 |
Производство микросхем – глобальная технологическая конкуренция
Микросхемы играют важнейшую роль в современных отраслях промышленности. Это особенно проявилось во время недавней пандемии COVID-19. Из-за дефицита 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 особенно остро проявился в 2022 году, когда зарубежные производители один за другим отказались поставлять их. Производство российских автомобилей было остановлено на несколько месяцев из-за нехватки блоков управления ABS (антиблокировочной системы тормозов) и подушек безопасности. Ситуация несколько улучшилась с запуском производства отечественной ABS в Калуге (на предприятии «Итэлма») по китайской лицензии. Однако самая сложная часть изделия – электронный мозг блока управления – производится в Китае. Создание собственной ABS потребовало бы более года и более миллиарда долларов инвестиций. Россия теперь вынуждена расплачиваться за десятилетия пренебрежения. Автомобильная промышленность – лишь один из примеров бесчисленных производственных цепочек, где Россия вынуждена использовать импортные микросхемы и комплектующие.
Автономность микроэлектронной промышленности зависит от многих факторов, как внутренних, так и внешних. Ограничения на импорт высокотехнологичных полупроводников направлены не только на Россию, но и на Китай. Голландской компании ASM Lithography, производящей самые передовые в мире литографические (производящие чипы) машины, США запретили продавать свою продукцию в Китай. С августа 2022 года в США действует Закон о создании полезных стимулов для производства полупроводников (CHIPS Act, Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) или Закон о стимулировании производства полупроводников (Semiconductor Manufacturing Stimulus Act). Основная цель — перенести часть производства микрочипов в США. В настоящее время США производят 70-75% полупроводников на Тайване (Китай). Закон о CHIPS предусматривает инвестиции в размере 52 млрд долларов США в развитие производства в США и более 24 млрд долларов США в виде сопутствующих налоговых льгот.
Кроме того, США рассматривают возможность запрета на поставки в Россию и Китай передовых графических процессоров американской компании Nvidia, используемых для создания суперкомпьютеров. По мнению США, это замедлит развитие технологий искусственного интеллекта этих двух конкурентов. В марте 2023 года закон CHIPS ужесточит контроль над Китаем. Был введен запрет на инвестиции в производство чипов с межсоединенительными структурами менее 28 нанометров в Китае. В ответ на это, а также для 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 должна была удовлетворить более 70% своих внутренних потребностей в полупроводниках. Однако к 2022 году этот показатель составил всего 16%. Проект не увенчался успехом, хотя сейчас Китай находится в гораздо более выгодном «положении», чем Россия.
Для Индии, страны с достаточно высоким уровнем информационных технологий, также весьма сложно планировать создание собственной технологии производства микросхем. Для организации внутреннего производства микросхем Индия пригласила тайваньскую компанию Foxconn (Китай). Сначала они стремились к норме производства микросхем 28 нм, затем снизили её до 40 нм, но в результате Тайвань (Китай) вышел из проекта. Причин может быть много, но главная заключается в том, что Индия не может найти высококвалифицированную команду технических специалистов для производства.
Россия не намерена оставаться в стороне от глобальной войны чипов, пусть и с опозданием. В настоящее время Россия способна производить чипы с нормами не менее 65 нм и выше, в то время как тайваньская TSMC (Китай) освоила 5 нм.
Один из вопросов, поднятых в ходе нынешнего российско-украинского конфликта, заключается в том, как Россия может запускать ракеты и другое оружие так бесконечно. Ответ заключается в том, что микросхемы для ракет и другой военной техники могут производиться с межсоединенительными нормами 100–150 нм, и Россия может взять на себя инициативу в этом вопросе. Россия производит 65-нм микросхемы исключительно на импортном оборудовании, ранее лицензированном, с использованием Nikon и технологии ASM-литографии.
Что касается гражданских проектов по производству микросхем, Россия уже сделала первые шаги. В Зеленограде строится завод по производству микросхем по 28-нанометровой технологии, и «Микрон» получил кредит в размере 7 миллиардов рублей (100 миллионов долларов США) на расширение производства. Кроме того, Зеленоградский нанотехнологический центр разрабатывает тендер на сумму 5,7 миллиарда рублей (70 миллионов долларов США) на разработку литографической установки по 130-нм технологии. На создание установки по 350-нм технологии центру выделено почти миллиард рублей. Технология, конечно, старая, но полностью отечественная. Пять миллиардов рублей выделено на создание сети испытательных полигонов для производства разрабатываемых микросхем, например, в Московском институте электронной техники в Санкт-Петербурге и других городах России.
Но деньги – это ещё не всё. Сложности программы чип-автономии связаны не только со сложностью продукта, но и с другими проблемами. Прежде всего, это нехватка инженеров. На приоритетные программы можно выделить сотни миллиардов рублей, но высококвалифицированных специалистов найти не удаётся. Создание полупроводников мирового уровня требует усилий сотен, если не тысяч инженеров и учёных. Причём не одного института или конструкторского бюро, а целой корпорации. По данным «Коммерсанта», в июле 2023 года 42% промышленных предприятий России испытывали нехватку рабочих рук. Компания «Кронштадт», известная фабрика беспилотников, не могла найти рабочих сразу по девяти специальностям, ключевыми из которых были инженеры по эксплуатации и испытаниям, инженеры-технологи, сборщики самолётов и электромонтажники самолётов. Эта проблема, вероятно, сейчас обострится. Поэтому встаёт вопрос, где взять кадры для заводов микросхем будущего.
Далее следует проблема переноса результатов из лаборатории в массовое производство. Например, Институт микроструктурной физики РАН уже давно и успешно исследует EUV-литографию. Это современные установки, работающие на рентгеновском излучении и способные производить чипы со структурой 10 нм и менее. В 2019 году главный специалист института, почётный академик Николай Салащенко, заявил, что в России разрабатывается модель литографа, которая в десять раз дешевле существующего зарубежного оборудования, и ожидается, что эта установка будет готова через пять-шесть лет. Она станет востребованной установкой для создания микроскопических чипов и сможет производиться в малых масштабах.
Это было амбициозно, но в реальности, спустя почти пять лет, так и не было никаких новостей о прорыве в технологии литографии. Даже если бы учёные создали прототип, им всё равно пришлось бы разработать производственный процесс, а затем построить завод. Теоретически Россия могла бы разработать идеальный прототип литографической машины, превосходящий всё, что когда-либо производили Nikon и ASM Lithography, но не смогла запустить его в массовое производство. Это было не редкостью в советское время и остаётся таковой и по сей день.
Источник
Комментарий (0)