Проект «Как это сделано»: рассказываем о производстве удостоенной Знака качества микросхемы ОАО «ИНТЕГРАЛ»

Крошечные и незаменимые: знакомимся с производством удостоенной Знака качества микросхемы ОАО «Интеграл»

Без этой продукции не обходятся ни зарядные устройства, ни мобильные телефоны и планшеты, ни стиральные машины и телевизоры. Ее нельзя потрогать и даже увидеть невооруженным глазом. Речь о микросхеме регулируемого стабилитрона IL431АМ-1 производства ОАО «Интеграл». Однако микроскопические размеры изделия не помешали присвоить ему Государственный знак качества. Этот атрибут официального признания Президент в начале года вручал лично представителям предприятий, которые первыми в истории независимой Беларуси удостоились высочайшей награды. Продолжаем рассказ о них в мультимедийном проекте «Как это сделано».

Маленькая, да удаленькая

Для высокотехнологичных электронных приборов, которыми сейчас по сути являются привычные нам гаджеты, а также бытовая техника, губительным может стать даже минимальный скачок напряжения. Во всех источниках питания бытовой, промышленной и другой аппаратуры, где нужно стабилизировать напряжение на уровне 2,5 В и выше, используется микросхема регулируемого стабилитрона IL431АМ‑1. Она способна стабилизировать напряжение от 2,5 до 36 В при токах до 100 мА, может работать без сбоев при температуре от ‑45 до +125 градусов Цельсия.

Микросхему IL431AM‑1 разработали и принялись изготавливать еще в начале 2000‑х, и она, конечно же, стала результатом труда целой команды высококвалифицированных специалистов, сотрудников существовавшего тогда конструкторско‑технологического отдела завода «Транзистор». Все эти годы микросхема постоянно дорабатывалась и совершенствовалась. Если в первоначальной версии погрешность, а точнее, разброс значений опорного напряжения доходил до 2 процентов, то сейчас он составляет всего лишь 0,5 процента.


— Cуществует более десяти вариантов конструкции микросхемы, они отличаются друг от друга некоторыми параметрами. Семь из них выпускаются серийно. Например, новая версия микросхемы IL431S, разработанная Наталией Валериановной Кособуцкой, характеризуется уменьшенным более чем в два раза размером кристалла, высокой стабильностью выходного напряжения в диапазоне температур. Меньший размер кристалла позволяет снизить себестоимость его изготовления. Микросхема IL431LK, а затем ее масштабированная версия IL431SF имеют повышенную частоту единичного усиления, что предполагает их применение в высокочастотных импульсных источниках питания. То есть появляются новые, улучшенные версии микросхемы, востребованные на рынке, — отмечает Сергей Ефименко, главный конструктор — заведующий лабораторией ОАО «Интеграл».


Лучше всего о востребованности микросхемы скажут цифры.  

Так, общий объем отгрузок всех вариантов серии IL431 в Китай в 2024 году составил более 1,3 миллиарда. Из них свыше 500 миллионов — та самая модификация IL431AM. Из всего ряда она характеризуется оптимальным соотношением параметров, которое соответствует требованиям большинства потребителей. В любой бытовой аппаратуре, которая поступает из Китая к нам, — зарядных устройствах, сотовых телефонах, планшетах, компьютерах, холодильниках, стиральных машинах, бритвах и прочем — с большой долей вероятности стоят наши микросхемы. 

Активно их покупают еще Гонконг, Индия, Россия. Безусловно, продукция востребована и в Беларуси.

Галина Ульчиц, Владимир Шикуло и Сергей Ефименко.

Рождение кристаллов

Слово «микросхема» вызывает ассоциацию с некими платами, над которыми сидят люди с паяльниками. Не тут‑то было! Наверное, по сравнению с микросхемой IL431AM жало паяльника выглядело бы как булыжник над муравьем. И при чем здесь кристаллы, которые, как известно, выращивают? Чтобы разобраться в этом, двигаемся на кристальное производство — точнее, в сервисную зону обслуживания производства.

