Корпусируем сами
Технополис GS Nanotech
Головной исполнитель в этом крупном проекте — НИУ «Московский институт электронной техники (МИЭТ). Он выполняет роль координатора работы, взаимодействует с промышленными партнерами, дизайн-центрами, отвечает за своевременное выполнение всех задач и ведет собственные разработки.
«Очевидность отсутствия отечественных серийных технологий и материалов для корпусирования в пластик (компаундов для герметизации микросхем и заполнения подкристального пространства, разделительных и отмывочных материалов для пресс-форм) не только не позволяет обеспечить развитие микроэлектронной отрасли, но и не дает возможности гарантировать стабильный выпуск ответственной продукции, так как в настоящее время поставки подобных материалов из-за рубежа сталкиваются со все большими трудностями. ФИЦ ПХФ и МХ РАН совместно с Институтом пластмасс обладают взаимодополняющими компетенциями в области наук о полимерах и композиционных материалах. Поэтому к созданию технологии изготовления компаундов для корпусирования эти организации приступили сплоченной командой», — рассказал «Стимулу» заведующий отделом полимеров и композиционных материалов ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН, кандидат химических наук Георгий Малков.
Заведующий отделом полимеров и композиционных материалов ФИЦ ПХФ и МХ РАН, кандидат химических наук Георгий Малков
Нужны российские кристаллы
Корпусирование (сборка) микросхем — это финальный этап перед их использованием. Вокруг полупроводникового кристалла формируется полимерный корпус, защищающий его от внешних факторов — пыли, влаги, механических повреждений или электромагнитных помех. Для создания полимерных корпусов используется набор из четырех материалов: заливочного, герметизирующего, смазывающего и очищающего. Ранее применялись импортные материалы, но из-за санкций закупка сырья и компонентов из европейских стран, США, Японии и Кореи сильно ограничена. Китайская продукция уступает лучшим западным аналогам и не устраивает российских производителей микросхем по качеству, поскольку от партии к партии характеристики материалов сильно отличаются.
В России в сегменте корпусирования микросхем работают несколько предприятий, среди них крупнейший в России производитель микроэлектроники с топологическими нормами до 90 нм завод «Микрон» и российский инвестиционно-промышленный холдинг GS Group, который также разрабатывает и производит микроэлектронную продукцию. О том, какова сейчас ситуация в России в этой области, нам рассказал директор по развитию GS Nanotech Алексей Бородастов.
Директор по развитию GS Nanotech Алексей Бородастов
«Если говорить о микросхемах в полимерных корпусах, то все зависит от их сложности, — говорит он. — Под освоенные техпроцессы наших производителей кристаллов (до 180 нанометров) есть ряд предприятий, серийно корпусирующих микросхемы. Но, как правило, это старые корпуса, используемые с 70‒80-х годов прошлого века, такие как TSOP, QFP. Современную электронику из микросхем в таких корпусах создать не получится — не позволят требования по габаритам и производительности».
По его словам, развитие этого направления тормозят два фактора. Первый — технологический. В России отсутствует современное производство кристаллов. «Российским дизайн-центрам, которые хотят произвести современную микросхему, проще корпусировать микросхемы там, где кристаллы изготавливаются, к сожалению не в России, — сетует эксперт. — А требований Минпромторга об обязательности проведения данной технологической операции в России на сегодняшний день нет».
Второй фактор — рыночный. Сам рынок микросхем относительно мирового у нас очень небольшой, доля современных российских микросхем на нем невелика. И идут они в основном на нужды ОПК. Как отмечает Алексей Бородастов, рыночной стоимости услуг корпусирования можно достичь при массовом производстве сотнями тысяч и миллионами единиц в год, а российский рынок такой потребности в российских микросхемах не обеспечивает. Но ситуация начинает медленно меняться. Минпромторг проводит грамотную политику стимулирования спроса на отечественные микросхемы. Ряд производителей уже имеет заказы на сотни тысяч и даже миллионы микросхем в год, но таких примеров пока единицы.
