Wanneer zal Rusland in staat zijn om zijn eigen chips te produceren?

Báo Quốc Tế•16/08/2023

Chips voor de Russisch-Oekraïense oorlog zijn er in overvloed, maar hoe zit het met chips voor de civiele industrie?

Chipfabricage – een wereldwijde technologische competitie.

Voor moderne industrieën spelen chips een cruciale rol. Dit werd met name duidelijk tijdens de recente Covid-19-pandemie. Door een tekort aan elektronische componenten daalde de wereldwijde autoproductie in 2021 met een kwart, omdat chipfabrikanten zich voorheen hadden gericht op huishoudelijke apparaten, computers, telefoons en elektrische voertuigen.

Voor de Russische industrie was het chiptekort in 2022 bijzonder ernstig, toen buitenlandse chipfabrikanten achtereenvolgens weigerden te leveren. De Russische autoproductie lag maandenlang stil door een tekort aan ABS-regelunits (antiblokkeersysteem) en airbags. De situatie verbeterde enigszins met de start van de binnenlandse ABS-productie in Kaluga Itelma onder licentie van China. Maar het meest complexe onderdeel van het product, de elektronische besturingseenheid, is wel degelijk gemakkelijk verkrijgbaar uit China. Het ontwikkelen van een eigen ABS-systeem zou meer dan een jaar en een investering van meer dan een miljard dollar vergen. Rusland betaalt nu de prijs voor decennialange verwaarlozing. De auto-industrie is slechts één voorbeeld van talloze productieketens waar Rusland gedwongen is afhankelijk te zijn van geïmporteerde chips en componenten.

Zelfvoorziening in de micro-elektronica-industrie is afhankelijk van vele factoren, zowel intern als extern. Beperkingen op de import van hoogwaardige halfgeleiders zijn niet alleen gericht op Rusland, maar ook op China. Het Nederlandse bedrijf ASM Lithography, producent van 's werelds meest geavanceerde lithografiemachines (chipfabricagemachines), mag van de Verenigde Staten geen producten meer aan China verkopen. Sinds augustus 2022 is in de VS de CHIPS Act (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act), ofwel de wet ter stimulering van de productie van halfgeleiders, van kracht. Het belangrijkste doel hiervan is om een deel van de productie van microchips terug naar de Verenigde Staten te halen. Momenteel produceert de VS 70-75% van zijn halfgeleiders in Taiwan (China). De CHIPS Act voorziet in een investering van 52 miljard dollar in de ontwikkeling van de productie in de VS en meer dan 24 miljard dollar aan gerelateerde belastingvoordelen.

Bovendien overwegen de VS een verbod op de levering van geavanceerde grafische processors van Nvidia aan Rusland en China, die worden gebruikt bij de productie van supercomputers. Volgens Amerikaanse berekeningen zou dit de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie in deze twee rivalen vertragen. In maart 2023 verscherpte de CHIPS Act de beperkingen voor China verder. Er werd een verbod ingesteld op investeringen in de productie van chips met een topologie kleiner dan 28 nanometer in China. Als reactie hierop en ter bescherming van de nationale veiligheid en belangen heeft Peking vanaf 1 augustus van dit jaar exportbeperkingen ingesteld op gallium en germanium, die veelvuldig worden gebruikt in de micro-elektronica. China produceert momenteel ongeveer 80% van 's werelds gallium en 60% van het germanium.

Lessen uit landen die streven naar zelfvoorziening op het gebied van chips.

In 2015 kondigde de Chinese overheid het concept "Made in China 2025" aan, met als doel om tegen 2025 meer dan 70% van de binnenlandse halfgeleiderbehoefte te dekken. In 2022 was dat percentage echter gedaald tot slechts 16%. Het project is mislukt, ondanks het feit dat China zich in een veel gunstigere positie bevindt dan Rusland nu.

Zelfs voor India, een land met een relatief hoog niveau van informatietechnologie, is het ontwikkelen van eigen chiptechnologie een uitdaging. Om de binnenlandse chipproductie op te zetten, nodigde India Foxconn uit Taiwan (China) uit. Aanvankelijk streefden ze naar een chipfabricagestandaard van 28 nm, later verlaagden ze die naar 40 nm, maar uiteindelijk trok Taiwan (China) zich terug uit het project. Hiervoor waren diverse redenen aan te voeren, maar de belangrijkste was het onvermogen om in India een hooggekwalificeerd technisch team te vinden voor de productie.

