برنامه بلندپروازانه روسیه: ساخت تراشه ۷ نانومتری اختصاصی تا سال ۲۰۲۸

مؤسسه‌ای روسی در حال کار روی تجهیزاتی ویژه برای ساخت تراشه با لیتوگرافی کلاس هفت نانومتری است. به‌نوشته‌ی تامز هاردور، مراحل توسعه‌ی پروژه در حال پیشرفت است و پیش‌بینی می‌شود که دستگاه تراشه‌سازی روسیه تا سال ۲۰۲۸ ساخته شود. کارشناسان روسی می‌گویند دستگاه تراشه‌سازی این کشور بهره‌وری بیشتری از دستگاه Twinscan NXT:2000i شرکت ASML خواهد داشت؛ دستگاهی که تولیدش بیش از یک دهه به‌طول انجامید.

مدت کوتاهی پس از شروع جنگ بین روسیه و اوکراین، تایوان اعلام کرد که صادرات تراشه‌های پیشرفته به روسیه را متوقف می‌کند. مدتی بعد آمریکا و بریتانیا و اتحادیه‌ی اروپا تحریم‌هایی علیه روسیه وضع کردند. به‌موجب این تحریم تقریباً تمامی شرکت‌های دارنده‌ی کارخانه‌ی تراشه‌سازی از همکاری با روسیه منع شدند. همچنین، شرکت‌هایی مثل آرم نمی‌توانند مجوز استفاده از فناوری‌هایشان را برای شرکت‌های روسی صادر کنند.

در واکنش به تحریم‌ها، دولت روسیه برنامه‌ای گسترده به راه انداخت و گفت که قصد دارد تا سال ۲۰۳۰ اولین تراشه‌ی اختصاصی کلاس ۲۸ نانومتری را بسازد و تا حد امکان برای ساخت تراشه به روش مهندسی معکوس اتکا کند و سراغ تعلیم نیروهای جدید برای فعالیت در حوزه‌ی تراشه‌سازی برود.

مانع بزرگی بر سر راه روسیه برای ساخت تراشه‌ی ۲۸ نانومتری وجود دارد: پیشرفته‌ترین کارخانه‌ی تراشه‌سازی روسیه درحال‌حاضر صرفاً می‌تواند تراشه‌ی ۶۵ نانومتری بسازد. به‌موجب تحریم‌ها، شرکت‌های بزرگ وابسته به آمریکا و اروپا اجازه‌ ندارند تجهیزات پیشرفته دراختیار شرکت‌های روسی قرار دهند. به‌همین‌دلیل، روسیه برای رسیدن به هدفش باید سراغ ساخت تجهیزات تراشه‌سازی اختصاصی برود.

مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی در آکادمی علوم روسیه گفته است که قصد دارد فراتر از انتظارات ظاهر شود و تا سال ۲۰۲۸ دستگاهی با توانایی ساخت تراشه‌ی هفت نانومتری بسازد. دستگاه‌های تراشه‌سازی بسیار پیچیده و گران‌قیمت‌اند و معمولاً ساخت آن‌ها به زمان زیادی نیاز دارد. دراین‌بین، نباید فراموش کنیم مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی یکی از دانشگاه‌های سرشناس حوزه‌ی فیزیک کاربردی در روسیه محسوب می‌شود.

دستگاه مدنظر روسیه تفاوت‌هایی با دستگاه‌های شرکت‌هایی مثل ASML خواهد داشت. مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی روسیه در پی استفاده از منبعی نوری با توان بیش از ۶۰۰ وات و طول موج نوردهی ۱۱٫۳ نانومتر است (طول موج EUV به ۱۳٫۵ نانومتر می‌رسد). ساخت این منبع نوری نیازمند تجهیزات بسیار پیشرفته‌ای است. ازآن‌جاکه منبع نوری مذکور توان نسبتاً کمی دارد، ابعاد آن کوچک‌تر و ساختش ساده‌تر خواهد بود.

شرکت‌های تراشه‌سازی برای ساخت تراشه‌های مبتنی‌بر لیتوگرافی ۳۲ نانومتر و کوچک‌تر، از دستگاه‌هایی استفاده می‌کنند که متکی‌بر سیستم لیتوگرافی غوطه‌وری هستند. ASML اولین سیستم لیتوگرافی غوطه‌وریِ خود، یعنی Twinscan XT:1250i را در اواخر سال ۲۰۰۳ معرفی و یک سال بعد، تولید تراشه‌ی ۶۵ نانومتری را ازطریق آن شروع کرد.

حدودا پنج سال طول کشید تا ASML دستگاهی با توانایی ساخت تراشه‌ی ۳۲ نانومتری بسازد. ASML که در حوزه‌ی تجهیزات تراشه‌سازی رهبر بی‌چون‌و‌چرای بازار محسوب می‌شود، حدوداً ۹ سال بعد دستگاهی ساخت که از پسِ تولید تراشه‌ی هفت نانومتری و پنج نانومتری برمی‌آمد. مدت‌زمان جهش ASML در بین لیتوگرافی‌های مختلف به‌وضوح نشان می‌دهد ساخت دستگاه‌های پیشرفته خصوصاً دستگاه‌هایی که قادر به ساخت تراشه‌ی هفت نانومتری باشند، چقدر مشکل است.

۱۴ سال طول کشید تا ASML از سیستم‌های ۶۵ نانومتری سراغ هفت نانومتری برود. مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی روسیه که هیچ تجربه‌ای در تراشه‌سازی ندارد و نمی‌تواند با سایر شرکت‌های این حوزه نیز در ارتباط باشد، می‌خواهد در حدوداً ۶ سال از صفر شروع کند و دستگاهی با توانایی مشابه بسازد. این پروژه بسیار بلندپروازانه به‌نظر می‌رسد.

یکی از مقام‌های مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی روسیه می‌گوید آن‌ها برخلاف شرکت‌هایی مثل TSMC به‌دنبال تولید تراشه در حجم انبوه نیستند؛ به‌همین‌دلیل، برنامه‌شان دست‌یافتنی است، حتی اگر در آغاز فرایند تولید بازدهی چندان زیاد نباشد. این مؤسسه تا سال ۲۰۲۴ دستگاهی آزمایشی می‌سازد تا نظر سرمایه‌گذاران احتمالی را جلب کند. دو سال بعد، نسخه‌ی پیشرفته‌تری ساخته می‌شود. دستگاه سال ۲۰۲۶ آماده‌ی تولید انبوه خواهد بود؛ اما بهره‌وری چندانی نخواهد داشت. کارشناسان روسی دو سال دیگر روی دستگاه کار می‌کنند تا درنهایت در سال ۲۰۲۸ نمونه‌ی نهایی آماده‌ی تولید شود. فعلاً مشخص نیست که مؤسسه‌ی فیزیک کاربردی روسیه و شرکای تجاری‌اش در سال ۲۰۲۸ چند دستگاه تراشه‌سازی خواهند ساخت.

دستگاه‌های لیتوگرافی، تنها تجهیزات موردنیاز برای ساخت تراشه نیستند. تعداد زیادی از دستگاه‌های دیگر نیز در فرایند تولید دخیل‌اند و بسیاری از آن‌ها در روسیه تولید نمی‌شوند. احتمالاً امکان تهیه‌ی این تجهیزات ازطریق شرکت‌های خارجی نیز وجود نخواهد داشت. روسیه مسیری دشوار برای ساخت تراشه دارد؛ اما برنامه‌ی جاه‌طلبانه‌ی کارشناسان این کشور در صنعت تراشه در نوع خود تحسین‌برانگیز است.