Становлення технологічного суверенітету: нанометрові перегони (стаття 1)
Сергій Волков
Нанометрові перегони (цикл публікацій) – присвячений напівпровідникам, технологічному суверенітету та його впливу.
Зміст:
Вступ
Фактори розвитку напівпровідникових технологій
Як працює напівпровідникова індустрія
Технологічний суверенітет та його зв'язок із державним суверенітетом
Наш сучасний світ неможливо уявити без переваг та можливостей, які надає нам напівпровідникова електроніка. Сучасні електронні пристрої використовуються у широкому спектрі пристроїв починаючи від електроприладдя до новітніх систем супутникового зв’язку, і значно спрощують нам повсякденний побут.
Зрозуміло, що широке використання мають напівпровідники й при виробництві зброї та як її складова. Це дозволило виробляти зброю значно ефективніше, а війни – робити все більш смертоносними. Розвиток сучасної напівпровідникової електроніки у збройовому секторі дав можливість створювати такі види озброєння (наприклад, масові дрони), про які ще 40-50 років ніхто навіть гадки не мав. А зброя в усі часи давала вплив.
Тому зафіксуємо для себе: напівпровідники дають цивілізаційну перевагу в умовах міждержавної конкуренції і є стратегічно важливою галуззю як для окремих держав, так і для державних об’єднань та політичних блоків. Суверенність у виробництві та застосуванні новітніх напівпровідникових систем – одна із рис, що відрізняє по-справжньому технологічно суверенні держави.
Які ж держави мають цей суверенітет? Чи є самоціллю цей технологічний суверенітет? Як новітня напівпровідникова технологія формує обличчя сучасної війни? Що стоїть за технологічними війнами великих гравців? Чи може Україна здобути технологічний суверенітет та чи потрібно воно українцям? На ці та інші питання спробуємо дати відповідь у подальших статтях циклу, але спершу розберемося, що ж містить в собі технологічний суверенітет з погляду новітньої електроніки та напівпровідників зокрема та які країни на сьогодні є лідерами у цій сфері високих технологій.
На думку автора, технологічний суверенітет в електроніці – це спроможність реалізовувати розробку, виробництво та застосування сучасних напівпровідникових приладів для задоволення критичних потреб економіки та оборонного сектору. Чому саме напівпровідникових? Тому що всі пристрої керування, обробки інформації, зв’язку, частково пристрої силової електроніки зараз будуються виключно на напівпровідникових технологіях, які отримали значний розвиток впродовж останніх 70 років і станом на зараз дозволяють створювати найбільш ефективні прилади та системи. Оскільки автор не є експертом в інших галузях технологічної сфери, то тут та далі під технологічним суверенітетом розуміємо технологічний суверенітет саме в напівпровідниках.
Які фактори мають вплив на розвиток напівпровідникових технологій в окремо взятій країні або чому окремі країни здобули лідерство, а іншим не вдалося?
До факторів розвитку можна віднести організацію науки (як фундаментальної, так і прикладної), освіти (якість та кількість підготовки нових спеціалістів), наявність сприятливого політичного та інвестиційного клімату (залучення капіталу до фінансування новітніх розробок та виробництва), наявність стабільної законодавчої бази та відношення суспільства до технологічної сфери.
Правильна організація науки дозволяє реалізовувати капіталомісткі високоризикові наукові дослідні роботи, результати яких надалі комерціалізуються. Час, капітал та ризики, що виникають при фундаментальних дослідженнях роблять їх неприпустимими для приватного капіталу малих та середніх компаній. Але без фундаментальних досліджень неможливі так звані ноу-хау, прориви в технології, що дозволяють отримати конкурентну перевагу. Саме тут у гру вступає державне фінансування та гранти від великого бізнесу, зацікавленого у подальшій комерціалізації наукових розробок. А вже якісні фундаментальні дослідження лягають в основу прикладних наукових розробок та комерційних технологій.
Тобто маємо комбінацію: фундаментальні дослідження – прикладні дослідження – комерційна технологія. Така організація науки функціонує у провідних технологічно суверенних державах і, на думку автора, є найбільш продуктивною.
Якість освіти іде пліч-о-пліч з відношенням суспільства до технологічної сфери. Настрої в суспільстві формують мотивацію для молоді вивчати складні дисципліни, такі як математика, фізика та хімія, без яких технологічний розвиток є неможливим. Позитивне відношення у суспільстві формується через існування соціальних ліфтів та позитивного зв’язку освіти, роботи та якості життя окремого індивідуума.
Простіше кажучи якщо працює ланка: гарно вивчав точні науки – вступив до технічного вишу – працював у перспективній компанії – отримав стабільне життя з високою якістю, то цінність саме технічної освіти в суспільстві підвищується, для компаній стає більше доступних гарно підготовлених спеціалістів, кількість та рівень технологічних розробок у країні підвищується. Якщо ще й освітні програми якісні, то технологічні компанії починають рости, як гриби після теплого дощу. А це – важлива база технологічного суверенітету.
Як політичний, інвестиційний клімат та законодавство сприяють (чи не сприяють) стабільності, наявності та залученню фінансування?
Якщо повернутися до огляду сучасних лідерів у напівпровідникових технологіях, то вони мають різні комбінації вищенаведених факторів, котрі забезпечують середовище, мотивацію та майбутнє для таких технологій у даних країнах. На даний момент провідні позиції мають США, Китай, країни Європи, Тайвань, Японія та Південна Корея. Але чи мають вони власну технологічну суверенність, чи мова йде скоріше про провідні позиції в рамках міждержавної кооперації?