Rusland is, zij het wat laat, niet van plan zich buiten de wereldwijde chipoorlog te houden. Momenteel kan Rusland chips produceren met een topologie van minstens 65 nm of hoger, terwijl TSMC uit Taiwan (China) de 5 nm-technologie beheerst.

Een vraag die in het huidige conflict tussen Rusland en Oekraïne opkomt, is waarom Rusland schijnbaar eindeloos raketten en andere wapens kan lanceren. Het antwoord is dat de chips voor raketten en andere militaire uitrusting kunnen worden geproduceerd met een 100-150nm-topologie, een type dat Rusland proactief kan produceren. Rusland produceert 65nm-chips uitsluitend op geïmporteerde apparatuur onder licentie, zoals gebruikte Nikon- en ASM Lithography-chips.

Wat de productie van chips voor consumenten betreft, heeft Rusland al enkele eerste stappen gezet. In Zelenograd is een fabriek voor de productie van chips met een 28-nanometer topologie in aanbouw en Mikron heeft een lening van 7 miljard roebel (ongeveer 100 miljoen dollar) ontvangen om de productie uit te breiden. Daarnaast werkt het Nanotechnologiecentrum van Zelenograd aan een contract van 5,7 miljard roebel (70 miljoen dollar) voor een lithografiemachine met een 130 nm topologie. Bijna een miljard roebel is toegewezen aan het centrum voor de productie van een machine met een 350 nm topologie. De technologie is weliswaar verouderd, maar wordt volledig in eigen land geproduceerd. Vijf miljard roebel is bestemd voor de bouw van een netwerk van testlocaties voor de productie van ontwikkelde chips, zoals het Instituut voor Elektronische Technologie in Moskou, in Sint-Petersburg en andere Russische steden.

Maar geld is niet alles. De moeilijkheden voor het programma voor zelfvoorziening in chips beperken zich niet tot de complexiteit van het product; er zijn ook andere problemen. Ten eerste is er het tekort aan ingenieurs. Honderden miljarden roebels kunnen worden toegewezen aan prioriteitsprogramma's, maar het is onmogelijk om hooggekwalificeerde specialisten te vinden. Het creëren van halfgeleiders van wereldklasse vereist de inzet van honderden, zo niet duizenden, ingenieurs en wetenschappers. En niet van één enkel instituut of ontwerpbedrijf, maar van hele bedrijven. Volgens de krant Kommersant kampte in juli 2023 42% van de Russische industriële bedrijven met een tekort aan personeel. Kronstadt, een bekende dronefabrikant, kon tegelijkertijd geen werknemers vinden voor negen specialismen, waaronder sleutelpersoneel zoals operationele en testingenieurs, procesingenieurs, vliegtuigmonteurs en installateurs van vliegtuigelektronica. Dit probleem zou nu nog erger kunnen worden. De vraag is dus: waar vinden we de werknemers voor toekomstige microchipfabrieken?

Vervolgens komt de uitdaging om laboratoriumresultaten om te zetten naar massaproductie. Het Instituut voor Microstructuurfysica van de Russische Academie van Wetenschappen is bijvoorbeeld al lange tijd zeer succesvol in het onderzoek naar EUV-lithografiemachines. Dit zijn moderne machines die werken op basis van röntgenstralen en in staat zijn chips te produceren met een structuur van 10 nm of minder. In 2019 verklaarde de hoofdexpert van het instituut, erelid Nikolai Salashchenko, dat Rusland onderzoek deed naar de ontwikkeling van een lithografiemachine die tien keer goedkoper zou zijn dan de bestaande buitenlandse apparatuur en dat hij hoopte dat deze machine binnen vijf tot zes jaar geperfectioneerd zou kunnen worden. Het zou een zeer gewilde machine zijn voor het maken van ultrakleine chips en geschikt voor kleinschalige productie.

Het is ambitieus, maar in werkelijkheid is er na bijna vijf jaar nog steeds geen nieuws over een doorbraak in de lithografische druktechnologie. Zelfs als wetenschappers een prototype ontwikkelen, moeten ze nog een productieproces opzetten en vervolgens een fabriek bouwen. Theoretisch gezien zou Rusland een perfect prototype van een lithografische printer kunnen ontwikkelen, beter dan welk product dan ook van Nikon en ASM Lithography, maar zou grootschalige productie niet van de grond komen. Dit was niet ongebruikelijk tijdens het Sovjettijdperk en blijft ook vandaag de dag een probleem.

Bron