Суверенные чипы: Россия в мировой полупроводниковой битве
Технологическая революция в отдельно взятой стране
Чипы – наше всё. Под таким лозунгом можно начинать любое собрание промышленных комиссий в любой стране. Особенно остро проблема с комплектующими показала себя в период минувшей пандемии. Для отдельных отраслей промышленности сложности не исчерпали себя до настоящего времени. Автомобилестроители с начала пандемии форменно попали в ловушку собственной жадности. Как только замаячила перспектива снижения спроса в связи с локдаунами и прочими ограничениями, концерны сократили закупки чипов и отредактировали контракты. Одновременно с этим засевшие по домам горожане приступили к авральной скупке электронных гаджетов и прочей техники. Только в России в 2021 году спрос на электронику вырос на 70 процентов относительно предыдущего. В итоге все освободившиеся мощности производители чипов отдали под полупроводники для телефонов и ноутбуков. А когда автоконцерны спохватились, ощутив рост спроса, время было упущено. В 2021 году производство автомобилей только из-за нехватки электронных компонентов по миру упало на четверть. Пандемию отменили, но дефицит чипов в автопроме никуда не делся. Параллельно с этим современные транспортные средства до предела насытили электроникой, ещё больше усугубив ситуацию. Бум на электромобили также потребовал кратный рост числа электронных компонентов.
Российская промышленность особенно остро все прелести дефицита чипов ощутила в 2022 году, когда иностранцы один за другим отказались от поставок. Конвейеры с «исконно русскими» автомобилями простаивали по несколько месяцев из-за нехватки блоков управления АБС и подушек безопасности. Ситуация несколько улучшилась с запуском производства отечественных АБС в калужской НПП «Итэлма». Только есть нюанс – изделия целиком и полностью собираются по китайской лицензии. Причём самая сложная часть изделия – электронные мозги блока управления – на конвейер приходят уже готовыми из Китая. Ничего удивительного в этом нет – создание «суверенного» АБС потребует не один год и не один миллиард инвестиций. Такую цену вынуждена платить сейчас Россия за десятилетия развала собственной инженерной школы. Автомобильная промышленность – это лишь один пример в бесконечной череде производственных цепочек, в которых мы вынуждены использовать импортные чипы и комплектующие.
Для постройки собственной микроэлектронной промышленности придётся совершить технологическую революцию. Ограничения, наложенные на импорт полупроводникового hi-tech, не являются исключительно российским «бонусом». Американцы, контролирующие большую часть производителей чипов в мире, аналогичным образом стремятся притормозить развитие Китая. Голландской конторе ASM Lithography, выпускающей самые прогрессивные в мире фотолитографы, Соединенные Штаты запретили продавать продукцию в Китай, не говоря уже о России. Купить можно только хорошо б/у машины 10-15-летнего возраста. С августа прошлого года в США действует закон о чипах, или Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act (Закон о стимулировании развития производства полупроводников). Основная цель – перенести часть производства микрочипов в США. На данный момент 70-75 процентов полупроводников американцы делают в Тайване. Под самым боком Китая. В основе CHIPS Act лежат 52 млрд долларов на развитие собственного производства и более 24 млрд на соответствующие налоговые льготы. Предусмотрен запрет на поставки в Россию и Китай передовых графических процессоров американской Nvidia, используемых в постройке суперкомпьютеров. По задумке это должно притормозить развитие искусственного интеллекта. В марте 2023 года CHIPS Act ужесточили в отношении КНР. Помимо прочего, введён запрет на инвестиции в производство чипов топологии менее 28 нанометров, расположенное в Китае. Пекин попытался ответить ассиметрично и ввёл контроль на экспорт галлия и германия, широко используемых в микроэлектронике. Как минимум, это заставит Запад серьёзно вложиться в добычу и переработку редкоземельных металлов – на данный момент Китай монопольно правит на рынке. Битва вокруг полупроводников только разгорается.
