Litografía alfa: Rusia está aprendiendo a producir semiconductores
Tecnología crítica
Un poco de historia para comprender la situación en la que se encuentra la producción microelectrónica rusa moderna.
Ahora el país está preparado para producir, de forma más o menos eficiente, únicamente microchips con una topología de 90 nm. La producción tiene su sede en Zelenograd Micron y opera al límite de sus capacidades. Se trata de equipos fotolitográficos importados, que debes mantener y reparar tú mismo. Unas pocas empresas en el mundo producen equipos para "imprimir" microcircuitos, y a los estadounidenses les resulta muy fácil controlar el tráfico de componentes escasos.
Por cierto, con el inicio de la operación especial, la prohibición total del suministro de equipos fotolitográficos a Rusia se convirtió en una continuación lógica de muchos años de restricciones. Para que los estadounidenses permitan que la ASML holandesa o, en el peor de los casos, la Nikon japonesa vendan equipos a Rusia, probablemente sería necesario colocar el segundo Rammstein en la región de Moscú. Y transferir todo el arsenal nuclear del país a manos del Pentágono. Corea del Sur, por ejemplo, tomó exactamente este camino. Se trató con Taiwán sin bases militares, pero la dependencia vasalla de los suministros estadounidenses fue suficiente. armas y la proximidad del Séptimo flota EE.UU..
Cuando las últimas litografías de Nikon y ASML fallen en Zelenograd Micron, no habrá dónde producir semiconductores.
Por eso los mayores fabricantes de microchips modernos se concentran en Corea, Taiwán y Estados Unidos. Washington guarda más tecnologías de litografía que secretos nucleares: hay muchos menos estados capaces de producir equipos para la industria microelectrónica que propietarios de las armas más poderosas del mundo.
Si tomamos como punto de partida el proceso de fotolitografía de 7 nm más complejo, entonces sólo ASML (Países Bajos) y Nikon (Japón) pueden ofrecer tales máquinas. Además, los japoneses tienen grandes reservas.
En Rusia, como se mencionó anteriormente, la tecnología solo puede producir chips de 90 nm y solo en equipos importados. Según científicos del Instituto de Física de Microestructuras de la Academia de Ciencias de Rusia, las tecnologías nacionales van a la zaga de las tecnologías mundiales en resolución de litografía en un orden de magnitud y en la densidad de un patrón bidimensional en un chip, en dos órdenes de magnitud. Esta es una estadística muy triste.
Como sueños etéreos, ¿qué habría pasado con la litografía rusa si la industria de la microelectrónica, y no Rusnano, hubiera recibido 280 mil millones de rublos de una vez?
Ahora el gobierno tiene la intención de destinar 2025 mil millones de rublos hasta 100 para desarrollar un ciclo completo de producción de semiconductores. Francamente, esto no es suficiente: el presupuesto anual de la ASML holandesa supera los 3,35 mil millones de euros.
El Instituto de Física de Microestructuras de la Academia de Ciencias de Rusia debería convertirse en el principal desarrollador de la fotolitografía nacional. Fuente: olympiada.scientificrussia.ru
La profundidad de la crisis se revela al comparar la situación con otras industrias en las que ha habido un rezago.
Por ejemplo, la industria aeronáutica, que fue objeto de estrictas sanciones. Ahora la industria puede, aunque con grandes reservas, producir aviones para aerolíneas nacionales. Puede que sean obsoletos y no sean los más económicos (por ejemplo, el Tu-214), pero pueden operar en el cielo, transportar carga y pasajeros. La situación es similar en la industria del automóvil.
Pero hay una crisis real en la microelectrónica: incluso con la antigua topología de 130 nm, los chips se construyen con tecnología importada y autorizada. La era de las máquinas herramienta extranjeras es, por supuesto, de corta duración.
Parte del problema se puede resolver mediante el correo diplomático, rellenando los paquetes procedentes de Europa y EE.UU. con microcircuitos y chips escasos, pero se trata de una medida temporal. China asoma en el horizonte con su revolución tecnológica permanente. Pero Beijing nunca suministrará fotolitografías a Rusia. En primer lugar, se trata de una poderosa herramienta de influencia sobre Moscú y, en segundo lugar, los propios chinos aún no tienen una producción normal de máquinas para chips.
Intentemos averiguar en qué etapa de desarrollo se encuentra la base nacional de la fotolitografía.
Segundo proyecto atómico
Para un científico, ingeniero y tecnólogo nacional, nada es imposible. Y esto sin patetismo innecesario: basta recordar los proyectos nucleares y espaciales de la Unión Soviética. Un país con un desarrollo tecnológico en constante recuperación pudo no sólo estar a la par de los hegemones mundiales, sino también salir adelante durante años. Sólo necesita encontrar los gerentes adecuados con pensamiento estratégico. En los próximos años descubriremos si hemos conseguido encontrar gestores eficaces ahora que Rusia tendrá o no su propia microelectrónica.
