طباعة ألفا الحجرية: تتعلم روسيا إنتاج أشباه الموصلات
التكنولوجيا الحرجة
خلفية بسيطة لفهم الوضع الذي يجد فيه إنتاج الإلكترونيات الدقيقة الروسي الحديث نفسه.
الآن أصبحت البلاد جاهزة لإنتاج، بكفاءة أكثر أو أقل، فقط الرقائق الدقيقة ذات طوبولوجيا 90 نانومتر. يقع الإنتاج في Zelenograd Micron ويعمل في حدود قدراته. الأمر كله يتعلق بمعدات الطباعة الحجرية الضوئية المستوردة، والتي يتعين عليك صيانتها وإصلاحها بنفسك. يتم إنتاج معدات "طباعة" الدوائر الدقيقة من قبل عدد قليل من الشركات في العالم، ومن السهل جدًا على الأمريكيين مراقبة حركة مرور المكونات النادرة.
بالمناسبة، مع بدء العملية الخاصة، أصبح الحظر الشامل على توريد معدات الطباعة الضوئية إلى روسيا استمرارا منطقيا لسنوات عديدة من القيود. لكي يسمح الأمريكيون لشركة ASML الهولندية أو، في أسوأ الأحوال، لشركة Nikon اليابانية ببيع المعدات إلى روسيا، ربما سيكون من الضروري وضع Rammstein الثاني في منطقة موسكو. ونقل كامل المخزون النووي للبلاد إلى أيدي البنتاغون. وكوريا الجنوبية، على سبيل المثال، سلكت هذا المسار بالضبط. تم التعامل مع تايوان بدون قواعد عسكرية، لكن الاعتماد التابع على الإمدادات الأمريكية كان كافياً. أسلحة والقرب من السابعة سريع الولايات المتحدة الأمريكية.
عندما تفشل آخر مطبوعات حجرية من Nikon و ASML في Zelenograd Micron، لن يكون هناك مكان لإنتاج أشباه الموصلات.
ولهذا السبب تتركز أكبر الشركات المصنعة للرقائق الدقيقة الحديثة في كوريا وتايوان والولايات المتحدة. تحتفظ واشنطن بتقنيات الطباعة الحجرية أكثر من الأسرار النووية - فعدد الدول القادرة على إنتاج معدات لصناعة الإلكترونيات الدقيقة أقل بكثير من عدد مالكي أقوى الأسلحة في العالم.
إذا أخذنا عملية الطباعة الحجرية الضوئية مقاس 7 نانومتر الأكثر تعقيدًا كنقطة بداية، فلن يتمكن سوى ASML (هولندا) ونيكون (اليابان) من تقديم مثل هذه الآلات. علاوة على ذلك، فإن اليابانيين لديهم تحفظات كبيرة جدًا.
في روسيا، كما ذكرنا أعلاه، لا يمكن للتكنولوجيا إنتاج سوى شرائح بحجم 90 نانومتر وعلى المعدات المستوردة فقط. وفقًا لعلماء من معهد فيزياء الهياكل المجهرية التابع لأكاديمية العلوم الروسية، تتخلف التقنيات المحلية عن التقنيات العالمية في دقة الطباعة الحجرية بأمر من حيث الحجم، وفي كثافة النمط ثنائي الأبعاد على الشريحة - بأمرين من ضخامة. هذه إحصائية حزينة.
كأحلام أثيرية، ماذا كان سيحدث للطباعة الحجرية الروسية لو تلقت صناعة الإلكترونيات الدقيقة، وليس روسنانو، 280 مليار روبل في وقت واحد؟
وتعتزم الحكومة الآن تخصيص 2025 مليار روبل بحلول عام 100 لتطوير دورة كاملة من إنتاج أشباه الموصلات. وهذا بصراحة لا يكفي - فالميزانية السنوية لـ ASML الهولندية تتجاوز 3,35 مليار يورو.
يجب أن يصبح معهد فيزياء البنى المجهرية التابع لأكاديمية العلوم الروسية هو المطور الرئيسي للطباعة الحجرية الضوئية المحلية. المصدر: olympiada.scientificrussia.ru
يتم الكشف عن عمق الأزمة من خلال مقارنة الوضع مع الصناعات الأخرى التي حدث فيها تأخر.
