eng
"Крокус Наноэлектроника" – совместный проект корпорации "Роснано" и франко-американской компании Crocus Technology. Предприятие создано для промышленного производства магниторезистивной памяти с использованием технологии Magnetic Logic Unit (MLU). КНЭ стала резидентом технополиса "Москва", в конце 2013 года было объявлено о запуске первого технологического оборудования.
Теги: magnetoresistive memory semiconductor industry магниторезистивная память полупроводниковая промышленность
Господин Дидик, каковы предпосылки разработки магниторезистивной памяти?
Создание быстродействующей памяти путем интеграции магнитных элементов с полупровод-
никовыми приборами – задача, над которой исследователи работают уже несколько десятков лет. Существующие типы памяти близки к пределам своих возможностей, поэтому ведется поиск новых путей, и магниторезистивная память (MRAM) имеет очень хорошие перспективы. Сейчас ее развитие находится на стадии перехода к промышленной реализации разработок третьего поколения.
В общем виде магниторезистивная ячейка представляет собой структуру, которая включает два магнитных слоя и разделяющий их изолятор. Принцип хранения информации основан на разнице в электрическом сопротивлении ячейки при параллельном намагничивании слоев и при антипараллельном намагничивании слоев. Скорость намагничивания высока, поэтому по своему быстродействию MRAM сравнима с SRAM и DRAM, но, в отличие от последних, способна сохранять информацию при отсутствии внешнего питания. По сравнению с другими видами энергонезависимой памяти, например с флэш и EEPROM, MRAM характеризуется значительно более высокой скоростью записи и считывания информации. Уникальная особенность MRAM – безопасность, поскольку некоторые существующие технологии атаки на память к ней не применимы. Единственный недостаток MRAM – меньшая плотность ячеек и, соответственно, меньшая емкость, чем у DRAM и NAND-флэш. При этом магниторезистивная память имеет более низкую себестоимость, так как изготавливается с применением обычных для производства электронных приборов технологических операций, а структура ячейки проще, чем, например, у флэш-памяти.
Расскажите, пожалуйста, о решениях, предложенных Crocus Technology.
Crocus Technology была создана в 2004 году для коммерциализации разработок лаборатории Spintec. Штаб-квартира компании расположена в США, а исследовательский центр в Гренобле, Франция. В кооперации с IBM мы разработали технологию MLU, которая позволяет создавать магниторезистивные элементы, размещаемые в металлизированных слоях на полупроводниковом приборе без нарушения структуры последнего. То есть мы нашли решение, как сформировать магниторезистивную ячейку и как присоединить ее к приборам с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник (КМОП). Фактически мы объединяем в одном процессе две известные, хорошо отработанные технологии и получаем продукт с новыми свойствами, который совместим с традиционной элементной базой и пригоден для массового производства.
MLU – универсальная технология, позволяющая выпускать магнитные ячейки не только для MRAM, но и, например, для датчиков магнитного поля. Магниторезистивная ячейка может использоваться и как логический элемент для сравнения сохраненной в ней информации с поступающими данными. В этом случае информация не считывается из памяти и обеспечивается исключительно высокая степень ее защиты при применении в защищенных решениях.
Еще одно принципиальное отличие нашей разработки – нагрев магнитной структуры перед записью данных. Эта технология получила название Thermally Assisted Switching (TAS). Также мы первыми смогли реализовать технологию производства магнитных ячеек с топологической нормой 90 нм.
TAS MRAM энергонезависима, характеризуется хорошим быстродействием, низкой стоимостью и долговечностью.
В каких областях могут использоваться ваши магниторезистивные элементы?
