14.10.2014

День без турникетов — «Микрон»

Цеха сборки карт для метро, чипов для загранпаспортов и универсальных электронных карт (УЭК), а также "чистые комнаты", где на кремниевых пластинах делают кристаллы 180-90 нм и готовятся запустить линию 65 нм, - всё это зеленоградский завод продемонстрировал участникам открытой экскурсии "День без турникетов".

Акция привлекла не только зеленоградцев, но и москвичей - студентов, журналистов и даже школьных учителей. Помимо технологий "Микрона" обсуждали состояние отечественной микроэлектроники, её место в гонке за мировыми лидерами и зависимость от импортного сырья и оборудования.

"Сердце микроэлектронного производства"

Чистые комнаты расположены буквально через два коридора от проходной. Впрочем, по пути к ним нужно миновать несколько этапов одевания и много дверей с предостерегающими надписями. Площадь чистых помещений у "Микрона" - больше 3,5 тысяч кв. метров, инфраструктура вокруг них занимает еще 10-15 тысяч кв. метров: трубопроводы, кондиционеры, система вентиляции и фильтров.

"Микрон" производит сегодня около 400 наименований различных микросхем. Нас ведут на производство кристаллов с топологическим уровнем 180-90 нм по лицензии французской компании STMicroelectronics - линию официально открыли в 2007 году, на ней используются пластины диаметром 200 мм и производятся чипы для транспортных билетов, SIM-карт, паспортно-визовых документов и универсальных электронных карт (УЭК), а также RFID-метки.

От топологии 90 нм завод готов шагнуть к 65 нм, эту технологию разработали на "Микроне" самостоятельно, включая все библиотеки элементов проектирования (PDK). С опорой на опыт освоения технологической линейки 180-90 нм на это ушло два года и около 2 миллиардов рублей, преимущественно собственных вложений "Микрона", а также государственных инвестиций. Тестовые запуски линии 65 нм уже идут, технологию проверяют "в железе" и готовятся в этом году передать PDK дизайн-центрам для проектирования и размещения заказов.

При создании интегральных микросхем с топологией 90 нм с пластиной нужно произвести около 3,5 тысяч операций длительностью от 15 минут до нескольких часов. В среднем одна пластина изготавливается два месяца, а цикл разработки чипа может длиться до года. "Фактически мы должны уже сегодня разрабатывать продукты, которые сможем выпускать в серии года через полтора. В связи с этим в микроэлектронике очень важно понимать, в каких направлениях развивается рынок и какие микросхемы будут востребованы, чтобы просчитать ситуацию и решить, что нужно разрабатывать", - говорит Алексей Дианов, директор по корпоративным коммуникациям "Микрона".

Слева - цех измерений производства микросхем 180 нм, аппаратура тут позволяет отследить правильность выполнения разных технологических этапов. Справа - производство микросхем 90 нм, новые станки. Здесь проходит ряд операций: фотолитография, травление, измерения. Этажом выше стоят печи для ионного легирования. Чипы 180 нм идут в транспортные карты, УЭК, паспортно-визовые документы, кристаллы 90 нм - это в основном процессоры собственной разработки "Микрона".

Между цехами узкий стеклянный коридор, в который экскурсантов пускают посмотреть на технологии поближе.

Импортозамещение или импортонезависимость?

"Всё оборудование импортное?" - спрашивают гости. Выясняется, что в России машиностроение для нужд электроники закончилось в 80-х годах. Впрочем, у "Микрона" есть еще линия производства микросхем силовой электроники на пластинах диаметром 150 мм - там используется одна установка для измерений от белорусского поставщика, завода "Планар". А вот на аналогичном производстве Воронежском завода полупроводниковых приборов (ВЗПП) "Микрон" до сих пор работают в том числе и советские станки.

Материалы и сырьё, которым обеспечиваются технологические линии "Микрона" в Зеленограде, привозят из-за рубежа, за исключением простых газов, кислорода, азота и деионизованной воды, которую "Микрон" делает сам. Её нужно очень много для промывки пластин и оборудования на разных этапах производства: это вода, в которой 1 молекула примеси приходится на 1 триллион молекул Н₂О, чтобы посторонние частицы не повредили пластины. Но даже при сварке трубопроводов для деионизованной воды нужно использовать только чистейший импортный аргон, иначе примеси газа остаются на сварном шве и могут вместе с водой попасть в установку и её испортить.

"Теоретически замечательно было бы построить в России завод по производству чистых газов или материалов, но кто будет потреблять его продукцию? Два-три завода микроэлектроники в стране? Завод получится нерентабельным, - рассуждает Дианов. - Предположим, такой завод сможет вырабатывать 50 тысяч тонн в месяц, "Микрон" возьмет 2-3 тысячи, еще кто-то 1 тысячу, куда деть всё остальное? Экспортировать не получится, за рубежом весь рынок давно поделен. Микроэлектронных заводов-потребителей в России слишком мало. Мы ничего не можем с этим поделать и вынуждены покупать почти всю химию за рубежом. Это диктует и технология, и доступность".

С кремниевыми пластинами похожая ситуация: пластины диаметром 200 мм на "Микроне" только импортные - в Зеленограде подобные пластины делает компания "Эпиэл", но они не соответствуют определенным технологическим параметрам производственной линейки "Микрона". Наладить выпуск в России нужных пластин нереально, завод не выживет при заказе в 3 тысячи пластин в месяц от единственного зеленоградского потребителя, а других заказчиков в стране нет. С пластинами 150 мм несколько проще - на них работает ВЗПП "Микрон", у которого есть российские поставщики. Но даже это не те объёмы: для рентабельности отечественного производства пластин нужно продавать их десятками тысяч ежемесячно.

