«Важно прямое участие государства»: представитель отрасли — о перспективах производства микроэлектроники в России

Сокращение поставок микрочипов тайваньского производства не приведёт к обрушению мирового рынка электроники, хотя и вызовет ощутимый дефицит. Тайвань — лидер по контрактному производству процессоров, но не единственный поставщик такой продукции. Об этом в интервью RT рассказал исполнительный директор Консорциума отечественных разработчиков систем хранения данных РосСХД Олег Изумрудов. Он объяснил, почему в России нет физического производства современных высокопроизводительных микрочипов. При этом в России есть своя школа проектирования процессоров, чем может похвастаться далеко не каждая страна. По мнению Изумрудова, выходом в сложившейся ситуации может стать разработка чипов на новых полупроводниках.

• Gettyimages.ru
• © Chakrapong Worathat / EyeEm

 — Олег Валерьевич, напряжённость вокруг Тайваня, спровоцированная визитом Нэнси Пелоси на остров, пока сохраняется. Ранее Пекин ввёл санкции против ряда тайваньских чиновников. Негативный сценарий развития событий может ударить по мировому рынку микрочипов, потому что именно на Тайване производится их значительная доля. Ранее германские СМИ со ссылкой на президента Федерального объединения оптовой внешней торговли и услуг ФРГ сообщили, что Германия обеспокоена возможными перебоями поставок микрочипов из Тайваня на фоне нарастающего конфликта в регионе и потенциальной морской блокады острова. Что будет с рынком электроники, если поставки тайваньских чипов действительно будут заблокированы?

— Сейчас этим вопросом обеспокоены практически во всех странах. Отмечу, что перебои с поставками начались задолго до этого кризиса, ещё во время пандемии, когда были нарушены логистические цепочки. Однако это были, образно говоря, цветочки по сравнению с теми проблемами, которые могут возникнуть сейчас. Микроэлектроника используется сегодня везде, в любой технике, это отрасль, от которой мы все зависим.

Впрочем, было бы заблуждением считать, что процессоры производятся только на Тайване, это не совсем так. Тайвань — лидер в сфере контрактного производства микроэлектроники, тайваньской компании TSMC принадлежит более половины этого рынка. Конечно, это пугает, но надо понимать, что речь в данном случае идёт в первую очередь о количестве заказчиков, а не о фактическом количестве процессоров.

• Визит спикера палаты представителей США Нэнси Пелоси на Тайвань
• AP
• © Taiwan Presidential Office

Например, Intel сам производит свои процессоры, но не берёт заказы от других компаний. У корпорации Samsung есть контрактное производство, но не очень много заказчиков. При этом и Samsung, и Intel крупнее, чем TSMC. Просто у TSMC тысячи разных заказчиков со всего мира, поэтому и принято говорить о её лидерстве. Если тайваньское производство остановится, ущерб для мирового рынка будет большим — пострадают такие компании, как MediaTek, Qualcomm, а также Apple и AMD, которые тоже размещают заказы у TSMC. Хотя часть заказов они размещают, к примеру, у американской GlobalFoundries, заводы которой находятся в Германии, Сингапуре и США. Прекращение тайваньских поставок заметно отразится на мировом рынке электроники, поскольку определённые модели процессоров делаются по определённым техпроцессам, на определённых мощностях. Быстро заменить их нельзя, поэтому сроки выпуска новой техники будут сдвигаться, возникнет дефицит.

— Расскажите, пожалуйста, вкратце, как устроено производство процессоров?

— Это сложный, многоэтапный процесс. Производство любой микросхемы по современным технологическим нормам состоит из множества этапов, включая создание и нанесение маски (шаблон будущей архитектуры чипа из защитного покрытия, нанесённого на полупроводниковую пластину. — RT), многослойное травление и т. д. Техпроцессы делят на так называемые молодые и зрелые. Зрелые — это те, по которым производство налажено давно, они дают более стабильное качество и больше выход годных.

— То есть меньше брака?

— Да, меньше брака с одной кремниевой пластины. Диаметр современной пластины достигает 300 мм, на её площади помещается много микрочипов. И если один из таких чипов не прошёл контроль качества, то выбраковывается вся пластина. Поэтому выход годных — очень важный показатель.

