ультрафиолетового света, рассказывают о мельчайших примесях урана или марганца, включённых в состав породы. Странным «неземным» цветом вспыхивают и многие другие минералы, не содержащие никаких примесей. Целый день я провёл в лаборатории, где наблюдал люминесцентное свечение минералов. Обычный бесцветный кальцит расцвечивался чудесным образом под влиянием различных источников света. Катодные лучи делали кристалл рубиново-красным, в ультрафиолете он загорался малиново-красными тонами. Два минерала — флюорит и циркон — не различались в рентгеновских лучах. Оба были зелёными. Но стоило подключить катодный свет, как флюорит становился фиолетовым, а циркон — лимонно-жёлтым.
— «Занимательно о геологии» (М., «Молодая гвардия», 1969. 240 стр.), с. 11
Тоесть нету данных ни про то, сколько стоят, сколько делается в год, ни даже про то, выгодно ли на самом деле или просто Россия экономически спонсирует уран за счет величия.
я последнюю неделю масштабирую нагрузку на своё ПО (да это на компах, где "нажал кнопочку" и "снял все логи".
И от слов "давайте просто вместо 1 станка использовать 100 станков, вместо 100 станков 10000 станков - так победим", меня немного бросает в дрожь.
В теории как бы. И вообще, если сделать безмасочный литограф по соотношению производительность/цена приближающийся к масочным, это будет революция в индустрии.
Но в реальности пока такого ни у кого не получилось, и скажем прямо, упоминаемый в статье безмасочный литограф пока выглядит также очень далёким от решения такой задачи. Будут новые версии и новые данные - можно будет о чём-то дискутировать
Вроде был Mapper Litoghaphy же работала на тему тему многолучевой безмасочной литографии. Вопрос почему в итоге банкроством кончилось (технические там проблемы были или с бизнес-моделью что не так пошло?).
Я думаю, что на данный вопрос никто лучше директора ООО Маппер @CorneliusAgrippaответить не сможет.
А так-то безмасочной литографией то тут, то там занимаются, не только Mapper Litography. Но к революционных прорывов пока не произошло.
Простите за дилетантский вопрос. А почему безмасочные литографы малопроизводительны? Можете подсказать хорошую статью или материал по этому вопросу.
Там сама идея другая - в масочной долго и трудоемко делаем маску, затем приложили к пластине - щелк и вся пластина готова, берем следующую, а в безмасочной долго и упорно рисуем лучом всю топологию на каждой пластине (на самом деле, все гораздо сложнее, но примерно так)
У меня нет под рукой хорошей статьи на данную тему, но идейно там различие понятно - с маской мы как бы масштабируем дизайн сразу на большую площадь (сейчас стандарт 26х33 мм), в случае же безмасочного литографа вам надо грубо говоря лучом водить по всей пластине и "рисовать" дизайн. Отсюда такая фундаментальная разница в производительности
Это как сравнивать по производительности однопиновый (даже не 9- и не 24-пиновый) матричный принтер с офсетной печатью
Насколько я понимаю - это как литье пластиковых форм для массового производства и печать на 3d принтере.
Интересная статья, только один вопрос, почему это не делалось раньше? Скажем с начала 10-х годов или хотя бы с 14-го, когда уже запахло жареным и петух клюнул. Если бы начали разработки тогда, то, может, уже сейчас были бы готовые образцы литографов? Не ?
Вряд ли этот вопрос можно адресовать мне
хотя бы с 14-го, когда уже запахло жареным и петух клюнул
Никто не ожидал, что (точнее, все надеялись что не-) петух клюнет второй раз. Ну разве что кроме самого петуха...
Анекдот про "всю систему менять надо" слышали ?
>>>Также последние 2 года в китайском интернете активно распространялась информация о разработке иммерсионного литографа SSA800/10W на 28 нм (с потенциалом чуть ли не до 7 нм). Но опять-таки, никакой достоверной информации о том, в каком состоянии находится данная разработка, мне найти не удалось. Есть только сообщения такого рода:
Значит плохо искали. Потому что https://baijiahao.baidu.com/s?id=1718775050265460275&wfr=spider&for=pc
Недавно, первая партия отечественных литографических машин SMEE28nm, разработаннах и произведенных в Shanghai Microelectronics, также успешно поступила на завод Foxconn в Циндао. И проект по упаковке и тестированию был официально введен в эксплуатацию. Го Таймин даже заявил: в будущем чипы Huawei будут производится на это заводе"
Завод Foxconn в Циндао - это завод для packaging&testing, а не непосредственно печать чипов. Поэтому им литографы для фронтенда (о которых речь в статье) не нужно в принципе. SMEE производит много всякого оборудования, включая оборудование для корпусирования, бэкенда, метрологии и т.д. И видимо что-то они на завод в Циндао поставили, что в неокрепших умах журналистов превратилось в SMEE28nm , когда на самом деле речь видимо шла о корпусировании/бэкенде для 28 нм чипов(с чем тоже есть вопросы, но это отдельно). Но повторюсь - это совсем другое оборудование, не имеющее отношение к фронтенд литографам, обсуждаемым в статье.
del
Если отвечать очень общо - то да. Например, та же EUV литография, это во многом история про "разменять техпроцесс на производительность". Т.е. в принципе EUV литография в каком-то виде была готова лет 15 назад, наверное, а потом её долго доводили поднимая "производительность". Или, например, одно дело светить на участок размером 1х1 мм, а другое делать то же самое на 26х33 мм, где начинают появляться на краях всякие сложные оптические эффекты, с которыми надо так или иначе разбираться. Собственно всё оборудовние такого рода, это огромный набор компромиссов между техпроцессом, производительностью, ценой, и т.д.