Пока таких областей три: датчики магнитного поля – их производство уже налажено, дискретные модули памяти, а также встраиваемые в микроконтроллеры блоки MLU и защищенные микроконтроллеры для смарт-карт – SIM-карт, идентификационных карт, банковских карт. Перспективы очень хорошие. MLU хорошо подходит как для ОЗУ, так и для долгосрочного хранения данных, поэтому в будущем она вполне может стать универсальным видом памяти, который позволит значительно упростить конструкцию электронной и компьютерной техники. Очень интересное направление связано с развитием так называемых баз данных в оперативной памяти. Сейчас для обеспечения быстрого поиска в базах данных используются серверы, кэширующие информацию в ОЗУ с большими объемами DRAM-памяти, которая характеризуется высоким энергопотреблением. В будущем, при достижении плотности, сопоставимой с DRAM, использование вместо DRAM энергонезависимой MRAM позволит существенно снизить затраты на эксплуатацию таких систем.
По мере отработки и совершенствования технологии мы планируем предлагать рынку новые типы продукции.
На какой стадии развития находится проект КНЭ?
КНЭ создает производство, ориентированное на обработку 300-мм пластин с топологической нормой 90 нм. Это будет производство неполного цикла – КМОП-пластины мы покупаем у других компаний, в частности у SMIC. Отмечу, что КНЭ станет первым российским предприятием, работающим с 300-мм пластинами.
Бизнес-план предусматривает три этапа оснащения оборудованием: нулевой, A и B. В конце 2013 года была сдана в эксплуатацию первая производственная линия по нанесению на КМОП-пластины магнитных слоев, что ознаменовало завершение нулевой стадии. На этапе A устанавливается оборудование для литографии и травления, которое позволяет создавать магниторезистивные структуры, а на этапе B мы закончим оснащение производства и получим мощности для выполнения полного комплекса предусмотренных операций по созданию готовых к порезке пластин с магниторезистивными продуктами.
Мы уже располагаем всем технологическим оборудованием для стадии A, в частности 193 нм литографическим сканером и интегрированной линией травления и осаждения магнитных слоев в специальной конфигурации, которую изготовила корейская компания Jusung. Важной вехой стала выполненная в конце июня сертификация чистых помещений в соответствии с требованиями ISO 14644-1 по классу чистоты 1000. Сейчас мы перешли ко второму этапу оснащения производства и формированию единой инфраструктуры предприятия – планируется, что этот процесс будет завершен в ноябре. Следующей стадией станет настройка оборудования и внедрение технологии – в этом нам помогут партнеры из IBM, и мы рассчитываем закончить ее в конце февраля 2015 года. Еще около трех месяцев займет комплексное тестирование производства – будут проверяться технические характеристики магниторезистивных продуктов и их пригодность для корпусирования. В мае мы планируем начать выпускать пилотные партии продукции с последующей их проверкой в работе, что также займет примерно три месяца. Таким образом, запуск коммерческого производства, по нашим расчетам, состоится в августе 2015 года.
Хотя начало полномасштабного производства пока еще вопрос будущего, мы уже участвуем в выполнении коммерческих заказов – с момента окончания нулевого этапа в качестве одного из смежников наносим на пластины магнитные слои. По мере запуска и отладки технологических участков номенклатура выполняемых работ будет расширяться вплоть до выхода предприятия на проектную мощность – 500 пластин в неделю. Общая площадь производства составит 8,2 тыс. м², включая 2,4 тыс. м² чистых помещений. При необходимости мощность может быть увеличена до 1000 пластин в неделю.
Почему в качестве площадки для предприятия был выбран технополис "Москва"?
Резидентам технополиса обеспечиваются упрощенная процедура согласования строительных работ, необходимые электрические мощности, сокращенный налог на прибыль и субсидии от Правительства Москвы, поэтому здесь мы получили оптимальные условия для осуществления наших планов.
С какими проблемами приходится сталкиваться при реализации проекта?
У нас были проблемы с привлечением дополнительных инвестиций, так как российские финансовые организации неохотно вкладывают средства в инновационные проекты, но сейчас они решены.
Планируется ли создать при КНЭ исследовательский центр и развивать сотрудничество с российскими научно-исследовательскими институтами?
Пока КНЭ будет служить только производственной базой, но дальнейшие планы развития предусматривают разработку системных решений и современных применений технологии в России.
Как вы оцениваете эффективность участия "Роснано" в проекте?
