När kommer Ryssland att vara självförsörjande på chips?

Det råder ingen brist på chips för kriget mellan Ryssland och Ukraina, men hur är det med chips för den civila industrin?

Chiptillverkning – global teknikkonkurrens

Chips spelar en mycket viktig roll i moderna industrier. Detta var särskilt tydligt under den senaste Covid-19-pandemin. På grund av bristen på elektroniska komponenter minskade den globala bilproduktionen med en fjärdedel under 2021, eftersom chiptillverkare tidigare fokuserade på hushållsapparater, datorer, telefoner och elfordon.

För ryska industrier var bristen på chip särskilt akut under 2022, då utländska chiptillverkare vägrade att leverera den ena efter den andra. Den ryska bilproduktionen stagnerade i flera månader på grund av brist på ABS-styrenheter (Anti-Lock Brake System) och krockkuddar. Situationen förbättrades något med lanseringen av inhemsk ABS-produktion i staden Kaluga Itelma under kinesisk licens. Men den svåraste delen av produkten, styrenhetens elektroniska hjärna, är prefabricerad i Kina. Att skapa en egen ABS skulle kräva mer än ett år och mer än en miljard dollar i investeringar. Ryssland tvingas nu betala ett sådant pris för sina årtionden av försummelse. Bilindustrin är bara ett exempel på otaliga produktionskedjor där Ryssland tvingas använda importerade chip och komponenter.

Mikroelektronikindustrins autonomi beror på många faktorer, både interna och externa. Restriktioner för import av högteknologiska halvledare riktar sig inte bara mot Ryssland utan även mot Kina. Det holländska företaget ASM Lithography, som producerar världens mest avancerade litografi (chiptillverkningsmaskin), har förbjudits av USA att sälja sina produkter till Kina. Sedan augusti 2022 har USA CHIPS-lagen (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) eller Semiconductor Manufacturing Stimulus Act. Huvudmålet är att flytta en del av mikrochipproduktionen till USA. För närvarande producerar USA 70–75 % av halvledarna i Taiwan (Kina). CHIPS-lagen planerar att investera 52 miljarder dollar i att utveckla produktionen i USA och mer än 24 miljarder dollar i relaterade skatteincitament.

Dessutom överväger USA ett förbud mot att förse Ryssland och Kina med avancerade grafikprocessorer från det amerikanska företaget Nvidia, vilka används för att bygga superdatorer. Enligt amerikanska beräkningar kommer detta att bromsa utvecklingen av artificiell intelligens hos dessa två rivaler. I mars 2023 skärpte CHIPS-lagen sitt grepp om Kina. Ett förbud utfärdades mot investeringar i produktion av chips med sammankopplingsstrukturer mindre än 28 nanometer i Kina. Som svar på detta och för att skydda nationell säkerhet och intressen införde Peking exportkontroller av gallium- och germaniummetaller, som används i stor utsträckning inom mikroelektronik, från och med den 1 augusti i år. Kina producerar för närvarande cirka 80 % av världens gallium och 60 % av germanium.

Lärdomar från länder som försöker bli självförsörjande på chip

År 2015 tillkännagav den kinesiska regeringen konceptet "Made in China 2025", enligt vilket landet år 2025 skulle täcka mer än 70 % av sina inhemska halvledarbehov. Men år 2022 var den siffran bara 16 %. Projektet har inte varit framgångsrikt, även om Kina nu befinner sig i en mycket mer gynnsam "position" än Ryssland.

För Indien, ett land med en ganska hög nivå av informationsteknologi, är det också mycket svårt att planera för att bygga sin egen chipteknik. För att organisera produktionen av mikrochips inhemskt bjöd Indien in Foxconn från Taiwan (Kina). Till en början siktade de på en standard för chiptillverkning på 28 nm, senare reducerad till 40 nm, men som ett resultat lämnade Taiwan (Kina) projektet. Det kan finnas många anledningar, men den främsta anledningen är att det i Indien är omöjligt att hitta ett högkvalificerat tekniskt team för att producera.