«Наше предприятие производит современные многоконтактные безвыводные корпуса, к примеру BGA, используемые в микросхемах памяти, процессорах, системах-в-корпусе. Выбор российских современных микросхем для этого производства довольно-таки скудный, и они не позиционируются для применения на массовом рынке. Ситуацию поменяет запуск современного кристального производства и расширение номенклатуры современных контроллеров и процессоров, производимых в стране, и мы готовы перейти на серийный выпуск. Пока этого не случилось, стараемся участвовать во всех ОКР по разработке микросхем в надежде на масштабирование производства в будущем. А параллельно занимаемся разработкой и производством различной электроники», — говорит директор по развитию GS Nanotech.
Завод «Микрон» за последний год значительно расширил производственные мощности сборочного подразделения. Запущены новая линия сборки в пластиковые корпуса, дополнительные линии сборки чип-модулей для банковских карт и электронных документов, корпусирования микросхем для экстремальной электроники.
На дочернем предприятии «Микрона», МСП, также запущена первая в России линия по сборке COB-модулей для транспортных карт. COB (Chip on Board, «микросхема на плате») — технология монтажа микросхем и полупроводниковых приборов, при которой кристалл микросхемы без собственного корпуса распаивается непосредственно на печатную плату и покрывается изолирующей смесью для защиты от внешних воздействий.
Как пояснил «Стимулу» начальник сборочного производства АО «Микрон» Дмитрий Терентьев, в микроэлектронике применяется множество типов сборки, в зависимости от назначения изделия. Освоение новых технологий позволяет обеспечивать изделиями микроэлектроники российские предприятия. Например, SIP-сборка — несколько кристаллов монтируются на подложке под одним корпусом (применяется в мобильных, бытовых, умных устройствах), 3D-сборка — монтаж кристалла на кристалл для уменьшения площади изделия, при этом увеличивается его функционал (например, в одном корпусе могут совмещаться микроконтроллер MIK32 АМУР и флеш-память, такие изделия применяются в автоэлектронике, промышленной электронике, бытовых и умных устройствах), силовая чопперная сборка — установка, которую можно собрать из различных модулей в зависимости от нужд производства (силовые модули отвечают за контроль и регулирование уровня напряжения и тока, применяются в судостроении, в том числе в судах, предназначенных для работы в арктических условиях).
Начальник сборочного производства АО «Микрон» Дмитрий Терентьев
Свою продукцию «Микрон» в основном отгружает заказчикам в виде микросхем на пластинах, частично корпусирует на своих мощностях. «Микрон» выпускает микросхемы в том числе в многовыводных корпусах QFN64 и QFN104 на 64 и 104 вывода соответственно (применяются в бытовой и автоэлектронике, в устройствах связи), в миниатюрных корпусах VSSOP-8 (применяются в системах сбора данных, контрольно-измерительном оборудовании, датчиках тока, компараторах), силовых TO-корпусах (применяются в преобразователях и стабилизаторах напряжения, управлении двигателями постоянного тока и других силовых устройствах).
«Мы полностью поддерживаем все проекты, направленные на производство российских материалов для микроэлектроники. Химия и газы в микроэлектронике — важнейший фактор функционирования производства и конкурентоспособности продукции. В техпроцессе кристального производства на “Микроне” применяются десятки сверхчистых химических материалов, газов и газовых смесей, из них 27 уже успешно аттестованы и замещены на российские сверхчистые материалы. “Микрон” заинтересован в освоении новых материалов, активно взаимодействует со всеми разработчиками и производителями. Наша цель в среднесрочной перспективе — полностью перейти на отечественные материалы, это критически важно для обеспечения технологического суверенитета отрасли», — говорит Дмитрий Терентьев.
Алексей Бородастов, в свою очередь, отметил, что GS Group также приветствует любые проекты, которые приведут к реальному импортозамещению. «Если получится достичь хороших технических результатов, важно не упустить экономическую составляющую. Мы работаем на коммерческом рынке, где правит стоимость, и конкурировать нам приходится с зарубежными аналогами. Готовы участвовать в испытаниях, делиться обратной связью, подключать технологов и конструкторов к процессу “доводки” материала», — говорит директор по развитию GS Nanotech.
