Взгляд изнутри: вызовы отечественного приборостроения
Более полутора десятилетий работы в сфере приборостроения позволяют мне отчетливо видеть те тектонические сдвиги, которые происходят в отрасли. Наблюдая за текущей ситуацией, я не могу не задаться вопросом: каков наш вектор развития и делаются ли реальные шаги для исправления критического положения?
Форсированный переход от импортных комплектующих к российским аналогам идет крайне болезненно. Фактически, многие ведущие КБ продолжают полагаться на параллельный импорт там, где полноценная отечественная производственная база отсутствует со времен распада СССР.
Наиболее удручающая ситуация сложилась в микроэлектронике. Если производство дискретных компонентов мы худо-бедно освоили, то с микросхемами всё гораздо сложнее. Единственное действующее производство безнадежно устарело как морально, так и технически, к тому же оно изначально базировалось на зарубежных технологиях, доступ к поддержке которых теперь закрыт.
И дело не в отсутствии понимания проблемы: медиапространство регулярно рапортует об успехах в создании фотолитографов для норм 350 нм и планируемых к 2030 году 130–90 нм. По сути, мы с огромным трудом пытаемся догнать уровень 1995 года, надеясь к 2030-му достичь показателей начала нулевых (и то — без гарантий).
На эти цели выделяются колоссальные средства — около 1 триллиона рублей. Однако результат, который мы получим к 2030 году, в лучшем случае будет соответствовать технологиям двадцатилетней давности. О конкурентоспособных нейропроцессорах, суперкомпьютерах или продвинутом ИИ при таком подходе говорить не приходится.
Для инженеров это тупиковая ситуация. Мы вынуждены проектировать устройства, опираясь на микросхемы, которые в лучшем случае появятся через годы, а современные нейросетевые ускорители для робототехники и БПЛА остаются недостижимой мечтой. Есть ли альтернатива? Неужели мы обречены вечно догонять?
На самом деле, ситуация не столь безнадежна, если сменить парадигму.
Анатомия современного производства
Традиционный завод микроэлектроники — это гигантское сооружение с огромными «чистыми комнатами» и сверхдорогим оборудованием, рассчитанное на выпуск миллионов кремниевых пластин. Почему такие масштабы? Только массовость оправдывает астрономические капиталовложения.
Но такой подход требует сбыта колоссальных объемов продукции, что привязывает заводы к выпуску одного-двух типов чипов в масштабах планеты. Сможет ли Россия, обладая производством на устаревших техпроцессах, конкурировать на мировом рынке? Очевидно, что нет. И вывод напрашивается сам собой: строительство гигантских заводов-аналогов — путь к плановой убыточности.
Альтернативный путь: микрофабы
Нам не нужны сотни тысяч одинаковых микросхем, спрос на конкретные позиции в России исчисляется тысячами, а не миллионами. Значит, нам не нужны заводы-гиганты. Нам нужны гибкие «лабораторные» производства, способные быстро перенастраиваться на выпуск малых партий различных кристаллов.
Ключевая задача — разработка оборудования для выпуска 1–2 пластин в сутки. Это не только экономически целесообразнее, но и технически реализуемо в сжатые сроки, так как не требует сложнейшей конвейерной автоматизации. Основные усилия должны быть сосредоточены на «софте» и технологии, а не на возведении индустриальных монстров.
Что конкретно нужно делать?
1. Лазерная безмасочная литография — сердце системы. Использование лазера (248–266 нм) позволяет относительно просто выйти на техпроцесс 230–300 нм без применения дорогостоящих фотошаблонов.
2. Локализация оборудования: установки для нанесения покрытий, травления и ионной имплантации уже существуют или могут быть упрощены под лабораторные задачи.
3. Контроль среды: вместо целых зданий-чистых комнат достаточно использовать системы «mini-environment» (локальная фильтрация внутри рабочих боксов).
Фундамент — это программное обеспечение (PDK)
Самое слабое звено сегодня — это не «железо», а PDK (Process Design Kit). Без отлаженных библиотек моделей транзисторов и правил проектирования инженер бессилен. Сейчас эту критически важную работу зачастую доверяют неподготовленным кадрам, в то время как она требует уровня ведущих IT-компаний и глубоких знаний физики полупроводников. Инвестиции в софт и PDK должны быть сопоставимы с затратами на оборудование.
Масштабирование и развитие
При необходимости нарастить объемы выпуска не нужно строить новые заводы. Достаточно внедрить многолучевые системы, где параллельная работа множества лазерных лучей увеличивает производительность в десятки раз на тех же площадях. Дальнейший прогресс в сторону 90, 40 и 20 нм возможен через переход к электронно-лучевой литографии, что гораздо реалистичнее, чем попытки скопировать западные конвейерные линии.
Экономика: почему это выгодно?
Сравните: зарубежный контрактный заказ в текущих условиях почти невозможен из-за санкций. Строительство «классического» завода стоит триллионы и ведет к баснословной себестоимости чипа из-за простоя линий. Мини-фаб, требующий порядка $3–7 млн инвестиций, позволяет производить малые серии по цене, вполне сопоставимой с мировым рынком, обеспечивая при этом технологический суверенитет.
Итог
Мир движется к аддитивным и гибким технологиям. Разработка отечественного «микроэлектронного 3D-принтера» — это шанс совершить рывок, минуя стадию строительства нерентабельных заводов-гигантов. Это сложная инженерная задача, но она вполне по плечу нашей отрасли, если во главе угла будут стоять эксперты, а не бюрократы. Нам не нужно догонять прошлое, нам нужно создавать эффективное настоящее.
