103

Экскурсия на новое кристальное производство в ЗНЦ

В Особой Экономической Зоне «Зеленоград», на базе Зеленоградского нанотехнологического центра (ЗНТЦ), 26-го ноября, при поддержке Роснано, Ростеха и Росэлектроники, была запущена новая линия по производству микропроцессорной техники. Наш проект был приглашен на это замечательное событие, и мне удалось даже проникнуть в святая святых производства — чистую комнату.

Вообще в ЗНТЦ посмотреть есть на что, и без чистой комнаты, центр прямо напичкан разнообразным оборудованием, которое предназначено в основном для коллективного использования стартаперами, то есть теми, кто развивает свои проекты на базе ЗНТЦ. Есть тут и роботизированные обрабатывающие центры и различное оборудование для биологических и химических исследований. Теперь добавилась и производственная линия для производства микроэлектронных устройств. О других проектах, которые осуществляются на базе ЗНТЦ я расскажу чуть позже, а о новом кристальном производстве читайте прямо сейчас.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Много фото!

Новый производственный комплекс предназначен, в основном, для реализации проектов, которые развивают молодые инновационные компании на базе и про поддержке ЗНТЦ. Проще говоря, на нем будут производится опытные и стартовые партии новых разработок, после чего, в случае успеха, производство будет передаваться на другие площадки для их серийного выпуска. Впрочем, занимаются тут и коммерческой деятельностью, выполняя заказы от других российских компаний.

Центр обладает правом выпускать изделия с максимальной — пятой приемкой, что позволяет производить высоконадежные микроэлектронные устройства вплоть до военного и космического применения. Такие микросхемы спосбны работать в очень широком диапазоне температур и при воздействии мощных источников радиации.

Центр оснащен новым современным оборудованием. Но все же надо понимать, это не промышленное производство, а опытное, поэтому больших требований к технологическому процессу не предъявляется — задачи такой нет. Установленное оборудование позволяет производить микросхемы на пластинах 150 мм, по технологии от 1 микрона до 0.2 микрона (200 нм). Для опытного производства этого более чем достаточно. Да и для большинства задач в области военной и космической техники тоже. Для сравнения: самые современные на данный момент производства в России позволяют достичь технологического процесса в 0.09 микрон (90 нм) с перспективой перехода на 65 нм процесс. Самые современные в мире серийные образцы микрочипов выпускаются по технологическому процессу 22 нм. Это для справки, что бы вы представляли уровень технологии. Но повторюсь, для тех задач которые ставит перед собой ЗНТЦ техпроцесса в 200 нм более чем достаточно.

Итак, пройдемся по производству.

Начинается все с переодевания. Чистая комната имеет класс 1000 с локальными участками класса 100 (количество пылинок на кубометр воздуха). Поэтому важно что бы человек не приносил пыль извне. Впрочем, несмотря на переодевание, как нам сказали, после нашего посещения, тут еще три дня будут «убираться» :) Хорошо что производство пока запущено в наладочном режиме, поэтому сильно большого вреда мы не нанесли.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Как я уже говорил, работают тут с 150 мм пластинами. Для текущих задач этого достаточно, но в будущем планируется освоить и 200 мм пластины. В мире, на промышленных производствах, сейчас используют 300 мм пластины. Пластины закупаются у сторонних производителей, а все остальные этапы производства чипов сосредоточены здесь.

Итак, для начала, пластины необходимо подготовить. Отмыть и высушить. Делается это на химическом участке — учатке обработки, отмывки и травления пластин.

  • Оборудование фирмы SCR (Чехия) участка химического травления кремниевых пластин
  • Оборудование фирмы SCR (Чехия) участка химического травления кремниевых пластин
  •  © img-fotki.yandex.ru

Вот в таких ваннах, в которых находятся растворы различных химических соединений или деионизованная вода. Различные ванны предназначены для различных операций очистки и травления различных материалов.

