«Микрон»: посмотреть все, что скрыто

«Микрон» — одно из старейших и крупнейших российских предприятий микроэлектроники. Оно было основано в 1967 году как завод интегральных микросхем при Научно-исследовательском институте молекулярной электроники, появившемся в Зеленограде тремя годами ранее. Сегодня на предприятии работает около трех тысяч человек и ежегодно выпускается около полутора миллиардов чипов разного назначения, сфера применения которых — от уже упомянутых билетов на транспорт до автомобильной и бытовой электроники. Ежедневно продукцией «Микрона» пользуется около 10 млн человек, рассказывают на предприятии.

На «Микроне» действует жесткий «дресс-код». На высокоточном производстве предъявляются особые требования к чистоте помещений, поэтому, чтобы отправиться на экскурсию по ним, посетителям следует облачиться в халаты из специальной ткани и бахилы. Длинный коридор соединяет все основные корпуса предприятия, а под землей есть еще один тоннель, по которому можно перейти в высотку НИИМЭ.

Первый объект показа — демонстрационный зал, за стеклом которого находится основа основ любого микроэлектронного производства — чистые комнаты. На глобусовидную карту мира нанесены эмблемы поставщиков и партнеров «Микрона» в разных частях света.

В витринах представлены образцы изделий, в которых использовались чипы «Микрона». Среди них билеты на московский и стамбульский транспорт, на электрички, аэроэкспрессы, канатные дороги горнолыжного курорта «Роза Хутор», Останкинскую башню и много куда еще, а также банковские карты системы «Мир» и даже паспорта граждан Лаоса.

Чистые комнаты, в которых кремниевые пластины превращаются в чипы, не просто так называются чистыми. В них поддерживается особый микроклимат, а специальные приборы контролируют, чтобы все показатели — температура воздуха, влажность, давление, запыленность — находились в рамках заданных параметров. Малейшее отклонение может привести к браку в изделиях. Появление в чистой комнате человека в уличной одежде — немыслимая катастрофа, ведь любая лишняя пылинка может загубить работу нескольких месяцев.

В связи с этим обычные экскурсанты внутри чистых помещений не бывают, но для корреспондентов Инфопортала сделали исключение. «Дресс-код» здесь еще более строгий: необходимо облачиться в антистатический комбинезон с капюшоном, шапочку и высокие бахилы. На руки надевается целых две пары перчаток из разных материалов, а большую часть лица закрывает маска.

При этом в прямой контакт с пластинами операторы не вступают. Все операции проводятся с помощью герметичных SMIF-контейнеров, внутри которых класс защиты на порядок выше, чем в самой чистой комнате. Контейнер загружается в оборудование, а уже внутри него роботы выгружают пластины для проведения необходимых операций, число которых измеряется тысячами.

У каждого контейнера свой маршрут в чистой комнате, предусмотренный технологическим процессом в зависимости от типа продукции. Оператору необходимо лишь следить за корректностью выполнения процедур и делать отметки об их прохождении. При этом большая часть процессов автоматизирована с помощью радиочастотных меток, производимых самим «Микроном». Благодаря им, когда контейнер попадает в оборудование, аппарат сам понимает, какую операцию ему нужно выполнить с этими пластинами. Человеку остается только контролировать.

Один из главных участков чистой комнаты — фотолитография. Здесь на пластине формируется изображение, которое и позволяет ей превратиться в микросхему (или множество микросхем). С помощью лазера специальная установка (сканер) проецирует изображение с шаблона на пластину, покрытую светочувствительным материалом — фоторезистом, и формирует рисунок одного слоя. Количество слоев зависит от технологии. Например, в технологии 180 нанометров слоев 33. Из-за использования фоторезиста в комнате фотолитографии создано специальное освещение — чтобы не засветить материалы.

После фотолитографии пластина с нанесенным рисунком отправляется либо на травление, либо на легирование. Дальнейший маршрут каждой пластины зависит от назначения конечного изделия, которое из нее собираются получить. Одним из этапов является также обжиг в диффузионных печах — огромных вертикальных шкафах, способных принять до 150 пластин одновременно. Эта процедура длится от 4 до 8 часов. Чаще же всего на маршруте встречается химическая отмывка, которая проводится практически после каждой операции. Кроме того, на каждом этапе осуществляется контроль качества — как приборный, так и визуальный. Для контроля некоторых операций используются специальные пластины-спутники.

Последовательность процедур повторяется столько раз, сколько слоев должно быть нанесено на пластину. При производстве чипов по технологии 180 нанометров пластина проводит на маршруте в чистой комнате 2–3 месяца.