Процесс корпусирования микросхемы
Создать надежный корпус
Ученые ФИЦ ПХФ и МХ РАН и Института пластмасс решили не разрабатывать с нуля новые материалы для корпусирования микросхем, а исследовать импортные аналоги. Их всесторонне проанализировали и выяснили состав. Благодаря этому отпала необходимость перебирать все возможные комбинации компонентов, и это значительно ускорило разработку.
«Составы материалов для корпусирования микросхем теперь нам известны. Нашему центру совместно с коллегами из Института пластмасс удалось их расшифровать и отработать технологии получения. Мы определили химическую природу полимерной основы каждого из четырех материалов и наполнителей, которая также входит в состав — в некоторых материалах до 85 процентов. При этом удалось не просто определить и скопировать импортные составы, но и улучшить их по некоторым параметрам», — рассказал старший научный сотрудник ФИЦ ПХФ и МХ РАН, кандидат технических наук Кирилл Пахомов.
Ученые смогли увеличить теплостойкость компаунда для заливки подкристального пространства, уменьшить вязкость герметизирующего материала, а главное — хоть и ненамного, но упростить химический состав компаундов в сравнении с иностранными. Оптимизация продолжается, разработчики стремятся увеличить срок хранения составов и максимально перейти на отечественное сырье.
«Найти составляющие материала удалось достаточно быстро, а определить, в каком соотношении они находятся, гораздо сложнее. Тем не менее и эта работа выполнена. Сейчас, с одной стороны, мы продолжаем отрабатывать технологию получения материалов из доступных аналогов, а с другой — НИУ МИЭТ уже приступил к первичной апробации материалов в корпусировании многовыводных микросхем», ― пояснил исследователь.
Цех с линией по сборке микросхем в пластиковые корпуса на заводе «Микрон»
Ученый отметил, что даже маленькая неточность в создании корпуса может влиять на работу микросхемы и прибора целиком, а значит, получаемые материалы от партии к партии должны иметь стабильный набор характеристик. В лабораториях НИУ МИЭТ установлено, что экспериментальные образцы обладают удовлетворительными характеристиками. Но исследования в ФИЦ ПХФ и МХ РАН и Институте пластмасс продолжаются.
«Для выполнения работ были поставлены крайне сжатые сроки, — говорит Георгий Малков. — Исследования начались в октябре 2023 года, и уже в марте 2025-го должна быть создана технология изготовления компаундов, необходимо будет пройти испытания на базе промышленных партнеров. Окончание проекта с запуском производства планируется на осень 2025 года».
Автор: Алексей Андреев
Источник: https://stimul.online/articles/innovatsii/korpusiruem-sami/
последние события
Главное за неделю, по мнению редакции канала «Русская электроника»
В ежедневном потоке трудно уследить за всеми новостями разом. Мы ценим ваше время, поэтому собрали главное за неделю, по мнению редакции канала «Русская электроника».
читать далееВ России создали устройство для улучшения качества 5G и 6G связи. Оно направляет сигнал в обход «слепых» зон
Российские ученые создали не имеющий аналогов прибор, позволяющий улучшить качество связи пятого-шестого поколения. При развертывании сетей 5G технология позволит сократить необходимое количество базовых станций.
читать далееХотели обойти санкции США, но даже не изменили название? TSMC, возможно, производила чипы Huawei, но формально для другой китайской компании
TSMC приостановила сотрудничество с Sophgo.
читать далееПрорыв в разработке графеновых мемристоров открывает путь к следующему поколению искусственного интеллекта
Корпусируем сами
Российские ученые разрабатывают материалы для корпусирования микросхем.
читать далееИмпортозамещенный Ту-214 поднялся в воздух
Опытный Ту-214 полностью из российских деталей впервые поднялся в воздух.
читать далееГлавное за неделю
В ежедневном потоке трудно уследить за всеми новостями разом. Мы ценим ваше время, поэтому собрали главное за неделю.
читать далееКитайская компания показала свои наработки по роботизированным платформам.
Не графика. Просто прописываются контуры будущего.
читать далееПомощник