УДК 621.382
БУБЕННИКОВ А.Н., БУБЕННИКОВ А.А.
ТЕХНОЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОИЗВОДСТВА 50-
100 нм УБИС
Московский Физико-Технический Институт, 141700, Долгопрудный, Институтский 9,
e-mail: abubenn@lafeet.mipt.ru
Говоря о механизмах реализации стратегического плана развития
производства 50-100 нм УБИС, выделим направление создания масштабированных
мегафабов, гибких, оперативных минифабов и спейсфабов а также организации
новейших научно- производственных объединений (наука- автоматизированное
проектирование, моделирование УБИС-производство) при взаимодействующих в
структуре НПО цепочек: пилотный минифаб (10-100 пласт./мес.) + мегафаб (свыше
10000
пласт/мес);
минифаб
(100-1000
пласт./мес.) + мегафаб;
минифаб+мегафаб+спейсфаб.
Техноэкономический
механизм
извлечения
сверхвысокой
прибыли
производства 50-100 нм УБИС происходит от увеличения на несколько порядков
числа элементов в кристалле (относительно стандартной 0.3-0.5 мкм технологии)
при обеспечении практически неизменной стоимости единицы площади
обработанных пластин на уровне 3.90-3.50 долл./см2 [1,2].Успех подобного
конкурентного
производства
будет
определяться
эффективностью
техноэкономической мотивации в цепочке: НИОКР и инвестиции - технология и
производство - рынок и прибыль.
Наблюдается тенденция скоординированного снижения размеров элементов
(S), потребляемой мощности (W), стоимости разработки (С), производственного
цикла (Т), рыночной цены КНП (Ц) при постоянном увеличении их
производительности (P), интеллекта I = PM = FNM, F - рабочая частота, N -
количество элементов/вентилей, М - количество логических функций. От
производства 50-100 нм УБИС ожидается резкое увеличение обобщенных
функционалов Q= P/SCWT, D= I/SCWT для минифабов.

Концепция
адаптивно-программируемого,
гибкого
масштабируемого
минифаба иллюстрируется на рис. 1-3. Полностью автоматизированное,
программно-управляемое, интегрированное минипроизводство с высочайшей
степенью гибкости и адаптивности под новые технологии и модульное
техоборудование вводится в строй параллельно с "виртуальным минифабом". На
последнем с помощью САПР реализуется анализ, оптимизация и синтез
техпроцессов, топологий приборных структур, схемных фрагментов и архитектур
реально производимых УБИС, проводится модификация технологического
маршрута изготовления микросхем для уменьшения прогонов тестовых пластин и
корректировки маршрута (рис.1). Использование кластерного оборудования
позволяет для минифабов при индивидуальной обработке пластин резко увеличить
адаптивность и оперативность процессного изготовления УБИС при значительном
выигрыше в скорости изготовления а также в стоимости по сравнению с массовыми
мегафабами (рис.2). Зависимость стоимости производства от вычислительной
производительности Р (или интеллекта I) (Рис.3) показывает преимущества
мегафаба при реализации не столь высокой производительности УБИС Р1 (I1) за счёт
заметной разницы в стоимости производства С(минифаб) - С(мегафаб) в несколько
млн. долл., однако дает разительные преимущества минифаба в более экономной
реализации высокой производительности Р2 (I2) за счёт внушительной разницы в
стоимости производства С(мегафаб) - С(минифаб) в несколько десятков млн. долл.
Появление прорывной разработки 50-100 нм УБИС относительно известной
(ИС) 300-500 нм СБИС с помощью технологических (Т), приборных (П),
схемотехнических (С), архитектурно-системных (А) методов приводит как к
резкому увеличению производительности P и интеллекта I, так и к новой
зависимости цены Ц (Цмакс, Цмин и опытного образца-Цоп) от его
производительности (рис.4). Прорывная разработка методами Т, П, С, А отодвигает
не только технологический барьер То, но и экономический барьер Ео, снижая в
конечном
итоге
цену
Ц
УБИС
при
достижении
большей
производительности/интеллекта. Эффект "внедрения" прорывной технологии 50-100
нм УБИС на новых минифабах заключается в прогрессивном смещении вниз
зависимости "цена-производительность" (рис.5).

Техноэкономическим требованием для дальнейшего прогресса минимизациии
производственной удельной стоимости вентиля в УБИС является дальнейшее
упрощение структуры элемента, технологии изготовления и процессного
оборудования УБИС. Использование трехмерных функционально-интегрированных
элементов VMMOS, CBF, позволяет максимально упростить их конструкции и
минимизировать их площади на кристалле, вплоть до 4-х литографических
квадратов. Упрощения техоборудования 50-100 ни УБИС в обозримой перспективе
будет основываться на концепции интегрированного использования матричных
техпроцессоров ("атомных сборщиков", инструментов прецизионной молекулярно-
лучевой эпитаксии), которые будут сканировать обрабатываемую подложку и
"печатать" фрагменты мультислойных УБИС в едином проходе. Объединение
мультипроцессорного и мультикамерного кластерного оборудования и матриц
техпроцессоров в единую установку обеспечит огромные техноэкономические
преимущества становления наноэлектроного производства с высокой степенью
адаптивности и оперативности процессного изготовления УБИС.
Рис.1
Рис.2
Рис.3

С, Ц
ИС
Т
П
С
А
Ц оп
Ц макс
Ц мин
E0
T0
П
Рис.4
Рис.5
1.
А.Н.Бубенников, А.А. Бубенников и др. Наноэлектроника уровня 100-50 нм-
техноэкономическая перспектива // Электроника: Наука, Технология, Бизнес,
2000, N 1, с. 56-60.
2.
A.N.Bubennikov, A.A.Bubennikov, V.V.Rakitin. New Technonomics Trends and
Concepts of Manufacturing for Competitive DSM ULSI and WSI // ISSM'97,
pp.A9-A12, San Francisco, CA, Oct. 6-8 1997.