Как делают проездные для московского метро
Привычные москвичам «единые» делают на зеленоградском заводе «Микрон». Предприятие занимается производством микросхем с советских времён. В начале 1990-х оно было акционировано. Потом завод вошёл в концерн «Ситроникс», принадлежащий АФК «Система». В июле 2006 года концерн подписал соглашение с компанией STMicroelectronics о передаче технологий производства микросхем по топологии 180 нанометров. На этой линии производятся микрочипы, которые сейчас стоят в каждом московском проездном билете. Помимо них, завод выпускает SIM-карты и пластиковые карты с чипами для Visa и MasterCard, чип-модули для универсальной электронной карты и биометрического загранпаспорта.
Главный элемент московской транспортной карты — микрочип размером 0,2 квадратных миллиметра. Кристаллы микрочипов изготавливают на кремниевых пластинах в чистых комнатах, где мощные кондиционеры поддерживают постоянную температуру в 21 градус и влажность 45 %. Внутрь чистых комнат могут входить только сотрудники завода в спецодежде и масках — это необходимо для того, чтобы исключить попадание пыли или посторонних частиц с одежды и кожи на пластины с будущими чипами или оборудование.
Изготовление кристалла представляет собой сложный технологический процесс, который похож на многократно повторяющуюся проявку фотографии. Поверхность кремниевой пластины покрывается специальным слоем диэлектрика. На него наносится фоточувствительный состав — фоторезист.
Затем с помощью ультрафиолетового луча пластину засвечивают через фотошаблон с рисунком одного из слоёв будущей микросхемы. Эта процедура повторяется многократно на всей поверхности пластины, сколько хватит места в зависимости от размера самого чипа. Так на одну пластину диаметром 200 миллиметров «влезает» 90 тысяч транспортных чипов.
Ультрафиолетовое излучение, проходя сквозь фотошаблон, засвечивает отдельные участки поверхности, которые потом проявляются с помощью специальных составов. В результате на поверхности остаются как бы «вычерченные» линии из фоторезиста. Свободные участки подвергаются различному воздействию: травлению или ионной имплантации, когда из высоковольтного ускорителя в пластину «выстреливаются» ионы других веществ, проникающих в поверхностные слои кремния на определённую глубину.
Так получаются десятки миллионов крошечных транзисторов, которые в нужной последовательности должны соединяться между собой проводниками. Плотность элементов так велика, что соединить их все на одном слое невозможно. Поэтому делается несколько слоёв, где проводники не перекрещиваются друг с другом. Все слои и проводники образуют сложную структуру, похожую на разветвлённые ходы в муравейнике.
Весь процесс изготовления кристаллов на пластине занимает около двух-трёх месяцев и требует последовательного выполнения более трёх тысяч различных операций. В чистой комнате завода девять участков, отвечающих за разные этапы производства. Ежедневно и круглосуточно специалисты контролируют технологический процесс, обеспечивая качество и точность выполнения всех операций. Всего же на «Микроне», который кроме производства кристаллов занимается ещё научными исследованиями, проектированием микросхем и сборкой готовых изделий, работает около 1 700 сотрудников.
Когда изготовление кристаллов завершается, пластины отправляются в цех производства транспортных карт. На участке бампирования автомат с огромной скоростью ставит крошечные золотые столбики (бампы) на каждый чип. Потом они станут контактом между чипом и антенной транспортного билета.
Антенна нужна для питания чипа электричеством с помощью электромагнитной индукции. В момент прикладывания билета к валидатору турникета антенна билета попадает в электромагнитное поле и начинает вырабатывать слабый электрический ток. Чип «просыпается» и начинает по радиоканалу передавать информацию о своём номере, количестве поездок, сроке действия. Информация сверяется с базой данных, и, если всё сходится, с карты списывается поездка и дверцы турникета открываются.
На этапе утончения пластины становятся тоньше в десять раз. Автомат срезает снизу излишки кремния и толщина пластины сокращается с 750 до 75 микрон. Это позволяет избежать появления бугорка на том месте, где на транспортную карту будет установлен чип.
Потом пластина переносится на липкую плёнку и отправляется на резку, где алмазные резцы режут её по вертикали и горизонтали, аккуратно вырезая каждый из 90 тысяч чипов. Толщина разреза минимальная, и появление сколов на краях недопустимо.
На конвейере чипы прикрепляются на особую нерастягивающуюся полиэтиленовую ленту с алюминиевой антенной. Сначала аппарат наносит клей точно на место крепления, а потом на него ставится чип: с обратной стороны липкой плёнки чип приподнимается тоненькой иголкой, чтобы вакуумная присоска могла подхватить его и установить в нужное место. Плёнка с антенной и установленным чипом называется «инлей». Инлеи тестируются, режутся на полосы и скатываются в тугие бобины.
Бумагу для транспортных карт завод заказывает в типографии. Автомат наклеивает на инлей с чипом обе стороны билета, а затем происходит вырубка — вырезание карты стандартной формы.
После вырубки билеты проходят персонализацию. Барабан захватывает билет и записывает на его чип номер карты, который в дальнейшем позволит его идентифицировать в базе данных. Упаковщицы укладывают карты в коробки, которые отправляются в метрополитен и билетные кассы города. Номера билетов и партий заносятся в компьютер, а потом при продаже кассир просто «присваивает» билету определённое количество поездок.
Каждый месяц «Микрон» делает более 30 миллионов транспортных карт для департамента транспорта Москвы и московского метрополитена. Их отпускная цена уже три года не превышает 5 рублей.
