Kdy bude Rusko soběstačné, co se týče čipů?

Pro válku mezi Ruskem a Ukrajinou není nouze o čipy, ale co čipy pro civilní průmysl?

Výroba čipů – globální technologická konkurence

Čipy hrají v moderním průmyslu velmi důležitou roli. To bylo obzvláště patrné během nedávné pandemie Covid-19. Kvůli nedostatku elektronických součástek klesla v roce 2021 celosvětová výroba automobilů o čtvrtinu, protože výrobci čipů se dříve zaměřovali na domácí spotřebiče, počítače, telefony a elektromobily.

Pro ruský průmysl byl nedostatek čipů obzvláště akutní v roce 2022, kdy zahraniční výrobci čipů odmítali dodávat jeden kus za druhým. Ruská výroba automobilů byla na několik měsíců zastavena kvůli nedostatku řídicích jednotek ABS (protiblokovacího brzdového systému) a airbagů. Situace se poněkud zlepšila spuštěním domácí výroby ABS ve městě Kaluga v závodě Itelma na základě čínské licence. Nejobtížnější část produktu, elektronický mozek řídicí jednotky, se však v Číně prefabrikuje. Vytvoření vlastního ABS by vyžadovalo více než rok a investice ve výši více než miliardy dolarů. Rusko je nyní nuceno platit takovou cenu za desetiletí zanedbávání. Automobilový průmysl je jen jedním z příkladů nesčetných výrobních řetězců, kde je Rusko nuceno používat dovážené čipy a komponenty.

Autonomie mikroelektronického průmyslu závisí na mnoha faktorech, a to jak vnitřních, tak vnějších. Omezení dovozu high-tech polovodičů nejsou namířena pouze proti Rusku, ale i proti Číně. Nizozemská společnost ASM Lithography, která vyrábí nejmodernější litografické (čipové) stroje na světě, má ve Spojených státech zakázáno prodávat své produkty do Číny. Od srpna 2022 platí v USA zákon CHIPS (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) neboli zákon o stimulaci výroby polovodičů (Semiconductor Manufacturing Stimulus Act). Hlavním cílem je přesunout část výroby mikročipů do Spojených států. V současné době USA vyrábějí 70–75 % polovodičů na Tchaj-wanu (v Číně). Zákon CHIPS plánuje investovat 52 miliard dolarů do rozvoje výroby v USA a více než 24 miliard dolarů do souvisejících daňových pobídek.

USA navíc zvažují zákaz dodávek pokročilých grafických procesorů od americké společnosti Nvidia, které se používají k výrobě superpočítačů, Rusku a Číně. Podle USA to zpomalí rozvoj technologií umělé inteligence těchto dvou rivalů. V březnu 2023 zákon CHIPS zpřísní svůj vliv na Čínu. Byl vydán zákaz investic do výroby čipů s propojovacími strukturami menšími než 28 nanometrů v Číně. V reakci na to a na ochranu národní bezpečnosti a zájmů Peking zavedl od 1. srpna letošního roku kontroly vývozu kovů galia a germania, které se široce používají při výrobě mikroelektroniky. Čína v současnosti produkuje asi 80 % světového galia a 60 % germania.

Poučení ze zemí, které se snaží dosáhnout soběstačnosti v oblasti čipů

V roce 2015 čínská vláda oznámila koncept „Made in China 2025“, podle kterého by země do roku 2025 uspokojila více než 70 % své domácí potřeby v oblasti polovodičů. Do roku 2022 však toto číslo činilo pouze 16 %. Projekt nebyl úspěšný, ačkoli je Čína nyní v mnohem příznivější „pozici“ než Rusko.

Pro Indii, zemi s poměrně vysokou úrovní informačních technologií, je také velmi obtížné plánovat výstavbu vlastní čipové technologie. Pro organizaci domácí výroby mikročipů Indie pozvala tchajwanskou (Čína) společnost Foxconn. Zpočátku se zaměřovali na standard výroby čipů 28 nm, později snížený na 40 nm, ale v důsledku toho Tchaj-wan (Čína) od projektu odstoupil. Důvodů může být mnoho, ale hlavním důvodem je, že Indie nemůže najít vysoce kvalifikovaný technický tým pro výrobu.