Спробуємо більш точно визначити поняття технологічного суверенітету, але для цього нам потрібно розібратися: як саме влаштована напівпровідникова індустрія сьогодні, яке місце в індустрії займає міждержавна кооперація та міжнародний розподіл праці, а також – чи взагалі має сенс говорити про технологічний суверенітет в сучасному глобалізованому світі.
Напівпровідникова індустрія працює так, що в більшості випадків розробник мікрочипа (на якому розміщений електронний пристрій, що виконує певну функцію) організаційно не пов’язаний із фабрикою, що фізично виробляє мікрочип. Ланка "розробник пристрою – фабрика" працює так, що фабрика має протестовану напівпровідникову технологію із відомими параметрами активних (напр. транзистор) та пасивних пристроїв (напр. індуктор), що мусить використовуватися згідно з певними технологічними правилами.
Параметри пристроїв та правила фабрика надає розробнику, який і створює прилад згідно з параметрами даної технології, після чого створений дизайн відсилається до фабрики для фізичного виготовлення. Технологічні правила та параметри технології сильно відрізняються від виробника до виробника навіть у тому самому технологічному сімействі (наприклад, технологія 7 нм). Тобто можна сказати, що конструктив мікрочипа розробляється під конкретну технологію, яка надається фабрикою – виробником. Ця особливість дизайну мікрочипів є ключовою у питанні досягнення технологічного суверенітету. Річ у тому, що коли у вас в країні представлений спектр напівпровідникових технологій, за допомогою яких місцеві розробники електроніки можуть покривати критичні потреби місцевої промисловості, економіки та споживчого ринку – це значить, що ваша країна досягла технологічного суверенітету.
Але чи означає це, що розробники технологічних пристроїв із країн-лідерів будуть працювати лише із місцевими фабриками? І так і ні.
Співпраця розробників із місцевими фабриками дозволяє покращити комунікацію, зменшити ризики, пов’язані із постачанням, а в деяких випадках дозволяє навіть пришвидшити та покращити процес відладки чіпа. Але місцеві виробники не завжди можуть мати найбільш оптимальну технологію з точки зору розробки деяких класів приладів. Тому в деяких випадках компанії – розробники, орієнтуються на іноземного виробника навіть при наявності місцевих фабрик –виробників напівпровідникових систем. Наприклад, тайванський TSMC має технології, оптимальні для виробництва різного роду процесорів, тому більшість провідних розробників замовляють їх у TSMC.
Саме так працює міжнародне розділення праці.
Але потрібно розуміти, що при наявності прийнятних технологій у місцевих виробників шанс того, що розробник буде орієнтуватись саме на іноземного виробника – мізерний. Місцевий виробник (або виробник із дружньої країни) надає найбільш важливу послугу – надійність. Якщо ви – технологічна компанія, то навіть місячне переривання поставок мікрочипів є для вас неприйнятним фактором, який призводить до критичних збитків в рамках компанії та втрати долі на ринку. Якщо ви – провідна компанія в галузі, то збитки й проблеми стають вже загальносвітовими. Яскраво цю тезу ілюструє нестача чіпів у виробників автомобілів під час коронакризи, коли велика кількість авто не могла бути повністю укомплектована та доставлена покупцям саме через відсутність керуючої електроніки. Тому технологічні компанії в першу чергу зважують ризики, й за прийнятних умов пріоритет здебільшого надається місцевому виробнику напівпровідників.
Щодо технологічного суверенітету, то потрібно розуміти, що технологічно суверенною є країна (або група країн як у випадку із ЄС), які за рахунок місцевого виробництва можуть забезпечити свої критичні потреби як у цивільному, так і у військовому виробництві. Технологічна незалежність в цивільному секторі означає виробництво достатньої номенклатури пристроїв для насичення індустрії та споживчого ринку, що значно послаблює наслідки торгівельного та технологічного протистояння між країнами (напр. тарифи Трампа). У військовому секторі такий суверенітет проявляється можливістю не питати інші країни, яку зброю можна виробляти і застосовувати при необхідності, а яку ні.
Провідні позиції у виробництві напівпровідників можуть принести значні дивіденди як на зовнішньополітичній арені так і у сфері національної безпеки. Із країною – лідером у напівпровідниках інші країни будуть здебільшого намагатись мати дружні або нейтральні відносини в тому числі і задля того, щоб реалізовувати ту саму надійність у постачанні для вже своїх технологічних компаній – розробників. Гарний приклад тут – Тайвань, який політично та технологічно захищають США в не останню чергу через те, що переривання поставок напівпровідників із Тайваню та (або) перехід тайванських фабрик під контроль КНР несе критичні глобальні ризики та ризики для національної безпеки вже для США.
Як бачимо, галузь виробництва напівпровідникових систем для окремо взятої країни стала не тільки важливою з точки зору наповнення бюджету (хоча і це також), але і з точки зору національної безпеки та міжнародних відносин. Це розуміння є важливим для того, щоб ми усвідомлювали, що в сучасному світі реальний державний суверенітет є майже неможливим без технологічної складової. Країна, що хоче бути дійсно незалежною у своїй політиці повинна дбати й про сукупність факторів, важливих для досягнення технологічного суверенітету.