Speaker A
Когда увижу НАШ процессор на 5 нм с нашими библиотеками, с нашим ПО, с человеческим лицом, для людей, я скажу прорыв, молодцы, круто. Похвалит наконец, снизойдёт.
Видео рассказывает о российской разработке литографов и микрочипов, их уникальных технологиях и вызовах на пути к технологической независимости.
Ask about this video. Answers come from its transcript only — with the timestamp, so you can check them.
Generated from the transcript and can be wrong — check the timestamp.
Key Takeaways
- Создание литографов — ключевая государственная задача для технологической независимости России.
- Российские технологии зеркал и безмасочной литографии уникальны и могут стать прорывом в мировой микроэлектронике.
- Микрочипы с размером 28-130 нанометров востребованы в военной, космической и медицинской сферах.
- Исторические ошибки и санкции стимулируют развитие собственных технологий.
- Производство литографов требует комплексного подхода и инноваций в физике и инженерии.
What the video covers
- Россия разрабатывает собственные литографы для производства микрочипов с технологией 28 нанометров и ниже.
- Российские ученые создали уникальные вогнутые 'живые зеркала', которые стабилизируют луч с точностью до нанометров.
- Текущие мировые лидеры в литографии — ASML, использующие масочные технологии и экстремальный ультрафиолет.
- Россия планирует использовать безмасочную технологию с рассеянным рентгеновским излучением для гибкости и разнообразия микрочипов.
- В 1990-х годах российская наука переживала кризис, что привело к продаже технологий зарубежным компаниям.
- В 2010 году российские ученые создали литограф на 13,5 нанометров, но руководство предпочло закупать иностранное оборудование.
- Производство микрочипов меньшего размера не всегда лучше для военной, космической и медицинской техники из-за хрупкости.
- Российские разработки обещают более дешевое и инновационное оборудование по сравнению с западными аналогами.
- Производство литографов требует сложной инфраструктуры и цепочки заводов для создания всех компонентов.
- Технологические вызовы включают создание мощного стабильного светового луча, сверхгладких зеркал и точного позиционирования подложек.
Chapters
- 00:00Введение и значение 5 нм процессоров
- 01:00Монополия ASML и особенности литографии
- 03:40Российские разработки и проблемы литографии
- 07:00Технические детали и инновации в литографии
- 11:00Альтернативные технологии и рентгеновские литографы
- 16:00Микрозеркала и цифровая литография
- 21:00Проблемы и перспективы российской микроэлектроники
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
В мире вообще-то считается, что создать литограф силами одной страны невозможно, понимаете, невозможно, то, что наши делают физики сейчас и инженеры.
Speaker A
Это мишин импосибл, так что если мы к тридцатому году, как заложено в планах государства, создадим литограф на 28 нанометров.
Speaker A
Это будет вот такой болт положить на весь этот мир, причём это будут честные 28 нанометров, а не маркетинговые, как у Apple Самсунга, на самом деле в этих заявленных микрочипах нет ни одной детали на 2 нанометра.
Speaker A
Расстояние между транзисторами от 40 до 50 нанометров, ширина транзистора от 10 до 12 нанометров.
Speaker A
Вы знаете, кстати, что именно наши российские зеркала являются частью экосистемы ASML.
Speaker A
ASML - это единственная компания, абсолютный монополист.
Speaker A
Которая печатает микрочипы для всего мира.
Speaker A
Детали для их литографов приходят из десятков стран.
Speaker A
Чтобы каждый литограф привезти в Голландию, нужно несколько Боингов.
Speaker A
Про зеркала вот вам расскажу, Россия на первом месте в мире вообще впереди планеты всей.
Speaker A
В изготовлении так называемых живых зеркал.
Speaker A
Зеркала являются вогнутыми, потому что им нужно сфокусировать луч, которым рисуют на фоторезисте.
Speaker A
Этот луч рисует в размерах 30-50 атомов, вот ширина луча.
Speaker A
Мельчайшая вибрация, и этот луч начнёт мазать картинку.
Speaker A
То есть схема не получится.
Speaker A
То есть зеркальная поверхность должна самортизировать любой вибрационный удар.
Speaker A
Позади каждого зеркальца под этой плёнкой находится много-много маленьких ножек, которые как бы выталкивают или затягивают эту поверхность зеркальную.
