Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

  • «Кровь глобальной экономики»
  • Отечественный потенциал
  • Две стратегии: догонять или углублять
  • План развития

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Производство пластин с микросхемами на предприятии «Микрон» в Зеленограде

Из-за западных санкций российская микроэлектронная отрасль в тяжелой ситуации: ведущие производители прекратили поставки комплектующих и оборудования, неясна перспектива и с импортом готовой продукции. О том, реально ли справиться самостоятельно, — в материале РИА Новости.

«Кровь глобальной экономики»

Советский Союз был одним из лидеров в микроэлектронике. Технологический уровень позволял делать не только лучшие в мире ракеты, самолеты, подводные лодки, но и бытовые электронные приборы. В 1974-м появился первый микропроцессор, в 1979-м ― микроЭВМ, в 1985-м ― персональный компьютер «Электроника-85». Но в 1990-е эта отрасль в стране пришла в упадок, а мировые технологии, наоборот, шагнули далеко вперед. К началу 2000-х сформировался глобальный рынок с оборотом в сотни миллиардов долларов.

Сейчас полупроводники называют «кровью глобальной экономики». Созданные на их основе микросхемы — чипы — важнейшие элементы любого электронного устройства. Изготовление материалов современного уровня настолько сложный и затратный процесс, что ни одно государство, включая США и Китай, не в состоянии локализовать у себя производство полного цикла.

В мире сложилось международное разделение труда — своего рода экосистема, в которую входят сотни поставщиков из разных стран. Многие предприятия занимают монопольную позицию. Так, практически все производители интегральных микросхем покупают фотолитографические установки у голландской компании ASML. Серьезный сбой в цепи вызвала недавняя остановка из-за ужесточения экологических требований завода компании 3М в Бельгии: он обеспечивал до 80 процентов мировой потребности в охлаждающей жидкости для травления кремниевых пластин.

Несомненных лидеров в производстве конечной продукции — микросхем и процессоров — в мире тоже всего три: тайваньская TSMC, корейская Samsung Electronics и американская Intel.

«Создание чипов с разрешением 9-15 нанометров обеспечивается ресурсами и разработками практически всего мира. Для этого нужны инертные газы сверхвысокой степени очистки, монокристаллический кремний, соответствующие лазерные источники и технологии высокоточного позиционирования, оборудование для технического контроля и многое другое, — рассказывает доцент кафедры автоматики и телемеханики Пермского политехнического института, кандидат технических наук Игорь Безукладников. — Ни у одной страны нет всего необходимого. Хотя чисто теоретически, если не брать во внимание экономическую составляющую, организовать полный цикл производства чипов в отдельно взятом государстве технически возможно, но не за короткий срок».

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Число фабрик — производителей микросхем и их технологический уровень

Ближе всего к решению этой задачи подошел Китай, который еще 20 лет назад взял курс на импортозамещение в сфере микроэлектроники. Сегодня китайская фабрика SMIC, несмотря на огромные инвестиции, дошла только до технологического уровня 14 нанометров, которого ведущие производители достигли в 2015-м. Для сравнения: тайваньской TSMC, основанной в 1987-м, потребовалось 30 лет, чтобы догнать лидеров. Сейчас компания владеет технологиями производства микросхем с нормами от 90 до пяти нанометров.

Параметры в нанометрах — условный технологический показатель. Чем меньше его значение, тем компактнее и производительнее микросхема и тем больше функций она может выполнять.

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Повышение уровня технологических норм в производстве микрочипов. Круги справа — условное соотношение размеров элементов микросхем

Отечественный потенциал

Из советского наследия в области микроэлектроники потеряно не все. В России действует производство микросхем с проектными нормами 90 нанометров, есть разработки для 65 нанометров. Если говорить о потребительской электронике, то это уровень процессоров 2005-2008 годов. Такие чипы не подходят для современных смартфонов и персональных компьютеров, но их вполне достаточно для бытовой техники, автомобилей, силовых установок, промышленного оборудования, а также для решения большинства прикладных вопросов в оборонной и космической отраслях.

В 1992-м на базе Института точной механики и вычислительной техники создали «Московский центр SPARC-технологий» (МЦСТ). Он работает до сих пор: проектирует универсальные микропроцессоры, используемые в российских компьютерах «Эльбрус», вычислительные комплексы и операционные системы. Еще один лидер российской микроэлектроники, «Байкал Электроникс», разрабатывает процессоры Baikal и программное обеспечение к ним.

Теперь из-за санкций у обеих компаний проблемы с поставками чипов. Производство полупроводниковых пластин уровня 90 и 65 нанометров организовали на заводах «Микрон» и «Ангстрем» в Зеленограде, но пластины по норме 28 нанометров и выше заказывали на Тайване у фирмы TSMC. Теперь канал закрыт. Кроме того, действует прямой запрет на поставку в Россию и оборудования для создания микросхем.

«Ведущие российские предприятия освоили и умело эксплуатируют зарубежные технологические линейки, выпуская качественную продукцию, в том числе микропроцессоры, — отмечает профессор кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ «МИСиС», доктор технических наук Петр Лагов. — Проблема в том, что зарубежные компании не продают свои новейшие разработки, то, что у нас вводят в эксплуатацию, как правило, на два-три поколения отстает от ведущих иностранных образцов. А отечественное оборудование уже лет тридцать вообще не производят».