Россия намерена ввязаться в мировую войну чипов. Пусть с гигантским отставанием, но ввязаться. На данный момент в стране возможно производство чипов топологией не ниже 65 нм, в то время как тайваньский TSMC уже освоил 5 нм. Стратегической катастрофы здесь нет – чипы для ракет и прочей боевой техники можно строить и на 100-150 нм, но в остальных отраслях без современных полупроводников никак. Речь о собственных суперкомпьютерах, дальнейшей миниатюризации приборов ночного видения и безграничном гражданском секторе. России, в конце концов, предстоит поднимать авиастроение, и без собственных полупроводников мирового уровня здесь никак. Амбициозная программа развития беспилотного транспорта также не обойдётся без современных чипов. Первые шаги уже сделаны. В Зеленограде строят фабрику для чипов 28-нанометровой топологии, а «Микрон» на расширение производства получил кредит в 7 млрд рублей. Также в Зеленоградском нанотехнологическом центре осваивают тендер на 5,7 млрд под 130-нанометровый фотолитограф. Под машину топологией в 350 нм центру выделили почти миллиард рублей. Технологии, конечно, позавчерашнего дня, но они полностью отечественные. Напомним, выпускать 65-нм чипы Россия способна исключительно на закупленном ранее импортном оборудовании – бывших в употреблении Nikon и ASM Lithography. Задумались в правительстве и о подготовке кадров – 5 млрд рублей выделяется на строительство сети полигонов для тестирования производства разрабатываемых чипов. Есть надежда, что по каждому изделию срок ввода в серию сократится на целый год. Один из полигонов ожидается на базе «Московского института электронной техники». В планах площадки в Санкт-Петербурге и других городах России.
Ложка дёгтя
Внимание правительства к проблеме отечественной микроэлектроники, безусловно, заслуживает уважения. Но без скепсиса здесь не обойтись. Прежде всего, необходимо ответить на вопрос – а кто ещё в мире сумел в одиночку соорудить «суверенный чип»? Ближе всего к нам Китай. В 2015 году в КНР провозгласили концепт «Сделано в Китае 2025», по которому к 2025 году более 70 процентов внутренних потребностей в полупроводниках страна закроет самостоятельно. Но в 2022 году этот показатель едва дотягивал до 16 процентов. Проект провалился. При этом, несмотря на все трудности, Китай всегда был в гораздо более привилегированном положении, нежели Россия. Насколько получится провернуть не менее амбициозный проект в нашей стране, вопрос открытый.
Риски для программы создания «суверенного микрочипа» не ограничиваются уникальной сложностью создаваемого продукта. В первую очередь, это инженерные кадры. Можно выделить сотни миллиардов рублей на приоритетные программы, но не найти высококвалифицированных специалистов. Создание полупроводников мирового уровня требует работу сотен, если не тысяч инженеров и учёных. Причём не из одного института или конструкторского бюро, а целого конгломерата. Подводных камней предостаточно. Например, российский Институт физики микроструктур РАН давно и вполне успешно работает над EUV-фотолитографами. Это современные машины, работающие на рентгеновском излучении и способные «выпекать» чипы по нормам в десять и менее нанометров. Главный научный сотрудник Института, член-корреспондент Николай Салащенко в одном из интервью рассказал:
«Мы делаем литограф, который будет в десять раз дешевле существующих. Мы рассчитываем, что на опытный образец может уйти пять-шесть лет. И это будет очень востребованная машина для создания пробных микросхем, для мелкосерийного производства.»
Обнадёживающая картина, не правда ли? Только вот интервью учёный дал ещё в 2019 году. Пять лет ещё не прошло, но новостей о прорывной технологии безмасочной фотолитографии нет до сих пор. Но даже если учёным удастся создать отечественный фотолитограф, это не сильно приблизит производство микрочипов. Наступит время инженеров-технологов, которые, во-первых, должны организовать серийное производство сложнейших изделий, а во-вторых, соорудить и запустить фабрики. Можно разработать отлично работающий прототип фотолитографа, который даст фору любому изделию от Nikon и ASM Lithography, но провалить его производство. К сожалению, немалая часть отечественных разработок ещё советского периода пала жертвой подобной закономерности.
Важно помнить и об общей культуре производства такой сложнейшей техники, как микрочипы. Показателен индийский пример. В стране решено было организовать производство микрочипов – для этого пригласили тайваньскую Foxconn. Сначала нацелились на топологические нормы в 28 нм, позже плавно спустились до 40 нм, а в итоге тайваньские друзья вообще вышли из проекта. Можно много говорить о причинах, но главная из них – в Индии не смогли найти высококвалифицированный персонал для производства. Сравнивать Россию и Индию, конечно, некорректно. Но и у нас достаточно причин для подобного. Сейчас обычное производство задыхается от нехватки рабочих рук и мозгов. В июле 2023 года, как отмечает издание «Коммерсант», 42 процента промышленных предприятий ощущает дефицит работников. Такого не было с 1996 года. Компания «Кронштадт», известный производитель беспилотников, не может найти работников сразу по девяти специальностям, среди которых ключевые – инженер по наладке и испытаниям, инженер-технолог, слесарь-сборщик летательных аппаратов и монтажник электрооборудования летательных аппаратов. Проблема, похоже, будет только усугубляться. Отсюда вопрос – где брать работников для будущих фабрик по производству микрочипов?
Половина решения проблемы – это признание самого факта существования проблемы. В России с осознанием ситуации, похоже, всё в порядке. Осталось дело за малым – разобраться со второй половиной проблемы.
Информация