Ryssland har ingen avsikt att hålla sig utanför det globala chipkriget, om än ganska sent. För närvarande kan Ryssland producera chip med en topologi på minst 65 nm eller högre, medan Taiwan (Kina) TSMC har bemästrat 5 nm.

En fråga som har väckts i den nuvarande Ryssland-Ukraina-konflikten är hur Ryssland kan avfyra missiler och andra vapen så oändligt. Svaret är att chips för missiler och annan militär utrustning kan tillverkas med 100-150 nm sammankopplingsstrukturer, vilket Ryssland kan ta initiativ till. Ryssland producerar 65 nm-chips uteslutande på importerad utrustning som tidigare licensierats, med Nikon och ASM-litografi.

När det gäller civila chipprojekt har Ryssland tagit några inledande steg. En 28-nanometers chiptillverkningsanläggning byggs i Zelenograd, och Mikron har fått ett lån på 7 miljarder rubel (100 miljoner dollar) för att utöka produktionen. Dessutom utvecklar Zelenograd Nanotechnology Center ett anbud på 5,7 miljarder dollar (70 miljoner dollar) för en 130-nm litografimaskin. Nästan en miljard rubel har anslagits till centret för skapandet av en 350-nm-maskin. Tekniken är uppenbarligen gammal, men den är helt inhemskt producerad. Fem miljarder rubel anslås till byggandet av ett nätverk av testplatser för produktion av utvecklade chip, såsom vid Moskvas institut för elektronisk teknologi, i Sankt Petersburg och andra ryska städer.

Men pengar är inte allt. Svårigheterna med chip-autonomiprogrammet är inte begränsade till produktens komplexitet, utan också till andra problem. Först och främst råder det brist på ingenjörer. Hundratals miljarder rubel kan avsättas för prioriterade program, men det är omöjligt att hitta högkvalificerade specialister. Att skapa halvledare i världsklass kräver insatser från hundratals, om inte tusentals, ingenjörer och forskare. Och inte från ett institut eller designföretag, utan från ett helt företag. Enligt Kommersant stod 42 % av Rysslands industrianläggningar i juli 2023 inför brist på arbetskraft. Kronstadt-företaget, en berömd drönarfabrik, kunde inte hitta arbetskraft inom nio specialiteter samtidigt, varav de viktigaste var drifts- och testingenjörer, processingenjörer, flygplansmontörer och flygplanselektriker. Detta problem kommer sannolikt att förvärras nu. Så frågan är var man ska få tag på arbetskraft till framtidens mikrochipfabriker.

Nästa problem är att överföra resultat från laboratoriet till massproduktion. Till exempel har Institutet för mikrostrukturfysik vid den ryska vetenskapsakademin varit ganska framgångsrikt med forskning om EUV-litografi under lång tid. Det här är moderna maskiner som arbetar med röntgenstrålar och kan tillverka chips med strukturer på 10 nm eller mindre. År 2019 sa institutets chefsexpert, hedersakademikern Nikolai Salashchenko, att Ryssland arbetar med en litografimodell som är tio gånger billigare än befintlig utländsk utrustning och hoppas att denna maskin kan färdigställas om fem till sex år. Det kommer att bli en mycket efterlängtad maskin för att skapa mikroskopiska chips och den kan produceras i liten skala.

Det var ambitiöst, men i verkligheten, efter nästan 5 år, finns det fortfarande inga nyheter om ett genombrott inom litografitekniken. Även om forskare skapar en prototyp måste de fortfarande bygga en tillverkningsprocess och sedan bygga en fabrik. I teorin skulle Ryssland kunna utveckla en perfekt prototyp för litografimaskin, bättre än något Nikon och ASM Lithography någonsin har producerat, men misslyckas med att massproducera den. Detta var inte ovanligt under sovjettiden och är fortfarande ett problem idag.

[annons_2]
Källa