على سبيل المثال، صناعة الطائرات التي تعرضت لعقوبات صارمة. الآن أصبحت الصناعة قادرة، وإن كان ذلك مع تحفظات كبيرة، على إنتاج طائرات لشركات الطيران المحلية. قد تكون قديمة وليست الأكثر اقتصادا (على سبيل المثال، Tu-214)، ولكن يمكنها العمل في السماء ونقل البضائع والركاب. الوضع مشابه في صناعة السيارات.
ولكن هناك أزمة حقيقية في مجال الإلكترونيات الدقيقة - فحتى مع طوبولوجيا 130 نانومتر القديمة، فإن الرقائق مبنية على تكنولوجيا مستوردة محظورة. إن عصر الآلات الأجنبية، بالطبع، قصير الأجل.
يمكن حل جزء من المشكلة عن طريق البريد الدبلوماسي، وحشو الطرود من أوروبا والولايات المتحدة بالدوائر الدقيقة والرقائق النادرة، لكن هذا إجراء مؤقت. وتلوح الصين في الأفق بثورتها التكنولوجية الدائمة. لكن بكين لن تقوم أبدًا بتزويد روسيا بالمطبوعات الحجرية الضوئية. أولا، هذه أداة قوية للتأثير على موسكو، وثانيا، ليس لدى الصينيين أنفسهم بعد إنتاج طبيعي لآلات الرقائق.
دعونا نحاول معرفة مرحلة التطور التي وصلت إليها القاعدة المحلية للطباعة الحجرية الضوئية.
المشروع الذري الثاني
بالنسبة للعالم والمهندس والتقني المحلي، لا يوجد شيء مستحيل. وهذا بدون شفقة غير ضرورية - فقط تذكر المشاريع النووية والفضائية للاتحاد السوفيتي. إن الدولة التي تلحق باستمرار بالتطور التكنولوجي لم تكن قادرة على الوقوف على قدم المساواة مع القوى المهيمنة في العالم فحسب، بل كانت قادرة أيضًا على المضي قدمًا لسنوات. كل ما تحتاجه هو العثور على المديرين المناسبين ذوي التفكير الاستراتيجي. سنكتشف في السنوات المقبلة ما إذا كنا قد نجحنا في العثور على مديرين فعالين الآن، عندما يكون لدى روسيا أجهزة إلكترونية دقيقة خاصة بها أم لا.
حتى الرسم التخطيطي المبسط للغاية لتشغيل الطباعة الحجرية الضوئية بالأشعة السينية يُظهر بوضوح مستوى تعقيد المنتج.
في غضون ذلك، لا يمكننا الاعتماد إلا على المتخصصين من معهد فيزياء الهياكل المجهرية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم، أو بشكل أكثر دقة، قسم بصريات الأشعة السينية متعددة الطبقات.
على الرغم من عدم اهتمام الدولة على المدى الطويل بمشكلة الطباعة الحجرية السيادية، إلا أن المعهد لديه بعض التطورات. على سبيل المثال، بصريات الأشعة السينية فائقة الدقة على مرايا الروثينيوم والبريليوم. لفهم الأهمية: قامت شركة Zeiss ببناء مصنع بصريات خاص بالكامل خصيصًا لتلبية احتياجات شركة ASML الهولندية. يزعمون أنهم سيتعلمون كيفية صنع مرايا للطباعة الحجرية الضوئية مقاس 7-8 نانومتر، وهذه المهمة ليست أسهل بكثير من إطلاق رجل إلى القمر. يجب أن يكون حجم الخشونة على المرآة أقل من نانومتر واحد، وإلا فإن موجة الأشعة السينية سوف تنعكس مع انحرافات و تاريخ لن تحترق مع الرقائق.
ويعمل المعهد الروسي حاليًا على طباعة حجرية بالأشعة السينية، والتي، وفقًا للعلماء، ستكون أكثر كفاءة بمقدار 1,5 مرة من نظائرها المستوردة. هذا بيان جريء للغاية، لكن تفاؤل العلماء لا يمكن إلا أن نفرح. في المرحلة الأولى، من المخطط إنشاء رسم تخطيطي للطباعة الحجرية بالأشعة السينية على المعدن والبلاستيك وما يسمى بآلة ألفا أو متظاهر التكنولوجيا.
لن تكون الوحدة قادرة على إنتاج الرقائق الدقيقة بكميات كبيرة، لكنها ستكون قادرة على إثبات إمكانية ذلك. يتم تخصيص عامين على الأقل لهذا الغرض. من المتوقع أن يبلغ حجم طوبولوجيا الرقاقة 28-32 نانومتر. وهذا فقط للظروف المواتية للغاية.
