Ngành vi điện tử Nga đang có bước ngoặt quan trọng khi Tập đoàn Element khởi động dự án xây dựng hệ thống phòng sạch và cơ sở hạ tầng phụ trợ tại Zelenograd, nhằm thoát khỏi sự phụ thuộc hoàn toàn vào thiết bị công nghệ cao từ Mỹ và Thụy Sĩ. Dự án này là bước chuẩn bị bắt buộc để vận hành hệ thống module cụm 8 buồng đầu tiên do Nga tự chế tạo, phục vụ quy trình phủ lớp kim loại hóa bằng nhôm trong môi trường chân không – điều kiện cốt lõi để sản xuất vi mạch tích hợp nội địa.
Bước đi chiến lược tại thủ phủ công nghệ Zelenograd
Công ty kỹ thuật OOO Systemnye Resheniya đã giành hợp đồng thiết kế trị giá 21 triệu rúp từ Viện Nghiên cứu Khoa học Điện tử Phân tử (NIIME), thành viên chủ chốt của Tập đoàn Element. Trung tâm thử nghiệm sẽ đặt tại tầng 1 của một công trình trên phố Viện sĩ Valiev tại Zelenograd – nơi được mệnh danh là Thung lũng Silicon của Nga. Mục tiêu là triển khai cụm công nghiệp đầu tiên có khả năng phủ lớp kim loại hóa bằng nhôm lên bề mặt tấm bán dẫn đường kính 200 mm, cho phép sản xuất vi mạch tích hợp theo tiến trình từ 180 nm đến 90 nm, đáp ứng nhu cầu chip xử lý cho nhiều ngành công nghiệp nội địa.
Bộ Công thương Nga đã phân bổ ngân sách 2 tỷ rúp vào năm 2026 cho quá trình chế tạo và hoàn thiện hệ thống. Về công nghệ, hệ thống cụm sản xuất nội địa mới được thiết kế tương đương với các dòng máy Applied Materials 0230-70040 Endura HP PVD của Mỹ và Evatec Clusterline 300 của Thụy Sĩ. Việc chế tạo thành công hệ thống này giúp Nga bẻ gãy sự phụ thuộc vào máy móc nhập khẩu phương Tây, tạo đòn bẩy công nghệ độc lập thúc đẩy hệ sinh thái sản xuất vi chip nội địa.
Rào cản từ những hạt bụi vô hình ở ranh giới nanomet
Phòng sạch trong ngành vi điện tử là không gian duy trì mức độ ô nhiễm hạt tiệm cận bằng không. Ở kích thước nanomet, một hạt bụi nhỏ bằng một phần mười sợi tóc có thể gây đoản mạch, biến tấm bán dẫn chứa hàng ngàn chip thành phế phẩm. Vì vậy, không khí phải được lọc tuần hoàn liên tục, và nhân viên kỹ thuật phải mặc trang phục bảo hộ kín từ đầu đến chân.
Tại Zelenograd, Systemnye Resheniya thiết kế ba phân khu chính: khu vực phủ kim loại hóa, khu vực đo lường kiểm thử, và khu vực hệ thống thiết bị kỹ thuật hỗ trợ. Phòng sản xuất sạch phải đạt tiêu chuẩn ISO 6 – nơi số lượng hạt bụi bị giới hạn cực thấp, trong khi khu vực phụ trợ đạt ISO 8. Môi trường vận hành cũng được kiểm soát gắt gao: vận tốc rung trung bình bình phương của sàn bê tông không vượt quá 6 µm/s, trường điện từ dưới 0,1 µT để tránh nhiễu loạn thiết bị đo lường.
Dự án bao gồm nâng cấp toàn diện hệ thống cơ điện phụ trợ: hệ thống cấp điện đảm bảo độ tin cậy hạng hai, kết nối UPS cho hệ thống trọng yếu; hệ thống khí chuyên dụng cung cấp nitơ và argon đạt độ tinh khiết 6N (99,9999%); hệ thống làm mát dùng nước tuần hoàn có độ cứng dưới 50 ppm, duy trì nhiệt độ 18-20 độ C. Tất cả được điều khiển bởi bộ não tự động hóa trung tâm.
Đòi hỏi sự đồng bộ khắt khe từ cấu trúc module
Trung tâm thử nghiệm tại Zelenograd được cấu thành từ 11 module chức năng độc lập nhưng phối hợp đồng bộ. Module “Đảm bảo cấp độ sạch” yêu cầu vật liệu đặc chủng như gioăng cao su, phần tử chịu lực, vách kính hộp, panel cách nhiệt sandwich, bản lề cửa, tay co cửa tự động – tất cả phối hợp để duy trì nhiệt độ, độ ẩm, áp suất dương và độ kín khít tuyệt đối. Module thông gió sử dụng hệ thống lọc đa cấp, màng lọc HEPA trên trần phòng sạch, lọc hạt bụi xuống kích thước 0,3 µm (ISO 6). Hệ thống điều hòa trung tâm duy trì nhiệt độ 22 độ C, độ ẩm 50 ± 10% để tránh tĩnh điện hoặc oxy hóa bề mặt kim loại.
Thử thách chuỗi cung ứng và bài học đắt giá về tự lực
Chủ tịch Viện Hàn lâm Khoa học Nga, ông Gennady Krasnikov, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc làm chủ công nghệ phòng sạch. Ông cho rằng ước mơ lớn nhất là Nga tự lực xây dựng phòng sạch đạt tiêu chuẩn hiện đại để sản xuất chip tiến trình 14 nm và 10 nm. Chi phí đầu tư phòng sạch tiên tiến có thể lên tới hàng chục tỷ USD, cần hàng trăm loại vật liệu siêu sạch. Thời Liên Xô, quy trình sản xuất từng khép kín nhưng sau đó bị đình chỉ. Ông thừa nhận việc từng nghĩ mua thiết bị tốt nhất phương Tây là sai lầm chiến lược; hiện nhà nước triển khai chương trình tự chủ từ vật liệu, thiết bị đến phần mềm thiết kế.
Phần lớn doanh nghiệp Nga vẫn nhập khẩu linh kiện từ nước ngoài. Do lệnh cấm vận, chuỗi cung ứng chuyển dịch từ Mỹ và châu Âu sang Trung Quốc và các nước thân thiện. Chi phí xây dựng có thể chạm ngưỡng 600.000 rúp mỗi mét vuông do yêu cầu khắt khe về chống rung và kiểm soát môi trường.
