Rusia heeft de derde fase voltooid in de ontwikkeling van zijn eerste fotolithografiesysteem dat werk kan maken met wafers tot 200 mm en een resolutie van 130 nanometer (nm). Het prototype, ontwikkeld door het Zelenograd Nanotechnology Centrum (ZNTC) in samenwerking met het Wit-Russische bedrijf Planar, bevindt zich inmiddels in interne tests. Er moeten echter nog nieuwe fasen worden doorlopen voordat het in een fabriek voor de industriële productie van chips kan worden gebruikt.
De kernpunten van de Russische 130 nm-fotolithograaf in 20 seconden
- ZNTC heeft de derde fase van de ontwikkeling van een 130 nm-fotolithograaf voor wafers tot 200 mm afgerond.
- Het systeem gebruikt excimeerlasers van 193 nm, een DUV-technologie die wordt gebruikt in semiconductor fabricageprocessen.
- Het volledige project is gefinancierd met 5.700 miljoen Russische roebels uit publieke middelen.
- Het prototype moet nog tests en validaties doorstaan voordat het in productie kan gaan.
- ZNTC verwacht vanaf 2027 serieleveringen van deze systemen te starten, hoewel grootschalige industriële productie mogelijk meer tijd vergt.
De aankondiging is belangrijk voor de Russische industrie omdat fotolithografie een van de meest complexe onderdelen is binnen de semiconductorproductie. Het systeem projecteert het patroon dat de structuren van een geïntegreerde schakeling definieert op een wafer. Maar een functioneel prototype betekent nog niet dat er een machine klaar is voor gebruik in een chipfabriek.
Dat is het belangrijkste verschil tussen deze aankondiging en grootschalige industriële productie. ZNTC heeft erop gewezen dat er nog preliminaire tests en afstemming van het technologische proces nodig zijn voordat het systeem stabiel in operationele omstandigheden kan worden ingezet.
Een 130 nm-systeem dat nog in de testfase is
De derde fase van het onderzoeks- en ontwikkelingsproject werd formeel afgerond op 7 augustus 2026. Volgens CNews was de oorspronkelijke planning om deze fase in maart te voltooien, dus was de oplevering meerdere maanden vertraagd.
Het systeem is ontworpen om via projectie het patroon van een geïntegreerde schakeling over siliciumwafers van maximaal 200 mm te transfereren. Het doel is processen volgens een 130 nm-norm.
Tijdens deze fase zijn ook twee prototypes van een excimeerlus van 193 nm ontwikkeld, evenals testmaskers en teststructuren. Het project omvatte bovendien een testbank voor het meten en controleren van fotolithografische kenmerken en optische aberraties bij de gebruikte golflengtes.
Deze elementen zijn cruciaal omdat een lithografiesysteem meer is dan alleen een lichtbron. De precisie van de optiek, beweging van de wafer, uitlijning, patrooncontrole en herhaalbaarheid bepalen of een machine geschikt is voor productieomstandigheden.
ZNTC meldt dat de basistechnologie voor het prototype is voltooid, maar dat het nog steeds de voorbereidingen en tests moet afronden voordat het kan worden ingezet voor industriële productie.
De Russische machine gebruikt DUV, niet EUV
Het systeem maakt gebruik van een diepe ultraviolette lichtbron, bekend als DUV, gebaseerd op excimeerlasers van 193 nm.
Deze technologie heeft een lange geschiedenis in de halfgeleiderfabricage. Met een golflengte van 193 nm kunnen processen worden uitgevoerd die veel verder gaan dan oudere optische lithografieën, hoewel het eindresultaat ook afhangt van de optiek, belichtingsmethoden en andere procesfactoren.
Vergelijkingen met de meest geavanceerde systemen moeten voorzichtig worden gemaakt. Moderne lithografiesystemen voor de nieuwste chips gebruiken geavanceerdere technieken, zoals extreme ultraviolet lithografie (EUV).
Het is dus niet correct om een 130 nm-systeem gelijk te stellen aan een modern chipproductiesysteem. De waarde ligt in het ontwikkelen van eigen capaciteiten voor een productieniveau dat als volwassen wordt beschouwd en nog steeds nuttig is in bepaalde industriële sectoren.
Het Russische project noemt onder meer Nikon, Canon en ASML als buitenlandse referenties. Volgens de documentatie die CNews citeert, probeert Rusland de benodigde resolutie te bereiken door een combinatie van eigen technologie, inclusief verlichtingssystemen, en nationale materialen.
5.700 miljoen roebels financiering voor het prototype
De volledige ontwikkeling van het systeem is gefinancierd met 5.700 miljoen roebels uit publieke middelen van het Russische Ministerie van Industrie en Handel.
Het derde fasebudget alleen overschreed 2.460 miljoen roebels.
Volgens de details gepubliceerd door CNews, is ongeveer 1.000 miljoen roebels besteed aan werkzaamheden door Planar en LASSARD. Daarnaast gingen 912,9 miljoen roebels naar materialen en componenten, en werden 95,1 miljoen roebels aan arbeidskosten toegerekend.
De documenten geven ook een schatting van de kosten van het systeem zelf op 542,2 miljoen roebels. De twee lasers ontwikkeld voor het project kosten respectievelijk ongeveer 49 en 46 miljoen roebels.
Deze verdeling onderstreept dat het ontwikkelen van een lithografiesysteem veel complexer is dan het simpelweg fabriceren van een lichtbron of precisieapparatuur. Een aanzienlijk deel van het budget gaat naar componenten, integratie, optiek, testen en procesontwikkeling.