Incluso un diagrama extremadamente simplificado del funcionamiento de una fotolitografía de rayos X muestra claramente el nivel de complejidad del producto.
Mientras tanto, sólo podemos confiar en los especialistas del Instituto de Física de Microestructuras de la Academia de Ciencias de Rusia, o más precisamente, del departamento de óptica de rayos X multicapa.
A pesar del largo desinterés del Estado por el problema de la litografía soberana, el instituto tiene algunas novedades. Por ejemplo, óptica de rayos X ultraprecisa sobre espejos de rutenio-berilio. Para comprender la importancia: Zeiss construyó una planta de óptica especial completa específicamente para las necesidades de la ASML holandesa. Afirman que aprenderán a hacer espejos para fotolitografías de 7-8 nm, y esta tarea no es mucho más sencilla que lanzar a un hombre a la Luna. El tamaño de la rugosidad del espejo debe ser inferior a un nanómetro; de lo contrario, la onda de rayos X se reflejará con aberraciones y historia No se quemará con las virutas.
Actualmente, el instituto ruso está trabajando en una litografía de rayos X que, según los científicos, será 1,5 veces más eficaz que sus homólogas importadas. Esta es una afirmación muy audaz, pero el optimismo de los científicos no puede dejar de alegrarse. En una primera etapa está previsto crear un diagrama esquemático de litografía de rayos X en metal y plástico y la llamada máquina alfa o demostrador de tecnología.
La unidad no podrá producir microchips en masa, pero podrá demostrar esa posibilidad. Para ello se destinan al menos dos años. Se espera que la topología del chip tenga un tamaño de 28 a 32 nm. Y esto es sólo en condiciones extremadamente favorables.
El hecho es que las decisiones de gestión y la financiación abundante no son una panacea para eliminar el retraso. Necesitamos personal altamente calificado, lo cual es un problema. Los bajos salarios llevan décadas arrastrando a especialistas de todos los campos científicos sin excepción. El secretario del Consejo de Seguridad, Nikolai Patrushev, recordó recientemente a todos que en los últimos veinte años el número de científicos ha disminuido en una cuarta parte. De acuerdo con él,
En el contexto de un aumento en el número de estudiantes que estudian en especialidades y áreas de formación prioritarias, se observa una disminución en el nivel de empleo de los graduados en su especialidad.
Aquí hay una bomba de tiempo enterrada; en un futuro próximo puede que simplemente no haya suficientes cerebros para asaltar los picos litográficos. Aunque ahora sea posible crear un sistema de formación de personal suficiente, los primeros especialistas no aparecerán antes de diez o quince años. Para entonces, es posible que las fotolitografías ya no sean necesarias.
No hablemos de cosas tristes.
Dentro de cuatro años debería aparecer en el Instituto de Física de Microestructuras de la Academia de Ciencias de Rusia una máquina beta o prototipo industrial para la producción de chips de 28 nm. Las primeras fotolitografías en serie se prometen para 2030.
Todo lo anterior se refiere a las unidades de mayor tecnología para Rusia. También planean construir equipos que sean algo más sencillos de implementar. Además, los chips de 65 a 350 nm tendrán mucha más demanda en la industria nacional. Principalmente para el complejo de defensa.
Según Vasily Shpak, subdirector del Ministerio de Industria y Comercio, en 2026 Rusia producirá los primeros chips de 130 nm con su propio equipo. Y el año que viene, 2024, semiconductores de 350 nm. El funcionario está lleno de optimismo, pero por ahora hemos acordado prescindir de la tristeza. Dejemos las críticas para el primer anuncio sobre el giro de los plazos hacia la derecha, que se observa a menudo en Rusia.
Sólo se puede llamar un milagro. noticias de la Universidad Politécnica de San Petersburgo.
Los ingenieros locales han ideado una especie de modo sin máscara para grabar microcircuitos, que no es inferior en calidad a los mejores modelos extranjeros. En términos de precio, en general es varias décadas más barato: una unidad rusa debería costar hasta 5 millones de rublos, y las extranjeras, entre 10 y 15 millones de rublos. Aunque esto se acerque a la realidad, hay suficientes matices.
La innovadora tecnología existe a nivel de laboratorio y requerirá varios años de ingeniería compleja antes de que pueda transformarse en un prototipo funcional. O no se convertirá en nada en absoluto; esto ya ha sucedido antes, y no sólo en Rusia.
Es evidente la reactivación asociada al desarrollo de 100 mil millones de rublos previstos en el programa estatal de microelectrónica. Si se cumplen una serie de condiciones y se fijan plazos realistas, la historia de la fotolitografía nacional puede convertirse en una realidad.
Sólo necesita encontrar el gerente adecuado que pueda asumir esa responsabilidad. Lamentablemente, hasta el momento no se vislumbran nuevos Kurchatov, Morozov y Korolev en el horizonte.
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