Неон нужен: Как мировая микроэлектроника попала в зависимость от российских инертных газов

Эта машина называется литографом. Она печатает микросхемы. Внутри происходит нечто схожее с фотопечатью, только вместо листа бумаги — кремниевая пластина, покрытая тонким слоем светочувствительного полимерного материала. Лазеры "выжигают" на ней нужный рисунок.

Лазеры для этого используются газовые. Работают они примерно так. Есть стеклянная ёмкость, заполненная какими-то инертными газами. Инертные — это значит в своём обычном состоянии, так сказать, "никакие": без цвета, без вкуса, без запаха, почти ни с чем не реагируют. За это же отсутствие хоть каких-то отличительных особенностей их также величают благородными. Самые благородные из них — неон и гелий, чуть менее инертны аргон, криптон, ксенон и радиоактивный радон.

Но дело в том, что они такие, если на них ничем не воздействовать. А вот если через неон, например, идёт электрический ток, то газ светится. И так можно порождать не только огни большого города, но и узконаправленные — лазерные — лучи.

К примеру, бывают так называемые эксимерные лазеры. Это от двух английских слов: excited и dimer. Excited — "возбуждённые", а dimer — это двойная молекула. То есть инертный газ в спокойном состоянии — из одиночных молекул, но под действием электроразряда они соединяются в пары и вместе отдают энергию в виде вынужденного излучения. Такие лазеры активно работают не только в микроэлектронной промышленности, но и в лазерной хирургии. Скажем, в коррекции зрения. И в них тоже используют неон.

А этот исполинский "шкаф", в котором при его размерах, в общем-то, жить можно, — поистине уникальная вещь, без которой не могут существовать ни Intel, ни Samsung, ни тайваньская TSMC (один из крупнейших мировых производителей полупроводников). Кстати, эти полупроводники есть в том числе в гаджетах Apple.

И шкаф этот — тоже установка для литографии, суперсовременная, продвинутая. И делает её на планете Земля лишь одна-единственная компания — нидерландская ASML. Опять-таки к слову: её создавали при очень значительном участии российских учёных, в частности, Института спектроскопии РАН. В ней лазеры излучают ультрафиолетовый свет, притом с такой короткой длиной волны, что ещё немного — и это будет уже рентген. Это называется экстремальной ультрафиолетовой литографией.

А физика производства микросхем такова, что чем короче длина волны луча, тем более мелкие структуры можно "нарисовать" на чипе. Отсюда и весь прогресс, то есть создание всё более компактных и при этом всё более мощных устройств.

В описании этой машины говорится, что там лазер проходит через углекислотную смесь: диоксид углерода, азот, гелий, иногда водород и ксенон. То есть неон в данном случае не фигурирует. И тем не менее нидерландская компания в нём очень нуждается.

До недавних пор около 20% неона для своих литографов ASML закупала у Украины. Более того, именно Украина поставляла США 90% этого газа для полупроводников. Надо сказать, Украина — крупнейший в мире производитель именно чистого неона — без примесей. Как объясняют эксперты, так сложилось исторически. В Одессе и Мариуполе есть два предприятия, которые его очищают: Cryoin Engineering и Ingas. Оба они закрылись из-за известных событий. Из-за этого неон ещё в марте подорожал в девять раз.

Но также исторически сложилось и то, что сырьё для этих предприятий поставлялось из России. А сырьё — это неоново-гелиевая смесь. Её получают на металлургических заводах, там есть специальные воздухоразделительные установки. В них воздух охлаждается до такой температуры, что одни вещества переходят в жидкое состояние, а вот неон и гелий остаются в газообразном и накапливаются наверху.

То есть мировая микроэлектроника осталась не только без украинского чистого неона, но и как минимум до конца 2022 года — без российской неоново-гелиевой смеси, из которой этот чистый неон делают. Россия ограничила экспорт инертных газов. Как сообщает Минпромторг, теперь, если поставки и будут, то в каждом отдельном случае только по решению правительства. При этом вообще на мировом рынке благородных газов есть только три страны-поставщика: Украина, Россия и Китай.

А меж тем микроэлектронные гиганты Intel, Samsung и TSMC собрались строить в Штатах новые заводы, поэтому, как ожидается, спрос на инертные газы вырастет в ближайшие годы на 37%.