Из демонстрационного зала чистая комната не кажется огромной, но на самом деле эти помещения практически полностью занимают один из корпусов «Микрона». Здесь огромное количество разнообразного оборудования, большая часть которого, кстати, расположена на виброзащитных платформах, так как микроэлектронное производство очень чувствительно к вибрации.

Все необходимые для технологических процессов материалы подводятся по трубам, а продукты химических реакций выводятся по другим трубам — суммарно их длина достигает 200 километров. Таким образом, операторы не соприкасаются ни с какой химией. Тем не менее, на случай попадания вредных веществ на человека как в чистых комнатах, так и в других технических помещениях обязательно имеется аварийный душ — дергаешь за цепочку и на тебя выливается 200 литров воды.

На каждый квадратный метр чистой комнаты приходится 10 кв. метров технического этажа, где установлено оборудование, обеспечивающее работу производства. Здесь нет операторов в комбинезонах — работают только приборы и сервисные инженеры, обслуживающие оборудование.

Чистая комната, в которой мы побывали, работает по технологиям 90–180 нанометров — именно по ним производятся, в частности, билеты на транспорт, чипы для банковских карт и документов. Рядом находится аналогичное помещение для работы по технологии 65 нанометров. Кроме того, на «Микроне» по-прежнему много заказов на изделия из пластин диаметром 150 миллиметров. Ее чистые комнаты выглядят попроще, а пластины здесь находятся не в SMIF-контейнерах, а в открытой среде.

Но вернемся к производству билетов на транспорт. После чистых помещений пластины с нанесенными на них микросхемами попадают в цех карточной сборки. Там они сперва утоняются до 120 микрон, а затем режутся на отдельные чипы.

Следующий этап — вклеивание чипа в инлей — «обертку» из тонкого пластика, в которой он и попадет в карточку билета. Чип насаживается на маленькую иголку и приклеивается на инлей, на который уже нанесен специальный клей. Кроме того, инлей содержит антенну, при соединении с которой чип превращается в радиочастотную метку (RFID-метку). Метка — это мозг билета, который отвечает за его считывание валидатором в транспорте. На выходе из конвейера получаются четыре бобины меток, готовых к «вживлению» в карточки билетов.

Сами карточки поставляет метрополитен — их печатают в типографии, а не на «Микроне». В момент нашей экскурсии на «конвейере» находились «Единые» билеты, пригодные для проезда как в наземном транспорте, так и в метро. Бобины с билетами и инлеями загружаются в специальный «шкаф», который обеспечивает их склейку и последующую резку. Из «шкафа» выходят уже почти готовые билеты, которые операторы загружают в картонные коробки. Производительность одного такого аппарата — несколько сотен билетов в минуту. Всего же «Микрон» способен произвести до 50 миллионов билетов в месяц.

После этого остается только нанести на билет индивидуальный номер — и продукт готов. И, конечно, после каждой операции сотрудники «Микрона» осуществляют выборочный контроль качества. Если с выбранным билетиком что-то не так, вся партия уходит в брак. Аналогичные процессы происходят и с картой «Тройка», которая тоже производится на «Микроне».

В этом же цехе делают чипы для банковских карт платежной системы «Мир», загранпаспортов и прочих документов, для бытовой электроники. Чипы делятся на 6- и 8-пиновые. Первые компактнее и технологичнее, но выбор конкретного вида изделия зависит от задач, которые ему предстоит решать.

В принципе же продукция «Микрона» имеет практически неограниченное поле для применения в цифровой экономике. Чипами зеленоградского предприятия можно оснащать ювелирные изделия, шубы, бутылки с алкоголем и даже сельхозживотных. Среди образцов применения чипов в цехе «Микрона» представлен «умный стакан» с вшитой в него RFID-меткой. Это комплексное решение, реализованное предприятием совместно с типографией и разработчиком программного обеспечения. Оно служит для оптимизации процесса обслуживания в кафе. Работает это так: сделав и оплатив заказ, человек получает не напиток, а запрограммированный стакан, а затем направляется в зону самообслуживания, где автомат, считав информацию с чипа, нальет именно то, что было заказано.

Разумеется, в формате репортажа (пусть даже большого и богато иллюстрированного) невозможно максимально подробно рассказать обо всех тонкостях технологических процессов на микроэлектронном предприятии. Тех, кто хочет узнать об этом больше, «Микрон» приглашает на бесплатные обзорные экскурсии, которые проходят на заводе раз в месяц по понедельникам. Ближайшее такое мероприятие, на которое еще не набрана группа, состоится 18 июня. Зарегистрироваться на него можно будет на сайте «Микрона».

Подготовил Павел Чукаев, фотографии Инфопортала