Топология интегральной микросхемы

Топология интегральной микросхемы — это зафиксированное на материальном носителе пространственно-геометрическое расположение совокупности элементов интегральной микросхемы и связей между ними. В контексте права объектом интеллектуальной собственности является топология как результат интеллектуальной деятельности, а не сама микросхема или заложенные в неё алгоритмы. Топология представляет собой, по сути, детальный план (чертёж) всех слоёв полупроводникового кристалла, определяющий взаимное расположение транзисторов, конденсаторов, резисторов, диодов и соединяющих их проводников.

История

Предпосылки появления

В 1958 году Джек Килби из компании Texas Instruments и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor независимо друг от друга предложили концепцию интегральной микросхемы. Однако первые образцы микросхем имели простую, почти плоскую структуру, а их «топология» была скорее инженерным чертежом, чем объектом правовой охраны. С развитием планарной технологии (Жан Эрни, 1960) стало возможным создавать многослойные структуры, где каждый слой формировался последовательно — окислением, фотолитографией, легированием, металлизацией. Это потребовало точного совмещения всех слоёв, что и дало начало современному понятию топологии.

Переход к правовой охране

В 1970-х — 1980-х годах, с ростом сложности микросхем (в тысячи элементов), возникла проблема копирования топологий. Создание топологии требовало значительных затрат интеллектуального труда, но её воспроизведение могло быть выполнено сравнительно простым обратным проектированием. Традиционное авторское право и патентное право плохо защищали топологии: авторское право охраняет форму выражения, а не функциональную структуру, а патентование всей топологии было громоздким и дорогим.

Первым специальным законом о правовой охране топологий стал Закон США об охране полупроводниковых чипов (Semiconductor Chip Protection Act, 1984). В Европейском экономическом сообществе в 1986 году была принята Директива 87/54/EEC, обязавшая страны-участницы ввести особый режим охраны. В СССР и позже в России охрана топологий появилась с принятием Закона РФ «О правовой охране топологий интегральных микросхем» в 1992 году (действовал до вступления в силу части четвёртой Гражданского кодекса РФ в 2008 году). В 1994 году был подписан Вашингтонский договор об интеллектуальной собственности в отношении интегральных микросхем (под эгидой ВОИС), который, однако, так и не вступил в силу из-за недостаточного числа ратификаций, но заложил принципы будущего регулирования.

Современное состояние

В настоящее время охрана топологий в России регулируется главой 74 Гражданского кодекса РФ (статьи 1448–1464). В международной практике действует Соглашение ТРИПС (ВТО, 1994 год), которое обязало всех участников ВТО обеспечить минимальную правовую защиту топологий в соответствии с принципами Вашингтонского договора. Параллельно развивались технологии: ручное черчение топологий сменилось использованием систем автоматизированного проектирования (САПР, англ. EDA — Electronic Design Automation), таких как Cadence, Synopsys, Mentor Graphics. Сегодня топология современной микросхемы может содержать миллиарды транзисторов, а её проектирование ведётся на нескольких иерархических уровнях.

Правовая природа топологии

Объект охраны

В России (ст. 1448 ГК РФ) топология интегральной микросхемы признаётся самостоятельным результатом интеллектуальной деятельности. Охрана распространяется только на оригинальную топологию. Оригинальной считается топология, которая создана в результате творческой деятельности автора (то есть не является очевидной для специалиста в этой области на дату её создания) и (или) не известна ему или третьим лицам из общедоступных источников. Охрана не распространяется на идеи, способы, системы, технологии или закодированную информацию, которые могут быть воплощены в микросхеме.

Признаки охраноспособности

1. Творческий характер — топология должна быть результатом интеллектуального труда, а не механического копирования.
2. Новизна (относительная) — в отличие от патентного права, не требуется абсолютной мировой новизны. Достаточно, чтобы автор не заимствовал топологию из общедоступных источников непосредственно перед созданием своей.
3. Выражение на материальном носителе — защищается именно зафиксированная топология (на фотошаблоне, в файле формата GDSII, в кристалле). Идея взаимного расположения элементов без фиксации не охраняется.

Объём охраны

Автору или правообладателю принадлежит исключительное право использовать топологию любым не противоречащим закону способом, в том числе:

• воспроизводить (изготавливать экземпляры) — как на материальном носителе, так и в составе интегральной микросхемы;
• распространять (продавать, обменивать, сдавать в прокат) экземпляры топологии;
• ввозить на территорию РФ;
• иным образом вводить в гражданский оборот.

При этом охрана действует в отношении топологии в целом, но может также распространяться на отдельные её части, если они сами по себе являются оригинальными.

Срок действия

Исключительное право на топологию действует 10 лет (ст. 1457 ГК РФ). Срок исчисляется с более ранней из двух дат:

1. с даты первого использования топологии (например, выпуска микросхемы в продажу), при условии, что топология была зарегистрирована в Роспатенте или использована с уведомлением правообладателя;
2. с даты регистрации топологии в федеральном органе исполнительной власти по интеллектуальной собственности (Роспатенте), если она не была использована ранее.

По истечении срока топология переходит в общественное достояние.

Регистрация

Охрана возникает с момента фиксации топологии (творческий акт). Государственная регистрация (ст. 1452 ГК РФ) — добровольная, но рекомендуемая. Для регистрации правообладатель подаёт заявку в Роспатент, прилагая:

• заявление на регистрацию;
• депонируемые материалы, идентифицирующие топологию (например, фотослойные чертежи, электронный файл в формате GDSII, образец кристалла);
• реферат.

Роспатент проводит формальную экспертизу, после чего вносит топологию в Реестр топологий интегральных микросхем РФ и выдаёт свидетельство. Регистрация упрощает доказывание прав в случае споров.

