Коли Росія стане самодостатньою у забезпеченні себе чіпсами?

Для російсько-української війни не бракує мікросхем, але як щодо мікросхем для цивільної промисловості?

Виробництво мікросхем – глобальна технологічна конкуренція

Чіпи відіграють дуже важливу роль у сучасних галузях промисловості. Це стало особливо помітно під час нещодавньої пандемії Covid-19. Через брак електронних компонентів у 2021 році світове виробництво автомобілів скоротилося на чверть, оскільки виробники чіпів раніше зосереджувалися на побутовій техніці, комп'ютерах, телефонах та електромобілях.

Для російської промисловості дефіцит чіпів був особливо гострим у 2022 році, коли іноземні виробники чіпів один за одним відмовлялися постачати їх. Виробництво російських автомобілів зупинилося на кілька місяців через брак блоків керування ABS (антиблокувальною системою гальм) та подушок безпеки. Ситуація дещо покращилася із запуском вітчизняного виробництва ABS у місті Калуга на заводі «Ітелма» за китайською ліцензією. Але найскладніша частина продукту – електронний мозок блоку керування – виготовляється заздалегідь у Китаї. Створення власної ABS вимагало б понад рік та понад мільярд доларів інвестицій. Росія зараз змушена платити таку ціну за десятиліття недбалості. Автомобільна промисловість – лише один із прикладів незліченних виробничих ланцюгів, де Росія змушена використовувати імпортні чіпи та компоненти.

Автономність мікроелектронної промисловості залежить від багатьох факторів, як внутрішніх, так і зовнішніх. Обмеження на імпорт високотехнологічних напівпровідників спрямовані не лише на Росію, а й на Китай. Голландській компанії ASM Lithography, яка виробляє найсучаснішу у світі літографію (машину для виготовлення мікросхем), Сполучені Штати заборонили продавати свою продукцію Китаю. З серпня 2022 року в Сполучених Штатах діє Закон CHIPS (Creating Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act) або Закон про стимулювання виробництва напівпровідників. Головна мета — перенести частину виробництва мікрочіпів до Сполучених Штатів. Наразі Сполучені Штати виробляють 70-75% напівпровідників на Тайвані (Китай). Закон CHIPS передбачає інвестування 52 мільярдів доларів у розвиток виробництва в Сполучених Штатах та понад 24 мільярди доларів у відповідні податкові пільги.

Крім того, США розглядають можливість заборони на постачання Росії та Китаю передових графічних процесорів американської компанії Nvidia, які використовуються для створення суперкомп'ютерів. За розрахунками США, це уповільнить розвиток технологій штучного інтелекту цих двох конкурентів. У березні 2023 року Закон CHIPS посилив свій вплив на Китай. Було запроваджено заборону на інвестиції у виробництво чіпів зі структурами міжз'єднань менше 28 нанометрів у Китаї. У відповідь та для захисту національної безпеки та інтересів Пекін запровадив експортний контроль на метали галій та германій, які широко використовуються в мікроелектроніці, починаючи з 1 серпня цього року. Наразі Китай виробляє близько 80% галію та 60% германію у світі.

Уроки країн, які намагаються стати незалежними у сфері чіпів

У 2015 році уряд Китаю оголосив про концепцію «Зроблено в Китаї 2025», згідно з якою до 2025 року країна задовольнить понад 70% своїх внутрішніх потреб у напівпровідниках. Але до 2022 року цей показник становив лише 16%. Проект не був успішним, хоча Китай зараз перебуває в набагато вигіднішому «положенні», ніж Росія.

Для Індії, країни з досить високим рівнем інформаційних технологій, також дуже складно планувати створення власної чіпової технології. Для організації виробництва мікрочіпів всередині країни Індія запросила Foxconn з Тайваню (Китай). Спочатку вони прагнули до стандарту виробництва чіпів 28 нм, пізніше знизили до 40 нм, але в результаті Тайвань (Китай) вийшов з проекту. Причин може бути багато, але головна причина полягає в тому, що в Індії неможливо знайти висококваліфіковану технічну команду для виробництва.

