06.06.2021
Патенты для «Интел» и «Самсунг»: Как бурятский ученый оказался в центре мировой микроэлектроники
Изобретениями уроженца Тункинского района Михаила Бакланова пользуются известные IT-гиганты

Сегодняшний мир невозможно представить без микросхем. Они везде - в смартфонах, телевизорах, компьютерах и даже автомобилях. Мало кто знает, что заметный вклад в разработку технологии их изготовления внес уроженец Тункинского района Михаил Бакланов. 40 лет он работал в ведущих центрах микро- и наноэлектроники, опубликовал свыше 600 статей и запатентовал более 30 изобретений. Сейчас его изобретениями пользуются такие IT-гиганты, как Samsung, IBM, Intel.



Комар из Кремниевой долины

Признанный специалист входил в оргкомитеты международных конференций и был членом консультационного совета фирмы SBA Materials в Кремниевой долине, а одна из его статей является самой цитируемой в мире в области межсоединений интегральных схем.

- Все наши гаджеты и устройства работают благодаря микроэлектронике, - поясняет Михаил Родионович. - Конечно, можно вернуться в 19 век, когда ничего этого не было, но, думаю, такой расклад мало кого устроит. Проще говоря, микроэлектроника в основном  занимается микрочипами,  являющимися «мозгом» многочисленных устройств, начиная от гаджетов и компьютеров и заканчивая космическими аппаратами.

Ключевые элементы интегральных схем, транзисторы,  изобретены в конце 40-х годов прошлого века. Это революция! Полвека назад в опытной партии на одном чипе интегральной схемы было всего четыре транзистора, а сейчас уже несколько миллиардов. И все они должны быть электрически соединены строго определенным образом. Суммарная длина соединяющих их «проводочков» на современном чипе превышает 50 километров, а минимальный диаметр - около 22 нанометров, примерно в 4000 раз тоньше человеческого волоса.

Теперь представьте всю эту конструкцию из нескольких миллиардов транзисторов и проволочек на чипе размером с ноготь, и вам будет ясно, что изготовление такого устройства требует экстраординарных усилий. Объем активной части интегральной схемы примерно равен объему головы комара. А между тем, как вы знаете, этот «комарик» в вашем смартфоне и компьютере может делать совершенно фантастические вещи.

Из лаборатории-рекордсмена в Европу

Научную судьбу Михаила Бакланова определил счастливый случай. В 1968 году третьекурсник химического отделения Новосибирского университета попал в лабораторию академика Анатолия Ржанова, который стал одним из основоположников микроэлектроники в СССР. Тогда интегральные схемы только начали использоваться в производстве, и стало понятно, что без химиков здесь не обойтись. После аспирантуры, защиты кандидатской и докторской диссертаций перспективному исследователю поступило предложение создать и возглавить вновь созданную лабораторию по разработке физико-химических основ технологии микроструктурирования, которая подразумевала широкое использование плазменных технологий.

- Это было достаточно новым направлением в нашем институте, многие вещи надо было осваивать почти с нуля. К тому же тогда в СССР не выпускалось оборудование, подходящее для таких исследований. Поэтому мы сами разрабатывали новое технологическое оборудование, - вспоминает ученый.

Работа шла достаточно успешно – лаборатория, состоящая из 15 человек, имела хороший рейтинг публикаций и получила три международных научных гранта Сороса, что было своеобразным рекордом в Сибирском отделении Академии наук. Потом лаборатория вошла в большой отдел физики и технологии полупроводников пониженной размерности, микро- и наноструктур. Именно здесь бурятского ученого заметили европейские коллеги, и в 1995 году Михаил Родионович получил приглашение стать профессором в Международном центре микроэлектроники в Бельгии.

Сегодня это один из крупнейших международных исследовательских центров микроэлектроники с филиалами в Нидерландах, Китае, Индии, США и Японии, на Тайване. Сейчас там работает больше 2000 человек из 80 стран. Такие корпорации, как Samsung, Intel, IBM и другие являются постоянными заказчиками компании.

Помог лед в порах

В ИМЕК Михаил Бакланов стал ведущим научным сотрудником и руководителем направления лоу-к диэлектриков. Первое время он продолжал заниматься плазменными процессами для микроэлектроники, но в конце 90-х годов переключился на новое направление - исследования и разработка новых материалов для межсоединений интегральных схем.

