المصور الفوتوغرافي الروسي - المستحيل ممكن
الطباعة الحجرية ASML. المصدر: arscomp.ru
لا مكان للانتقال إلى اليمين
لماذا تحتاج روسيا إلى الطباعة الحجرية الخاصة بها وماذا يمكنها أن تفعل؟
الأمر يستحق أن نبدأ أبعد من ذلك بقليل. وفقًا للكثيرين ، في القرن الحادي والعشرين ، تعتبر القدرة على إنتاج منتجات عالية التقنية علامة على تطور الدولة. على سبيل المثال ، الهواتف الذكية أو أجهزة الكمبيوتر المحمولة. بالمعنى الدقيق للكلمة ، تلتزم روسيا تمامًا بهذا المؤهل - تنتج الدولة معدات تنافسية تمامًا. هنا ، Bitblaze Titan هو كمبيوتر محمول محلي أو YotaPhone 2 هو هاتف ذكي محلي. تم تصميم الكمبيوتر المحمول أيضًا حول المعالج الروسي Baikal-M ثماني النواة. يبدو أن سبب الفخر جاهز - ندعو الجميع للاحتفال. ولكن هنا تبدأ الفروق الدقيقة.
يعد كل من الهاتف الذكي والكمبيوتر المحمول مجرد نتاج لتجميع المكونات المستوردة وضبط الأوركسترا التقنية بالكامل. العمل ليس سهلاً ويتطلب أدمغة عالية الجودة ، لكن به الكثير من نقاط الضعف. الاعتماد على الموردين في المقام الأول. Baikal-M الشهير محلي فقط في التصميم. وهنا ، ليس كل شيء روسيًا تمامًا - جوهر المعالج من المكتب البريطاني ARM. تم تنظيم إنتاج المنتج من الألف إلى الياء في مرافق شركة TSMC التايوانية العملاقة.
وبالمثل ، فإن معالج الهواتف الذكية "Skif" مصنوع من Zelenograd SPC "Elvis" - "الحوسبة الإلكترونية وأنظمة المعلومات". بتعبير أدق ، تم صنعه: رفضت الشركة المصنعة التايوانية جميع المطورين الروس.
بلورة السيليكون بعد الطباعة الحجرية الضوئية. المصدر: domoticzfaq.ru
تم إنشاء صناعة تصميم الرقائق الدقيقة المتطورة في بلدنا. من بين القادة MCST Elbrus و Baikal Electronics و STC Modul و Syntacore و SPC Elvis المذكورة أعلاه. المفارقة هي أن رقائق Baikal-M المطورة بشكل مستقل والأكثر تقدمًا من خط Elbrus ، فإن روسيا غير قادرة على إنتاجها بمفردها. حاليا أفضل مصنع روسي للمعالجات الدقيقة "ميكرون" جاهز لإنتاج منتجات بتقنية 90 نانومتر. من أجل الإنتاج التجريبي ، يمكن أيضًا استخدام 65 نانومتر. تم تصميم Baikal-M لتقنية المعالجة 28 نانومتر ، أما Elbrus-16C فهو عمومًا 16 نانومتر. هل هذه مأساة؟ لا ، لا يهم كثيرا الاستقلال التكنولوجي للبلد.
الحقيقة هي أن العمليات التقنية التي يتم إتقانها في روسيا هي أكثر من كافية لكل من الصناعة الدفاعية والقطاع المدني. في النطاق من 65 إلى 180 نانومتر ، يمكن للمصنعين المحليين بناء معالجات لأدوات الآلات الحديثة والخوادم والمعدات المنزلية والسيارات والمعدات العسكرية. من الناحية النسبية ، لا يحتاج صاروخ كروز إلى شرائح بمعمارية 5-10 نانومتر. هذه التقنيات الدقيقة مطلوبة للهواتف الذكية وغيرها من التقنيات القابلة للارتداء. على سبيل المثال ، تم دمج رقائق 5nm في وحدات تحكم ألعاب Sony Playstation. لكن في روسيا لا يتم إنتاجها.
للوهلة الأولى ، كل شيء على ما يرام - هناك مصنعون محليون وعالي الجودة تمامًا ، والمطورون أيضًا في وضع جيد ، ويبقى فقط للتكيف مع متطلبات السوق المحلية. ولكن هناك تحذير واحد - جميع معدات الإنتاج مستوردة حصريًا. الطباعة الحجرية الضوئية في المقام الأول ، وهي مكونات أساسية لمصنع المعالجات الدقيقة.
الطباعة الحجرية هي كل شيء لدينا
إذا نظرت إلى أي إنتاج روسي للمعالج الدقيق ، سواء كان ميكرون أو ميلاندر أو موديول أو إلفيس ، فهناك مطبوعات ضوئية هولندية (ASML) أو يابانية (نيكون وكانون) في كل مكان. بالطبع ، حتى الآن لا يمكن توريد قطع غيار لهذه المعدات رسميًا إلى روسيا ، ناهيك عن الآلات الجاهزة. وليس من السهل إنشاء صورة حجرية بنفسك. بتعبير أدق ، إنه صعب للغاية.