Speaker A
Вот где-нибудь там за две улицы проехал трамвай, да, пошла вибрация.
Speaker A
По периметру этого литографа стоят датчики вибрации.
Speaker A
Ну вот и представьте, да, вот вогнутое зеркало, оно должно быть абсолютно стабильным, идёт ударная волна.
Speaker A
В эту точку зеркало должно ударить встречный удар для того, чтобы в итоге поверхность осталась ровно на том же месте.
Speaker A
И тут идёт вопрос о нанометрах, вот этих изменений.
Speaker A
То есть датчики передают сигнал на компьютер, и компьютер мгновенно реагирует, чтобы встретить этот удар.
Speaker A
И это, кстати, я вам рассказала ноу-хау, как будут делать у нас литографы.
Speaker A
Потому что ASML делает по-другому.
Speaker A
Они печатают через маски, через шаблоны.
Speaker A
А мы решили, что это тупик.
Speaker A
Ну и там сопутствующие такие проблемы, дело в том, что маски вот эти шаблоны у ASML.
Speaker A
Они стоят в изготовлении от 5 до 10 миллионов долларов каждая.
Speaker A
Потом зато это секунды занимает, да, через эти маски пропечатать рисунок.
Speaker A
ASML печатает, ну просто миллионы микрочипов на весь мир для всех телефонов.
Speaker A
Мы этого делать не будем, потому что санкции, мы всё равно никому ничего продать не можем.
Speaker A
То есть нам нужно было придумать способ делать наоборот на внутренний рынок, и тут нам нужно было не количество, а разнообразие.
Speaker A
То есть нам же разные микрочипы нужны.
Speaker A
То есть нам нужно было придумать способ делать так, чтобы вот эти рисунки схем можно было быстро менять.
Speaker A
То есть мы будем рисовать сразу лучом света.
Speaker A
Не засвечивать через маски.
Speaker A
Причём мы будем пользоваться другим светом, они пользуются экстремальным ультрафиолетом, а мы будем делать рассеянное рентгеновское излучение.
Speaker A
Ой, ну теперь давайте по порядку.
Speaker A
Вообще про все эти литографы.
Speaker A
Во-первых, трагедия наша, в девяностых годы, когда наша наука еле-еле выживала.
Speaker A
Российская Академия наук пришлось продавать наши зеркала, просто чтобы выжить.
Speaker A
Мы продавали их американским лабораториям и немецкой Carl Zeiss.
Speaker A
Вот этот Zeiss сейчас является абсолютным, единственным экспортёром своих зеркал для ASML.
Speaker A
Ну вы представляете, вот эти объективы, которые сделаны исключительно на российских патентах, на наших изобретениях.
Speaker A
Сейчас стоят по 350 миллионов долларов.
Speaker A
Ещё один прокол нашего правительства, в 2010 году наши учёные создали уже литограф на 13,5 нанометров.
Speaker A
Это были ребята из Нижнего Новгорода, и это был литограф такой же, как у ASML вот в то время.
Speaker A
Ну а тогдашнее руководство отраслью решило, что быстрее, дешевле покупать готовое у ASML.
Speaker A
Вот у нас все беды от этого, что дешевле было покупать.
Speaker A
Короче говоря, мы им продали свои фундаментальные знания, без которых никакого ASML бы вообще в природе не было.
Speaker A
Это просто вот вам для того, чтобы уважать вы научились нашу науку.
Speaker A
Ну а я думаю, мы выучили свои уроки, и теперь создание литографов - это задача номер один для государства.
Speaker A
Я думаю, тут все уже выучили свои уроки, потому что недаром идёт война за Тайвань между США и Китаем.
Speaker A
Это потому что Тайвань - полигон для испытаний вот этих вот всех новых технологий для микрочипов.
Speaker A
А мы только сейчас, как человечество, поняли, что микрочипы - это, блин, не телефоны, это военка на самом деле.
Speaker A
Не стоит нам унывать, я считаю, потому что всё, мы начали это делать.
Speaker A
К двадцать восьмому году мы точно сделаем уже литографы на 90-130 нанометров.
Speaker A
Чтобы вы не думали, что о, это кирпичи, где мы, где 2 нанометра.
Speaker A
90% всей мировой электроники работает на 90-130 нанометров.