По поводу пункта 4 - здесь уже были комментарии к этой новости от человека из ИПФ РАН: https://habr.com/ru/news/t/695128/#comment_24853752
О, спасибо! Собственно, у меня было много вопросов схожего рода.
@mk011 Вообще, конечно, было бы очень круто, если б кто-то из ИПФ РАН написал компетентный разбор/обзор данного вопроса
Да по ссылке выше он уже написан. Есть небольшие добавления от конца ноября в комментариях. Больше пока добавить нечего.
Да, в статье был прямой вопрос: " Чем обусловлен выбор ксенона ". Выбор обусловлен возможностью получения нужной длины волны излучения путём возбуждения атомов ксенона или его смеси с гелием лазерным или микроволновым излучением. Тема пилится достаточно давно: https://rscf.ru/project/17-12-01227/ , даже патент за авторством в т.ч. нашего научного руководителя имеется/
Это, как бы, понятно))
Дело в том, что насколько я читал в статьях, у ксенона проблема в КПД, там что-то порядка 1% было. Поэтому, собственно, ASML отказалось от ксенона и перешло на олово. В вашем случае эти проблемы как-то решены? Или считается, что будут маломощные литографы и типа норм? Мне этот момент не до конца понятен
А у олова что, сильно больше?
Тут намеряли на 10-12нм максимальный не КПД, а отношение энергии в EUV к энергии лазера (у которого далеко КПД не 100%) около 4%, даже 5% после монохроматора: https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/1.5048288 Для более коротковолновых источников - ещё меньше: https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5016471
А можно тогда я перефразирую вопрос - почему ASML (ну вернее Cymer наверное, но не суть) выбрало олово в качестве источника EUV-излучения , а не ксенон?
Ксенон исследовался самым первым. И собственно от него отказались именно в пользу олова. И это при том, что олово достаточно "грязный" источник, там надо решать много инженерных проблем, чтобы его использовать. И тем не менее его предпочли ксенону. Почему?
Почему?
ПМСМ потому, что за эту проблему не брались плотно люди, специализирующиеся именно на плазме и особенно физике газового разряда. Посмотрите на вышеприведённый грант РНФ: там вначале стимпанк с обстрелом лазером микромишеней из ксенонового льда, а получился (у плазменных физиков, кстати) - поток газа. И греть его лазером энергетически менее выгодно, чем СВЧ. Но пока по непонятной причине последним занимаются лишь теоретики.
Самое главное - у проекта нет двигателя масштаба А.Г.Литвака для гиротронов. Н.Н.Салащенко сделал бесконечно много для успеха этого проекта, но именно источник EUV требует привлечения дополнительных научных сил другого уровня. И силы эти есть, так как сейчас ЕС и США от любого сотрудничества отказались, на контору ввели санкции, а заметная часть её работала именно них.
Спасибо огромное за комментарии!
Вы только не воспринимайте мои комментари как "прохххли полимеры". Проблема известна, осознана и научным руководством, и рядовыми коллегами. Но их в руках достаточно скромные ресурсы, поэтому быстрого результата в таких условиях не будет. А вот концентрации усилий на именно проблеме создания источника EUV, которая должна случиться для достижения результата, пока не наблюдается. Но это не только в этой конкретной задаче. Контора может многое, но очень сложно найти контакты с теми, кому НАДО, и у кого есть нужные возможности.
Про источник (ксенон, олово) и про проект вообще - подробности от первого лица - Николая Ивановича Чхало: https://vk.com/video-215983798_456239047
Появился вот такой документ: https://ipfran.ru/files/70/результаты представляемые в доклад президента ран.pdf
Выдержка из него (картинка есть по ссылке):
8. Инновационная разработка безмасочного рентгеновского литографа для
мелкосерийного производства компонент микро- и наноэлектроники
Разработан облик безмасочного рентгеновского литографа на основе точечного лазерно-
плазменного источника излучения на 13,5 нм и микроэлектромеханической системы
микрозеркал в качестве динамической маски. Созданный проекционный трехзеркальный
объектив с 400-кратным уменьшением обеспечивает разрешение литографа до 20 нм.
Подтверждены основные принципы, заложенные в конструкцию безмасочного
рентгеновского литографа, что позволяет приступить к этапу опытно-конструкторских
работ по разработке литографа для мелкосерийного производства компонент микро- и
наноэлектроники.
Рис.1. Рентгенооптическая схема безмасочного нанолитографа с трехзеркальным объективом
(зеркала M1, M2, M3) с уменьшением 400 крат и матрицей МЭМС микрозеркал, работающей на
отражение. Увеличено показан отдельный элемент МЭМС (СЭМ снимок).