Сотрудничество с "Роснано" очень продуктивно, российский учредитель неукоснительно выполняет свои обязательства и оказывает проекту всестороннюю поддержку.
Спасибо за интересный рассказ.
С М.Дидиком беседовали
Д.Гудилин и А.Цаплин
Создание быстродействующей памяти путем интеграции магнитных элементов с полупровод-
никовыми приборами – задача, над которой исследователи работают уже несколько десятков лет. Существующие типы памяти близки к пределам своих возможностей, поэтому ведется поиск новых путей, и магниторезистивная память (MRAM) имеет очень хорошие перспективы. Сейчас ее развитие находится на стадии перехода к промышленной реализации разработок третьего поколения.
В общем виде магниторезистивная ячейка представляет собой структуру, которая включает два магнитных слоя и разделяющий их изолятор. Принцип хранения информации основан на разнице в электрическом сопротивлении ячейки при параллельном намагничивании слоев и при антипараллельном намагничивании слоев. Скорость намагничивания высока, поэтому по своему быстродействию MRAM сравнима с SRAM и DRAM, но, в отличие от последних, способна сохранять информацию при отсутствии внешнего питания. По сравнению с другими видами энергонезависимой памяти, например с флэш и EEPROM, MRAM характеризуется значительно более высокой скоростью записи и считывания информации. Уникальная особенность MRAM – безопасность, поскольку некоторые существующие технологии атаки на память к ней не применимы. Единственный недостаток MRAM – меньшая плотность ячеек и, соответственно, меньшая емкость, чем у DRAM и NAND-флэш. При этом магниторезистивная память имеет более низкую себестоимость, так как изготавливается с применением обычных для производства электронных приборов технологических операций, а структура ячейки проще, чем, например, у флэш-памяти.
Расскажите, пожалуйста, о решениях, предложенных Crocus Technology.
Crocus Technology была создана в 2004 году для коммерциализации разработок лаборатории Spintec. Штаб-квартира компании расположена в США, а исследовательский центр в Гренобле, Франция. В кооперации с IBM мы разработали технологию MLU, которая позволяет создавать магниторезистивные элементы, размещаемые в металлизированных слоях на полупроводниковом приборе без нарушения структуры последнего. То есть мы нашли решение, как сформировать магниторезистивную ячейку и как присоединить ее к приборам с комплементарной структурой металл-оксид-полупроводник (КМОП). Фактически мы объединяем в одном процессе две известные, хорошо отработанные технологии и получаем продукт с новыми свойствами, который совместим с традиционной элементной базой и пригоден для массового производства.
MLU – универсальная технология, позволяющая выпускать магнитные ячейки не только для MRAM, но и, например, для датчиков магнитного поля. Магниторезистивная ячейка может использоваться и как логический элемент для сравнения сохраненной в ней информации с поступающими данными. В этом случае информация не считывается из памяти и обеспечивается исключительно высокая степень ее защиты при применении в защищенных решениях.
Еще одно принципиальное отличие нашей разработки – нагрев магнитной структуры перед записью данных. Эта технология получила название Thermally Assisted Switching (TAS). Также мы первыми смогли реализовать технологию производства магнитных ячеек с топологической нормой 90 нм.
TAS MRAM энергонезависима, характеризуется хорошим быстродействием, низкой стоимостью и долговечностью.
В каких областях могут использоваться ваши магниторезистивные элементы?
Пока таких областей три: датчики магнитного поля – их производство уже налажено, дискретные модули памяти, а также встраиваемые в микроконтроллеры блоки MLU и защищенные микроконтроллеры для смарт-карт – SIM-карт, идентификационных карт, банковских карт. Перспективы очень хорошие. MLU хорошо подходит как для ОЗУ, так и для долгосрочного хранения данных, поэтому в будущем она вполне может стать универсальным видом памяти, который позволит значительно упростить конструкцию электронной и компьютерной техники. Очень интересное направление связано с развитием так называемых баз данных в оперативной памяти. Сейчас для обеспечения быстрого поиска в базах данных используются серверы, кэширующие информацию в ОЗУ с большими объемами DRAM-памяти, которая характеризуется высоким энергопотреблением. В будущем, при достижении плотности, сопоставимой с DRAM, использование вместо DRAM энергонезависимой MRAM позволит существенно снизить затраты на эксплуатацию таких систем.