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Производство полупроводниковых пластин на заводе «Микрон» в Зеленограде

По мнению ученого, для возрождения микроэлектроники в России необходимо действовать сразу в нескольких направлениях. В первую очередь создать собственные средства производства.

«Сейчас открываются огромные перспективы в области точного микроэлектронного машиностроения. Его надо постепенно восстанавливать, начиная с относительно простых вещей и вплоть до передовых литографических комплексов на базе жесткого ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения, а также оборудования ионного легирования в широком диапазоне энергий», — отмечает Петр Лагов.

Еще одно направление — организация производства качественных полупроводниковых пластин для микросхем. В России уже делают кремниевые, правда, пока в небольших количествах и только диаметром 200 миллиметров. А для современных чипов нужно 300.

«Основная задача — в их прецизионной механической обработке: резке, шлифовке и полировке, — продолжает профессор. — Для пластин до 150 миллиметров есть закупленное раньше импортное оборудование, для тех, что больше двухсот, — нет».

Еще одна проблема — высокочистый монокристаллический кремний, сырье для производства пластин.

«Мы умеем хорошо выращивать кремний для солнечной энергетики. Если поставят конкретные задачи и выделят финансирование, получим и электронный», — уверен руководитель направления ОКБ «Астрон», эксперт Комиссии по научно-техническому развитию при правительстве России Аркадий Наумов.

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Две стратегии: догонять или углублять

Однако исполнительный директор Ассоциации разработчиков и производителей электроники (АРПЭ) Иван Покровский считает, что «импортозаместить» кремний, как и прочие элементы производства, в обозримом будущем невозможно. Это потребует времени и серьезных затрат. Вместо стратегии догоняющего развития, которую выбрал Китай, он предлагает российским производителям искать собственную нишу.

«Китай воспользовался трендом глобализации и стал «мировой фабрикой». Россия таким путем пойти не может, и условия сейчас другие, — объясняет Покровский. — Полностью закрыть свои внутренние потребности невозможно, даже если пустить весь бюджет только на решение этой задачи. В электронике двадцать одно технологическое направление. И каждое требует вложений от одного до десятков миллиардов долларов в год. Такой объем инвестиций нужен для поддержания технологий на уровне глобальных корпораций. Внешняя зависимость все равно сохранится. Поэтому правильнее стремиться не к самодостаточности, а к повышению устойчивости к тому, чтобы диверсифицировать риски, иметь возможность управлять ими».

По мнению эксперта, создав собственную фабрику чипов, Россия попадет в еще более жесткую технологическую зависимость от зарубежных поставщиков материалов, оборудования, запчастей к нему, средств проектирования и библиотек IР-блоков.

«Нужно кооперироваться с дружественными странами, внедрять стандарты, которые обеспечат совместимость разных решений в оборудовании, — рассуждает Покровский. — Правильнее было бы сейчас всеми силами поддерживать китайский проект SMIC. А самим думать, чем мы можем дополнить китайцев, какую нишу занять в глобальной цепочке полупроводниковой продукции. Даже на том технологическом уровне, который сейчас освоен в России, есть много перспективных направлений. Если говорить о «Микроне», это производство микроконтроллеров — относительно простых логических микросхем, которые не требуют предельных топологических норм. По мере того как крупные корпорации переносят фокус на более современные нормы, возникает определенный вакуум предложения в рядовых технологиях. Конкуренция в этих областях падает, и они могут стать достаточно маржинальными».

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Еще один вариант — работа с широкозонными полупроводниками из группы А3В5. Не кремнием, а, например, арсенидом галлия. Такие материалы нужны для производства силовых полупроводников, очень востребованных в связи с развитием электротранспорта, альтернативной энергетики, СВЧ-электроники, оптоэлектроники, радиосвязи стандарта 5G и 6G. У России здесь исторически сильные наработки.

План развития

План создания в стране собственного производства радиоэлектроники сейчас обсуждают в правительстве. Речь идет о запуске до конца 2022-го создания микросхем по 90-нанометровому техпроцессу. Американская Intel выпускала процессоры такого уровня 19 лет назад.

К 2024-му собираются завершить программу импортозамещения в электронном машиностроении, а к 2030-му сформировать «продуктовый портфель российских технологий» и выйти на уровень 28 нанометров, освоенный мировыми лидерами десять лет назад. Параллельно планируют развивать инфраструктуру, способствовать повышению спроса на отечественную электронную продукцию и растить кадры.

Несмотря на то что в мире сегодня самыми современными считаются четырехнанометровые процессоры, а ведущие компании готовятся к переходу на уровень трех и даже двух нанометров, объявленный правительством план большинству экспертов кажется «крайне амбициозным». По их мнению, его реализация во многом зависит от поддержки зарубежных партнеров, прежде всего Китая.

Доморощенный кремний. Сможет ли Россия обойтись без импортных микрочипов

Добавить комментарий

Adblock
detector