Planar levert een belangrijke bijdrage aan de ontwikkeling
Hoewel het project zich presenteert als een initiatief van ZNTC, bestaat de machine niet uitsluitend uit componenten van Russische oorsprong.
De documenten van CNews identificeren Planar uit Wit-Rusland als een belangrijke partner, verantwoordelijk voor delen zoals mechanische onderdelen en de fabricage en afstelling van het prototype. LASSARD ontwikkelde de lasers die in het systeem worden gebruikt.
Het is daarom belangrijk om te nuanceren dat het prototype ontstaat door samenwerking tussen Russische en Wit-Russische partijen. De beschikbare documenten maken het niet mogelijk om te stellen dat alle onderdelen volledig van Russische makelij zijn.
Deze nuance is ook relevant voor het beoordelen van de mate van technologische onafhankelijkheid die is bereikt.
De echte uitdaging begint na het prototype
Het maken van het eerste prototype is slechts een deel van de oplossing. Een lithografiemachine voor gebruik in fabrieken moet gedurende lange periode uiterst nauwkeurig blijven functioneren en compatibel zijn met andere productieprocessen.
Alexander Mijailov, projectleider bij Strategy Partners en geciteerd door CNews, benadrukt dat de technologische kenmerken en betrouwbaarheid onder echte omstandigheden nog moeten worden bevestigd. Ook moet worden getest of de machine compatibel is met bestaande productielijnen.
ZNTC verwacht dat vanaf 2027 leverancierscontracten worden afgesloten voor serieproductie. Dit betekent niet dat direct grote aantallen machines worden geproduceerd of dat ze meteen in vele fabrieken kunnen worden geïnstalleerd.
Het verschil tussen het bestellen van de eerste units en het bereiken van stabiele grootschalige productie is vooral groot in halfgeleiderapparatuur. Een fabriek vereist dat een machine niet slechts één keer functioneert, maar herhaalbaar is met de vereiste precisie en betrouwbaarheid voor industriële productie.
Daarom wordt verwacht dat de belangrijke sprong naar breedwaardige productie pas enkele jaren na het prototype zal plaatsvinden.
130 nm heeft nog steeds industriële toepassingen
Hoewel 130 nm-verwerking ver verwijderd is van de nieuwste generaties processoren en AI-versnellers, betekent dat niet dat ze nutteloos zijn.
Geregelde processen blijven relevant voor industriële elektronica, controllers, bepaalde automobielcomponenten, communicatiesystemen en andere apparaten waarin transistorafmetingen niet de enige beoordelingsfactor zijn.
Volgens schattingen van CNews zou het Russische installatiespark vergelijkbaar met huidige buitenlandse systemen bestaan uit ongeveer 25-40 machines. De potentiële vraag tot 2030-2032 ligt op 15-25 eenheden, rekening houdend met slijtage en uitbreidingsplannen.
Dat wijst op een relatief kleine markt. Het doel is niet om te concurreren met grote wereldwijde fabrikanten, maar om buitenlandse systemen geleidelijk te vervangen en de capaciteit voor productie van volwassen processen te behouden.
ZNTC beschikt bovendien al over ervaring met een vorige generatie. Het centrum ontwikkelde een 350 nm-fotolithograaf die in serie werd genomen en werkte ook aan een elektronenstraal-lithografiesysteem met een ontwerpresolutie van 150 nm.
De stap naar 130 nm maakt dus deel uit van een bredere technologische evolutie.
De volgende stap: 90 nm
ZNTC heeft al doelen geformuleerd voor onder 130 nm. De algemeen directeur gaf eerder aan dat de werkzaamheden de weg zouden vrijmaken voor systemen met 90 nm-normen.
Het feit dat het prototype op 130 nm bestaat, betekent niet dat de volgende stap al is gezet. Het biedt wel een technologische basis voor verdere ontwikkeling van lichtbronnen, optiek, positionerings- en controlesystemen en fabricagetechnologieën.
Het belangrijkste indicator voor het succes op middellange termijn is niet alleen het produceren van enkele 130 nm-systemen, maar het opbouwen van een industriële keten die deze machines kan fabriceren, onderhouden en verbeteren.
Het verschil tussen een prototype en een duurzame technologische platform is enorm.
Vooralsnog heeft Rusland een experimenteel systeem van 130 nm voor 200 mm wafers ontwikkeld en de interne tests afgerond. De volgende uitdaging is om aan te tonen dat het systeem betrouwbaar kan worden gemaakt voor echte fabrieksomstandigheden en daarna voldoende units te produceren om bestaande buitenlandse systemen te vervangen.
Het werk aantoont dat Rusland meer stappen moet zetten om echt concurrerende lithografiesystemen te ontwikkelen, maar het laat zien dat het een significante technologische basis heeft opgebouwd.
Veelgestelde vragen
Welke processen kan de nieuwe Russische lithograaf fabriceren?
Het systeem is ontworpen voor een procesondersteuning van 130 nm en wafers tot 200 mm diameter.
Produceert de Russische lithograaf al chips op grote schaal?
Nee. Het betreft een prototype in testfase dat nog voor validatie, betrouwbaarheid en productie klaar moet worden gemaakt.
Hoeveel kostte de ontwikkeling?
Het volledige project is gefinancierd met 5.700 miljoen roebels uit publieke middelen, waarvan de derde fase 2.460 miljoen roebels overschreed.
Wanneer zal de 130 nm-Russische lithograaf in productie gaan?
ZNTC verwacht vanaf 2027 seriecontracten af te sluiten. Dit betekent niet dat grote aantallen machines meteen beschikbaar zullen zijn; de volledige industriële productie zal nog de nodige tijd vergen.
vía: cnews.ru