База для высоких технологий

27 апреля, на очередном заседании Интеллектуального клуба НГУ, организованном директором Центра взаимодействия с органами власти и индустриальными партнерами НГУ  Александром Люлько,  обсуждали состояние отечественной микроэлектроники и пути возможного улучшения дел в этой области. Интерес к этому направлению понятен: сегодня сложно представить современную технологию, где не задействована элементная база. Но вот как раз с собственной элементной базой дела у нас обстоят не очень. Да и «собственное» при тщательном рассмотрении не всегда оказывается таковым, недавно прошла новость о том, что приостановлена отгрузка отечественных процессоров «Эльбрус» из-за западных санкций. Что говорит о том, что при производстве этих процессоров использовался критически значимый импорт. А ведь было время, когда СССР занимал устойчивое третье место в мире по выпуску микроэлектроники (уступая лишь США и Японии), а тот же Китай, казалось, безнадежно от нас отстал.

Можно ли сегодня исправить ситуацию или наше отставание в свою очередь стало безнадежным – именно это и обсуждали в своих докладах участники заседания: Владимир Исюк, возглавлявший АО «Новосибирский завод полупроводниковых приборов Восток» с 2005 по 2021 г.г., а также академики РАН Александр Асеев, ранее руководивший Институтом физики полупроводников СО РАН, а потом и всем Сибирским отделением Академии наук и Александр Латышев, нынешний директор ИФП СО РАН.

За два часа заседания клуба прозвучало много интересного, попробуем сосредоточиться на некоторых, наиболее важных моментах.

Нужна ли нам «гонка за чипами»

Как уже сказано выше, к концу «перестройки» СССР имел неплохие позиции в области выпуска микроэлектроники, но по ряду важных направлений все же отставал от самых передовых производителей лет на пять-десять. В 1990-е годы ситуация резко ухудшилась, Министерство электронной промышленности упразднили, многие заводы и отраслевые НИИ закрыли. И отставание на глазах выросло практически до четверти века. Потом начался обратный процесс, попытки возрождения уцелевших предприятий отрасли, часть которых, включая Новосибирский завод полупроводниковых приборов (НЗПП) находилась фактически в стадии банкротства. В итоге, на сегодня у нас осталось несколько предприятий, способных выпускать ряд позиций по элементной базе, но далеко не все и не самые современные.

Более подробно ситуацию охарактеризовал в своем выступлении Владимир Исюк. По его словам, отрасль держится прежде всего на «зеленоградской тройке» - фабриках расположенных в этом подмосковном городе. Самым мощным предприятием является «НМ Тех», на развитие которого в прошлом десятилетии сделал ставку министр промышленности и торговли РФ Юрий Борисов. Предприятие получило сотни миллиардов инвестиций, были привлечены десятки иностранных специалистов. В настоящее время «НМ Тех» способно выпускать до 10 тысяч пластин диаметром 200 мм и технологическим уровнем в 90 нанометров. Но на полную мощность «НМ Тех» так и не вышел, часть необходимого оборудования не установлена, да и частые смены руководства фабрики устойчивому развитию не способствуют.

Несколько меньше возможности у АО «Микрон» - они могут ежемесячно выпускать порядка двух с половиной тысяч пластин с характеристиками как у «НМ Тех», а также имеют производственные линии для выпуска пластин диаметром 100 и 150 мм (по данным Исюка). Как дополнил академик Латышев, предприятие анонсировало готовность выхода на уровень 65 нанометров, а «портфель заказов» обеспечивает его загрузкой на много лет вперед. Тем не менее, отметил Исюк, по итогам прежней работы «Микрон» показал убытки в 14 млрд рублей, что в принципе ожидаемо из-за высоких затрат на техническую модернизацию производства.

Все остальные наши фабрики заметно отстают как по своим возможностям (доступный технологический уровень от 350 нанометров), так и по инвестициям. Для сравнения – сегодня мировой лидер отрасли, корпорация Taiwan Semiconductor Manufacturing Co (TSMC) вышла на уровень в 7 нанометров, а бюджет ее расходов на модернизацию оборудования в 2020 – 2024 годах равен 10 трлн в рублевом эквиваленте. Причем, западные производители на этом останавливаться не планируют, сейчас полным ходом идут работы по запуску производства микросхем уровня 5 нанометров и дизайну уровня 3 нанометра.