Для линии 180-90 нм не существует и отечественных фотошаблонов с нужными характеристиками - "Микрон" использует импортные. "Есть несколько компаний в мире, которые занимаются производством фотошаблонов под заказ, это нормальное международное распределение труда", - считает Дианов. Зеленоградский центр фотошаблонов, который с 2006 года действует при МИЭТе как центр коллективного пользования, технологически несовместим с производством "Микрона".

Сборочное производство

"Микрон" выпускает около 30 миллионов транспортных чипов в месяц - на заводе реализован полный цикл от разработки микросхем до создания конечных транспортных карт. На этапе сборки пластину, на которой помещается 90 тысяч чипов, режут на кристаллы, их наклеивают на специальную плёнку и устанавливают в сборочный конвейер. Автомат с вакуумной присоской берет по одному кристаллу и ставит на карту.

Готовые билеты проходят персонализацию. Именно поэтому здесь нельзя фотографировать - по договору с заказчиками, в частности, Мосгортрансом, на производстве должна быть обеспечена защита от несанкционированного доступа к данным билетов. Скандал с подделкой карт и кражей их кодов в ИТ-службе метрополитена, который произошел несколько лет назад, уже забыт широкой публикой, но стал поводом для ужесточения норм безопасности.

Рядом находится линия по сборе чип-модулей для УЭК и для загранпаспортов, контроль и герметизация этих чипсетов.

Отдельно расположено сборочное производство банковских карт на импортных чипах: там кристалл интегрируется в чип-модуль и устанавливается в банковскую карту, на пластик наносят рисунок и магнитную полосу. Экскурсии в этот цех не водят вовсе - доступ посторонних запрещен, на входе установлены камеры, записи с которых регулярно отсматривают специальные службы. Несанкционированные посетители - основание для отзыва лицензии у завода.

"Стоимость оборудования и производства очень высока, в среднем горизонт возврата инвестиций при строительстве микроэлектронного завода - а современные заводы могут стоить порядка 5 миллиардов долларов - составляет более 10 лет при кредите на строительство под 3-5%. В России такой кредит взять нереально, поэтому у нас горизонт несколько дальше, и мы должны искать более маржинальные продукты, чтобы расплатиться за оборудование", - рассказывает Дианов.

Помимо высокотехнологичных чипов 180-90 нм "Микрон" успешно выпускает и продаёт микросхемы силовой электроники, элементы для управления питанием - преобразователи напряжения, конвертеры - на пластинах 150 мм. Это еще одно производство, где нет условий для экскурсий. Оно выдаёт 50 миллионов микросхем в месяц на экспорт, преимущественно в страны Юго-Восточной Азии, и еще 400 тысяч - на внутренний рынок. За рубежом такие чипы корпусируют и устанавливают, например, в зарядные устройства: в мире каждый десятый "зарядник" содержит микросхему от "Микрона". Разумеется, надписей "Микрон inside" на них нет - чип придётся протравить до нужного слоя, чтобы обнаружить маркировку завода-изготовителя.

Каждому чипу - своё место

На предприятии считают, что технологический уровень и востребованность микроэлектронной продукции не определяются только лишь нанометрами их топологии - этот нюанс не всегда улавливают критики "устаревших отечественных производств". Есть широкая номенклатура микросхем, которые не нужно, а иногда и невозможно делать размером в 20-22 нм или в 15-16 нм, пытаясь догнать мировых гигантов отрасли Samsung или TSMC. Вся автоэлектроника построена на микросхемах 180-130 нм, космическая электроника - на элементной базе 250-350 нм, так как защиту от космической радиации нельзя реализовать на кристаллах меньшего размера по физическим условиям. Невозможно запустить процессор из iPhone на орбиту.

"Сколько в России предприятий занимаются производством микросхем?" - интересуется один из самых дотошных участников экскурсии. "Предприятия, которые делают микросхемы по современным технологиям, можно пересчитать по пальцам, - отвечает Дианов. - Есть микросхемы СВЧ, ими занимаются заводы Росэлектроники, там тоже есть чистые помещения. В Зеленограде работают "Ангстрем" и "Микрон". Воронежский ВЗПП "Микрон" делает силовую электронику по топологии 2,5-3 микрона, это 3000 нм - тем не менее, 18 тысяч пластин в месяц там выпускают, спрос есть. Ведь в современном телевизоре, например, сотни две микросхем разных наименований, из которых нанометровая топология нужна только для одной - для чипа памяти или процессора. Всё управление питанием - это чипы 1-2 микрона или 0,6-0,8 микрон, то есть 2000-600 нм, сильные токи просто разрушат чип с меньшими топологическими размерами".

Серьёзных отечественных разработчиков в отечественной микроэлектронике тоже немного. По сути, для линии 65 нм "Микрона" пока есть один потенциальный "клиент" - московская компания МЦСТ весной этого года заявила о завершении разработки четырехъядерного микропроцессора "Эльбрус-4С", который готов к началу серийного выпуска и "будет производиться в России". По мнению Дианова, пока в стране очень мало специалистов, которые бы работали с топологиями передового уровня, по которым сейчас производят процессоры компании вроде Intel или IBM. "Опыта не хватает - его нам никто не продаст, нужно нарабатывать самим, а это время и деньги", - говорит представитель "Микрона".

Елена Панасенко

Источники:

1. zelenograd.ru