Speaker A
Ну о'кей, может быть, от 28 нанометров.
Speaker A
Дело в том, что чем меньше микрочип, тем он более хрупкий.
Speaker A
И поэтому он, наоборот, вот эти вот телефонные микрочипы, они не годятся для, например, транспорта, для военки, для космоса.
Speaker A
А также для медицины.
Speaker A
Они ненадёжны.
Speaker A
И что мне больше всего нравится, как всегда.
Speaker A
Точно так же, как я говорила в видео про 5 нанометров от МФТИ.
Speaker A
Все, кто запутался.
Speaker A
Они говорят о памяти.
Speaker A
То есть в этих вот микрочипах есть ячейки памяти.
Speaker A
Наши придумали, как сделать, чтобы на 5 нанометрах это работало лучше, чем нынешняя NAND память.
Speaker A
То есть у нас используют атомы как транзисторы.
Speaker A
Внутри кристалла атом переключается, как настоящий выключатель.
Speaker A
Вот как свет мы включаем, выключаем.
Speaker A
И изготовление литографов мы тоже пошли по пути альтернативной физики.
Speaker A
Потому что мы умные.
Speaker A
Кстати, наши разработчики говорят, что в итоге российский литограф будет в десятки раз дешевле голландского.
Speaker A
Ну, кроме того, что мы будем делать безмасочные литографы, я уже сказала, что мы будем использовать рентгеновское излучение.
Speaker A
Которое потенциально позволит уменьшить нанометрах этих чипов до 7 нанометров.
Speaker A
В общем, где мы сейчас находимся на нашем пути?
Speaker A
В Нижнем Новгороде вот этот ИПФ РАН, который придумал все эти зеркала.
Speaker A
Работает над литографом вот этим супер-пупер крутым.
Speaker A
А в Зеленограде на заводе Микрон работают над созданием литографа более приземлённого.
Speaker A
То есть от 90 до 130 нанометров.
Speaker A
Если в Нижнем Новгороде всё получится, то мы сразу же перескочим на размер 28-7 нанометров.
Speaker A
Вы представляете, какой это прорыв?
Speaker A
Единственная проблема, что нам нужна целая цепочка заводов.
Speaker A
Которые изготавливают что-то другое для этих литографов.
Speaker A
Надеюсь, тут мы тоже преуспеем.
Speaker A
Итак, давайте поговорим о том, почему же это так сложно сделать свой литограф.
Speaker A
Первое, нужно создать невероятно мощный и стабильный световой луч.
Speaker A
Как это делает ASML?
Speaker A
Они стреляют по летящим, по летящим каплям олова.
Speaker A
50.000 раз в секунду лучом лазера.
Speaker A
Это олово превращается в плазму и выделяет нужный свет.
Speaker A
Вот нужную волну.
Speaker A
Второе - линзы и зеркала.
Speaker A
Зеркала должны быть такими гладкими, что если вы каждое зеркало увеличите до размеров Земли.
Speaker A
Допустимая неровность поверхности не должна превышать 1 мм.
Speaker A
Далее, у них под лучом движется такая подложка.
Speaker A
На которой лежит блин кремниевый, да, и вот на этом блине рисуют много-много микрочипов.
Speaker A
Так вот эта платформа, она ускоряется сильнее, чем истребитель.
Speaker A
Последнее поколение литографов, там ускорение 32G.
Speaker A
Это значит, что подложка разгоняется от нуля до 100 км/ч за 0,09 секунд.
Speaker A
Это в 30 раз быстрее, чем болид Формулы-1.
Speaker A
И при этом она должна остановиться под лучом света с точностью до нанометра.
Speaker A
Поехали дальше.
Speaker A
Как борются с тряской в аппаратах ASML?
Speaker A
Литографы не стоят на обычном полу, под каждый литограф отливают отдельный бетонный блок весом сотни тонн.
Speaker A
То есть этот фундамент, он даже с фундаментом всего завода никак не связан.
Speaker A
Представляете, на нынешних заводах даже сотрудники ходят по специальным фальшполам.
Speaker A
Чтобы даже шаги не могли повлиять на тряску.
Speaker A
Дальше ещё интереснее.
Speaker A
Внутри этого аппарата существует короб.
Speaker A
В котором абсолютный вакуум.