قليلا من النظرية. أي آلة طباعة ضوئية تشبه إلى حد بعيد آلات طباعة الصور. كل شيء فقط هو أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة. على سبيل المثال ، يمكن أن تصل تكلفة مجموعة من الماسكات الضوئية لطباعة الرقائق إلى 10 ملايين دولار. من خلال هذه القوالب ، يقوم باعث الأشعة فوق البنفسجية (غالبًا ليزر) بإسقاط دائرة على بلورة سيليكون مغلفة بتركيبة حساسة للضوء - هكذا تظهر الرقاقة الدقيقة المستقبلية.
يتم تكرار إجراء التعرض هذا عدة مرات ، يتخللها التنميش ، والمنشطات ، والتجفيف ، والترسيب. يمكن أن تحتوي المعالجات الحديثة على 12 طبقة أو أكثر ، تتكون من ترانزستورات ذات تأثير ميداني وموصلات ومكونات أخرى. وهذا كله على الجسم ، 100 ألف مرة أقل من سمك شعرة الإنسان. بالطبع ، يتم تنظيم الإنتاج في غرف فائقة النظافة وفي مبانٍ خاصة معزولة عن الاهتزازات الخارجية. يحب الخبراء أن يقولوا إنه حتى الترام الذي يمر ببضع كتل من المصنع يمكن أن يؤثر على دقة تصنيع الرقائق.
المحتكر الفعلي بين الشركات المصنعة للطباعة الحجرية هو ASML الهولندي. تجعل نيكون وكانون اليابانية أقل مثالية. يقع المركز العالمي لإنتاج الرقائق الدقيقة على نفس هذه المطبوعات الحجرية في تايوان.
ظهرت المشاريع المحلية للطباعة الحجرية الخاصة بنا منذ 10 إلى 12 عامًا ، ولكن بعد ذلك ، لسبب ما ، تقرر تجميد هذا الاتجاه. مجرد ذوبان الجليد الآن. في مركز Zelenograd Nanotechnology ، بأمر من وزارة الصناعة والتجارة ، بدأوا في تطوير آلة لعملية 130 نانومتر. وفقًا للتقديرات الأكثر تحفظًا ، سيستغرق الأمر ما يصل إلى عشر سنوات. إن إنشاء نموذج أولي عملي شيء وآخر تمامًا لضمان التشغيل السلس للمنتجات المتسلسلة بالفعل.
يركز المشروع الثاني على الطباعة الحجرية الضوئية لتقنية المعالجة 350 نانومتر. هناك طلب كبير على هذه الرقائق ، على سبيل المثال ، في صناعة الدفاع. حتى وقت قريب ، كان المجمع الصناعي العسكري يدير عمومًا معالجات 600 نانومتر وحتى ميكرون.
مصنع ميكرون في زيلينوجراد. يتم هنا تصنيع المعالجات الدقيقة الأكثر تقدمًا في روسيا. المصدر: Zelenograd-info.rf
المشكلة هي أن روسيا غير قادرة على استبدال جميع سلاسل الإنتاج والمكونات بموادها الخام الخاصة بنسبة 100٪. حتى إذا تمكنت من إنشاء الطباعة الحجرية الضوئية الخاصة بك ، فسيتعين عليك تكوين صناعة كاملة من المواد الاستهلاكية والمكونات. على سبيل المثال ، يتم إنتاج مقاوم الضوء السائل اللازم لتطوير "نمط" على رقاقة السيليكون بواسطة عدد قليل من الشركات في العالم.
بالطبع كل هذا تاريخ ستعمل بخسارة ، فلا يمكن الحديث عن أي علاقات سوق. سيتعين على الدولة دعم إنتاج الرقائق الدقيقة وتجميع المطبوعات الحجرية في المستقبل. ستذهب معظم المنتجات إلى الوكالات الحكومية ، حيث لا يوجد عمليا سوق واسع لتكنولوجيا المعالجات الدقيقة المحلية.
تحتاج روسيا إلى الطباعة الحجرية الخاصة بها ليس في نهاية الألفية الحالية ، ولكن في غضون عامين أو ثلاثة أعوام. سوف ينفد مورد المعدات المستوردة قريبًا ، وستتوقف ببساطة صناعة الإلكترونيات الدقيقة بأكملها. بالطبع ، يمكنك شراء شيء ما من الصينيين ، لكن حتى هم لن يسلموا أحدث تطوراتهم إلى روسيا. علاوة على ذلك ، لا يتوافق كل شيء مع تطور آلات المعالجات الدقيقة في جيراننا.