При этом химическое травление чипов происходит в достаточно агрессивной среде, процесс должен осуществляться тонко и быстро. В современной литографии применяется так называемый жёсткий ультрафиолет, который граничит уже с рентгеновским излучением. Поэтому для производства чипов и нужны инертные газы — чтобы избежать горения во время процедуры травления.

Отмечу, кстати, что сегодня Россия производит примерно треть мировых объёмов инертных газов, необходимых для производства чипов. Кроме того, мы поставляем и другие материалы: в первую очередь нужно отметить сапфировые подложки для кремниевых пластин. В этой области Россия занимает сегодня порядка 40% мирового рынка.

Важно, что мы производим подложки большого диаметра, которые подходят для современных кремниевых пластин. Дело в том, что сам кремний очень хрупкий. Чтобы физически оперировать тонкими кремниевыми пластинами на производстве, нужно нанести их на более прочный материал. Искусственный сапфир подходит для этих целей, поскольку он одновременно и прочный, и инертный — это важно. Также России принадлежит 40% мирового рынка палладия, который тоже используется в производстве электроники.

• Gettyimages.ru
• © Walid Berrazeg/SOPA Images/LightRocket

В современном производстве обычно задействуются компоненты и материалы из разных стран, мир связывают прочные производственные цепочки. Просто взять и разорвать их путём санкций невозможно без потерь для себя.

— Тайвань уже прекратил выпуск российских процессоров. Ответила ли на этот шаг Россия?

— Да, правительством было принято решение ограничить экспорт инертных газов. Теперь такие важные для производства чипов газы, как неон, могут экспортироваться только по решению правительства, на основании предложений Минпромторга. И это более изящное решение, чем если бы Москва просто объявила об эмбарго. Дело в том, что Тайвань (Республика Китай) является непризнанным образованием, с точки зрения международного права это часть КНР. И если раньше поставки туда осуществлялись просто на коммерческой основе, то сейчас для такого экспорта потребуется официальное разрешение российского правительства. По сути, такие поставки могут быть организованы только через Пекин. Таким образом, мы не только ввели ответные меры, но ещё и подыграли нашему партнёру — КНР, поставили Тайбэй в зависимость от Пекина в какой-то мере.

— На фоне ухудшения отношений с Китаем, а также обострения ситуации вокруг Тайваня власти США планируют инвестировать $52 млрд в развитие собственного производства микрочипов. Может ли какая-либо страна выстроить сегодня полную технологическую цепочку для производства микросхем?

— Производство микроэлектроники на современном этапе — сложный процесс, в котором задействовано много поставщиков, материалов, технологий, а также очень высококвалифицированных инженеров. Всё вместе это и есть индустрия микроэлектроники, в которой участвует множество стран. Сейчас же о курсе на локализацию производства электроники объявили не только США, но и, к примеру, Индия. Она пошла по пути привлечения на свою территорию производителей чипов, которым будут полностью компенсированы инвестиции. Так что сейчас многие отходят от глобалистских представлений и переходят к курсу на локализацию, это общемировой тренд. Другой вопрос, что от заявлений до реального запуска производства должно пройти немало времени, это очень долгий процесс.

• Gettyimages.ru
• © Avishek Das/SOPA Images/LightRocket

— Одним из самых труднозаменимых компонентов оборудования для выпуска чипов часто называют литографическое оборудование со сверхжёстким ультрафиолетовым излучением (EUV). Сегодня большая доля мирового рынка такой аппаратуры принадлежит нидерландской ASML. Реально ли создать аналогичную технику и что для этого нужно?

— На самом деле литографические сканеры производят не только в Нидерландах, но также в Японии — например, его выпускают Nikon и Canon. А представление о том, что ASML якобы является абсолютным монополистом, возникло из-за того, что компания специализируется на производстве заводских линий для сторонних заказчиков, а также осуществляет их техническую поддержку и обучает персонал. Поэтому ASML стала удобным контрактёром для многих производителей микрочипов. Но это не значит, что нельзя собрать линию без участия ASML. Повторюсь, производителей подобного оборудования в мире немало, просто о них меньше говорят и пишут в СМИ.

