Производство пластин с микросхемами на предприятии “Микрон” в Зеленограде
Из-за западных санкций российская микроэлектронная отрасль в тяжелой ситуации: ведущие производители прекратили поставки комплектующих и оборудования, неясна перспектива и с импортом готовой продукции. О том, реально ли справиться самостоятельно, — в материале РИА Новости.
“Кровь глобальной экономики”
Советский Союз был одним из лидеров в микроэлектронике. Технологический уровень позволял делать не только лучшие в мире ракеты, самолеты, подводные лодки, но и бытовые электронные приборы. В 1974-м появился первый микропроцессор, в 1979-м ― микроЭВМ, в 1985-м ― персональный компьютер “Электроника-85”. Но в 1990-е эта отрасль в стране пришла в упадок, а мировые технологии, наоборот, шагнули далеко вперед. К началу 2000-х сформировался глобальный рынок с оборотом в сотни миллиардов долларов.
Сейчас полупроводники называют “кровью глобальной экономики”. Созданные на их основе микросхемы — чипы — важнейшие элементы любого электронного устройства. Изготовление материалов современного уровня настолько сложный и затратный процесс, что ни одно государство, включая США и Китай, не в состоянии локализовать у себя производство полного цикла.
В мире сложилось международное разделение труда — своего рода экосистема, в которую входят сотни поставщиков из разных стран. Многие предприятия занимают монопольную позицию. Так, практически все производители интегральных микросхем покупают фотолитографические установки у голландской компании ASML. Серьезный сбой в цепи вызвала недавняя остановка из-за ужесточения экологических требований завода компании 3М в Бельгии: он обеспечивал до 80 процентов мировой потребности в охлаждающей жидкости для травления кремниевых пластин.
Несомненных лидеров в производстве конечной продукции — микросхем и процессоров — в мире тоже всего три: тайваньская TSMC, корейская Samsung Electronics и американская Intel.
“Создание чипов с разрешением 9-15 нанометров обеспечивается ресурсами и разработками практически всего мира. Для этого нужны инертные газы сверхвысокой степени очистки, монокристаллический кремний, соответствующие лазерные источники и технологии высокоточного позиционирования, оборудование для технического контроля и многое другое, — рассказывает доцент кафедры автоматики и телемеханики Пермского Политеха (ПНИПУ), кандидат технических наук Игорь Безукладников. — Ни у одной страны нет всего необходимого. Хотя чисто теоретически, если не брать во внимание экономическую составляющую, организовать полный цикл производства чипов в отдельно взятом государстве технически возможно, но не за короткий срок”.
По мере роста технологического уровня – явная тенденция к монополизации рынка микрочипов
Ближе всего к решению этой задачи подошел Китай, который еще 20 лет назад взял курс на импортозамещение в сфере микроэлектроники. Сегодня китайская фабрика SMIC, несмотря на огромные инвестиции, дошла только до технологического уровня 14 нанометров, которого ведущие производители достигли в 2015-м. Для сравнения: тайваньской TSMC, основанной в 1987-м, потребовалось 30 лет, чтобы догнать лидеров. Сейчас компания владеет технологиями производства микросхем с нормами от 90 до пяти нанометров.
Параметры в нанометрах — условный технологический показатель. Чем меньше его значение, тем компактнее и производительнее микросхема и тем больше функций она может выполнять.
Круги справа — условное соотношение размеров элементов микросхем
Отечественный потенциал
Из советского наследия в области микроэлектроники потеряно не все. В России действует производство микросхем с проектными нормами 90 нанометров, есть разработки для 65 нанометров. Если говорить о потребительской электронике, то это уровень процессоров 2005-2008 годов. Такие чипы не подходят для современных смартфонов и персональных компьютеров, но их вполне достаточно для бытовой техники, автомобилей, силовых установок, промышленного оборудования, а также для решения большинства прикладных вопросов в оборонной и космической отраслях.
В 1992-м на базе Института точной механики и вычислительной техники создали “Московский центр SPARC-технологий” (МЦСТ). Он работает до сих пор: проектирует универсальные микропроцессоры, используемые в российских компьютерах “Эльбрус”, вычислительные комплексы и операционные системы. Еще один лидер российской микроэлектроники, “Байкал Электроникс”, разрабатывает процессоры Baikal и программное обеспечение к ним.
Теперь из-за санкций у обеих компаний проблемы с поставками чипов. Производство полупроводниковых пластин уровня 90 и 65 нанометров организовали на заводах “Микрон” и “Ангстрем” в Зеленограде, но пластины по норме 28 нанометров и выше заказывали на Тайване у фирмы TSMC. Теперь канал закрыт. Кроме того, действует прямой запрет на поставку в Россию и оборудования для создания микросхем.
“Ведущие российские предприятия освоили и умело эксплуатируют зарубежные технологические линейки, выпуская качественную продукцию, в том числе микропроцессоры, — отмечает профессор кафедры полупроводниковой электроники и физики полупроводников НИТУ “МИСиС”, доктор технических наук Петр Лагов. — Проблема в том, что зарубежные компании не продают свои новейшие разработки, то, что у нас вводят в эксплуатацию, как правило, на два-три поколения отстает от ведущих иностранных образцов. А отечественное оборудование уже лет тридцать вообще не производят”.
Производство полупроводниковых пластин на заводе “Микрон” в Зеленограде
По мнению ученого, для возрождения микроэлектроники в России необходимо действовать сразу в нескольких направлениях. В первую очередь создать собственные средства производства.
“Сейчас открываются огромные перспективы в области точного микроэлектронного машиностроения. Его надо постепенно восстанавливать, начиная с относительно простых вещей и вплоть до передовых литографических комплексов на базе жесткого ультрафиолетового и, возможно, рентгеновского излучения, а также оборудования ионного легирования в широком диапазоне энергий”, — отмечает Петр Лагов.
Еще одно направление — организация производства качественных полупроводниковых пластин для микросхем. В России уже делают кремниевые, правда, пока в небольших количествах и только диаметром 200 миллиметров. А для современных чипов нужно 300.
“Основная задача — в их прецизионной механической обработке: резке, шлифовке и полировке, — продолжает профессор. — Для пластин до 150 миллиметров есть закупленное раньше импортное оборудование, для тех, что больше двухсот, — нет”.
Еще одна проблема — высокочистый монокристаллический кремний, сырье для производства пластин.
“Мы умеем хорошо выращивать кремний для солнечной энергетики. Если поставят конкретные задачи и выделят финансирование, получим и электронный”, — уверен руководитель направления ОКБ “Астрон”, эксперт Комиссии по научно-техническому развитию при правительстве России Аркадий Наумов.
