Когда Россия будет полностью обеспечивать себя чипсами?

Для российско-украинской войны не хватает чипов, а как насчет чипов для гражданской промышленности?

Производство микросхем – глобальная конкуренция технологий

Для современных отраслей промышленности микросхемы играют очень важную роль. В частности, это было наглядно продемонстрировано во время недавней пандемии COVID-19. Из-за нехватки электронных компонентов мировое производство автомобилей в 2021 году сократилось на четверть, поскольку ранее производители микросхем были сосредоточены на бытовой технике, компьютерах, телефонах и электромобилях.

Для российской промышленности дефицит микросхем станет особенно острым в 2022 году, когда иностранные производители микросхем один за другим откажутся от поставок. Производство автомобилей в России уже несколько месяцев остановлено из-за нехватки блоков управления АБС (антиблокировочной системой тормозов) и подушек безопасности. Ситуация несколько улучшилась с запуском отечественного производства АБС в Калуге на предприятии «Итэлма» по китайской лицензии. Но самая сложная часть продукта — электронный мозг контроллера — производится заранее в Китае. Создание собственной ABS потребует более года и более миллиарда долларов инвестиций. Россия теперь вынуждена платить такую цену за десятилетия забвения. Автомобильная промышленность — лишь один из примеров бесчисленных производственных цепочек, где Россия вынуждена использовать импортные чипы и комплектующие.

Автономность микроэлектронной отрасли зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних. Ограничения на импорт высокотехнологичных полупроводников направлены не только на Россию, но и на Китай. Соединенные Штаты запретили голландской компании ASM Lithography, производящей самые передовые в мире литографические (для изготовления микросхем) машины, продавать свою продукцию в Китай. С августа 2022 года в США действует Закон о создании полезных стимулов для производства полупроводников (CHIPS Act) или Закон о стимулировании производства полупроводников. Основная цель — перенести часть производства микрочипов обратно в США. В настоящее время США производят 70–75% полупроводников на Тайване (Китай). Закон CHIPS предусматривает инвестирование 52 млрд долларов в развитие производства в США и более 24 млрд долларов в соответствующие налоговые льготы.

Кроме того, США рассматривают возможность запрета на поставки в Россию и Китай передовых графических процессоров американской компании Nvidia, используемых для создания суперкомпьютеров. По расчетам США, это замедлит развитие технологий искусственного интеллекта этих двух соперников. В марте 2023 года закон CHIPS еще больше ужесточит меры в отношении Китая. В Китае введен запрет на инвестиции в производство чипов со структурой межсоединений менее 28 нанометров. В ответ на это и в целях защиты национальной безопасности и интересов Пекин с 1 августа этого года ввел экспортный контроль на металлы галлий и германий, широко используемые в производстве микроэлектроники. В настоящее время Китай производит около 80% мирового галлия и 60% германия.

Уроки стран, пытающихся стать самодостаточными в производстве чипов

В 2015 году правительство Китая обнародовало концепцию «Сделано в Китае 2025», согласно которой к 2025 году страна будет удовлетворять более 70% внутренних потребностей в полупроводниках. Однако к 2022 году этот показатель составит всего 16%. Проект не увенчался успехом, хотя Китай сейчас находится в гораздо более выгодном «положении», чем Россия.

Для Индии, страны с довольно высоким уровнем информационных технологий, также очень сложно планировать создание собственной технологии производства чипов. Для организации внутреннего производства микрочипов Индия пригласила тайваньскую (Китай) компанию Foxconn. Первоначально они нацелились на 28-нм техпроцесс производства чипов, позже снизили его до 40 нм, но в результате Тайвань (Китай) вышел из проекта. Причин может быть много, но главная из них заключается в том, что в Индии невозможно найти высококвалифицированную техническую команду для производства.

Россия не намерена оставаться в стороне от мировой войны чипов, хотя и довольно поздно. В настоящее время Россия может производить чипы со структурой соединений не менее 65 нм и выше, а тайваньская TSMC (Китай) освоила 5 нм.

Один из вопросов, который возникает в ходе нынешнего российско-украинского конфликта, заключается в том, почему Россия может запускать ракеты и другое оружие так бесконечно. Ответ заключается в том, что чипы для ракет и другой военной техники могут быть созданы с межкомпонентными соединениями 100–150 нм, которые Россия может освоить. Россия производит 65-нм чипы исключительно на ранее лицензированном импортном оборудовании, используемом компаниями Nikon и ASM Lithography.

Что касается проектов гражданского производства микросхем, то здесь Россия уже сделала первые шаги. В Зеленограде строится завод по производству 28-нанометровых микросхем, а «Микрон» получил кредит в размере 7 миллиардов рублей (около 100 миллионов долларов) на расширение производства. Кроме того, Зеленоградский нанотехнологический центр разрабатывает тендер стоимостью 5,7 млрд долларов США (70 млн долларов США) на литографическую машину с нормами 130 нм. На создание машины со структурой межсоединений 350 нм центру выделено почти миллиард рублей. Технология, очевидно, старая, но они полностью отечественного производства. Пять миллиардов рублей выделяется на создание сети испытательных площадок для производства разрабатываемых микросхем, например, в Московском институте электронной техники, в Санкт-Петербурге и других городах России.

Но деньги — это еще не все. Трудности, с которыми сталкивается программа автономных чипов, не ограничиваются сложностью продукта, но и другими проблемами. Во-первых, это нехватка инженерных кадров. На приоритетные программы можно выделить сотни миллиардов рублей, но высококвалифицированных специалистов найти не получится. Создание полупроводников мирового класса требует усилий сотен, если не тысяч инженеров и ученых. И не от одного института или одной проектной фирмы, а от целой корпорации. По данным газеты «Коммерсант», в июле 2023 года 42% российских промышленных предприятий столкнулись с нехваткой рабочих рук. Известный производитель беспилотников «Кронштадт» не смог найти рабочих сразу по девяти специальностям, основные из которых — инженеры по испытаниям и эксплуатации, инженеры-технологи, сборщики самолетов и монтажники электрооборудования самолетов. Теперь эта проблема может стать еще хуже. Поэтому вопрос в том, где взять рабочих для заводов по производству микрочипов будущего.

Далее возникает проблема переноса результатов из лаборатории в массовое производство. Например, в Институте микроструктурной физики РАН уже давно и успешно ведутся исследования в области EUV-литографии. Это современные машины, работающие на рентгеновском излучении и способные производить чипы со структурой 10 нм и менее. В 2019 году главный эксперт института, почетный академик Николай Салащенко заявил, что в России ведется работа над литографической машиной, которая будет в десять раз дешевле существующих зарубежных устройств, и выразил надежду, что ее создание может быть завершено за пять-шесть лет. Это будет долгожданная машина для создания микроскопических чипов, которую можно будет производить в малых масштабах.

Это было амбициозно, но на самом деле даже спустя почти пять лет не было никаких новостей о прорыве в технологии литографии. Даже если ученые создадут прототип этого устройства, им все равно придется наладить производственный процесс, а затем построить завод. Теоретически Россия могла бы разработать идеальный прототип литографической машины, превосходящий все, что могут произвести Nikon и ASM Lithography, но она не потерпит неудачу в массовом производстве. Это не было редкостью в советские времена и остается проблемой сегодня.

Источник