От лаборатории до промышленного образца.
Когда технологический суверенитет становится вопросом национальной безопасности, развитие микроэлектроники превращается из научно-технической задачи в стратегический императив. Генеральный директор Научно-исследовательского института микроэлектроники (АО «НИИМЭ») Александр КРАВЦОВ в эксклюзивном интервью «Поиску» в рамках форума «Микроэлектроника», одним из организаторов которого выступает институт, рассказал, как заново выстраиваются научно-производственные цепочки - от исследований до выпуска готовой продукции.
– Александр Сергеевич, что сегодня стоит на повестке дня в области микроэлектроники? Над чем работает НИИМЭ?
– На повестке дня стоят технологическая независимость страны и глобальная конкурентоспособность. Наша главная цель - разработка технологий для производства микросхем по топологическим нормам 28 нанометров (нм) и менее. Проектировать на мировом уровне мы умеем, теперь нужно научиться производить.
Для достижения этой цели нам нужно многое сделать, в том числе создать специальное технологическое оборудование и особо чистые химические материалы. Мы вместе с академическими институтами и промышленными предприятиями разработали полимерный светочувствительный материал фоторезист для технологии 90 нм (позволяющей создавать интегральные схемы с минимальным размером элемента 90 нм). В этом году фоторезист успешно прошел проверку на реальном производстве. Это важный шаг, благодаря которому в будущем мы сможем создавать химические материалы для еще более сложных технологий - 65, 45 и 28 нм.
Параллельно мы создаем технологические установки для производства микросхем. Это оборудование может работать не только с пластинами диаметром 200 мм (традиционно это производство микросхем с топологией до 90 нм), но и 300 мм (как правило, на них производятся микросхемы с топологией 65, 45 и 28 нм).
– Фоторезист называют «химической основой» микроэлектроники. Как вам удалось создать свой собственный?
– Это действительно сложная технология, и без помощи фундаментальной науки здесь не обойтись. Еще в 2018-2019 годах мы вместе с Федеральным исследовательским центром проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук запустили молодежные лаборатории, где талантливые ученые начали искать возможности для разработки базовых компонентов будущего фоторезиста.
Естественно, общедоступной информации о подобных разработках нет, зарубежные компании хранят технологии в строгом секрете. Нашим исследователям пришлось проводить сотни экспериментов и создавать технологию буквально с нуля. Благодаря работе ФИЦ ПХФ МХ РАН всего за два года мы получили ключевые компоненты, которые легли в основу продукта, а в 2024 году создали готовый фоторезист. Это был настоящий прорыв, открывший дорогу к более сложным материалам.
Такая кооперация позволила не только выйти на серийное производство, но и наладить метрологию и систему качества материалов, что крайне важно в микроэлектронике.
– Насколько близок тот день, когда наши гаджеты будут работать на чипах не из кремния?
– Как заметил президент РАН Геннадий Красников, еще минимум 15 лет кремний останется нашим основным рабочим инструментом. Да, мы активно исследуем новые материалы и ищем у них новые свойства - это необходимо для лидерства. Если посмотреть на любой современный смартфон или компьютер, вы обнаружите, что все микросхемы, за исключением двух-трех-четырех, выполнены по вполне доступным технологиям и с каждым новым поколением эти чипы становятся все компактнее и энергоэффективнее.
Пока не случится революционного открытия, которое перевернет всю отрасль, кремний будет оставаться фундаментом микроэлектроники. Мы продолжаем совершенствовать эту технологию, но одновременно присматриваемся к перспективным альтернативам.
– На каком этапе, с вашей точки зрения, находятся разработки в области световых вычислений?
– Фотоника - многообещающее направление, но говорить о полноценной замене кремниевых чипов пока рано. Да, там, где нужно быстро передавать большие объемы данных, фотонные технологии уже успешно работают, например, в оптоволоконной связи. С вычислениями ситуация сложнее.
Свет отлично передает информацию, но не умеет ее хранить. Любые данные все равно приходится преобразовывать в электрические сигналы и обратно, что сводит на нет преимущества в скорости. Пока не будет решена эта проблема, фотонные вычисления останутся нишевым решением для специальных задач.
Есть шутка, что эра фотонных компьютеров наступит, когда в розетках появится свет вместо тока. Пока это звучит как фантастика. Но исследования продолжаются.
– Над какими прорывными типами памяти работает НИИМЭ и кто вам помогает в этих исследованиях?
– Мы разрабатываем три перспективных типа памяти будущего: MRAM (магниторезистивная), ReRAM (резистивная) и FeRAM (ферроэлектрическая). Каждая из этих технологий обладает своими преимуществами: один тип работает значительно быстрее современных аналогов, другой способен выдерживать миллионы циклов перезаписи.
Наша главная задача не только добиться рекордных характеристик, но и обеспечить совместимость новых разработок с существующими производственными процессами в России. Для этого мы ведем комплексные исследования по подбору материалов и созданию архитектурных решений вместе с институтами Российской академии наук и учеными из различных вузов, таких как МФТИ, МИЭТ и др.
Сейчас большинство проектов находится на стадии исследований, но прогресс различен. По направлению ReRAM есть определенные наработки, но параметры пока не соответствуют требованиям промышленного внедрения. Технология FeRAM показывает наиболее многообещающие результаты для работы в экстремальных условиях, и мы уже завершаем создание прототипа. А по MRAM проводим фундаментальные исследования и изучаем потенциальные возможности этой технологии.
– Где брать таланты для микроэлектроники? Как заинтересовать молодых людей?
– Чтобы утолить кадровый голод, мы действуем сразу по нескольким направлениям. Создали базовые кафедры в ведущих вузах - МИЭТе и МФТИ, обновляем текущие образовательные программы в вузах, включая в них самые перспективные направления, как, например, применение инструментов искусственного интеллекта. Параллельно «выращиваем» своих специалистов и привлекаем профессионалов с международным опытом. Это медленный, но верный путь создания кадрового резерва для отрасли. И мы уже видим результаты: выпускники Школы молодых ученых, которую мы возродили в 2019 году, пользуются большим спросом на рынке.
– Современная молодежь действительно хочет работать в индустрии?
– Вижу живой интерес к нашей отрасли! Когда ребята приходят на предприятие и видят, как проектируются ключевые компоненты электронных устройств, которые они используют каждый день, это зажигает в них искру интереса. В этом году 140 студентов прошли практику или стажировку в НИИМЭ, причем их наставники еще сами не вышли из возраста молодых ученых. Современные форматы - открытые лаборатории, мастер-классы, реальные проекты - помогают преодолеть миф о «скучной» микроэлектронике.
Татьяна ЧЕРНОВА
Обложка: фото предоставлено пресс-службой Российского форума «Микроэлектроника-2025»