Права авторов и правообладателей

Автором признаётся физическое лицо, творческим трудом которого создана топология. Если топология создана в рамках трудовых обязанностей (служебное задание), исключительное право принадлежит работодателю, если договором не предусмотрено иное (ст. 1461 ГК РФ). Если топология создана по заказу или в рамках государственного контракта, права распределяются по особым правилам ст. 1462–1464 ГК РФ. Автор имеет право на вознаграждение (для служебных топологий) и личные неимущественные права (право авторства, право на имя).

Технические аспекты топологии

Слои и уровни

Современная интегральная микросхема состоит из нескольких десятков слоёв (особенно в случае технологии FinFET или multi-gate FET). Топология включает слои:

• активные области (области, где формируются транзисторы);
• затворы (поликремниевые или металлические);
• контакты (соединяют полупроводник с металлом);
• слои металлизации (обычно 8–16 слоёв меди или алюминия), разделённые межслойными диэлектриками;
• изоляция (например, мелкий изолирующий слой (STI — shallow trench isolation));
• резисторные или конденсаторные структуры.

Каждый слой — это отдельная маска в производственном процессе (фотолитография). Совокупность масок образует топологию.

Правила проектирования

Проектирование топологии подчиняется набору правил (design rules), которые задают минимальные размеры, расстояния между элементами, перекрытия слоёв и так далее. Эти правила определяются технологическим процессом (например, 28 нм, 7 нм, 5 нм, 3 нм). Нарушение правил ведёт к невозможности изготовления (короткие замыкания, обрывы, паразитные эффекты). Современные САПР автоматически проверяют топологию на соответствие правилам (DRC — Design Rule Check).

Иерархическое проектирование

Топология создаётся иерархически: простые ячейки (например, инвертор, элемент памяти) объединяются в более сложные блоки (АЛУ, кэш-память, логические вентили), а те — в полную интегральную схему (микропроцессор, микроконтроллер, аналого-цифровой преобразователь). Это позволяет управлять миллиардами транзисторов и повторно использовать ячейки.

Классификация топологий

По типу схемы

• Цифровые — топологии логических вентилей, триггеров, арифметико-логических устройств, процессорных ядер, памяти.
• Аналоговые — топологии операционных усилителей, компараторов, фильтров, преобразователей (АЦП/ЦАП), источников питания.
• Аналого-цифровые (смешанные) — содержат как аналоговые, так и цифровые блоки.
• Радиочастотные — для работы на частотах от сотен МГц до десятков ГГц (усилители мощности, смесители, синтезаторы частот).

По технологии изготовления

• Биполярные (TTL, ECL) — используются редко, в основном для аналоговых и радиочастотных схем.
• КМОП (CMOS) — доминирующая технология (логика, память, процессоры).
• Биполярно-КМОП (BiCMOS) — комбинирует высокую скорость биполярных транзисторов и низкое энергопотребление КМОП.
• GaAs (арсенид галлия), SiGe (кремний-германий) — для сверхвысокочастотных приложений.

По степени интеграции

Оценка количества транзисторов, обычно обозначаемая по шкале SSI/MSI/LSI/VLSI/ULSI (малая, средняя, большая, сверхбольшая, ультрабольшая). Для топологии это имеет значение: чем больше транзисторов, тем сложнее топология и выше требования к документации.

Защита топологии от копирования

Правовые меры

Помимо гражданско-правовых мер (иски о нарушении исключительного права, взыскание убытков или компенсации (от 10 тыс. до 5 млн руб. по ст. 1301 ГК РФ)), существуют криминально-правовые: незаконное использование топологии может квалифицироваться по ст. 147.1 УК РФ (для особо крупных размеров). Правообладатель может наносить на микросхемы и их корпуса знак охраны: букву S (от «Semiconductor chip protection»), фамилию правообладателя и год первого использования топологии.

Технические меры

• Маскирование (dummy structures) — введение в топологию дополнительных элементов, не несущих функциональной нагрузки, но затрудняющих обратное проектирование.
• Использование специфичных материалов (материалов с особыми электрическими характеристиками).
• Применение однократно программируемых микросхем (OTP), где вскрытие корпуса разрушает топологию.

Судебные прецеденты

В практике наибольшую известность получили дела, связанные с так называемым «чистым копированием» топологии при обратном проектировании, когда нарушитель детально воспроизводил маски. В России активная судебная практика по топологиям пока невелика, однако были случаи защиты прав на топологии отечественных разработчиков (например, НИИ «Вычислительной техники»), а также признания прав на топологии, зарегистрированные в Роспатенте.

Источники

1. Гражданский кодекс Российской Федерации. Часть четвёртая. Глава 74 «Право на топологии интегральных микросхем» (ст. 1448–1464).
2. Федеральный закон от 2 декабря 2006 г. № 207-ФЗ «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации в части, касающейся защиты прав на топологии интегральных микросхем».
3. Соглашение по торговым аспектам прав интеллектуальной собственности (ТРИПС). Раздел 6 (ст. 35–38).
4. Директива Совета ЕЭС 87/54/EEC от 15 декабря 1986 г. о правовой охране топологий полупроводниковых изделий.
5. Mike Steele, «Semiconductor Chip Protection Act of 1984: A Primer» // Journal of the Patent and Trademark Office Society, 1986.
6. Кудрявцев С. В., «Правовая охрана топологий интегральных микросхем» // ИС. Промышленная собственность, 2004, № 7.
7. Хохлов В. А., «Интеллектуальная собственность: топологии интегральных микросхем» // Право и экономика, 2010, № 5.
8. Роспатент: Руководство по регистрации топологий интегральных микросхем (официальный сайт Роспатента).