Speaker A
И самые важные части парят на магнитной подушке.
Speaker A
Это как типа лифт работал в сериале Разрабы.
Speaker A
У них тоже сейсмографы стоят по периметру, которые улавливают малейшие вибрации.
Speaker A
Но только они не луч корректируют, и не зеркала.
Speaker A
Они корректируют всю эту платформу.
Speaker A
Опять же, по какому пути мы идём?
Speaker A
Можно же не шаблоном пользоваться, да?
Speaker A
Мы будем рисовать тоненьким лучом.
Speaker A
В таком случае можно использовать математическую коррекцию.
Speaker A
То есть электроника просто вычисляет, где находится заготовка сама, вот эта кремниевая пластина.
Speaker A
И корректирует луч относительно неё.
Speaker A
То есть если заготовка смещается.
Speaker A
То луч прыгает за ней.
Speaker A
Это как если бы лист бумаги трясся, но карандаш был бы привязан к ней системой наведения.
Speaker A
У нас есть огромное наследие в системах наведения.
Speaker A
Оказывается, мы годами и десятилетиями учились попадать с огромного расстояния белке в глаз.
Speaker A
Теперь эти навыки можно использовать в микромире.
Speaker A
Во-вторых, та самая адаптивная оптика.
Speaker A
Мы это делали тоже десятилетиями для космоса.
Speaker A
Ну потому что атмосфера - это такой кипящий котёл.
Speaker A
А если телескопы стоят на Земле, а не в космосе, не на спутниках, то получается, что нужно вот эту толщу воздуха постоянно как-то преодолевать.
Speaker A
И эти зеркала постоянно меняли форму для того, чтобы луч звезды оставался в фокусе.
Speaker A
Ну и третье - это математика и софт.
Speaker A
Это у нас вообще на самом высшем уровне.
Speaker A
Если кто-то не в курсе, наши олимпиадники по физике и математике стабильно на первом месте на всех мировых олимпиадах.
Speaker A
По, например, по Европе мы на первом месте всегда.
Speaker A
В мировых олимпиадах мы даже китайцев иногда обходим.
Speaker A
Теперь в чём сложность именно нашего проекта?
Speaker A
То, что касается рентгена.
Speaker A
Дело в том, что рентген - это тебе не обычный свет.
Speaker A
Для него зеркало - это вообще пустое место.
Speaker A
Он его насквозь прошивает.
Speaker A
То есть мы не можем обычными зеркалами сфокусировать луч.
Speaker A
Наше решение - это использование оптики скользящего падения.
Speaker A
Это типа как пускать блинчики по воде.
Speaker A
То есть зеркала под таким углом острым находятся к лучу, что всё-таки они его отражают.
Speaker A
Во-вторых, мы будем использовать многослойные зеркала.
Speaker A
Этакий нано-бутерброд.
Speaker A
Там каждое зеркало состоит из сотен слоёв металла разного типа, например, молибдена и кремния.
Speaker A
Толщина каждого слоя должна быть выверена с точностью до половины нанометра.
Speaker A
Проблема в том, что рентген всё равно рано или поздно поджаривает такое зеркало.
Speaker A
И слои металла начинают перемешиваться.
Speaker A
То есть сделать вот такие зеркала ещё и стабильными - это отдельный научный подвиг.
Speaker A
Дальше я зачитаю, потому что не понимаю ничего.
Speaker A
Стеклянных линз для рентгена не существует.
Speaker A
Коэффициент преломления у материалов в этом диапазоне почти равен единице.
Speaker A
Свет просто не отклоняется.
Speaker A
Как это обходят?
Speaker A
Используют зонные пластинки Френеля.
Speaker A
Это крошечные мишени с концентрическими кольцами.
Speaker A
Или составные преломляющие линзы из алюминия или бериллия.
Speaker A
Это требует ювелирной точности изготовления.
Speaker A
Которую сложно представить.
Speaker A
Ну и вакуум для наших установок тоже обязателен.
Speaker A
Воздух для рентгена, как густой туман, то есть атомы кислорода и азота.
Speaker A
Мгновенно поглощают лучи.
Speaker A
Любая пылинка или залетевшая туда молекула газа может сгореть на пути рентгена.
Speaker A
И не просто отбросить тень, а вообще испортит оптику.