Можем ли мы совершить скачок в этом направлении? Вряд ли, пришли к единодушному мнению эксперты клуба. Во-первых, цена вопроса намного выше, чем средства, которые готово выделить на решение подобной задачи правительство. Во-вторых, корпорации, которые выпускают ультрасовременные чипы – лишь вершина «технологического айсберга», оборудование для них делают по всему миру: немцы – оптику, голландцы – роботов и т.д. И пускать на этот рынок Россию, оказывая ей соответствующие услуги, никто не будет.

Но так ли нам нужна эта «гонка за нанометрами»? Академик Латышев напомнил, что Евросоюз в свое время посчитал, что для создания на своей территории конкурентоспособной полупроводниковой промышленности им потребуется порядка 150 млрд евро при относительно невысоких гарантиях успеха. После чего решили, что лучше и дальше полагаться на внешних поставщиков. Вместо этого европейцы решили сосредоточиться на производстве чипов для автопрома, чтобы защитить свою экономику.

Может и нам стоит пойти тем же путем? Да, наши предприятия не способны выпускать самые современные микросхемы (технологического уровня 28 нанометров и меньше). Но они требуются не везде, около трети мирового рынка представлены микросхемами от 180 нанометров и выше, которые мы сегодня вполне успешно производим. Это в первую очередь силовая и СВЧ-электроника, широкий спектр аналоговых микросхем. А также - цифровые микросхемы малой и средней интеграции, применяемые там, где на первом месте надежность, а не производительность. И за место на этом сегменте рынка наши компании вполне могут начать бороться уже сейчас. А параллельно – усиливать отрасль, начав с восстановления позиций в областях, которые академик Асеев определил, как «два столпа современной микроэлектроники» - производство чистых материалов для кремниевых пластин и оборудования для нанолитографии.

Сильные стороны

На самом деле, если посмотреть на имеющиеся у нас разработки, окажется, что не такая уж наша страна и «отсталая». И даже в области микроэлектроники есть целый ряд направлений, где мы можем довольно быстро развернуть выпуск конкурентоспособной продукции. О некоторых таких направлениях, развиваемых учеными Академгородка (прежде всего – в Институте физики полупроводников) рассказал в своем докладе Александр Асеев.

Прежде всего – это системы силовой электроники (линии электропередач, эектротранспорт, различные электроприводы), где у нас остались хорошие позиции.

Уникальной разработкой ИФП СО РАН является технология кременных зарядов, которая хорошо показала себя в приборах радиационно-стойкой электроники, включая космическую технику. Другим, несколько неожиданным направлением использования этой технологии стали нанопроволочные сканеры биомолекул (которые предполагалось производить на НЗПП). «Это открывает возможности для занятия ниши производства биосенсоров, чувствительных к отдельным молекулам, например, вирусам. А насколько такое оборудование востребованно сегодня, хорошо показала недавняя пандемия», – напомнил Александр Леонидович.

Есть еще целый ряд подобных сегментов рынка, куда мы можем зайти, используя наработки нашей науки и получать там прибыль, достаточную для развития отдельных производств, не выпрашивая денег у правительства, подытожил он.

Комплексный подход

Все вышесказанное не отменяет острой потребности отрасли в модернизации и господдержке. Потому что прогресс не стоит на месте. И, если не развивать свою промышленность, долго выезжать на лабораторных наработках и заделе прежних лет все равно не получится.

На сегодня производственные линии большинства имеющихся в РФ предприятий по выпуску микроэлектроники работают в несколько смен. Но очевидно, что даже при полной загрузке их мощностей не хватает, чтобы обеспечить потребности экономики страны, не говоря о том, что целый ряд важных позиций у нас просто не выпускается, нет нужного оборудования и специалистов. А чтобы преодолеть отставание нашей отрасли в целом от мировых показателей, по мнению экспертов, в лучшем случае потребуется не меньше 10 – 15 лет. И мы снова возвращаемся к вопросу, что делать? Ответ на него есть и в докладе он прозвучал.

В 2019 году был разработан проект комплексной целевой программы (КЦП) «Развитие микроэлектронной промышленности Российской Федерации». «Это был не просто красивый текст с графиками от очередной группы менеджеров, а большой серьезный документ, который готовили специалисты, включая нынешнего директора Института физики полупроводников академика Латышева», - подчеркнул Исюк.

Он напомнил, что для решения этой задачи надо не просто обеспечить выпуск достаточного числа микросхем с нужным технологическим разрешением. Необходимо наладить выпуск специального оборудования для такого производства, обеспечить его в нужном объеме чистыми материалами и кадровой базой. На сегодня у нас всего этого часто нет или имеется в очевидно недостающем количестве. Потому подготовленный вариант КЦП состоял из 9 подпрограмм, из которых только одна была посвящена собственно микросхемам, а остальные – как раз разворачиванию базы для их устойчивой разработки и производства в необходимых количествах.

Подсчитали авторы и объем затрат на реализацию запланированного – в нынешних ценах около трех триллионов рублей. Вот на этой стадии проект и застопорился: когда его передали на оценку в правительство, встал вопрос – покажите, как и в какие сроки вложенные средства вернутся в форме прибыли.

«Это в корне неверный подход, надо понимать, что если мы ставим себе целью войти в число стран с передовым производством микроэлектроники, то на ближайшее десятилетие о прибыли можно забыть, будут только расходы, на модернизацию того, что есть и строительство того, чего у нас нет. Но, как показали последние события, обладание своей микроэлектроникой, это вопрос не бизнеса, а устойчивости национальной экономики, и тогда его цена уже не кажется столь высокой», – уверен Владимир Исюк.

К сожалению, сторонников такого подхода в коридорах власти оказалось недостаточно и была сделана ставка на другой документ – «Стратегию 2030». Он содержит гораздо меньше конкретики, поэтому отчитаться за его выполнение будет, вероятно, проще. Вот только и результат получится соответствующий, схожий с теми «успехами импортозамещения», о которых говорилось на протяжении ряда лет. Пока против нас не ввели серьезные санкции. И вдруг оказалось, что король, так скажем, не одет должным образом.

Помимо больших стратегических программ, есть и менее масштабные, но также весьма востребованные проекты. Александр Латышев, к примеру, рассказал о проекте научно-производственного комплекса современной микроэлектроники «Центр нанотехнологий», который предлагалось реализовать в рамках концепции Академгородок 2.0. Объект должен был стать неким инжиниринговым центром и одновременно фабрикой по выпуску мелкосерийной продукции для обкатки результатов НИОКР перед передачей их на «большие фабрики». Работу предлагали организовать в формате Центра коллективного пользования как наиболее оптимального для подобных объектов. Двадцать пять организаций, включая таких гигантов как Ростех и Роскосмос согласились выступить индустриальными партнерами такого центра. Но пока «Центр нанотехнологий», как и большая часть программы «Академгородок 2.0» так и остается проектом с неясными перспективами реализации.

Да и у НЗПП – главного сибирского производителя микроэлектроники ситуация не из лучших. Застопорилась программа модернизации, начатая при Владимире Исюке (под которую он сумел получить 4 млрд рублей) и в итоге, завод так и не перешел на технологический уровень в 180 нанометров, как ожидалось еще к 2020 году. Причина – расхождение во взглядах с новыми собственниками завода – представителями АФК «Система». «Мы видели свою задачу в том, чтобы привлекать средства на развитие производственной базы предприятия, инвестировать в оборудование, а управляющие менеджеры исходят из противоположного, для них важно, чтобы завод не получал средства, а наоборот – давал их», - объяснил суть спора Владимир Исюк.

Судьба двух последних проектов (центра в Академгородке и новой производственной линии на НЗПП) хорошо показывает главный барьер для развития отрасли. Он – в головах тех, кто принимает решения на самом верху. Пока там преобладает подход «решаем задачу малыми усилиями и главное – успешно отчитаться», подвижек мы так и не увидим. Возможно, руководство надеется заполнить дефицит элементной базы с помощью китайских производителей, но это очень ненадежный и рискованный путь. Просто он рискованный для страны в целом, а не для группы высокопоставленных чиновников, которые будут кураторами этого процесса. Им-то как раз проще и привычнее решать проблемы путем принятия декларативных «стратегий» и развития «серого импорта». Но «осень» по которой принято «считать цыплят» уже на пороге и мы начинаем видеть низкую эффективность такого подхода.

Сергей Исаев