  •  © img-fotki.yandex.ru
  •  © img-fotki.yandex.ru

А вот сами пластины

  •  © img-fotki.yandex.ru

А это аппарат для сушки пластин

  •  © img-fotki.yandex.ru
  •  © img-fotki.yandex.ru

Здесь же установлен оптический микроскоп, можно визуально проверять пластины на наличие огрехов производства.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Следующий учаток — участок литографии. Здесь происходит формирование чипов на пластинах. Работает принцип, который используется в обычной фотографии. На пластину наносится фоторезист, после чего он засвечиваются через шаблон, и на пластине остается рисунок чипа.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Желтый свет в помещении не случайно — он меньше засвечивает. Весь процесс описывать подробно не буду. Если кратко то этапы следующие: cначала пластина идет на отмывку, где обрабатывается химическими веществами, которые, в частности, способствуют лучшему нанесению фоторезиста на пластину. После этого на пластину наносится фоторезист.

  • Отмывка пластин, нанесение (спиновое и аэрозольное)
  • Отмывка пластин, нанесение (спиновое и аэрозольное)
  •  © img-fotki.yandex.ru

Далее идет этап экспонирования — на пластину, через шаблон наносится рисунок будущих чипов.

  • Слева установка контактной фотолитографии и совмещения
  • Слева установка контактной фотолитографии и совмещения
  •  © img-fotki.yandex.ru

После чего пластины идут на проявление и далее в процессе травления происходит удаление засвеченных (или наоборот незасвеченных, в зависимости от технологии) участков фоторезиста.

  • Установка проявления фоторезистивной маски
  • Установка проявления фоторезистивной маски
  •  © img-fotki.yandex.ru

Этот участок литографии позволяет выдерживать микронный технологический процесс. В соседнем помещении есть установка компании ASML, которая все вышеописанные операции делает полностью автоматически, без участия человека, на ней можно достичь размеров 0.2 микрона. Но туда нас не пустили, так как там требования к чистоте помещения еще выше чем здесь, и мы, даже в спец костюмах, слишком грязные для этой комнаты.

На эту машину нам удалось посмотреть только через стекло двери, вот она, точнее её маленькая часть, сама машина довольно большая:

  •  © img-fotki.yandex.ru

Далее участок напыления и травления: здесь находится оборудование для напыления пленок из различных материалов, как металлических так и диэлектрических. Выглядит данный участок не слишком эффектно, оборудование находится за толстой стеной, и управляется дистанционно с помощью компьютера.

  • Кластерная установка напыления SEGI (США)
  • Кластерная установка напыления SEGI (США)
  •  © img-fotki.yandex.ru

Собственно, пленки, нанесенные на пластину на этом участке, в дальнейшем становятся теми самыми полезными элементами чипов — проводниками и транзисторами, которые формируются на пластине с помощью процесса литографии на соседнем участке.

Здесь так же расположен участок травления, но если на химическом участке происходит химическое травление в жидкостях, то здесь оборудование работает на других принципах — травление «сухое» в газах. Отвечает за это установка плазмо-химического травления.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Здесь установлено две машины, они объедены в кластер. Оператор загружает кассету, и робот перемещает касету по различным модулям, которых шесть, по три на каждую машину. Каждый модуль предназначен для своих материалов. Например, модуль для травления кремния, где можно вытравливать различные структуры, скажем канавки, различные пространственные структуры, которые, например, используются в датчиках, таких как акселерометры, датчики положения и прочие МЭМСы (Микро электро-механические системы). Это лишь один пример применения этой установки, её возможности намного шире, можно работать с диэлектриками, металлами, тонкими пленками, вытравливая заданные структуры.

  • Кластерная установка плазмохимического травления SPTS (Англия)
  • Кластерная установка плазмохимического травления SPTS (Англия)
  •  © img-fotki.yandex.ru

Обращу ваше внимание на отличие этого комплекса от типичного промышленного производства микросхем. Если на производстве обычно есть некоторая узкая специализация, и нет особой необходимости в универсальности оборудования, необходимо лишь то оборудование, которое позволяет штамповать миллионы однотипных чипов. То здесь ситуация иная. У различных разработчиков могут быть свои потребности, для реализации которых необходимо то или иное оборудование. Кто-то разрабатывает новую микросхему, ему нужно одно оборудование, кто-то разрабатывает датчики, и ему нужно уже совсем другое оборудование. При этом, необходимо, что бы была возможность работы с различными материалами, используя различные физические принципы. Вы уже заметили что оборудование тут часто дублирует друг друга? Например различных видов оборудования для травления только я насчитал пять штук! У каждой машины своя задача, свои принципы, своя применимость, и такой «зоопарк» дает необходимую гибкость для исследований и разработок.

