Kiedy Rosja będzie samowystarczalna w zakresie chipów?

Nie brakuje chipów na potrzeby wojny rosyjsko-ukraińskiej, ale co z chipami dla przemysłu cywilnego?

Produkcja chipów – globalna konkurencja technologiczna

Chipy odgrywają bardzo ważną rolę w nowoczesnym przemyśle. Było to szczególnie widoczne podczas niedawnej pandemii COVID-19. Z powodu braku komponentów elektronicznych, w 2021 roku globalna produkcja samochodów spadła o jedną czwartą, ponieważ producenci chipów koncentrowali się wcześniej na sprzęcie AGD, komputerach, telefonach i pojazdach elektrycznych.

Dla rosyjskiego przemysłu niedobór chipów był szczególnie dotkliwy w 2022 roku, kiedy zagraniczni producenci odmawiali dostaw kolejnych. Produkcja rosyjskich samochodów osobowych stała w miejscu przez kilka miesięcy z powodu braku układów sterowania ABS (systemu zapobiegającego blokowaniu kół) i poduszek powietrznych. Sytuacja nieco się poprawiła wraz z uruchomieniem krajowej produkcji ABS w Kałudze Itelma na chińskiej licencji. Jednak najtrudniejsza część produktu, elektroniczny mózg jednostki sterującej, jest prefabrykowana w Chinach. Stworzenie własnego ABS wymagałoby ponad roku i ponad miliarda dolarów inwestycji. Rosja jest teraz zmuszona zapłacić taką cenę za dekady zaniedbań. Przemysł motoryzacyjny to tylko jeden z przykładów niezliczonych łańcuchów produkcyjnych, w których Rosja jest zmuszona korzystać z importowanych chipów i komponentów.

Autonomia przemysłu mikroelektronicznego zależy od wielu czynników, zarówno wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Ograniczenia w imporcie zaawansowanych technologicznie półprzewodników dotyczą nie tylko Rosji, ale także Chin. Holenderska firma ASM Lithography, produkująca najnowocześniejszą litografię (maszynę do produkcji chipów) na świecie, została objęta przez Stany Zjednoczone zakazem sprzedaży swoich produktów do Chin. Od sierpnia 2022 roku w Stanach Zjednoczonych obowiązuje ustawa CHIPS (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) lub ustawa o bodźcach dla przemysłu półprzewodników (Semiconductor Manufacturing Stimulus Act). Głównym celem jest przeniesienie części produkcji mikroprocesorów do Stanów Zjednoczonych. Obecnie Stany Zjednoczone produkują 70-75% półprzewodników na Tajwanie (Chiny). Ustawa CHIPS planuje zainwestować 52 miliardy dolarów w rozwój produkcji w Stanach Zjednoczonych i ponad 24 miliardy dolarów w powiązane z tym ulgi podatkowe.

Ponadto Stany Zjednoczone rozważają wprowadzenie zakazu dostarczania Rosji i Chinom zaawansowanych procesorów graficznych amerykańskiej firmy Nvidia, wykorzystywanych do budowy superkomputerów. Według amerykańskich szacunków, spowolni to rozwój technologii sztucznej inteligencji tych dwóch rywali. W marcu 2023 roku ustawa CHIPS zaostrzyła swoją kontrolę nad Chinami. Wprowadzono zakaz inwestycji w produkcję chipów o strukturze połączeń mniejszych niż 28 nanometrów w Chinach. W odpowiedzi, w celu ochrony bezpieczeństwa narodowego i interesów narodowych, Pekin wprowadził od 1 sierpnia br. kontrolę eksportu galu i germanu, metali powszechnie stosowanych w mikroelektronice. Chiny produkują obecnie około 80% światowego galu i 60% germanu.

Lekcje z krajów próbujących stać się samowystarczalnymi w zakresie chipów

W 2015 roku chiński rząd ogłosił koncepcję „Made in China 2025”, zgodnie z którą do 2025 roku kraj ten miał zaspokoić ponad 70% swojego krajowego zapotrzebowania na półprzewodniki. Jednak do 2022 roku wskaźnik ten wynosił zaledwie 16%. Projekt ten nie zakończył się sukcesem, mimo że Chiny znajdują się obecnie w znacznie korzystniejszej „pozycji” niż Rosja.

Dla Indii, kraju o dość wysokim poziomie technologii informacyjnej, planowanie rozwoju własnej technologii mikroprocesorów jest również bardzo trudne. Aby zorganizować krajową produkcję mikroprocesorów, Indie zaprosiły tajwańską firmę Foxconn (Chiny). Początkowo dążyli do standardu produkcji mikroprocesorów 28 nm, później zmniejszonego do 40 nm, ale w rezultacie Tajwan (Chiny) wycofał się z projektu. Przyczyn może być wiele, ale główną jest to, że w Indiach nie ma możliwości znalezienia wysoko wykwalifikowanego zespołu technicznego do produkcji.