Speaker A
Почему у нас получится?
Speaker A
Потому что в Новосибирске и Нижнем Новгороде сильнейшие школы именно рентгеновской оптики.
Speaker A
Мы десятилетиями делали зеркала для космических телескопов.
Speaker A
Оказалось, что навести телескоп на далёкую чёрную дыру и сфокусировать луч внутри литографа - это задачи-близнецы.
Speaker A
Где мы находимся?
Speaker A
У нас уже сделана альфа-машина.
Speaker A
В начале двадцать шестого года учёные отчитались о запуске прототипа лазерно-плазменного источника.
Speaker A
На длину волны 11,2 нанометра.
Speaker A
Это даже короче, чем у ASML, у них 13,5 нанометров.
Speaker A
И теоретически это даёт нам более высокую чёткость рисунка.
Speaker A
Показана принципиальная возможность работы MEMS-матрицы микрозеркал.
Speaker A
Она уже прошла испытания на радиационную стойкость под жёстким рентгеновским излучением.
Speaker A
Ребята, это вот эта та самая штука, которая состоит из миллиона микрозеркал.
Speaker A
Короче, каждое зеркальце на этой матрице.
Speaker A
Работает как пиксель.
Speaker A
Если ASML шарашит, например, одним лучом сквозь шаблон.
Speaker A
Да, вот засвечивает через прорезанные дырочки.
Speaker A
Вот этот вот фоторезист.
Speaker A
То мы же решили тонкой кисточкой рисовать.
Speaker A
Так вот, предположим, ты загружаешь в компьютер рисунок, который нужно отпечатать.
Speaker A
Значит, система такая.
Speaker A
Загружаем в компьютер рисунок.
Speaker A
Этот рисунок отправляется на микрозеркала.
Speaker A
Потому что вот идёт луч рентгеновский, да, отражается сначала от микрозеркал.
Speaker A
Потом он попадает на живые зеркала, которые уже как линзы фокусируют, да, то есть они всю картинку уменьшают ещё.
Speaker A
И её печатают уже.
Speaker A
Так вот, вот эти микрозеркала, они тоже шевелятся, но автономно каждое.
Speaker A
И получается, что каждое микрозеркальце, оно как пиксель.
Speaker A
Оно отвечает вот за пиксель этого рисунка.
Speaker A
И их задача, ну вот шарашит на них рентген, да, их задача.
Speaker A
Какие-то пиксели отвернуть, то есть зеркальце отворачивается, да, и вот этот луч отражает в сторону.
Speaker A
Это будет чёрный пиксель.
Speaker A
Там, где рисунка нет.
Speaker A
Вот, а какие-то должны, наоборот, отразить.
Speaker A
Это белый пиксель.
Speaker A
Ну представляете, как интересно.
Speaker A
Так как мы говорили о памяти на 5 нанометров.
Speaker A
Вот интересно, будут ли у нас литографы на 5 нанометров?
Speaker A
Основная затыка с литографами не в том, чтобы вот сделать оптику такую.
Speaker A
А в том, что фоторезист должен быть с очень мелкой молекулярной структурой.
Speaker A
Разработка такой химии идёт параллельно уже в России.
Speaker A
Но это задача не менее сложная, чем оптика.
Speaker A
Кстати, прикол вот про этот маленький нанометраж, да?
Speaker A
Ну что я уже сказала, что 90% оптики работает на гораздо более больших нанометрах.
Speaker A
Когда случился глобальный дефицит чипов.
Speaker A
В двадцать первом году.
Speaker A
Стали конвейеры автозаводов Mercedes и Toyota.
Speaker A
И проблема была не в отсутствии чипов на 5 нанометров.
Speaker A
А в нехватке копеечных контроллеров на 90 нанометров, которую делают в старых литографах.
Speaker A
Именно поэтому Россия начала с создания литографа на 28-65 нанометров.
Speaker A
Для того, чтобы закрыть все базовые потребности страны.
Speaker A
А не потому, что мы делаем смартфоны размером с кирпич.
Speaker A
Ну, надеюсь, я научила вас хоть чуть-чуть родину любить.
Topics:литографиямикрочипыроссийские технологииживые зеркалаASMLнанотехнологииполупроводникитехнологическая независимостьбезмасочная литографиянанометры
