Технологию прорыва в наноэлектронике предложили ученые БГУ
«Если кто думает, что в микроэлектронике мы отстали от стран-лидеров намного, он глубоко заблуждается. Мы отстали навсегда». На этот шутливый пассаж, такой, на первый взгляд, неоспоримый на фоне господства импортных товаров на прилавках магазинов и бедственного положения наших производителей электронных компонентов, белорусским специалистам, тем не менее, есть что возразить.
Лауреат Государственной премии Республики Беларусь в области науки и техники профессор Фадей Комаров, удостоенный высокой награды за создание теоретических основ и новых методов проектирования больших интегральных схем, считает, что в области конструкторских разработок мы нисколько не отстали. Около десятка белорусских компаний сегодня проектируют самые современные интегральные схемы, заказывают их изготовление в странах, где есть соответствующее оборудование — в той же Японии, Южной Корее, Западной Европе — и успешно продают востребованную продукцию на рынке под своими брендами. Это так называемая фаблесс-модель, когда компания по каким-то причинам не обременяет себя собственным производством, а живет только за счет интеллектуального капитала.
Да, не сомневается ученый, у республики нет, и, по-видимому, никогда не будет «лишних» нескольких миллиардов долларов на покупку линейки технологического оборудования полного цикла, чтобы масштабно выйти на уровень ведущих мировых производителей изделий современной микро- и наноэлектроники, в частности, компьютерной. Но и необходимости в таких расходах у нас нет. Страна вполне может найти свою, соответствующую нашим финансовым возможностям, но высокотехнологичную и вполне доходную нишу, если воспользуется богатыми наработками отечественной науки в этой области и будет разумно использовать кооперацию с сильным в финансовом отношении партнером, например, Россией.
В том, что перспективные отечественные разработки есть, я убедился, побывав в возглавляемой членом-корреспондентом НАН Беларуси доктором физико-математических наук Фадеем Комаровым лаборатории элионики НИИ прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко Белорусского государственного университета. Свое исследование физики выполнили совместно с конструкторами и технологами Научно-технического центра «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл» в рамках государственной научно-технической программы «Микроэлектроника». Они создали новую версию производства кремниевых пластин — значительно усовершенствованный вариант технологии формирования структур материала, известной как «кремний на изоляторе», и провели ее опытно-промышленную проверку. Дело теперь лишь за тем, чтобы найти 15—18 миллионов евро на технологическое оборудование. Для не очень преуспевающего сегодня белорусского предприятия цена вопроса, конечно, неподъемная. Но для российской корпорации «РОСНАНО», которая проявила интерес к разработке и с которой ведутся переговоры, это не деньги, и к сделке она готова. Правда, ударить по рукам не спешит как раз белорусская сторона. Тут важно не продешевить, предлагая партнерам в качестве вклада в общее дело свою интеллектуальную собственность и производственную инфраструктуру ОАО «Интеграл».
Предложенные учеными решения позволят освоить новый уровень при производстве изделий микро- и наноэлектроники. Речь идет о перспективах выхода отечественных производителей на проектные нормы транзисторных структур 0,1 микрона и ниже. Причем белорусское ноу-хау, уже защищенное патентами, дает возможность снизить цену таких пластин на треть и более по сравнению с лучшими мировыми достижениями. Следовательно, перед нашей электронной отраслью открываются перспективы выхода с новым товаром на рынки не только России, но и Китая, Южной Кореи, Индии и других стран. Туда можно будет поставлять как подложки для элементной базы микро- и наноэлектроники, так и готовые интегральные микросхемы, причем с дополнительными опциями, что сделает производство еще более выгодным. Важно, что при новом уровне исполнения, востребованной окажется и продукция, выпускаемая по проектной норме 0,35 микрона, освоенная в ОАО «Интеграл». По оценкам экспертов, продукция на основе технологии «кремний на изоляторе» способна обеспечить загрузку до половины производственных мощностей белорусского предприятия и тем самым решить проблему его выживания и эффективной работы на долгие годы.
— Новая технология уникальна тем, что позволяет с помощью протонной имплантации создавать на кремниевой подложке слой кремния толщиной всего 1 микрон и менее, который отделен от самой пластины изолятором, — поясняет профессор Комаров. — Именно эта тончайшая структура и работает в интегральных схемах нового поколения, тогда как в обычной микроэлектронике кремниевый массив задействован на всю толщину пластины, то есть на 0,5—1 миллиметр. Благодаря такой колоссальной разнице в рабочем объеме материала на порядки сокращается количество дефектов структуры, которые влияют на быстродействие интегральной схемы и потребляемую мощность, в разы возрастает плотность упаковки элементов, резко увеличивается радиационная стойкость изделий и многие другие функциональные параметры. Проведя теоретические и экспериментальные исследования, мы в эту технологию привнесли несколько новых процессов, включая специфические термообработки и комплексную очистку, благодаря чему поверхность сформированного на пластине функционального слоя теперь практически не нуждается в дорогостоящей финальной химико-механической полировке. Это и обеспечивает снижение затрат.
Пластины, выполненные по технологии «кремний на изоляторе», сегодня весьма востребованный товар на мировом рынке электронных компонентов. Предлагается несколько вариантов такой продукции, которая имеет особые характеристики для каждого типа приборов. Однако из-за того, что основными потребителями стойких к воздействию радиации и обладающих повышенным быстродействием интегральных схем выступают преимущественно работающие на оборону фирмы, предприятия атомной энергетики и космической отрасли, самая ценная продукция ведущими производителями стран Запада все же не экспортируется. Именно этим обстоятельством и вызван интерес к белорусской новинке России, у которой подобного серийного производства пока нет.
По мнению специалистов отрасли, в микроэлектронике, где технологии коренным образом меняются каждые несколько лет, эра «кремния на изоляторе» должна продлиться аномально долго — 10 — 15 лет, так как достойных альтернативных предложений пока не видно. Именно поэтому быстрое освоение отечественной разработки может стать беспроигрышным вариантом.
— Но чтобы в полной мере воспользоваться ситуацией и быть конкурентоспособными в своем секторе, необходимо детально проработать четкую стратегию развития микро- и наноэлектроники в республике, — считает Фадей Комаров. — То есть надо определиться, какие технологии мы будем развивать, какие для этого нужны научные силы, производственные мощности, оборудование, партнеры, на какие рынки следует ориентироваться. Кроме того, следует возродить такое эффективное промежуточное звено между наукой и промышленностью, как специальные конструкторско-технологические бюро, распространенные в советское время. В СКТБ обязательно было опытное производство, что позволяло на практике проверять интересные идеи и разработки ученых на малых сериях изделий, приводить их в соответствие с требованиями серийного промышленного производства. Сегодня таких структур нет, они «потерялись» где-то в 90-х годах, но воссоздать их крайне необходимо, и, думаю, сделать это будет совсем не сложно.
На снимке: доктор физико-математических наук Фадей КОМАРОВ готовит аппаратуру к испытаниям кремниевых пластин нового поколения.
Фото: Александр ТОЛОЧКО
