Новые микроэлектронные технологии
КМОП
НИИМЭ развивает семейства КМОП-технологий, стойких к воздействию внешних факторов. Такие микросхемы обладают большим быстродействием и меньшим энергопотреблением. Институтом разработаны решения многовариантной технологии КМОП, биполярных и БиКМОП на базе универсального маршрута.
Создан промышленный технологический процесс изготовления кремний - германиевых СВЧ интегральных схем по БиКМОП технологии, что позволяет расширять собственную электронную компонентную базу для проектирования и производства радиопередающих и принимающих систем нового поколения в устройствах связи и навигации.
Энергонезависимая память
НИИМЭ ведет проекты по энергонезависимой памяти таких видов, как EEPROM, Flash, FeRAM, ReRAM и SONOS. Комплексные исследования наиболее перспективных направлений идут совместно с академическими организациями и производителями оборудования.
Память FeRAM разрабатывается для систем хранения данных и энергоэффективных решений в беспроводной электронике, носимых устройствах, интеллектуальных счётчиках и UHF-метках. Она рассматривается как потенциальная альтернатива оперативной памяти для высоконадежных систем. FeRAM обеспечивает устойчивость к внешним воздействиям, высокую надёжность хранения и ресурс переключений в тысячи раз превосходящий флэш-память. Быстродействие достигает десятков наносекунд при низком энергопотреблении.
НИИМЭ разработал новую конструкцию ячейки энергонезависимой памяти для серийных микросхем первого уровня. Площадь ячейки сокращена более чем в два раза. На её основе создан блок, внедрённый в криптозащищённые микропроцессоры и микроконтроллеры для ID-документов и смарт-карт.
По результатам патентного поиска наши решения подтвердили свою уникальность и по ряду параметров опережают зарубежные аналоги.
Интегральная фотоника
Интегральная фотоника – ключевая технология следующего поколения для телекоммуникаций и сенсорных систем. Рост объёма данных и требования к энергоэффективности стимулируют переход к фотонным интегральным схемам, обеспечивающим высокую пропускную способность и минимальные потери при обработке и передаче сигналов.
НИИМЭ принимает участие в развитии отечественной фотонной экосистемы, концентрируясь на интеграции фотонных технологий в микроэлектронные платформы, разработке архитектур фотонных модулей и обеспечении технологической совместимости. Приоритетными направлениями являются фотонные решения для обработки данных, сенсорных систем и высокоскоростных интерфейсов, а также разработка элементной базы для специализированных применений.
3D сборка
НИИМЭ развивает семейства КМОП-технологий, стойких к воздействию внешних факторов. Такие микросхемы обладают большим быстродействием и меньшим энергопотреблением. Институтом разработаны решения многовариантной технологии КМОП, биполярных и БиКМОП на базе универсального маршрута.
Создан промышленный технологический процесс изготовления кремний - германиевых СВЧ интегральных схем по БиКМОП технологии, что позволяет расширять собственную электронную компонентную базу для проектирования и производства радиопередающих и принимающих систем нового поколения в устройствах связи и навигации.
Материалы
Чистые материалы
НИИМЭ специализируется на разработке и организации серийного производства специальных материалов для микроэлектроники: высокочистых химических реагентов, литографических материалов и суспензий, соответствующих современным отраслевым требованиям.
Совместно с академическими институтами и промышленными предприятиями был разработан полимерный светочувствительный материал фоторезист. Ведутся НИОКР по созданию других критически важных материалов. Такая кооперация позволила выйти на серийное производство, наладить метрологию и систему качества материалов.
Развивается направление компьютерного моделирования процессов фотолитографии, что позволяет ускорить разработку новых типов химических материалов и оптимизировать их параметры под требования производства.
Физико-химическая аналитическая лаборатория
Для контроля качества технологических процессов создана физико-химическая аналитическая лаборатория (ФХАЛ). Ее задача — измерение параметров жидких технологических сред, используемых при обработке пластин, включая показатели, которые не могут быть зафиксированы встроенными в производственные линии приборами.