— В июле 2022 года российские разработчики материалов и технологий, которые используются для производства электронной компонентной базы, получили налоговые льготы. Кроме того, ещё в 2012 году правительством России была утверждена программа «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013—2025 годы». В каком состоянии сейчас находится отрасль? Можно ли говорить о каком-то прогрессе за последние годы?

— Это очень сложный и болезненный вопрос. Проблема в том, что на протяжении последних 20, а то и 30 лет среди российских чиновников бытовало мнение, что всё можно купить за нефтедоллары — любое оборудование. Но сейчас «вдруг» оказалось, что это совсем не так.

Если бы мы не потеряли столько времени, надеясь только на импорт, то находились бы сегодня в куда лучшем положении.

Конечно, нельзя говорить, что у нас вообще ничего нет, это не так. К примеру, если говорить не о производстве, а о разработке, проектировании процессоров, то Россия — одна из очень немногих стран, где есть своя школа и собственная архитектура процессоров. Но всё упирается в физическое производство — вот на его создание у нас в своё время денег пожалели.

• Gettyimages.ru
• © Kim Steele

Можно же было, например, до всяких санкций нанять ту же ASML, чтобы с её помощью запустить в России завод по производству современных высокопроизводительных процессоров. А сейчас, когда, образно говоря, у нас все захлопали крыльями, ни ASML, ни японские компании с нами сотрудничать не станут.

— Но у нас всё же есть производство чипов, пусть и не высокопроизводительных. Какую технику можно выпускать на таких чипах? И можно ли как-то модернизировать эти предприятия?

— Да, в России есть пять таких производств, и ещё одно работает в Белоруссии. Их все нужно было вовремя модернизировать. Успели сделать это, да и то в очень скоромной мере, только белорусы. Наши чипы находят применение во многих сферах — например, они вполне подходят для микроконтроллеров. Но для современных микропроцессоров они уже не годятся.

В сложившейся непростой ситуации выходом для нас может стать развитие принципиально новых технологий — с применением не кремния, а других полупроводников.

Дело в том, что физические возможности кремния уже фактически исчерпаны. Чтобы продолжать улучшать процессоры, производителям приходится идти на различные ухищрения — выстраивать по-новому архитектуру чипов и т. д.

Например, при разрешении сканера 1,4 нанометра луч литографического сканера уже начинает «проваливаться» в кристаллическую решётку кремния. Дальше определённых физических пределов развивать кремниевые технологии будет невозможно. В своё время такой предел наступил для германия — его и заменил кремний. Сейчас же пришло время, когда и кремний нуждается в замене.

• Gettyimages.ru
• © Matthew Horwood

Хорошим кандидатом на эту роль является арсенид галлия (GaAs). Ещё в 2019 году в России было запущено промышленное производство наногетероструктур на основе арсенида галлия. А к концу следующего года у нас должны заработать уже несколько производств чипов на основе арсенида галлия. Так что если мы сейчас приложим усилия, то вполне можем развить новое направление и даже выйти в лидеры.

Если в случае с кремнием печать микросхем осуществляется на плоскости, то в случае с арсенидом галлия речь идёт уже о трёхмерных структурах. Это даёт другие взаимодействия и другие эффекты. На сегодняшнем этапе речь идёт о выпуске чипов на арсениде галлия для силовой электроники — это диоды, диодные сборки для высоковольтного оборудования и т. д. Понятно, что это не так интересно, как создание процессоров для смартфонов, но именно на таких вещах отлаживается производство и технологические процессы.

Но чтобы всё это стало возможно, очень важно уделять должное внимание учёным, поддерживать новые разработки и научную сферу в целом. Государство должно больше инвестировать в научно-исследовательские институты, которые так долго считались у нас «неэффективными». При этом Россия всё равно располагает сегодня очень хорошей научной базой, которая вполне позволяет развивать высокотехнологичное производство.

Кроме того, для полноценного развёртывания таких сложных индустрий, как производство микроэлектроники, важно прямое участие государства, внедрение отчасти, где это нужно, даже элементов плановой экономики. Это не та отрасль, развитие которой можно доверить одним только рыночным механизмам.

Источник