- Я активно включился в диэлектрическую часть таких исследований и, собственно, в этой области «застрял» на следующие 20 с лишним лет. Я думаю, что «застрял» там довольно успешно: с 1995 года опубликовал более 250 журнальных статей, написал две книги. Также был членом оргкомитета нескольких международных конференций, включая такие огромные, как конференция Общества по изучению материалов (Materials Research Society), проходившая в те годы каждую весну в Сан-Франциско в Кремниевой долине. Там я несколько лет возглавлял симпозиум по межсоединениям интегральных схем. В настоящее время значительно сократил такую деятельность, но все еще вхожу в оргкомитеты Азиатской конференции по металлизации интегральных схем в Токио и международной конференции по микро- и наноэлектронике в Москве, - рассказывает он.

За 20 лет работы в ИМЕК Михаил Родионович запатентовал около 30 изобретений. Среди наиболее успешных и интересных - метод измерения размеров нанопор.

- Идея пришла в голову довольно давно, но долгое время была не востребована. Однако с внедрением нанопористых диэлектриков в микроэлектронику оказалось, что нет методов измерения размеров нанопор в тонких пленках. Введенный нами метод с применением эллипсометрии повышает чувствительность метода в сотни раз, и этот патент оказался самым подходящим для нужд микро- и наноэлектроники. Оборудование на основе этого изобретения сейчас находится в промышленном производстве, и все ведущие предприятия электронной промышленности используют его, - пояснил наш земляк.

В историю микроэлектроники вписан другой значимый патент Михаила Бакланова – криогенное травление пористых диэлектриков.

- Я был на конференции (вот почему полезно быть на конференциях), там один японец делал доклад, как он делал плазменное травление при очень низких температурах и что при этом наблюдалось. А рядом со мной сидел знакомый профессор из Техаса, и он говорит: «странные результаты, похоже, у него в порах вода замерзала». И тут меня осенило: так ведь замораживать можно специально. Я приехал домой, изучил возможные варианты реализации этой идеи и написал патент, - рассказал Михаил Родионович. Идея патента в том, что реагенты и продукты реакции замораживаются в порах и защищают их от проникновения атомов фтора и кислорода, которые могут повредить стенки пор.

Идите в науку

Сегодня Михаил Бакланов продолжает вести активную научную деятельность - он приглашенный профессор-исследователь в Северно-Китайском технологическом университете, Тянцзинском университете, МГУ им. Ломоносова и Российском технологическом университете МИРЭА. Среди его бывших учеников-аспирантов - гендиректор компании Mapper Technology Денис Шамирян, профессор одного из ведущих универcитетов Англии Imperial College Сальвадор Эслава, директор ведущей в мире фирмы по производству микроэлектронного оборудования Applied Materials Ларри Чжао и многие другие известные специалисты.

Несмотря на конкуренцию в мировой науке, бурятский ученый считает, что в сфере микроэлектроники работы – поле непаханое. Сейчас это очень востребованная деятельность, и хорошие специалисты без работы здесь точно не останутся.

- Современная наноэлeктроника - наиболее экономически окупаемая область нанотехнологий. Здесь можно работать по трем направлениям. Первое связано с разработкой новых материалов, которые необходимы для наиболее передовых наноэлектронных устройств. Здесь совместно работают химики и физики. Второе направление связано с архитектурой интегральных схем. Здесь люди должны оптимизировать структуру интегральных схем, для того чтобы максимально реализовать возможности имеющихся материалов, а также разрабатывать архитектуру, обеспечивающую заданное функционирование интегральной схемы. И, наконец, третья часть - это специалисты в программном обеспечении.

Они должны «научить» интегральные схемы решать те задачи, которые перед ними поставлены. В последние годы очень востребованными стали специалисты, обладающие знаниями в области биологии и медицины, в связи с потребностью создавать специализированные приборы для медицины и мониторинга качества окружающей среды. 
Чтобы включиться в любую из этих задач, надо обладать необходимым уровнем базовых знаний. Кроме того, учиться хорошо «вживаться» в мультидисциплинарные задачи и коллективы. Собственно, это сейчас важно в любом современном деле (не только в микроэлектронике),  советует ученый. 

Татьяна Хандажапова, «Номер один».


В связи с ужесточением требований связанных со сбором и хранением персональных данных, мы отказались от размещения комментариев на нашем сайте. Если вы желаете высказаться по тому или иному информационному поводу, предлагаем сделать репост публикации в любую соцсеть и оставить свой комментарий на личной странице.


^