Суверенные нанометры Как устроено отечественное полупроводниковое производство

Простейшие чипы можно изготовить в лаборатории или даже в «гараже», поэтому прежде одни и те же люди и разрабатывали их, и производили на продажу. Однако постепенно сложность технологий росла, оборудование сильно дорожало, и сохранить низкие цены на микрочипы можно было лишь за счет больших, многомиллионных, тиражей. Поэтому начиная с 1980-х годов разработку схемотехники начали постепенно отделять от производства, и выпуском микросхем занялись специализированные фабрики, или просто фабы.

Сегодня крупнейшие такие фабы принадлежат тайваньской компании TSMC, которая выпускает чипы почти для всех ведущих производителей, включая NVIDIA, Apple и Qualcomm. Здесь используются самые совершенные технологические процессы и оборудование, позволяющее получать микросхемы с размером деталей вплоть до 5 нанометров. Впрочем, для многих практических задач достаточно чипов попроще. Их производство по технологиям вплоть до 90 нм освоено и в нашей стране. Однако более совершенные процессоры, даже разработанные в России, до сих пор изготавливались за рубежом, в том числе и на фабах TSMC.

Денис Шамирян, генеральный директор компании «Маппер»:

Эта индустрия — ​огромная и сложная система, которая в чем-то похожа на карточный домик: убери одну деталь, и все рассыплется. Взять даже США, которые остаются самой технологически продвинутой державой мира. Они выпускают много собственного полупроводникового оборудования, но самое главное — ​машины для фотолитографии — ​покупают за рубежом. Ни у кого нет и до сих пор не было задачи стать полностью самостоятельными: времена «у нас все свое» закончились еще лет двести назад

Как обстоят дела в России?

После медленной деградации в позднем СССР и провала в 1990-х отечественная полупроводниковая индустрия в нулевые начала подавать признаки жизни. В 2007 году была принята федеральная целевая программа «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники на 2008–2015 годы». Она была направлена прежде всего на импортозамещение чипов для оборонной промышленности, но также обеспечивала базу и для развития гражданского производства. Получив государственное финансирование, зеленоградские компании «Ангстрем-Т» и «Микрон» закупили западное оборудование.

Из-за некачественного менеджмента и санкций, введенных против России в 2014 году, производственные линии «Ангстрема-Т» так никогда и не заработали. Зато «Микрону» удалось преодолеть все трудности и стать самым крупным и успешным из российских производителей микрочипов. Помимо него, в стране сейчас действует несколько компаний поменьше, выполняющих заказы отечественных и зарубежных разработчиков. Но даже лидирующий в индустрии «Микрон» способен выпускать продукцию по техпроцессам до 90 нм, что соответствует лучшим чипам середины 2000-х, таким как Intel Celeron.

Денис Шамирян, генеральный директор компании «Маппер»:

„Микрон“ — ​едва ли не единственная работающая, живая фабрика, которая производит продукцию в России. Они успешно работают с технологиями 180 и 90 нм. Нельзя сказать, что это сверхсовременные чипы, но для транспортных и банковских карт или для биометрических паспортов их достаточно

Что изменилось в 2022 году?

С конца февраля 2022 года тайваньские фабы TSMC прекратили производство и поставку микросхем для российских заказчиков. Теоретически часть этой продукции можно произвести в Китае, например на линиях флагмана полупроводниковой индустрии Поднебесной компании SMIC. Однако и она освоила техпроцессы лишь до 14 нм, а поставки оборудования для более совершенного производства в Китай запрещены. Да и сама SMIC оказалась под сильным давлением западных партнеров, так что будущее ее сотрудничества с Россией остается под большим вопросом.

Новые санкции больно ударили и по отечественным производителям микроэлектроники. О поставках самых высокотехнологичных машин, которые производятся лишь в Нидерландах (компания ASML) и Японии (Canon и Nikon), не идет и речи: сложности возникают даже с обслуживанием уже запущенных более простых линий. До сих пор все необходимое — ​и запчасти, и расходные материалы, и кремниевые пластины — ​удавалось закупать за рубежом. Теперь почти все эти связи оборвались. Можно многое купить в Китае или других странах, которые еще не окончательно закрылись от России, но некоторые ключевые компоненты доступны только у самих производителей оборудования в уже отгородившейся Европе.