Идем дальше. На следующем участке установлено оборудование, которое предназначено для создания в полупроводнике активных транзисторных областей. С помощью специальной машины — имплантера, можно создавать определенные концентрации необходимых примесей в полупроводнике.

  •  © img-fotki.yandex.ru

А вот эта установка для беззарядового удаления фоторезиста. После травления мы удалили часть фоторезиста, получив заданные маской структуры. Но у нас остался закрепленный фоторезист, и его тоже надо удалить. Это не так просто, никакая химия его не возмет, фоторезист создает с пластиной очень крепкие молекулярные связи.

  •  © img-fotki.yandex.ru

В отличии от установки плазмо-химического удаления фоторезиста, где на пластину наводится заряд, здесь удаление фоторезиста происходит беззарядовым способом. Заряд, который может повредить элементы на пластине, вызвать пробой. Здесь такой опасности нет.

Как вы уже заметили, оборудование все импортное. Но есть здесь кое что и наше. Например, вот еще одна установка для снятия фторезиста (от неё видна только передняя панель). Она производится в Воронеже (НИИПМ). Кстати, зайдя на сайт института, с удивлением обнаружил, что в России вполне себе производят оборудование, в том числе и для литографии, например Модульно-кластерный комплекс субмикронной литографии (КФЛ). Но это мы отвлеклись…

  •  © img-fotki.yandex.ru

Установка импульсного нагрева, необходима что бы активизировать примеси, которые мы загнали в полупроводник с помощью имплантера.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Итак, производство микросхем выключает в себя множество этапов, и все эти этапы могут быть реализованы здесь, в новом комплексе микроэлектроники ЗНТЦ. Из чистой комнаты выходят пластины с сформированными на них микрочипами. Обычно такая пластина, в зависимости от сложности, может включать в себя до 2-3 тысяч готовых чипов.

Но процесс производства на этом не закончен. Теперь пластину нужно порезать, чипы установить в корпус, припаять контакты, и протестировать. На самом деле, эти этапы очень важены для производства обладающего пятым уровнем приемки. Если «гражданские» чипы устанавливают в пластиковые корпуса, а порой вообще без корпусов, то тут корпус является очень важным элементом защиты микросхемы, поэтому используются металлокерамические герметичные корпуса. Тестирование изделий происходит в очень жестких условиях, ведь чипу придется работать в космосе или в составе военной техники, например, вполне возможно, в боеголовке межконтинентальной баллистической ракеты.

Сейчас наш продукт выглядит так. На пластине от нескольких сотен до тысяч микрочипов.

  •  © img-fotki.yandex.ru

Надо бы пластину порезать. Делают это на участке сборки чипов, вот на такой установке, здесь происходит резка пластины алмазным диском.

  • Установка разделения пластин DAD3350
  • Установка разделения пластин DAD3350
  •  © img-fotki.yandex.ru

Кстати, как-то я уже бывал на подобном производстве, которое находится совсем недалеко от ЗНТ, практически через дорогу. Если интересно, можно сравнить.

Далее нарезанные микрочипы устанавливаются в кассеты и идет посадка кристалла в корпус. Корпус уже имеет выводы их остается только приварить к соответвующим участкам микросхемы.

  •  © img-fotki.yandex.ru
  • Установка тестирования и ультразвуковой сварки 5630
  • Установка тестирования и ультразвуковой сварки 5630
  •  © img-fotki.yandex.ru

Следующий этап — герметизация корпуса. Внутри машины инертная среда

  • Линия герметизации корпусов микросхем в инертной среде методом роликовой шовной сварки с встроенной вакуумной печью HPS9206M
  • Линия герметизации корпусов микросхем в инертной среде методом роликовой шовной сварки с встроенной вакуумной печью HPS9206M
  •  © img-fotki.yandex.ru

После герметизации микросхемы подвергаются зверским издевательствам :) Вот они подопытные

  •  © img-fotki.yandex.ru

В частности, микросхемы проходят температурные испытания вот в такой камере

  •  © img-fotki.yandex.ru

Здесь происходит перепад температур от +150 до -60 градусов. Тестирование происходит в автоматическом режиме.