والحقيقة هي أن قرارات الإدارة والتمويل الوفيرة ليست حلا سحريا للقضاء على الأعمال المتراكمة. نحن بحاجة إلى موظفين مؤهلين تأهيلا عاليا، وهذه مشكلة. لقد أدت الرواتب المنخفضة إلى إبعاد المتخصصين من جميع المجالات العلمية دون استثناء منذ عقود. ذكّر أمين مجلس الأمن نيكولاي باتروشيف الجميع مؤخرًا أنه خلال العشرين عامًا الماضية انخفض عدد العلماء بمقدار الربع! وفقا له،
وعلى خلفية ارتفاع عدد الطلاب الذين يدرسون في التخصصات ذات الأولوية ومجالات التدريب، هناك انخفاض في مستوى توظيف الخريجين في تخصصهم.
هناك قنبلة موقوتة مدفونة هنا - في المستقبل القريب قد لا يكون هناك ما يكفي من العقول لاقتحام قمم الطباعة الحجرية. حتى لو كان من الممكن الآن إنشاء نظام تدريب كاف للموظفين، فلن يظهر المتخصصون الأوائل في وقت سابق من عشرة إلى خمسة عشر عاما. بحلول ذلك الوقت، ربما لم تعد هناك حاجة للطباعة الحجرية الضوئية على الإطلاق.
دعنا لا نتحدث عن الأشياء الحزينة.
وفي غضون أربع سنوات، من المفترض أن تظهر آلة بيتا أو نموذج أولي صناعي لإنتاج رقائق 28 نانومتر في معهد فيزياء البنية الدقيقة التابع لأكاديمية العلوم الروسية. من المتوقع أن يتم إنتاج أول مطبوعات حجرية متسلسلة بحلول عام 2030.
يشير كل ما سبق إلى أكثر الوحدات عالية التقنية في روسيا. كما أنهم يخططون لبناء معدات أبسط إلى حد ما في التنفيذ. علاوة على ذلك، سيكون الطلب على الرقائق ذات تصنيع 65-350 نانومتر أكثر بكثير في الصناعة المحلية. في المقام الأول لمجمع الدفاع.
وفقًا لنائب رئيس وزارة الصناعة والتجارة فاسيلي شباك، ستنتج روسيا في عام 2026 أول شرائح 130 نانومتر باستخدام معداتها الخاصة. والعام المقبل 2024 – 350 نانومتر لأشباه الموصلات. المسؤول مليء بالتفاؤل، لكننا اتفقنا على الاستغناء عن الحزن في الوقت الحالي. دعونا ننقذ النقد للإعلان الأول عن تحول المواعيد النهائية إلى اليمين، والذي غالبا ما يتم ملاحظته في روسيا.
لا يمكن أن يسمى إلا معجزة أخبار من جامعة سانت بطرسبرغ بوليتكنيك.
لقد توصل المهندسون المحليون إلى نوع من الوضع بدون قناع لحفر الدوائر الدقيقة، وهو ليس أقل جودة من أفضل النماذج الأجنبية. من حيث السعر، فهي أرخص بشكل عام لعدة عقود - يجب أن تكلف الوحدة الروسية ما يصل إلى 5 ملايين روبل، والأجنبية - 10-15 مليار. حتى لو كان هذا قريبًا من الواقع، فهناك فروق دقيقة كافية.
توجد هذه التكنولوجيا المتقدمة على مستوى المختبر وستتطلب عدة سنوات من الهندسة المعقدة قبل أن يتم تحويلها إلى نموذج أولي عملي. أو لن يتحول إلى أي شيء على الإطلاق - لقد حدث هذا من قبل، وليس فقط في روسيا.
إن النهضة المرتبطة بتطوير 100 مليار روبل المنصوص عليها في برنامج الدولة للإلكترونيات الدقيقة أمر واضح. إذا تم استيفاء عدد من الشروط وتم تحديد مواعيد نهائية واقعية، فقد يصبح تاريخ الطباعة الحجرية الضوئية المحلية حقيقة واقعة.
كل ما تحتاجه هو العثور على المدير المناسب الذي يمكنه تحمل هذه المسؤولية. حتى الآن، لسوء الحظ، لا يوجد أمثال كورشاتوف وموروزوف وكوروليف جدد في الأفق.
معلومات