Нанометрові перегони: якою є російська напівпровідникова індустрія?

Дана стаття продовжує цикл статей «Нанометрові перегони». Сьогодні розглянемо розвиток напівпровідників у Росії та як це впливає (чи не впливає) на світ.

ДИСКЛЕЙМЕР: Автор, на жаль, не має доступу до документації російських напівпровідникових технологій, тому в даній статті спирається виключно на дані відкритих джерел із критичним осмисленням конкретних параметрів.

Напівпровідникові технології та фабрики РФ успадкувала від Радянського Союзу. Технології напівпровідників та конкретні рішення (типу програмованих інтегральних схем з УФ-стиранням) були здебільшого калькою із західних систем та зразків. За роки існування власне незалежної РФ не випрацювала дієвої економічної моделі виробництва напівпровідникових продуктів і допустила розвал системи підготовки спеціалістів. Радянські напівпровідники виявились неконкурентними західним, тому існуючі у РФ технології застосовуються виключно при наявності бюджетного фінансування у наукових дослідженнях, космічній та військовій сферах.

Зрозуміло, що зараз як для використання у зоні бойових дій, так і на рівні цивільних користувачів росія отримує зразки західних напівпровідникових систем через треті країни або ж китайські прилади. Нам, втім, цікаво, чи може щось запропонувати власна промисловість РФ у якості імпортозаміщення?

Проблеми російського напівпровідникового сектору

Якщо поринути трохи у стан російського напівпровідникового сектору у 21 сторіччі, то буде зрозуміло, що це скоріше шлях деградації, аніж розвитку. Російський сектор напівпровідникових технологій фінансувався за принципом науково-дослідної інституції, коли реальних результатів не вимагають, а вимагають лише звіт за пророблену роботу.

Результати роботи сектору в переважній більшості не комерціалізувалися через відсутність конкурентних продуктів. Закритість фінансування проєктів військово-промислового комплексу, реалізована спільно з напівпровідниковою галуззю, не сприяла прозорості та ефективності витрати коштів. При цьому тривалий період часу бюджетні асигнування не були достатні навіть для підтримки вже існуючої інфраструктури та утримання ключових спеціалістів. Наслідком стала зупинка виробничих процесів у низці провідних виробників (NM-Tech) або ж їх банкрутства (Angstrem). Не краща ситуація була і в Micron Group чи в ZNTC. Все це не сприяло поступовості розробок та наслідуванню досвіду, що дуже важливо у цій сфері. Мотивація спеціалістів падала: професіонали або виїжджали за кордон або переходили, наприклад, до сектору інформаційних технологій.

Станом на 2013 рік сектор напівпровідників РФ знаходився в депресивному стані, коли навіть бюджетних асигнувань стало недостатньо для утримання спеціалістів. Сфера загалом все більше нагадувала стару та неефективну академію наук, що трималася виключно за рахунок ще радянських кадрів, яких ставало все менше. З дискусій із російськими колегами ще в далекому 2013 році автору було зрозуміло справжній стан галузі, де через брак фінансування та, власне, відсутності цінності продукції панувала зневіра, пасивність та розуміння безперспективності даної сфери у РФ — як для спеціаліста, так і для ринку. Дещо почало змінюватися у 2014 році, коли був виголошений курс на імпортозаміщення, але неефективна система не могла змінюватись швидко.

Як росіяни можуть імпортозаміщувати напівпровідникові чіпи

Найбільш продуктивні підприємства напівпровідникової сфери знаходяться біля Москви, у місті Зеленоград.
Ангстрем, Зеленоград

Там розміщуються Micron Group, Angstrem, NM-Tech, Crocus Nano, Зеленоградський нанотехнологічний центр (ZNTC). Ще варті уваги підприємства знаходяться в м. Фрязіно (НПП Істок, Московська обл.) та у Брянську («Кремній ЕЛ»).