  •  © img-fotki.yandex.ru

И вот он, после множества этапов, готовый продукт!

  •  © img-fotki.yandex.ru

Надеюсь я вас не сильно утомил своим длинным рассказом. А ведь, на самом деле, я еще не все поведал! Производство микроэлектроники очень сложное дело, многоэтапное, наукоемкое!

И еще скажу, вот что меня радует, в чем особенность этого комплекса — он не закрытый. Все установленное здесь оборудование доступно для резидентов ЗНТЦ (а их уже сейчас здесь более десятка), для молодых ребят, воплощающих здесь свои идеи, создающих продукты на основе своих разработок, развивающих свои проекты. Теперь у них появился еще один очень мощный инструмент для достижения своих целей и движения вперед.

Об этих ребятах и их проектах я расскажу в следующей публикации, не пропустите!

Еще больше фтографий, как обычно, на Яндекс.Фотках

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 10
    MetalData MetalData
    29.11.1311:16:57
    Только +
    Глядишь так и город вернётся к тому социальному составу жителей, что было до 90х.
    Это тот социальный состав, когда обычный дворник говорил по-русски на уровне дикторов центрального телевидения. Речь не о национальностях, а об уровне образования и культуры.
    • 4
      rvk rvk
      29.11.1311:27:15
      Я бы не хотел что бы люди с таким образованием и культурой работали дворниками. Мне кажется для них можно найти более полезное применение ;)
      • 8
        MetalData MetalData
        29.11.1311:55:36
        Ты не прав. Когда большинство жителей города имеет высшее образование, то и остальное население волей-неволей подтягивается к какому-то уровню. Т.е. речь идёт о высоком среднем уровне.

        Как шутка: когда алкашу не с кем поговорить на матерном, он волей не волей переходит литературный (душа просит общения)    
        • 1
          rvk rvk
          29.11.1312:07:27
          остальное население волей-неволей подтягивается к какому-то уровню
          Ну вот подтянулись, и надо бросать мести дворы    
          • -1
            MetalData MetalData
            29.11.1312:18:47
            Понятно, потом будет подтягивать таджиков.    
      • Комментарий удален
      • Комментарий удален
      • 1
        Нет аватара Vedomir
        29.11.1313:28:46
        Роботы-дворники российской разработки с российскими микропроцессорами и софтом? Рано или поздно мир к этому придет.
        • 1
          rvk rvk
          29.11.1315:27:41
          Мир обязательно к этому придет, особенно в части
          российской разработки с российскими микропроцессорами и софтом
              Но японцам и немцам от щедрой русской души надо тоже немного оставить    
  • 8
    Р Ф Р Ф
    29.11.1311:35:45
    Наш проект был приглашен на это замечательное событие.

    Огромный +    
  • 4
    user78 user78
    29.11.1311:38:58
    Жирный плюс!    
  • 4
    Нет аватара Vedomir
    29.11.1313:29:42
    Хорошая новость. Теперь ждем 65 нм.
  • 2
    Нет аватара tegezen
    29.11.1313:42:52
    Хороший репортаж. Познавательно. Как бы все это знаешь примерно как, но с фотографиями интересно. Российская электроника форева!
  • 1
    NovaM3 NovaM3
    29.11.1315:31:10
    Нам нужны такие производства,как нервы живому организму.
  • 0
    Kolyda Kolyda
    29.11.1316:14:44
    Очень интересно. Но есть вопросы:
    Вообще в ЗНТЦ посмотреть есть на что, и без чистой комнаты, центр прямо напичкан разнообразным оборудованием, которое предназначено в основном для коллективного использования стартаперами, то есть теми, кто развивает свои проекты на базе ЗНТЦ