Начинается работа со слитков легированного, или специально подготовленного, кремния. Выглядят они как конфеты‑батончики, только гигантского размера и стального цвета. Слитки нарезаются на пластины разной толщины, которые в течение 30 — 40 дней проходят специальную обработку: для того чтобы на этих пластинах стали формироваться микросхемы, с ними нужно провести массу операций. Дополнительно создаются слои, из которых впоследствии формируется активная структура: транзисторы, резисторы, диоды. Внешне пластины чем‑то напоминают компакт‑диск без отверстия, на котором нарезано множество миниатюрных квадратиков. В каждом из них потом формируется несколько кристаллов. На одной пластине умещается около 10,5 тысячи микросхем. Представили размеры? Обычный волос по сравнению с их транзисторами — бревно.


Само производство, где на кремниевых пластинах создают кристаллы микросхем или чипы, — чистейшее в стране место. Здесь допустимо наличие трех пылинок размером 0,5 микрона на литр воздуха. Количество работников минимально, облачены они в некое подобие скафандров из антистатической ткани. Их функция в основном вспомогательная. Всю работу выполняют не то что высокие — высочайшие технологичные инновационные устройства по программам, разработанным человеком и заданным мощными компьютерами. Владимир Шикуло, заместитель начальника производства по технологии и оборудованию, рассказывает:

— Поэтапное изготовление микросхемы включает несколько слоев и происходит на разных участках. Основные — участки фотолитографии, ионного легирования кремния, диффузии. В результате всех этих процессов и формируется на пластинах микросхема с нужными параметрами.

Когда работа по созданию микросхем завершается и на пластине появляется необходимая структура, она передается на сборочное производство. С помощью специальных дисков отделяются друг от друга тысячи бескорпусных микросхем. Но это для внутреннего потребления, а покупателям из дальнего зарубежья продукция поставляется пластинами — так надежнее. Уже на месте они разделяют пластину на отдельные кристаллы (чипы) микросхемы, которые собираются потом в блоки, узлы, источники питания и расходятся по всему миру уже в товарном виде.

Когда глаз бессилен

Отдельного описания заслуживает контроль качества миниатюрных микросхем. Начинается он со слитка кремния и происходит буквально на всех этапах изготовления. Каждая технологическая операция имеет входной и выходной контроль, а выполнение последующей зависит от предыдущей.

Галина Ульчиц.

— Помимо поверхности, контролируются еще и созданные слои. Сформировали переход, области на микросхеме — проверяем их глубину, сопротивление и другие параметры, — объясняет Галина Ульчиц, заместитель директора филиала «Транзистор» по техническим вопросам. — Используемые для этого приборы высокочувствительные, ведь линейные размеры сформированного элемента, глубина изменяются в микронах. Человеческий глаз там бессилен.

Постоянно проверку проходит и оборудование. Достойное место в его рядах занимают установки белорусского производства. Например, для тестирования готовых кристаллов используются наши зондовые установки. Когда пластина с микросхемами готова, кристаллы в основном закрыты, защищены от внешнего воздействия. Открытыми для проверки качества остаются лишь выборочные контактные площадки. Чтобы подключить их к измерительной установке, используются зонды. Чем‑то похоже на работу тестера индикации напряжения, только гораздо миниатюрнее и тоньше.


Даже упаковка, в которой пластины с микросхемами отправляются в дальний путь, проходит краш‑тесты. Пластины укладываются в пластиковую тару, чередуясь с антистатическими прокладками. Закрытая тара вакуумируется, затем укладывается в картонные коробки. В такой упаковке нежнейшим микросхемам не страшны даже падения. А в случае сборки микросхем в ОАО «Интеграл» специальный автомат укладывает разделенные чипы на рамку корпуса. Микросхемы герметизируются, вырубаются, проходят тестирование — измерение электропараметров на соответствие конструкторской документации с использованием автоматизированных измерительных систем.

Вспомним об истоках

Галина Ульчиц — из команды, которая стояла у истоков разработки популярнейшей микросхемы. Была сначала ведущим инженером управления главного технолога, затем главным технологом на производстве, много внимания уделяла развитию и модернизации микросхемы, созданию ее модификаций.

— Всегда стремишься к лучшему, хочется совершенствовать свое изделие, — признается она. — Развивалась электроника — развивалась и наша микросхема. Чем больше изготавливаешь, тем богаче опыт нарабатывается. Например, разброс по опорному напряжению уменьшился с 2 до 0,5 процента за счет конструктивных изменений, улучшения технологического процесса. Внедрена методика электрической подгонки — на каждом кристалле значение опорного напряжения 2,5 В подгоняется путем пережигания перемычек. Следует отметить огромный вклад в доработку конструкции, технологии талантливых ведущих специалистов — Игоря Васильевича Малого, Татьяны Геннадьевны Желнерчик, Петра Марковича Шишло, Елены Владимировны Цвирко, а в оптимизацию измерений и исследование параметров — Владимира Леоновича Лапунова и Юрия Федоровича Бегезы, а также весь коллектив кристального производства № 3.