По мере отработки и совершенствования технологии мы планируем предлагать рынку новые типы продукции.
На какой стадии развития находится проект КНЭ?
КНЭ создает производство, ориентированное на обработку 300-мм пластин с топологической нормой 90 нм. Это будет производство неполного цикла – КМОП-пластины мы покупаем у других компаний, в частности у SMIC. Отмечу, что КНЭ станет первым российским предприятием, работающим с 300-мм пластинами.
Бизнес-план предусматривает три этапа оснащения оборудованием: нулевой, A и B. В конце 2013 года была сдана в эксплуатацию первая производственная линия по нанесению на КМОП-пластины магнитных слоев, что ознаменовало завершение нулевой стадии. На этапе A устанавливается оборудование для литографии и травления, которое позволяет создавать магниторезистивные структуры, а на этапе B мы закончим оснащение производства и получим мощности для выполнения полного комплекса предусмотренных операций по созданию готовых к порезке пластин с магниторезистивными продуктами.
Мы уже располагаем всем технологическим оборудованием для стадии A, в частности 193 нм литографическим сканером и интегрированной линией травления и осаждения магнитных слоев в специальной конфигурации, которую изготовила корейская компания Jusung. Важной вехой стала выполненная в конце июня сертификация чистых помещений в соответствии с требованиями ISO 14644-1 по классу чистоты 1000. Сейчас мы перешли ко второму этапу оснащения производства и формированию единой инфраструктуры предприятия – планируется, что этот процесс будет завершен в ноябре. Следующей стадией станет настройка оборудования и внедрение технологии – в этом нам помогут партнеры из IBM, и мы рассчитываем закончить ее в конце февраля 2015 года. Еще около трех месяцев займет комплексное тестирование производства – будут проверяться технические характеристики магниторезистивных продуктов и их пригодность для корпусирования. В мае мы планируем начать выпускать пилотные партии продукции с последующей их проверкой в работе, что также займет примерно три месяца. Таким образом, запуск коммерческого производства, по нашим расчетам, состоится в августе 2015 года.
Хотя начало полномасштабного производства пока еще вопрос будущего, мы уже участвуем в выполнении коммерческих заказов – с момента окончания нулевого этапа в качестве одного из смежников наносим на пластины магнитные слои. По мере запуска и отладки технологических участков номенклатура выполняемых работ будет расширяться вплоть до выхода предприятия на проектную мощность – 500 пластин в неделю. Общая площадь производства составит 8,2 тыс. м², включая 2,4 тыс. м² чистых помещений. При необходимости мощность может быть увеличена до 1000 пластин в неделю.
Почему в качестве площадки для предприятия был выбран технополис "Москва"?
Резидентам технополиса обеспечиваются упрощенная процедура согласования строительных работ, необходимые электрические мощности, сокращенный налог на прибыль и субсидии от Правительства Москвы, поэтому здесь мы получили оптимальные условия для осуществления наших планов.
С какими проблемами приходится сталкиваться при реализации проекта?
У нас были проблемы с привлечением дополнительных инвестиций, так как российские финансовые организации неохотно вкладывают средства в инновационные проекты, но сейчас они решены.
Планируется ли создать при КНЭ исследовательский центр и развивать сотрудничество с российскими научно-исследовательскими институтами?
Пока КНЭ будет служить только производственной базой, но дальнейшие планы развития предусматривают разработку системных решений и современных применений технологии в России.
Как вы оцениваете эффективность участия "Роснано" в проекте?
Сотрудничество с "Роснано" очень продуктивно, российский учредитель неукоснительно выполняет свои обязательства и оказывает проекту всестороннюю поддержку.
Спасибо за интересный рассказ.
С М.Дидиком беседовали
Д.Гудилин и А.Цаплин
Отзывы читателей