Росія не має наміру залишатися осторонь світової війни мікросхем, хоч і досить пізно. Наразі Росія може виробляти чіпи з топологією щонайменше 65 нм або вище, тоді як тайванська (китайська) TSMC освоїла 5 нм.

Одне з питань, яке було порушено в нинішньому російсько-українському конфлікті, полягає в тому, як Росія може так нескінченно запускати ракети та іншу зброю. Відповідь полягає в тому, що чіпи для ракет та іншого військового обладнання можна виготовляти за допомогою 100-150-нм з'єднувальних структур, у чому Росія може взяти ініціативу. Росія виробляє 65-нм чіпи виключно на імпортному обладнанні, яке раніше було ліцензовано, використовуючи Nikon та ASM Lithography.

Що стосується цивільних проектів з виробництва мікросхем, то Росія вже зробила деякі перші кроки. У Зеленограді будується завод з виробництва 28-нанометрових мікросхем, а «Мікрон» отримав кредит у розмірі 7 мільярдів рублів (100 мільйонів доларів) на розширення виробництва. Крім того, Зеленоградський нанотехнологічний центр розробляє тендер на 5,7 мільярда доларів (70 мільйонів доларів) на літографічний верстат 130 нм. Майже мільярд рублів центру виділено на створення 350-нм верстату. Технологія, очевидно, стара, але вона повністю виробляється вітчизняними силами. П'ять мільярдів рублів виділено на будівництво мережі випробувальних майданчиків для виробництва розроблених мікросхем, таких як у Московському інституті електронної техніки, у Санкт-Петербурзі та інших містах Росії.

Але гроші – це ще не все. Труднощі програми автономії чіпів не обмежуються складністю продукту, а й іншими проблемами. Перш за все, це нестача інженерів. На пріоритетні програми можна виділити сотні мільярдів рублів, але знайти висококваліфікованих спеціалістів неможливо. Створення напівпровідників світового класу вимагає зусиль сотень, якщо не тисяч інженерів та вчених. І не одного інституту чи конструкторської компанії, а цілої корпорації. За даними "Комерсанта", у липні 2023 року 42% промислових об'єктів Росії зіткнулися з нестачею робочих рук. Кронштадтська компанія, відома фабрика дронів, не могла знайти працівників одразу за дев'ятьма спеціальностями, ключовими з яких були інженери з експлуатації та випробувань, інженери-технологи, складальники літаків та монтажники авіаційної електротехніки. Ця проблема, ймовірно, зараз загостриться. Тож питання в тому, де взяти працівників для фабрик мікрочіпів майбутнього.

Далі йде проблема перенесення результатів з лабораторії в масове виробництво. Наприклад, Інститут мікроструктурної фізики Російської академії наук вже давно досить успішно досліджує літографію в ультрафіолетовому випромінюванні (EUV). Це сучасні машини, що працюють на рентгенівських променях і здатні виготовляти чіпи зі структурами 10 нм або менше. У 2019 році головний експерт Інституту, почесний академік Микола Салащенко, заявив, що Росія працює над моделлю літографії, яка в десять разів дешевша за існуюче закордонне обладнання, і сподівається, що цю машину можна буде завершити за п'ять-шість років. Це буде довгоочікувана машина для створення мікроскопічних чіпів, яку можна буде виробляти в невеликих масштабах.

Це було амбітно, але насправді, після майже 5 років, досі немає жодних новин про прорив у технології літографії. Навіть якщо вчені створять прототип, їм все одно доведеться налагодити виробничий процес, а потім побудувати завод. Теоретично, Росія могла б розробити ідеальний прототип літографічної машини, кращої за все, що коли-небудь виробляли Nikon та ASM Lithography, але не змогла б налагодити її масове виробництво. Це не було рідкістю в радянські часи і досі є проблемою.

Джерело