    Разработают проект чего-то нового молодые талантливые "стартаперы", освоят производство нужной продукции, обрастут кадрами и оборудованием, а дальше что? В этих цехах/лабораториях они останутся на налаженном производстве, в которое вбухали немалые средства, или через какой-то отрезок времени все это будет демонтировано, освобождено под новых "стартаперов"?
    • 0
      Нет аватара azurel
      29.11.1319:35:04
      Это производство, где любые компании хоть стартаперы хоть нет могу заказывать небольшие опытные партии микросхем, после чего они эти микросхемы будут делать на крупных фабриках, рассчитанных на серийное производство, никакие стартаперы в этих помещениях со своим оборудованием не сидят. Отредактировано: azurel~19:35 29.11.13
      • 0
        Kolyda Kolyda
        01.12.1305:19:30
        Я так понял, что тут как раз и разрабатываются новые технологии изготовления, а не новые топологии микросхем. А по-вашему объяснению получается что здесь мелкосерийное производство "заказных" микросхем. Так причем тогда "стартаперы" - подразумевающие создание чего-то нового?
        • 0
          rvk rvk
          01.12.1310:14:49
          Нет, тут именно что новые микроэлектронные устройства разрабатывают, пока в основном МЭМСы Отредактировано: rvk~10:43 01.12.13
        • 0
          Georgy Melnikov
          01.12.1312:01:32
          и тем и тем занимаются. Есть специалисты по мемсам, с ЗНТЦ присоединили дизайн центр IDM-Plus, который раньше занимался сенсорами и контроллерами к ним, кроме того плотно работают с миэтовской кафедрой, которая занимается разработкой мемсов.

          Кроме разработки миниатюрных устройств (не обязательно микросхем!) центр занимается освоением новых технологий производства. Например атомослоевым осаждением. В интересах "одного из крупных зеленоградских производителей электроники"
    • 0
      rvk rvk
      29.11.1321:49:55
      Нет. На этом оборудовании будут работать другие стартаперы. Более подробно расскажу скоро.
  • 1
    Нет аватара termometrix
    29.11.1316:19:10
    Так держать.Нужно вкладывать больше в НИОКР.
    Минпромторг:"«Объемы производства инновационных товаров и услуг в России увеличились в 3 раза»
     http://www.minpromtorg.gov.ru/press/news/186 
  • 0
    Dmitry Kokorev Dmitry Kokorev
    29.11.1316:24:49
    а что за камешки на последнем фото? для какой техники они?
    • 0
      rvk rvk
      29.11.1321:54:25
      А вот это военная тайна    
      • 0
        Zveruga Zveruga
        30.11.1318:07:07
        А я уже хотел спросить вас, что там было написано. Очень не хватает фотографии крупным планом одной из тех микросхем. Так сразу становится понятно, что конкретно даёт это производство.

        А без фотографии конкретной микросхемы произведённой на этом оборудовании после просмотра фоторепортажа остается чувство незаконченности.
        • 0
          rvk rvk
          30.11.1322:51:03
          Ну маркировку попробую посмотреть на оригинале фото, тайна это то куда потом эта микросхема идет.
        • 0
          Georgy Melnikov
          01.12.1310:46:00
          производство будет ориентировано на мемсы, линия под них заточена. Сейчас там пока делают только корпусировку и 6 приемку, например для одного ОКРа Элвиса, которое напечатали на Микроне. Кроме того, в тестовом режиме делали кантилеверы для микроскопов, один из внутренних стартапов их разработал.

          На сайте была статья про официальное открытие ЗНТЦ, я там кидал ссылку на свой разговор с начальником центра, не буду повторяться, дабы не выглядеть спамером    .
          • 0
            rvk rvk
            01.12.1311:33:12
            а ссылочку на разговор можно?
          • 0
            Zveruga Zveruga
            02.12.1300:26:06
            Производство МЭМС очень необходимо. Это куча всевозможных миниатюрных датчиков. Сейчас в каждом смартфоне ставят МЭМС.

            Интересно, можно ли на этом производстве создавать МЭМС для литографических установок Маппер? Ведь в планах Роснано было такое. Отредактировано: Zveruga~00:27 02.12.13
  • 1
    Нет аватара sergelec
    29.11.1317:12:08
    + Отредактировано: sergelec~17:12 29.11.13
  • 0
    Нет аватара 99Andrei
    29.11.1317:20:35
    Понятно, почему город называется Зеленоград. Когда выходишь из желтой комнаты на улицу, всё кажется зеленым + Отредактировано: 99Andrei~17:22 29.11.13
  • 0
    Нет аватара Polar
    29.11.1318:57:38
    Вот интересно, может ли это производство, освоить выпуск Эльбрусов.. Их вроде как хотели делать на мощностях "Ангстрем-Т", новый цех которого, сейчас строится. Таким образом, производство отечественных процессоров, можно будет локализовать у себя. А уже вопрос национальной безопасности.

