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. 

Заводская проходная, один из "кубиков" завода "Микрон", вытянувшихся за башней НИИ МЭ - НИИ молекулярной электроники. Этот тандем "завод-НИИ" сохранился с советских времен, один из очень немногих в Зеленограде 

В просторном фойе бюст первого директора НИИ молекулярной электроники и завода "Микрон", академика Камиля Валиева. Памятник открыли год назад, а возглавил предприятие Валиев почти 50 лет назад, основав также кафедру интегральных полупроводниковых схем в МИЭТе 

«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. 

Вход на производство - обязательны бахилы и халаты, и это еще минимум предосторожностей ради чистоты 

«Микрон» производит сегодня около 400 наименований различных микросхем. Нас ведут на производство кристаллов с топологическим уровнем 180-90нм 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 90нм завод готов шагнуть к 65нм, эту технологию разработали на «Микроне» самостоятельно, включая все библиотеки элементов проектирования (PDK). С опорой на опыт освоения технологической линейки 180-90нм на это ушло два года и около 2 миллиардов рублей, преимущественно собственных вложений «Микрона», а также государственных инвестиций. Тестовые запуски линии 65нм уже идут, технологию проверяют «в железе» и готовятся в этом году передать PDK дизайн-центрам для проектирования и размещения заказов. 

Чистые комнаты - смотреть можно только из-за стекла: внутри поддерживается постоянный микроклимат - 22 градуса по Цельсию, влажность 43%. Изменение температуры более чем на 1 градус или влажности на 3% потребует остановки производства, так как несоответствие климата - это нарушение технологии 

Технологи носят пластины в специальных SMIF-контейнерах, внутри которых абсолютно чистая среда. Учитывая наноразмеры элементов чипа, любая пылинка, которая попадёт на пластину, способна уничтожить сотни кристаллов, уменьшив важнейший производственный показатель - "процент выхода годных" 

Контейнер ставится на установку - например, ионного легирования, фотолитографии или травления - и пластины по одной попадают в аппарат, который производит с ними необходимые действия 

При создании интегральных микросхем с топологией 90нм 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. 

Из двери тянет сильным сквозняком - внутри чистых комнат поддерживается повышенное давление, чтобы из открывающихся дверей пыль только выдувалась наружу. Внутри коридора воздух и климат уже соответствуют всем требованиям по чистоте 

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 150мм — 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 и 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». 

Специальная "приёмная" для посетителей многочисленных экскурсий, которые периодически проводит "Микрон" - от студентов, журналистов и блоггеров до самых высоких гостей 

На карте - "Микрон" и его партнёры в России и за рубежом 

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. 

Дверь в сборочный цех - фотосъемка запрещена, зато гостей проводят по всем участкам с подробным рассказом об участках и операциях 

Рядом находится линия по сборе чипмодулей для УЭК и для загранпаспортов, контроль и герметизация этих чипсетов. 

Отдельно расположено сборочное производство банковских карт на импортных чипах: там кристалл интегрируется в чипмодуль 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», как сообщало РИА Новости. 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». 

Автор: Елена Панасенко