Денис Шамирян, генеральный директор компании «Маппер»:

Многие поставщики в принципе отказались с нами разговаривать. Один такой созвон у нас состоялся совсем недавно, и представитель западной компании прямо сказал, что „общается только по старой дружбе“. Дескать, им строго запрещено вести поставки, в том числе через третьи страны, и вообще вести какие-либо переговоры. И это притом что, в отличие от „Микрона“, наша компания под санкциями никогда не была. С нами работали многие западные поставщики, и никаких проблем до сих пор не было

Что будет с нами дальше?

Вряд ли российское полупроводниковое производство быстро и полностью «схлопнется». Пока компании продолжают работу на старых запасах и ведут активные поиски альтернативных путей поставок оборудования и материалов. Те же кремниевые пластины можно закупать в Китае, и даже — ​с определенными оговорками по качеству — ​внутри России. А проприетарные компоненты, которые выпускают только сами производители оборудования, иногда появляются на вторичном рынке. Однако такой переход означает неизбежное удорожание продукции и снижение ее качества. А уж перспективы развития производства и перехода на более сложные технологии становятся и вовсе туманными.

Самое лучшее оборудование в России работает лишь со сравнительно небольшими кремниевыми пластинами — ​до 200 мм. Более совершенная техника рассчитана на 300-миллиметровые: с такой пластины можно получить вчетверо больше готовых чипов, что помогает сохранять невысокую стоимость. Технологий, позволяющих реализовать хотя бы 65-нанометровый процесс на 200-миллиметровых пластинах, нет. И хотя «Микрон» заявляет об их разработке еще с 2014 года, готового продукта до сих пор не появилось. Нет в России и завода, оснащенного техникой для массовой работы с 300-миллиметровыми пластинами.

Денис Шамирян, генеральный директор компании «Маппер»:

„Микрон“ использует пластины 200 мм. Это позволяет выпускать чипы по технологии 180 нм, а возможно, и 90 нм. Не уверен, что они способны массово выпускать продукцию по 65-нанометровому процессу. В свое время в Бельгии я пытался запустить такое производство на 200-миллиметровых пластинах, но оборудование не потянуло, и пришлось переходить на 300-миллиметровые пластины, где оборудование гораздо более продвинутое

Можно ли построить полностью независимое производство?

Реализовать полный цикл полупроводникового производства, от песка до готовой микросхемы, внутри одной отдельно взятой страны сегодня невозможно. Американские разработчики из NVIDIA заказывают работу тайваньской TSMC, которая пользуется установками для фотолитографии нидерландской ASML. У самой ASML — ​более 4600 поставщиков деталей и компонентов со всего мира. Неудивительно, что готовое оборудование стоит невероятно дорого и окупается лишь за счет огромных тиражей, спрос на которые внутренний российский рынок просто не может обеспечить, даже если такую технику всеми правдами и неправдами получится приобрести.

Полупроводниковая индустрия по-своему сложнее, чем даже космонавтика. Напрягая все силы, вполне реально создать и запустить одну орбитальную станцию, но если речь идет о высокотехнологичном продукте, который требуется выпускать миллионами, разовый рывок ничего не даст. Отдельно взятый микрочип, даже сложный, можно изготовить в лаборатории или в «гараже», но это будет очень дорогой и не слишком надежный продукт. Микроэлектроника требует больших тиражей со стабильным качеством, а в изоляции от остального мира добиться этого вряд ли получится.

Денис Шамирян, генеральный директор компании «Маппер»:

Кое-какое старое оборудование действительно сумели повторить в Китае, и его можно закупать. Но даже для таких машин требуются некоторые компоненты, которые производятся только теми же европейскими компаниями. Вообще, КНР способна помочь лишь до определенной степени. Возьмите для примера две Кореи: одна, Южная, свободно общается со всем миром, а другой, Северной, помогает Китай. Вопрос: где лучше развита микроэлектроника? Ответ очевиден