Галина Ульчиц подчеркивает: создание микросхемы IL431АМ‑1 — заслуга целой команды. При упоминании высокой награды она не скрывает счастливой улыбки:

— Переполняет гордость за наше изделие и за предприятие в целом — хорошее, надежное, высокотехнологичное, где созданы отличные условия для работы людей. За присуждение Государственного знака качества каждому сотруднику ОАО «Интеграл» выплачена премия. Люди очень довольны. Такие награды мотивируют нас к дальнейшим свершениям.


Впрочем, почивать на лаврах здесь не намерены:

— Модернизация производства происходит непрерывно: без этого в микроэлектронике нельзя. Чтобы поддерживать конкурентоспособность на мировом рынке, постоянно обновляем оборудование, совершенствуем, осваиваем новые технические процессы. Проводится очень много работы для улучшения качества выпускаемой продукции.

Амбициозные намерения

Подробнее о планах на будущее рассказал заместитель генерального директора ОАО «Интеграл» по качеству Алексей Цивако:

— На предприятии выполняется программа развития микроэлектронной отрасли Беларуси на период до 2030 года. Для наращивания объемов производства реализуется несколько инвестиционных программ: модернизируются линии кристального и сборочного производств, ведется закупка современного технологичного оборудования, разрабатываются новые микросхемы. Созданы две отраслевые лаборатории — новых технологий и материалов, а также перспективных средств измерений, контроля и испытаний. Первая занимается разработкой приборов силовой электроники на основе нового для предприятия материала GaN и болометрических матриц, используемых в тепловизорах для получения видеоизображения из теплового излучения. Вторая же разрабатывает новые автоматизированные измерительные системы под руководством заместителя главного конструктора — заведующего лабораторией Юрия Бегезы. Ведь для того, чтобы гарантировать качество каждого кристалла, необходимо его протестировать — измерить электрические параметры, провести функциональный контроль, проверить соответствие установленным в документации нормам. Для снижения себестоимости продукции время тестирования должно быть минимальным. Новая измерительная система позволит еще больше оптимизировать рабочие места для проведения тестирования микросхем серии IL431.

Алексей Цивако.

На предприятии мы заметили большое количество молодых сотрудников. Интересно, чем «Интеграл» притягивает высококвалифицированные кадры.

— Самый главный «завлекатор» — достойная зарплата, — считает Алексей Цивако. — За счет роста объемов производства и продаж есть возможность хорошо оплачивать труд работников на всех уровнях. Условия труда вы сами могли оценить — комфорт и чистота.

Развито на предприятии и социальное направление.  

Для работников имеется шесть общежитий, их дети могут отдыхать в оздоровительном лагере «Зарница». Есть медико‑санитарная часть, Дом культуры, спортивный клуб, лыжная база. К услугам сотрудников — три столовые и один кафетерий. Даже собственный торговый дом имеется.

Поскольку производство очень сложное и наукоемкое, на «Интеграл» изначально приходят высококвалифицированные кадры — как минимум после колледжа. Количество инженерно‑технических работников очень велико, особенно в службах механиков, энергетиков, технологов, конструкторов. Тем не менее даже в системе менеджмента качества прописано наставничество: новый человек закрепляется за профессионалом, который обучает его тонкостям ремесла за определенный промежуток времени, разный для каждой специальности.

По мнению Алексея Цивако, высокая государственная награда имеет важнейшее значение для предприятия:

— В первую очередь она вдохновляет коллектив. Мы ведь выпускаем продукцию, которая массовому потребителю не знакома. Тем более приятно, что нас увидели, оценили, причем такой наградой — самой высокой из всех, что мы когда‑либо получали, озвученной на весь мир.  

Это значительно повышает статус предприятия. Еще до присуждения Государственного знака качества наши китайские партнеры интересовались, будет ли у нас такая награда. Теперь мы имеем право на упаковках с продукцией ставить логотип Знака качества. Объем производства сейчас увеличился на 15 процентов. 

Возрождение традиции присвоения Знака качества — очень полезная и своевременная инициатива Президента.


nevmer@sb.by