2.1 Международная технологическая дорожная карта для полупроводникового производства

Основным документом, регламентирующим развитие мировой микроэлектронной промышленности, является Международная технологическая дорожная карта для полупроводникового производства (The International Technology Roadmap for Semiconductors1, ITRS). Данный документ составляется силами интернационального сообщества экспертов, включающего более 1200 специалистов из США, Японии, Тайваня, Европы и Кореи.

Международная технологическая дорожная карта издаётся с 1999 года, обновляется каждый год и содержит информацию по всем аспектам развития производства кремниевых ИС на 15 лет вперёд. Практически, это подробнейший план развития отрасли, содержащий главные тенденции, ближайшие и отдалённые задачи, а также нерешённые проблемы по каждому разделу полупроводникового производства.

Основными целями ITRS является

формирование технических требований к приборам, технологиям и к оборудованию,

определение потенциальных путей решения имеющихся проблем,

а также формирование календарного плана развития полупроводниковой промышленности.

Данные цели реализуется с помощью проведения международных форумов, на которых обсуждаются важнейшие вопросы развития отрасли, а также посредством организации кооперации и достижения соглашений между ведущими производителями полупроводниковых приборов и технологического оборудования, между поставщиками материалов и программного обеспечения, а также внутри научного сообщества.

За сравнительно короткий период времени полупроводниковая промышленность освоила технологию изготовления ИС на пластинах диаметром

100 мм (начало выпуска пластин 1975 г.),

150 мм (начало выпуска пластин 1983 г.),

200 мм (1987 г.)

и в настоящее время работает на пластинах с максимальным диаметром 300 мм (1995 г.).

Полупроводниковая пластина диаметром 300 мм

Согласно ITRS переход на пластины кремния диаметром 450 мм начнётся в 2012 году, и пластины данного диаметра будут использоваться вплоть до 2020 года.

Новая тенденция в микроэлектронике, которую необходимо отметить, касается конструирования ИС и заключается в объединении нескольких функционально различных ИС на одном кристалле, что приводит к созданию, так называемых «систем на кристалле» (system-on-chip, SoC). Другой вариант интеграции заключается в объединении нескольких различных кристаллов ИС в одном корпусе и создание, так называемых «систем в корпусе» (system-in-package, SiP). Такая интеграция позволяет с помощью одного устройства микроэлектроники решать целый комплекс задач. Например, микропроцессоры общего назначения могут соединяться с системами обработки сигналов для приложений беспроводной связи.

Прогресс в микроэлектронной промышленности происходит на фоне непрерывного усложнения технологии производства, удорожания разработки ИС, а также увеличения стоимости технологического оборудования и фабрики в целом. Так, например, если в 1979 году при производстве схем динамической памяти емкостью 64 Кбит с минимальным размером элементов 3,0 мкм проводилось 100 технологических операций и семь операций литографии, то производство 1-Гбит схем с минимальным размером элементов 0,13 мкм в 2001 году потребовало 440 технологических операций и 21 операцию литографии. За 30 лет, начиная с 1970 года, стоимость литографического оборудования выросла на 3 порядка величины.

Чуть меньшими темпами происходит рост стоимости создания новой фабрики. Начиная с 1970 года, стоимость фабрики возросла на 2 порядка величины и в настоящее время составляет около 2,5 млрд. долларов. Ожидается, что в ближайшем будущем эта цифра может возрасти до 5–10 млрд. долларов. Рассмотренные экономические тенденции свидетельствуют о том, что прогресс микроэлектроники лимитируется не только темпами внедрения новых технических решений или технологий, но и в значительной мере экономикой производства.