Авторы: Н.И. Чхало (chkhalo@ipmras.ru), Н.Н. Салащенко, И.В. Малышев, А.Е. Пестов,
В.Н. Полковников, М.Н. Торопов (ИФМ РАН), ООО «Маппер», ООО «ЭУФ лабс»,
МИЭТ.
Публикации:
1. N.I. Chkhalo et al., Proc. of SPIE, V.10224, 102241O-1-O8 (2016).
2. N. Chkhalo et al., Journal of Vacuum Science & Technology B, 35, 062002 (2017).
3. Н.Н. Салащенко и др., Поверхность, No 10, с.10–20 (2018).
ПФНИ: 1.3.2.5. Физика нано- и гетероструктур, мезоскопика
Работа выполнена в рамках СЧ НИР по теме «Разработка облика и критических
технологий создания элементов установки безмасочной рентгеновской литографии»
Государственного контракта с Министерством промышленности и торговли Российской
Федерации No 21411.1970690019.11.002.
В общем, литографии, хоть какого то современного уровня, хотя бы 90нм, у нас нет и в ближайшие годы не будет. Вернее, не будет десятилетия. А значит не будет производства собственных сложных микросхем. Остального, у нас, то же нет.
Остается самый главный вопрос - что делать?
А почему не используется масочная электронно-лучевая литография?
Ведь у неё высокая скорость как у масочной.
Нет ограничения по длине волны.
Управлять электронами намного проще, чем рентгеном.
А какие недостатки?
Судя по описанию, этот однолучевой EBL литограф предназначен для изготовления масок. Среди прочего, заявлена высокая точность "сшивания" картинки. Т.е. машина отрисовывает паттерн на небольшой площади, после чего перемещает заготовку и отрисовывает следующий кусочек и т.д.
На самом деле, нет. Фотошаблоны обычно рисуют хотя бы на shaped-beam литографах, которые светят прямоугольниками, треугольниками и т.п., или даже на cell-projection, которые проецируют какие-то более сложные примитивы. Только так можно достичь разумного времени экспозиции. Эта же машина имеет гауссов пучок и для этого не подходит - ей как минимум не хватит стабильности отрисовать шаблон целиком. Такие системы нужны для несколько другой работы - исследования, отрисовка затворов HEMT транзисторов в MMIC, +- интегральная фотоника и т.п.
PS: есть у нас именно такая машина (cabl-9000) - мягко говоря, очень не очень :D
Понятно, спасибо.
Вопрос: можно ли использовать эту машину для корректировки топологии (FIB редактирования) ?
Конечно нет, это же литограф, а не ФИП. Для этого нужны машины типа этой или этих. E-beam может использоваться для mask repair для продвинутых фотошаблонов (у того же Zeiss есть решения), но это совершенно другие машины с другими требованиями.
Что касается circuit editing, никогда не слышал, чтобы кто-то это серьезно применял, максимум добавить куда-нибудь пад (но я не утверждаю, что это никто не делает). Чаще всего все-таки это нужно для анализа отказов и отладки процессов.
В контексте статьи не понятны причины, по которым технология непосильна для освоения. В чем конкретные причины - нет фундаментальных знаний, нет промежуточных технологий, нет понимания принципов, нет ресурсов, нет материалов, нет воли/желания ?
1. Самая небольшая бежит за поездом
2. Другие кричат «Ну и не нужен нам поезд! У нас будет свой! Самолет! Потому что у нас есть макет самолета!»
3. Третьи неторопливо докуривают и планируют быстренько догнать, не видя в этом никакой проблемы, хотя некоторые безногие.
Освоить можно, технологию-то люди придумали, а не с неба уронили. В РФ промышленность придется строить примерно с нуля, отталкиваясь от белорусских наработок (мировой уровень примерно 95 года), поскольку сейчас фактически не производится сырье высокой очистки, расходники и само узкоспециализированное оборудование. Пример достаточно успешного импортозамещенного освоения демонстрирует Китай, но вы можете посмотреть сколько времени и денег у них потребовалось.
Страна провалилась в технологическую бездну. Каким образом будет работать хоть одно производство без современных процессоров и прочего электронного железа? Откат в начало 2000х? Мощнейшее технологическое отставание, если импорт будет невозможен.
По поводу пункта 3 - цель работы проверить два метода управления EUV для безмасочной литографии. Поисковый НИР.
Один похож на идею Mapper. Микромеханическая матрица с множеством отверстий и створками. Пиксельная матрица. Только вместо пучка электронов EUV.
Второй, аналог матрицы для проекторов с совокупностью отклоняемых микромеханических зеркал.
Конечно непонятна пока что реализуемость в виде конечного устройства, множество трудностей надо преодолеть. Например, повышение отражения EUV от микромеханических зеркал и т.д. Но путь осилит идущий.
https://www.zelenograd.ru/hitech/v-miete-razrabotayut-koncepciyu-bezmasochnogo-fotolitografa-dlya-vypuska-mikroshem/
Путь к сердцу полупроводниковой фабрики: какие литографы доступны России?