Микрочипы улетают в космос

Экономика 27.01.2012 18:05

Репортаж из святая святых производства микрочипов завода «Микрон» – чистой комнаты.
Единственное в России производство такого уровня сегодня снабжает нас билетами на метро и автобус, чипами для сим-карт и универсальной электронной карты и даже экспортирует свою продукцию в Китай. Скоро здесь будут делать электронику для отечественных космических аппаратов, специально адаптированную для жестких условий излучения и температуры.

Завод «Микрон» в Зеленограде - старейшее микроэлектронное производство в России с почти 50-летней историей. И сейчас завод остается режимным - пропускают туда только по номерам паспортов и с сопровождающими, «чужих» здесь нет. Корреспонденту «Газеты.Ru» посчастливилось облачиться в костюм инженера-микроэлектронщика и побывать в чистой комнате единственного в своем роде в России завода «Микрон» компании Sitronics в Зеленограде.

В так называемые чистые комнаты на заводах микроэлектроники не водят экскурсии и обычно не пускают журналистов. На инженеров, полностью упакованных в комбинезон, бахилы-сапожки и в маску, смотрят из-за стекла. Работать в этом костюме непросто: «космонавту» довольно душно, ушли закрыты шапочкой, а поверх нее – еще и капюшоном, маска немного мешает дышать. Впрочем, с заложенным носом здесь на работу не ходят – представьте, сколько губительных для микросхем частиц выпустит в воздух чихающий. Даже в раздевалке нужно соблюдать специальный регламент облачения в костюм, а сама она разделена на «чистую» и «грязную» зоны.

В чистую комнату нельзя брать никакие личные вещи, женщинам даже приходится избавиться от косметики на лице. Для диктофона и фотоаппарата сделали исключение, но их предварительно тщательно очистили от пыли специальной спиртовой салфеткой.

Причина таких строгих мер безопасности в том, что размер любой пылинки – не меньше микрометра, а детали топологической структуры микрочипов приближаются к нанометровым. Поэтому любой, даже невидимый глазу, инородный элемент в воздухе способен загубить драгоценную кремниевую пластину с нанесенными на нее транзисторами. Именно поэтому чистые комнаты микроэлектронщиков в тысячу раз чище любой операционной. Производство работает 24 часа 7 дней в неделю, останавливаясь только для редких профилактик. Круглый год в комнатах поддерживаются постоянная температура и давление чуть выше атмосферного. Это сделано для того, чтобы при открытии дверей чистой комнаты воздух только выходил из нее. Воздух туда попадает через потолок, представляющий собой большой сетчатый фильтр с порами диаметром 0.25 мкм и уходит через фальшпол. Воздух в чистом помещении полностью меняется каждые несколько минут.
Так обеспечивается не только его высокая чистота, но и ламинарность потоков воздуха, отсутствие завихрений – это тоже важно для качественного производства микросхем.

Цикл полного производства одной пластины (которую потом нарезают на отдельные микрочипы) занимает полтора-три месяца. Четверть и более этого времени уходит на контрольные операции на каждой стадии нанесения микросхемы, многие из которых выполняются не автоматикой, а людьми: даже самое совершенное компьютерное зрение не достигло той скорости и качества анализа данных, с которой работает человек, анализирующий данные электронного микроскопа на экране компьютера. В результате, несмотря на всю сложность процесса изготовления чипа, выход качественной продукции составляет 90-95%.

В чистых комнатах завода около 200 единиц оборудования проводят до тысячи микроопераций. В процессе обработки кремниевой пластины ее ни разу не касается человек – на каждом участке производственной цепи машины сами извлекают пластины из специального пластикового держателя и возвращают их туда после необходимой модификации. Сотрудники - инженеры самого высокого профиля, многие работали или прошли переподготовки на микроэлектронных производствах Европы. Везде царит строгий порядок: «судьба» каждой партии кремниевых пластин документируется дважды - автоматически и вручную (инженер заполняет специальный паспорт, где документируются все операции, которые были проведены).

В ходе технологического маршрута из гигантских монокристаллов кремния (диаметр – 200 мм) нарезают тончайшие пластины. Их подвергают механической, химической и термической обработке, а затем с помощью литографии и плазмохимического травления наносится специальный «рисунок» – основа будущего чипа. Затем проводится ионная имплантация – замещение части атомов кремния атомами бора, фосфора, мышьяка – и металлизация пластины.
Будущие чипы готовы – их тщательно измеряют, затем пластину делят на отдельные чипы и «корпусируют» в зависимости от назначения.

Сегодня на заводе «Микрон» на базе технологии 180 нм производят RFID-чипы для бесконтактных карт метро и наземного транспорта, сим-карты, чипы для универсальных электронных карт. В ближайшее время открывается новая производственная линия на базе технологии 90 нм, ее продукция необходима для цифрового ТВ, сим-карт с электронной подписью, электронных паспортов и идентификаторов. Около 25% производственной линии 180 нм работает на экспорт, в Китай. Там из чипов на пластинах диаметром 200 мм делают карты доступа, электронные ключи для жилых домов и гостиниц. В Китай поставляют и аналоговые схемы управления питанием.
В планах – открытие еще более современных производств микросхем с топологическим уровнем 65–45 нм на пластинах 300 мм.

«Микроэлектроника за последние 50 лет сделала для прогресса цивилизации больше, чем какая-либо другая отрасль. То, что еще недавно казалось фантастикой, все чаще становится реальностью именно из-за того, что топологические размеры чипа постоянно уменьшаются, что позволяет придавать электронным устройствам все большую функциональность. Я прогнозирую, что вскоре мобильный телефон будет иметь гораздо большее значение – он станет универсальным идентификатором, электронной подписью, возможно, картой для оплаты метро и кредитной картой. И все это благодаря развитие микроэлектроники», – считает академик РАН Геннадий Красников.

Еще одна принципиально важная область применения – микроэлектроника для космоса. Микрочипы с «Микрона» уже поставляются на одно из ведущих ракетно-космических предприятий России – самарское «ЦСКБ-Прогресс».
До последнего времени российским космическим предприятиям приходилось работать с импортными комплектующими, не приспособленными для длительной работы в жестких условиях космоса – главным образом, высокого излучения.

«Зачастую вы не можете купить на свободном рынке электроники с нужным уровнем защиты. Ряд стран-производителей вводят запрет на экспорт таких стратегически важных компонентов, некоторые поставщики не отказывают напрямую, но ссылаются на длительный срок ожидания – до пяти лет. Сегодня на «Микроне» на базе нашего дизайн-центра мы разработали микроэлектронные решения, полностью адаптированные и сертифицированные для работы в условиях жесткого излучения, то есть в космосе», – пояснил заместитель главного конструктора «Микрона» доктор физико-математических наук Григорий Хренов.