Rosja nie zamierza trzymać się z dala od światowej wojny chipów, choć jest to dość późno. Obecnie Rosja może produkować chipy o topologii co najmniej 65 nm lub wyższej, podczas gdy tajwańska (chińska) firma TSMC opanowała technologię 5 nm.

Jednym z pytań, które pojawiło się w obecnym konflikcie rosyjsko-ukraińskim, jest to, jak Rosja może tak bez końca wystrzeliwać pociski i inną broń. Odpowiedź brzmi: chipy do pocisków i innego sprzętu wojskowego mogą być produkowane w oparciu o struktury połączeń 100-150 nm, w których Rosja może przejąć inicjatywę. Rosja produkuje chipy 65 nm wyłącznie na importowanym sprzęcie, który był wcześniej licencjonowany, z wykorzystaniem litografii Nikon i ASM.

Jeśli chodzi o cywilne projekty chipów, Rosja poczyniła pewne wstępne kroki. W Zielenogradzie budowany jest zakład produkcji chipów 28-nanometrowych, a Mikron otrzymał pożyczkę w wysokości 7 miliardów rubli (100 milionów dolarów) na rozszerzenie produkcji. Ponadto, Zielenogradzkie Centrum Nanotechnologii opracowuje przetarg o wartości 5,7 miliarda rubli (70 milionów dolarów) na maszynę litograficzną 130 nm. Centrum przeznaczyło prawie miliard rubli na stworzenie maszyny 350 nm. Technologia ta jest oczywiście stara, ale jest w całości produkowana w kraju. Pięć miliardów rubli przeznaczono na budowę sieci poligonów testowych do produkcji opracowanych chipów, takich jak Moskiewski Instytut Technologii Elektronicznych, Sankt Petersburg i inne rosyjskie miasta.

Ale pieniądze to nie wszystko. Trudności programu autonomii chipów nie ograniczają się do złożoności produktu, ale także do innych problemów. Przede wszystkim brakuje inżynierów. Setki miliardów rubli można przeznaczyć na programy priorytetowe, ale znalezienie wysoko wykwalifikowanych specjalistów jest niemożliwe. Tworzenie półprzewodników światowej klasy wymaga wysiłku setek, jeśli nie tysięcy inżynierów i naukowców. I to nie z jednego instytutu czy firmy projektowej, ale z całej korporacji. Według Kommiersanta, w lipcu 2023 roku 42% rosyjskich zakładów przemysłowych borykało się z niedoborem pracowników. Firma z Kronsztadu, znana fabryka dronów, nie mogła jednocześnie znaleźć pracowników w dziewięciu specjalnościach, z których kluczowymi byli inżynierowie operacyjni i testowi, inżynierowie procesowi, monterzy samolotów i instalatorzy elektryczni samolotów. Ten problem prawdopodobnie się teraz pogłębi. Pytanie więc brzmi, skąd wziąć pracowników do fabryk mikroprocesorów przyszłości.

Kolejnym problemem jest przeniesienie wyników z laboratorium do produkcji masowej. Na przykład Instytut Fizyki Mikrostrukturalnej Rosyjskiej Akademii Nauk od dawna z powodzeniem bada litografię EUV. Są to nowoczesne urządzenia wykorzystujące promieniowanie rentgenowskie, które umożliwiają produkcję chipów o strukturze 10 nm lub mniejszej. W 2019 roku główny ekspert Instytutu, Honorowy Akademik Nikołaj Sałaszczenko, powiedział, że Rosja pracuje nad modelem litografii, który jest dziesięciokrotnie tańszy niż istniejący sprzęt zagraniczny i ma nadzieję, że maszyna ta zostanie ukończona w ciągu pięciu do sześciu lat. Będzie to długo oczekiwana maszyna do tworzenia mikroskopijnych chipów, która będzie mogła być produkowana na małą skalę.

Było to ambitne, ale w rzeczywistości, po prawie 5 latach, wciąż nie ma żadnych wieści o przełomie w technologii litografii. Nawet jeśli naukowcy stworzą prototyp, nadal muszą opracować proces produkcyjny, a następnie zbudować fabrykę. Teoretycznie Rosja mogłaby opracować doskonały prototyp maszyny litograficznej, lepszy niż cokolwiek, co kiedykolwiek wyprodukowały Nikon i ASM Lithography, ale nie udało jej się wprowadzić do masowej produkcji. Nie było to niczym niezwykłym w czasach radzieckich i nadal stanowi problem.

Źródło