Rusko nemá v úmyslu zůstat stranou globální války čipů, i když spíše pozdě. V současné době dokáže vyrábět čipy s konstrukcí připojení alespoň 65 nm a výše, zatímco tchajwanská TSMC (Čína) zvládla 5 nm.

Jednou z otázek, která se objevila v současném rusko-ukrajinském konfliktu, je, jak může Rusko tak donekonečna odpalovat rakety a další zbraně. Odpověď zní, že čipy pro rakety a další vojenské vybavení lze vyrábět pomocí propojovací struktury 100-150nm, v čemž může Rusko převzít iniciativu. Rusko vyrábí 65nm čipy výhradně na dováženém zařízení, které bylo dříve licencováno a používalo technologie Nikon a ASM Lithography.

Pokud jde o civilní projekty čipů, Rusko již učinilo několik prvních kroků. V Zelenogradu se staví závod na výrobu 28nanometrových čipů a Mikron získal úvěr ve výši 7 miliard rublů (100 milionů dolarů) na rozšíření výroby. Kromě toho Zelenogradské nanotechnologické centrum vypisuje tendr v hodnotě 5,7 miliardy (70 milionů dolarů) na litografický stroj s technologií 130 nm. Centru byla přidělena téměř miliarda rublů na vytvoření stroje s technologií 350 nm. Technologie je samozřejmě stará, ale je kompletně vyráběna v tuzemsku. Pět miliard rublů je vyčleněno na výstavbu sítě testovacích pracovišť pro výrobu vyvíjených čipů, například v Moskevském institutu elektronických technologií, v Petrohradu a dalších ruských městech.

Peníze ale nejsou všechno. Problémy s programem autonomie čipů se neomezují jen na složitost produktu, ale i na další problémy. V první řadě je nedostatek inženýrů. Na prioritní programy lze vyčlenit stovky miliard rublů, ale vysoce kvalifikované specialisty nelze najít. Vytvoření polovodičů světové úrovně vyžaduje úsilí stovek, ne-li tisíců inženýrů a vědců. A ne z jednoho institutu nebo konstrukční firmy, ale z celé korporace. Podle Kommersantu se v červenci 2023 42 % ruských průmyslových závodů potýkalo s nedostatkem pracovníků. Společnost Kronštadt, slavná továrna na drony, nemohla najít pracovníky v devíti specializacích najednou, z nichž klíčovými byli provozní a zkušební inženýři, procesní inženýři, montéři letadel a instalatéři letecké elektrotechniky. Tento problém se nyní pravděpodobně ještě zhorší. Otázkou tedy je, kde vzít pracovníky pro továrny na mikročipy budoucnosti.

Dalším problémem je přenos výsledků z laboratoře do hromadné výroby. Například Ústav mikrostrukturální fyziky Ruské akademie věd je již dlouhodobě poměrně úspěšný ve výzkumu EUV litografie. Jedná se o moderní stroje, které pracují na rentgenovém záření a jsou schopny vyrábět čipy se strukturou 10 nm nebo méně. V roce 2019 hlavní odborník ústavu, čestný akademik Nikolaj Salaščenko, uvedl, že Rusko pracuje na modelu litografie, který je desetkrát levnější než stávající zahraniční zařízení, a doufá, že tento stroj bude dokončen do pěti až šesti let. Bude to velmi očekávaný stroj pro vytváření mikroskopických čipů a bude možné jej vyrábět v malém měřítku.

Bylo to ambiciózní, ale ve skutečnosti se po téměř pěti letech stále neobjevily žádné zprávy o průlomu v litografické technologii. I kdyby vědci vytvořili prototyp, museli by nejprve vybudovat výrobní proces a poté postavit továrnu. Teoreticky by Rusko mohlo vyvinout dokonalý prototyp litografického stroje, lepší než cokoli, co kdy vyrobily společnosti Nikon a ASM Lithography, ale nepodařilo se mu ho sériově vyrábět. To nebylo v sovětských dobách neobvyklé a platí to dodnes.

Zdroj