    Кстати.. Некоторые фото за октябрь со стройплощадки "Ангстрем-Т".
     http://www.angstrem-t.com...p;month=10&id=604#608 

    Уже идет монтаж "чистых комнат. Производственные площади, находятся в высокой степени готовности. А это значит, что в следующем году, можно ждать запуска оборудования AMD.
    • 0
      Нет аватара azurel
      29.11.1319:47:27
      Это опытное производство, которое не предназначено для выпуска крупных партий микросхем, а вообще оно может любые микросхемы освоить для того и создано.

      Эльбрусы будут производить на Микроне, так как на Ангстреме этот цех уже лет пять не могут запустить, но только старые процессоры по технологии 90нм, новые которые сей час разрабатываются по прежнему будут на Тайване производиться.
       http://www.mcst.ru/razrab...ra-s-arkhitekturoj-elbrus  Отредактировано: azurel~19:49 29.11.13
      • 0
        Zveruga Zveruga
        30.11.1318:14:44
        А ведь завод в Ангстреме строится. Фотографии строительства постоянно выкладывают. Особенность нового завода Ангстрем в том, что там будет применятся технология IBM, которая используется на множестве фабрик мира.

        К примеру, почему так сложно перенести производство Эльбрусов из Азии на Микрон? Потому, что в Азии применяют одну технологию производства микросхем, а на Микроне другую. И перенос производства по сложности сопоставим разработке новой микросхемы.

        Новый завод на Ангстреме должен позволить легко переносить производство микросхем из Азии в Россию.

        То что я сказал не относится к производствам применяющим технологию Intel, но по моим сведениям у нас мало разработок использующих их технологию. Отредактировано: Zveruga~18:17 30.11.13
    • 0
      rvk rvk
      29.11.1322:04:01
      Ниже уже написали что производство опытное. Добавлю еще что техпроцесс 200 нм для эльбруса маловато будет.
  • 1
    Виктор Качурак Виктор Качурак
    29.11.1320:37:14
    "+"
    Интересная экскурсия! СПАСИБО!
  • 0
    Нет аватара icyborn
    29.11.1321:03:40
    А что там с новостью, что Роснано инвестировала средства в разработку оборудования для безмасочной литографии с разрешением в 10 нм? Заглохло все уже?
    • 0
      Нет аватара SergePerovsky
      30.11.1300:02:10
      Нет, не заглохло. Но это еще скорее НИР, чем ОКР. Да и ориентировано на штучное производство.
      • 0
        Нет аватара icyborn
        06.12.1321:47:00
        Ясно. Т.е. до того, как эта НИР принесет какие-то практические плоды, на западе эта технология уже будет считаться устаревшей.
    • 0
      Zveruga Zveruga
      30.11.1318:19:45
      Согласно плану Маппер должен был в 2012 году предоставить первую установку с производительностью 1 вафля в час. А в 2013 году создать кластер из таких установок производительностью 10 вафель в час.

      Сейчас какая-то установка от Маппер проходит испытания в Азии у TSMC.

      Если честно, то 10 нм это следующий этап развития установки. Начинать она должна с 28 нм. Отредактировано: Zveruga~18:20 30.11.13
  • 1
    M.I.R M.I.R
    30.11.1300:28:45
    +   
  • 0
    misha12 misha12
    30.11.1311:59:02
    +    
  • 0
    Нет аватара lyu7900
    03.12.1301:53:41
       
    Спасибо за экскурсию! Жду продолжения.
  • 0
    Нет аватара vladimir-kaliman-qarea
    28.06.1517:14:50

    Вот идеальный пример того, каогда произодственное помещенеие изначально строится с учетом всех последующих технологических потребностей. Есть универсальное решение для бизнесменов, которые хотят открыть свое производство в Ленинградском регионе. На сайте [ссылки отключены] можно получить как раз необходимое помещение, которое позволит настроить практически любого масштаба производство

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,