تخضع بكين منذ فترة طويلة لعقوبات "الطباعة الحجرية الضوئية" ، وهي غير قادرة بعد على إنتاج منتجات أصغر من تقنية المعالجة التي يبلغ قطرها 45 نانومترًا بشكل مستقل. ومن الأمثلة على ذلك شركة Huawei ، التي منعها ترامب في 2018 من تقديم طلبات للحصول على الرقائق الدقيقة على TSML التايواني. نتيجة لذلك ، ركود وخسارة في السوق مقارنة بالمنافسين الأكثر نجاحًا. من غير المعروف ما إذا كانت Huawei ستكون قادرة على الخروج من الحفرة ، لكن الشركة حصلت بالفعل على براءة اختراع للطباعة الحجرية الضوئية لتقنية معالجة 10 نانومتر. ومع ذلك ، قد يستغرق الأمر سنوات من براءة الاختراع إلى العينة النهائية.
تعمل ASML الهولندية على تطوير طباعة حجرية ضوئية رائعة في الأشعة فوق البنفسجية القصوى (EUV) لمدة عشرين عامًا على الأقل ، مما يسمح بطباعة الرقائق باستخدام تقنيات 5 نانومتر وحتى أقل. ومثل هذا المشروع يكلف حوالي 20 مليار دولار.
هنا صورة حجرية تأرجحت في روساتوم. نحن نتحدث عن مشروع المركز الوطني للفيزياء والرياضيات في ساروف ، الذي تم إنشاؤه بمرسوم رئاسي.
الطباعة الحجرية بالأشعة فوق البنفسجية من ASML. المصدر: ravenfile.com
نظرية أكثر بقليل. لماذا إنشاء EUV على الإطلاق؟
يتعلق الأمر كله بطول موجة الأشعة فوق البنفسجية المستخدمة في الطباعة الحجرية الضوئية التقليدية - حوالي 120-140 نانومتر. لا تسمح القوانين الفيزيائية ، حتى مع كل الحيل الممكنة ، بإنشاء شرائح طوبولوجيا أقل من 40-65 نانومتر. قررت ASML تقليل الطول الموجي التشغيلي للإشعاع بشكل جذري إلى 13,5 نانومتر ، أي أنها انتقلت بالفعل إلى الأشعة السينية اللينة. من أجل عدم تخويف أي شخص ، أُطلق على التكنولوجيا اسم "الأشعة فوق البنفسجية الشديدة".
على الورق ، كل شيء بسيط - طول موجي أقل ، دقة أقل. طباعة الرقائق حتى 2 نانومتر. تنشأ الصعوبات الرئيسية مع الإشعاع نفسه - حيث تمتص موجات الأشعة السينية 13,5 نانومتر كل شيء ، من الهواء إلى العدسات. تم استبدال البصريات بنظام من المرايا عالية التقنية ، والتي لا يستطيع صنعها في العالم إلا الألماني كارل زايس. باختصار ، يجب ألا تتجاوز الخشونة على كل منتج 1 نانومتر. بالطبع ، الطباعة الحجرية الضوئية ممكنة فقط في ظل ظروف الفراغ العالي ، مما يخلق صعوبات إضافية لكل من المطورين والتقنيين. يتكون الإشعاع نفسه بعد أن قصف ليزر قوي قطرة من القصدير ، والتي تتحول إلى بلازما تولد موجة 13,5 نانومتر المطلوبة.
بشكل عام ، فإن مشروع الطباعة الحجرية الضوئية EUV محلي الصنع يمكن مقارنته من حيث التعقيد مع برنامج الفضاء. هذا تحدٍ حقيقي لكل من الصناعة الروسية والمنظمات العلمية. وفقًا للأكاديمي في الأكاديمية الروسية للعلوم ألكسندر سيرجيف ، هناك تطورات محلية في مرايا الأشعة السينية في معهد فيزياء الهياكل الدقيقة ، وشركة Rosatom مستعدة لتوفير ليزر متعدد الوات.
بالتوازي مع ذلك ، أنشأ معهد الفيزياء التطبيقية "نموذجًا أوليًا أوليًا" للطباعة الحجرية الضوئية التي تسمح بإنشاء رقائق باستخدام تقنية 7 نانومتر. لكن ، نكرر ، سنوات ، إن لم يكن عقودًا ، يمكن أن تنتقل من إنشاء نموذج أولي إلى منتج تسلسلي.
المركز الوطني للفيزياء والرياضيات في ساروف. المصدر: atomic-energy.ru
الأمر الأكثر ثورية هو مشروع الطباعة الحجرية النانوية بالأشعة السينية بدون قناع ، والذي يتم تطويره في المركز القومي للبحوث "معهد كورتشاتوف" ومعهد موسكو للتكنولوجيا الإلكترونية. النموذج الأولي جاهز بالفعل ، وسيبدأ اختباره في 2026-2027.
جيد منها أخبار والتنبؤات المتعلقة بآفاق أول طباعة حجرية محلية لا تزال سيئة. لكن صناعتنا غيرت بشكل معتاد مؤخرًا توقيت إنشاء المنتجات النهائية بقوة إلى اليمين. هذا ينطبق بشكل خاص على طيرانوالسيارات والصناعات الهامة الأخرى. ما إذا كانت الإلكترونيات الدقيقة ستكون في هذه القائمة المحزنة ، سيخبرنا الوقت.
معلومات