Лаборатория размещена в чистой комнате и оснащена современным аналитическим оборудованием, не имеющим аналогов в России, СНГ и Восточной Европе. Она способна определять более 35 элементов таблицы Менделеева с чувствительностью до 5 триллионных долей. Разработано и аттестовано более 150 уникальных методик измерений. Высокоточная инфраструктура обеспечивает проведение до 1500 анализов в год.
ФХАЛ ведет анализ параметров жидких технологических сред на уровне от единиц ppt, а также осуществляет контроль воздушно-молекулярных загрязнений в чистых производственных помещениях.
По заказу лаборатория занимается разработкой сверхчистых химических материалов и реактивов, составлением технических требований к сверхчистым материалам и рекомендаций по их использованию, исследованиями и разработкой технологий для обеспечения производства качественных сверхчистых материалов, разработкой методик анализов и контроля технологических сред производства полупроводников.
Испытания проводятся на современном аналитическом оборудованием, что обеспечивает достоверный результат, согласно техническим регламентам и государственным стандартам.
Лаборатория аккредитована по ГОСТ ISO/IEC 17025-2019 (№ Ra.RU.21OE26) и СМК ISO 9001:2015. Обладает чистыми помещениями с классом чистоты 3-7ИСО (ГОСТ Р ИСО 14644).
Технологическое оборудование
НИИМЭ как головное предприятие отрасли создает и внедряет современное технологическое оборудование для производства субмикронных СБИС. Основное внимание уделяется разработке полного цикла, необходимого для формирования отечественного производственного комплекса. Разработаны требования к оборудованию для производства на пластинах диаметром 200 и 300 мм.
Создана спецификация на технологическое оборудование для производства кристаллов с нормами 28 - 14 нм. Особое значение придается разработке специализированного оборудования в кооперации с другими предприятиями отрасли и постановке технологических процессов на производственных площадках. Комплексные испытания оборудования проводятся в специализированных чистых помещениях, соответствующих современным международным стандартам.
Гетероструктуры
НИИМЭ организовал серийное производство полупроводниковых гетероструктур твердых растворов на подложках GaAs и InP диаметром до 150 мм. Работа была направлена на комплексное развитие научно-технического и производственного базиса для создания наукоемкой радиоэлектронной продукции и организацию промышленного производства гетероструктур. Полученный результат позволил существенно повысить надежность, уменьшить габариты и снизить стоимость приемо-передающих модулей. Сегодня эта продукция уже применяется предприятиями, разрабатывающими и производящими системы спутниковой связи, радиолокации, оборудование для 5G и 6G сетей.
ИИ Технологии
Методы машинного обучения применяются в микроэлектронике в таких направлениях как синтез новых материалов, проектирование элементов технологических процессов и создание «цифровых двойников» при моделировании техпроцессов.
Генеративные модели на основе ИИ, обладающие значительными вычислительными мощностями и наборами данных, позволяют быстрее находить новые материалы с заданными свойствами, необходимые на разных этапах производства полупроводников.
Методами машинного обучения могут решаться следующие обратные задачи в микроэлектронике:
- расчет физических и геометрических параметров транзисторных структур по заданным электрическим характеристикам готового изделия;
- получение измененной геометрии элементов топологии с целью коррекции эффектов оптической близости при проектировании фотошаблонов для операций масочной фотолитографии;
- определение допустимых диапазонов измеряемых параметров на ранних этапах технологического процесса изготовления интегральных схем, обеспечивающих соответствие целевым электрическим характеристикам готового изделия.
Перспективным направлением является дополнение «цифровых двойников» технологических процессов моделями машинного обучения. Это позволяет консолидировать «цифровых двойников» интегральных схем и технологии их изготовления, разработать недостающие физические, схемотехнические и другие виды моделей для описания жизненного цикла интегральных схем, получить предиктивную аналитику. Такой механизм повышает отказоустойчивость конечных микросхем и качество фотолитографии за счет прогнозирования качества печати различных паттернов.