Tập đoàn Element của Nga đã chính thức khởi động dự án thiết kế và xây dựng hệ thống phòng sạch cùng cơ sở hạ tầng phụ trợ tại Zelenograd, thủ phủ công nghệ của nước này. Đây 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 Zelenograd
Công ty kỹ thuật OOO Systemnye Resheniya đã giành được hợp đồng thiết kế trị giá 21 triệu rúp từ Viện Nghiên cứu Khoa học Điện tử Phân tử (NIIME), thuộc Tập đoàn Element. Trung tâm thử nghiệm sẽ được 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 của dự án là triển khai cụm công nghiệp đầu tiên của Nga có khả năng phủ lớp kim loại hóa bằng nhôm lên tấm bán dẫn đường kính 200 mm, cho phép sản xuất vi mạch theo tiến trình công nghệ từ 180 nm đến 90 nm. 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 này.
Hệ thống mới được thiết kế tương đương với các dòng máy công nghiệp như Applied Materials 0230-70040 Endura HP PVD của Mỹ và Evatec Clusterline 300 của Thụy Sĩ, giúp Nga giảm phụ thuộc vào thiết bị nhập khẩu phương Tây.
Rào cản từ những hạt bụi vô hình
Phòng sạch trong ngành vi điện tử phải duy trì mức độ ô nhiễm hạt tiệm cận bằng không. Một hạt bụi kích thước chỉ bằng một phần mười sợi tóc cũng có thể gây đoản mạch, biến toàn bộ tấm bán dẫn chứa hàng ngàn con chip thành phế phẩm.
Trong dự án, Systemnye Resheniya phải thiết kế ba phân khu chức năng: 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 được phép ở ISO 8.
Môi trường vận hành cũng được kiểm soát chặt chẽ: vận tốc rung của sàn bê tông không vượt quá 6 µm/s, trường điện từ dưới 0,1 µT. Hệ thống cấp điện phải đảm bảo độ tin cậy hạng hai, kết nối UPS cho hệ thống trọng yếu. Khí nitơ và argon cung cấp phải đạt độ tinh khiết 6N (99,9999%). Nước làm mát tuần hoàn có độ cứng dưới 50 ppm, nhiệt độ duy trì từ 18 đến 20 độ C.
Đòi hỏi đồng bộ từ cấu trúc module
Trung tâm thử nghiệm được cấu thành từ 11 module chức năng. Module đảm bảo cấp độ sạch sử dụng vật liệu đặc chủng như gioăng cao su, vách kính hộp, panel cách nhiệt, bản lề cửa tự động để duy trì nhiệt độ, độ ẩm, áp suất dương và độ kín khít.
Module thông gió sử dụng màng lọc HEPA để lọc bụi xuống kích thước 0,3 µm cho ISO 6. Hệ thống điều hòa duy trì nhiệt độ 22 độ C, độ ẩm 50 ± 10% để tránh tĩnh điện hoặc oxy hóa bề mặt kim loại.
Thách thức chuỗi cung ứng và bài học 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 từng chia sẻ: “Ước mơ lớn nhất là nước Nga có thể tự lực xây dựng các phòng sạch đạt tiêu chuẩn hiện đại để phục vụ sản xuất chip 14 nm và 10 nm.”
Các phòng sạch tiên tiến có thể tiêu tốn chi phí đầu tư lên tới hàng chục tỷ USD và 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 có thể mua thiết bị tốt nhất của phương Tây là sai lầm chiến lược.
Hiện tại, phần lớn doanh nghiệp Nga vẫn phải nhập khẩu linh kiện. Do lệnh cấm vận, chuỗi cung ứng chuyển từ Mỹ và châu Âu sang Trung Quốc và các nước thân thiện. Chi phí xây dựng có thể lên tới 600.000 rúp mỗi mét vuông, do yêu cầu chống rung và kiểm soát môi trường khắt khe.