Вони мають в розпорядженні технології 350 нм та 180 нм.
Технологія 180 нм

Технологія 180 нм була комерціалізована провідними гравцями ринку напівпровідників (TSMC, Fujitsu, Sony, Toshiba, AMD та ін) в 1999 році. Технологія 350 нм була комерціалізована ще раніше – в 1993 році. Тобто найновіша російська напівпровідникова технологія має 26 років. В світі напівпровідників це дуже багато, але достатньо приладів не потребує найкращих досягнень технології та можуть бути створеними на основі саме застарілих процесів. Принципово такі технології дозволяють конструювати управляючі контролери в тому числі транспортні, промислові та військові. Можна створювати різного роду цифрову техніку рівня 2000 – 2005 років (в тому числі користувацьку) та силові прилади.

Оскільки ми не знаємо конкретних параметрів російського техпроцесу, автор дозволить собі розглянути, що можна створити за допомогою західних технологій, наприклад, IBM 180 nm. За рахунок такої технології можна покрити транспортну сферу (за винятком авіації), промислову автоматику, деякі системи зв’язку (до рівня 2005-2008 року) та військову сферу (якщо не потрібні високопродуктивні обчислювання — як у шифруванні та й у штучному інтелекті).

Чи означає це, що росіяни можуть робити все те саме за допомогою наявних процесів?

Скоріше ні, але ця сфера є дуже важливою для роботи військово-промислового комплексу РФ, про що свідчить зацікавленість українських військових (та удари БПЛА) до виробництва Кремній ЕЛ у Брянську.

«Кремній ЕЛ»

Важливість технологій розуміють і самі росіяни. Автор періодично спостерігав активність набору персоналу до підприємств напівпровідникової сфери як через hh.ru, так і через вебсторінки окремих підприємств і може засвідчити, що з початку 2022 року відбулося значне пожвавлення рекрутингових процесів. Причому набирали співробітників як на позиції розробки, так і на позиції у виробництві. Це свідчить про те, що йдеться і про розширення виробництва (наприклад, за рахунок додаткових змін), і про розширення розробки продуктів.

А це показує розуміння РФ своєї вразливості в технологічному секторі і спроби надолужити відставання.

Намагання РФ зараз інвестувати у напівпровідникові системи, скоріше за все, не змінить наявну залежність від західних та китайських технологій тут і зараз.

Залежність РФ від Китаю

У росіян існує проблема із продуктивністю напівпровідникових фабрик, якістю продукції та технологічною точністю. Так само, скоріше за все, існують проблеми з доступністю деяких важливих доповнень до вже наявних технологій.

Мова, насамперед, про технологію SOI (silicon on insulator), яка дозволяє покращити швидкодію та енергоспоживання транзисторів та є ключовою для систем із високою швидкодією та систем зв’язку. У відкритих джерелах існують посилання лише до дослідів із цією технологією, тому ми не можемо вважати її комерційно доступною для російських розробників.

З боку розробки наявна проблема з якістю та кількістю розробників, їх мотивацією та побудовою процесів. Розробники зі своєї сторони можуть не замикатись виключно на російських технологіях та орієнтуватись на доступні китайські. Але це створить небезпеку для інтелектуальної власності новітніх російських розробок зі сторони Китаю і, на думку автора, такого варіанту росіяни будуть намагатись максимально уникати (якщо ми говоримо саме про військово-промисловий комплекс).

Висновки

Спробуємо сформулювати висновки. Технологічно РФ може виробляти напівпровідники для певного вузького сегмента, наприклад, військової сфери ¹ або промисловості чи транспорту, але кількість та якість власних виробів на сьогодні не є достатніми. Для покриття поточних потреб залучають імпорт через треті країни та імпорт з Китаю. РФ, однак, інтенсивно інвестує у напівпровідникову галузь та проводить активний рекрутинг, що свідчить про розуміння своїх вразливостей через технологічне відставання та спробу скоротити його хоча б у військовій сфері.

Напівпровідники, навіть вироблені за наявних у РФ відносно старих технологій, можуть бути використані в озброєнні та боєприпасах і вбивати людей. Повністю своє відставання росіяни, скоріше за все, не відвоюють, але деякі технологічні речі власного виробництва вони зможуть привести на поле бою в Україні, що не буде приємним сюрпризом для ЗСУ та може призвести навіть до криз на полі бою. Тому до напівпровідникової індустрії у РФ треба відноситись максимально серйозно і не дозволяти собі зверхні чи переможні настрої.

¹ — автор спеціально не говорить більш детально про сферу застосувань, оскільки це вимагає більш ґрунтовного аналізу.