Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2010 №4

Концепция создания в России мини-фабрик по производству современных интегральных микросхем. Продолжение. Начало в № 3`2010

Хохлун Андрей


В статье приводится концепция создания в России мини-фабрик по производству современных интегральных микросхем. Рассматривается состояние российской микроэлектроники, выделяются основные причины ее отставания.

Что же является основным тормозом в развитии (или воссоздании, если хотите) российской микроэлектроники? По мнению автора, есть два очевидных для всех постулата (то есть утверждения, которые не требуют доказательств, не имеют доказательства или неверны — это как посмотреть), а именно:

  • В России нет рынка микроэлектроники, все потребности внутреннего рынка могут быть тем или иным способом удовлетворены ведущими мировыми производителями; мизерность отечественного рынка в мировом масштабе делает неконкурентоспособным любое внутреннее производство.
  • Создание современного микроэлектронного производства стоит огромных денег; на строительство фабрики по производству СБИС необходимо потратить несколько миллиардов долларов, которых у страны нет.

Основываясь на собственном опыте работы в микроэлектронной отрасли, автор может сказать, что эти постулаты очень крепко «вросли» в сознание, однако, мы все больше утверждаемся в факте, что они неверны. Чем больше автор общается с разработчиками ИС, тем больше получает информации о том, что пилотные партии заказных специализи-рованных ИС (ASIC) с проектными нормами 90 нм и менее дороги, их изготовление занимает много времени или просто невозможно. Но принятые в России оценка рынка микроэлектроники и его сегментация, приведенные на рис. 3 (доля России составляет менее 1% от мирового рынка), при определенном анализе показывают наличие скрытых резервов и «белых пятен» в расчетах.

Рис. 3. Объемы и сегментация российского рынка микроэлектроники

Если посмотреть на сегмент военной микроэлектроники и вспомнить, что доля электронных компонентов составляет более 70% в цене, то цифра российского экспорта вооружений «не бьется». Очевидно, что емкость закрытых рынков ИС (спецтехника, цифровое телевидение, навигационные системы, РЧИД, телекоммуникации и др.) может составлять несколько миллионов ИС в год. Это очень мало. Очень мало для стандартной микроэлектронной фабрики стоимостью в несколько миллиардов долларов. Кроме того, производить такого рода продукцию (достаточно широкой номенклатуры и недостаточно большой серийности) зачастую невыгодно или просто невозможно на серийном производстве.

Как решается задача? Как и везде в мире: созданием мини-фабрик, нацеленных на производство заказных специализированных ИС широкой номенклатуры и малой серийности. С развитием технологии наноимпринтной литографии появилась возможность существенно снизить эксплуатационные затраты такого производства, повысить его гибкость и эффективность. Блок-схема функционирования универсальной мини-фабрики с проектными нормами менее 90 нм приведена на рис. 4.

Рис. 4. Блок-схема функционирования универсальной мини-фабрики с проектными нормами менее 90 нм

Такая мини-фабрика может либо взаимодействовать с другими, либо частично или полностью включать специализированные производства МЭМС, СВЧ, силовых приборов, фотоэлектронных приборов и других устройств, которые требуют современной интеграции с КМОП-процессором и памятью в системе на кристалле (SOC) или в системе в корпусе (SIP).

Технологический маршрут кристального производства или производства СБИС на общей пластине с использованием наноим-принтной литографии позволяет получать размеры топологии 90 нм и менее с высоким коэффициентом выхода годных. В лабораторных условиях критический размер элемента, полученного методом наноимпринт-ной литографии, уже сейчас достигает 7-8 нм и менее.

Производительность современной мини-фабрики составляет не десятки тысяч пластин в месяц, как у фабрики массового производства узкой номенклатуры продукции (независимо от того, является ли такая фабрика по принадлежности ODM или Foundry), а порядка 200-500 пластин в месяц. По имеющимся оценкам, потребности российского рынка микроэлектроники в его протекционистской части могут быть обеспечены 3-4 мини-фабриками. При этом их продукция будет конкурентоспособна по сравнению с мировыми контрактными производствами. Кроме того, их продукция будет (при соблюдении некоторых условий) востребована космическим приборостроением, авионикой, атомной промышленностью, то есть там, где необходима электроника высокой надежности.

Еще одной нишей использования универсальных мини-фабрик могут стать на-нотехнологические центры коллективного пользования, обеспечивая таким образом современную производственную базу для инновационных разработок и обучения и переподготовки высококлассных научных и про-изводственных кадров.

В таблице 2 приведены основные технические характеристики универсальной мини-фабрики с проектными нормами 90 нм и менее.

Таблица 2. Основные технические характеристики универсальной мини-фабрики с проектными нормами 90 нм и менее

Технологический уровень, нм 45-90
Производительность, пластин в час 5
Диаметр обрабатываемых пластин, мм 200
Занимаемая площадь, м2 2500
Площадь чистых производственных помещений, м2 800
Численность производственного персонала, человек 150
Энергопотребление, МВт 3

А что же можно сказать о стоимости современной мини-фабрики и нашего второго постулата о том, что микроэлектроника — это очень дорого и что у России таких денег нет?

Стоимость мини-фабрики «под ключ», включая чистые комнаты и инженерные системы обеспечения энергоносителями, — от 120 до 170 млн долларов в зависимости от состава и степени универсальности производства. Срок реализации проекта составляет 30-36 месяцев «с нуля» (если делать медленнее, то проект морально устареет до того, как начнет приносить отдачу). Еще одним важным (если не определяющим) фактором в пользу реализации подобных проектов можно считать то, что сейчас в России достигнут достаточный уровень квалификации специалистов в данной области. Дело за малым — нужно лишь отказаться от старых косных подходов и поверить в успех.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке