Возможности и проблемы отечественной микроэлектроники
Санкционный нажим на российскую микроэлектронную отрасль можно отразить, сконцентрировавшись на поддержке специалистов и развитии фундаментальной и прикладной науки, необходимой для разработки новых технологий и оборудования
на мировом рынке микроэлектроники. Фото: Олег Сердечников
*Исполнительный директор Ассоциации разработчиков и производителей электроники, Александр Механик
Российские производители электроники и вообще всех устройств, где используется микроэлектроника (а это практически вся современная техника, от стиральных машин до самолетов), оказались в ситуации, когда, с одной стороны, многократно вырос спрос на их продукцию, а с другой — санкции перекрыли каналы международной кооперации и поставок. Производители оборудования отрезаны от авторизованных поставок западных микросхем, российские разработчики микросхем лишены доступа к современным полупроводниковым фабрикам, включая главную из них — тайваньскую TSMC, российские фабрики, несмотря на достаточно зрелый уровень технологий, испытывают серьезные сложности с замещением зарубежных материалов, технологического оборудования и запасных частей к нему.
Тем не менее Россия пока остается в числе 15 стран, которые обладают собственным полупроводниковым производством и инженерной школой в этой области. Однако лучшие проектные нормы, которые можно реализовать на самой современной российской фабрике, «Микроне», как утверждает ее руководство, составляют 90 нм, при этом эксперты и заказчики считают, что устойчивым выпуском подтверждено в лучшем случае 180 нм, и это при условии доступности и использования западных материалов. В то же время самые передовые фабрики мира — TSMC и Samsung — массово выпускают микросхемы с плотностью интеграции 7 нм и замахиваются на 5–3 нм. Но справедливости ради надо сказать, что производство микросхем по нормам 180 нм и выше и сейчас составляет около трети мирового рынка, примерно столько же, сколько производство по нормам 28 нм и меньше. То есть для наших фабрик есть достаточно большая ниша и на отечественном, и на мировом рынке. 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.
Другим ограничением является производственная мощность российских полупроводниковых фабрик. Проектные производственные мощности «Микрона» составляют 36 тыс. 200-миллиметровых пластин в год. Это всего 0,06% мирового рынка 200-миллиметровых пластин того же класса. А российский рынок составляет 0,4% мирового. Проектные мощности «НМ-Тех» (в прошлом «Ангстрем-Т») примерно в пять раз больше, чем у «Микрона», но их пока не удается в полной мере ввести в производство, в том числе из-за проблем с поставками зарубежных материалов и технологического оборудования. Но гипотетически имеющиеся мощности «Микрона», «НМ-Теха» вместе с рядом других российских полупроводниковых фабрик и белорусским «Интегралом» могут закрыть текущие потребности российских производителей оборудования в дискретных полупроводниках и микросхемах среднего уровня интеграции.
Сейчас же такой возможности практически нет. Потому что дело не только в проектных нормах, но еще и в широком наборе технологических опций, которые необходимы для производства, например, микроконтроллеров. Десятки технологий только в цифровых микросхемах, а в общей сложности это сотни технологических опций, на освоение которых требуются многие годы даже при наличии всех необходимых материалов, средств производства, измерений и контроля. При продвижении в более тонкие нормы объем и сложность решаемых задач возрастает экспоненциально.
Итак, перед российской полупроводниковой промышленностью стоит выбор, в каких направлениях развиваться сейчас и в дальнейшем. Если одновременно расширять мощности, осваивать необходимые технологические опции и при этом продвигаться в миниатюризации проектных норм, риск провалить все планы из-за распыления ресурсов очень велик.
Кадры решают все
Выше мы написали, что наши фабрики не обладают широким набором технологических опций, который необходим для переноса в Россию производства микросхем отечественной разработки, выпускавшихся на мощностях зарубежных фаундри, даже если это проекты 180 нм и больше. Одной из таких опций, к примеру, является технология производства флеш-памяти, она используется почти во всех микроконтроллерах и во многих других цифровых микросхемах. Разбирая этот пример, можно показать, что узким местом российской микроэлектроники является не объем инвестиций. На разработку и освоение технологии флеш-памяти средства выделялись не один раз, но результаты НИОКР не воплотились в выпускаемой продукции. Потому что основная проблема оказалась не в объеме инвестиций, а в наличии инженерных и управленческих компетенций, которых, как оказалось, недостаточно.
По той же причине не удалось запустить на «Микроне» полноценное производство обещанных задолго до санкций топологических норм в 90 и 65 нм. В этом же причина долговременных неудач с запуском фабрики «Ангстрем-Т», а затем «НМ-Тех». Еще можно вспомнить новую фабрику фрязинского «Истока», при том что это был один из крупнейших в мире инвестиционных проектов в области СВЧ-полупроводников.
Осознавая нехватку отечественных специалистов, российские компании пробуют приглашать на работу специалистов с Тайваня и из Китая. Это только подтверждает наше мнение, что ключевая проблема отрасли — дефицит инженеров-технологов и директоров производств.
Вот почему, на наш взгляд, простое увеличение инвестиций в развитие микроэлектроники, в частности в строительство новых фабрик (а согласно стратегии развития отечественной электроники предполагается построить даже несколько фабрик, рассчитанных на производство по разным топологическим нормам, вплоть до 5 нм), ничего не решит. Во-первых, не имея специалистов, не построим, а если и построим, то не запустим, как это уже происходит сейчас. Опыт, который мы уже имеем, показывает, что сейчас в первую очередь нужно инвестировать в людей, в инженерные технологические школы, в научные сообщества. Если у наших предприятий нет возможности не то что привлекать, даже удерживать лучшие кадры, то какие бы деньги ни выделялись на закупку технологического оборудования, это будет мертвое железо.
А если мы разворачиваемся в направлении кадров, сразу возникает вопрос квалификации тех, кто управляет этим процессом. Недостаточно иметь какуюто квалификацию в экономике или юриспруденции. Для того чтобы выстроить инженерную школу, нужно вырасти из этой школы, быть ее частью, понимать, как она устроена, чем живет инженерное и научное сообщество. Даже для того, чтобы купить оборудование, нужно быть специалистом не в закупках, а в технологиях, в первую очередь нужно разбираться в этом оборудовании, иначе это пустая трата средств.
В микроэлектронике ситуация с кадрами дополнительно осложнена тем, что многие научные центры в этой области, которые существовали в советское время, либо находятся в жалком состоянии, либо вообще уничтожены. Это особенно хорошо видно на примере Зеленограда, когдато столицы советской микроэлектроники. То же самое наблюдается в образовании. Специализированный вуз — Московский институт электронного машиностроения, который готовил конструкторов отраслевого станкостроения и технологов полупроводникового производства, — потерял свое исходное предназначение, присоединен к Высшей школе экономики, и электронное машиностроение заменено математикой. Теперь это Московский институт электроники и математики. Другой пример — Санкт-Петербургский ЛЭТИ, который раньше был одним из самых сильных инженерных вузов в области полупроводников, не только в СССР и России, но и в мире. Его выпускники занимают ведущие позиции в российских и зарубежных компаниях. Но базовые полупроводниковые кафедры ЛЭТИ держатся сейчас на энтузиазме нескольких выпускников, которые продолжают поддерживать свою альма-матер, совмещая преподавательскую деятельность с основной работой.