5 мая 2022 г.

Основа любого современного высокотехнологичного устройства — сверхбольшая интегральная схема (СБИС); в обиходе — процессор. Пока все этапы его производства надёжно не локализованы внутри страны, вряд ли можно говорить о полной импортонезависимости по этому важнейшему направлению. Однако специфика развития глобальной ИТ-отрасли такова, что стопроцентно импортонезависимых процессорных производств общего назначения нет сегодня ни в одной стране мира.

России, если та действительно намеревается гарантировать себе микропроцессорный суверенитет, придётся приложить немало усилий к построению едва ли не с нуля полнофункциональной чипмейкерской индустрии — и затратить на это изрядное время. Впрочем, есть, как говорится, и хорошие новости. Либо параллельный импорт и здоровая тяга бизнесменов всего света к наживе всё же позволят нашей стране получать необходимые технологии и материалы кружными путями — либо полную импортонезависимость по направлению СБИС придётся выстраивать каждому мировому макрорегиону в отдельности. И тогда все, по большому счёту, окажутся в равных с нами стартовых условиях.

Докопались до стиралок

Предварительная версия нового национального проекта по части микроэлектроники предусматривает уже в среднесрочной перспективе как реинжиниринг зарубежных решений и локализацию их производства, так и развитие собственного электронного машиностроения. В частности, уже в текущем году должен быть дан старт изготовлению в России процессоров по 90-нм технологическим нормам. На зеленоградском заводе «Микрон», контролируемом ГК «Элемент» и АФК «Система», уже освоены и 90-нм, и 65-нм техпроцессы, однако на данный момент они применяются для изготовления более широко востребованных микросхем; не таких сложных, как компьютерные центральные процессоры или смартфонные системы-на-кристалле. Речь идёт о всевозможных контроллерах, RFID-чипах и т. п.

По сообщению «Коммерсанта», к 2025 г. «Микрон» надеется нарастить ежемесячный объём выпуска пластин монокристаллического кремния с литографированными на них СБИС с нынешних 3 тыс. до 6 тыс. Однако сама по себе пластина — это ещё не конечный продукт. Пластины переправляются чипмейкерами на другие предприятия (это целая отдельная индустрия) для разрезывания на отдельные чипы, последующей упаковки в защитные корпуса и тестирования.

Лишь после этого на выходе получаются готовые к монтажу микросхемы. Кстати, помимо «Микрона», в ближайшем будущем — уже в 2023 г. — есть шанс запустить в России производство дополнительных 3 тыс. пластин на мощностях производственного комплекса «Ангстрем-Т» (в 2019 г. признан банкротом; в 2021-м перешёл в собственность «НМ-Тех», структуры ВЭБ.РФ).

И всё-таки даже 9 тыс. пластин с литографированными на них процессорами для отечественной экономики недостаточно. Согласно актуальным оценкам Минпромторга, на которые ссылается «Коммерсант», для полного закрытия потребностей России в полупроводниках потребуется не менее 30 тыс. пластин в месяц.

Важно, что наращивать выпуск чипов в России имеет смысл не только с точки зрения развития собственной микропроцессорной индустрии. Нехватка полупроводниковых изделий, обострившаяся в прошлом году, до сих пор сказывается по всему миру. А значит, и при более благоприятной внешнеторговой атмосфере с закупкой чипов за рубежом у нас были бы проблемы.

Не далее как в конце апреля глава голландской компании ASML, что специализируется как раз на производстве станков для изготовления микросхем, более чем убедительно проиллюстрировал в беседе со своими акционерами эту нехватку. Оказывается, некий неназванный промышленный конгломерат мирового уровня закупает оптом стиральные машины — чтобы демонтировать их для извлечения дефицитных управляющих чипов. Полученные таким образом контроллеры цепей питания и прочие универсальные микросхемы устанавливаются уже, очевидно, в промышленное оборудование. Учитывая разницу в ценах между станком и бытовым устройством, вряд ли стоит сомневаться, что даже покупка — фактически ради единичного чипа! — целой стиральной машины вполне себя оправдывает.

Зачем (и где) вы травите?

Действующее сегодня в России чипмейкерское оборудование имеет дело с 200-мм в диаметре кремниевыми пластинами, на которых возможна реализация лишь 90-нм (с определёнными оговорками — 85 нм) и более крупномасштабных техпроцессов. Для уверенного перехода к уровню 65 нм и менее потребуются уже станки, рассчитанные на работу с пластинами диаметром 300 мм, — а такие машины по себестоимости в несколько раз дороже. Не самые свежие данные о готовящейся к постройке в Зеленограде новой фабрике по изготовлению 65- и даже 45-нм процессоров на 300-мм пластинах в открытой печати имеются, но в каком состоянии эта фабрика ныне и на что способна — неясно.

Оставим пока в стороне вопрос о том, можно ли по 90- или даже 65-нм техпроцессу произвести не сравнительно простой контроллер, а функциональный аналог современного ЦП уровня Core или Ryzen, и зададимся другим, более приземлённым. А именно: где российским компаниям брать оборудование и материалы для такого рода производств?

В России собственного производства литографических сканеров для СБИС, ещё называемых степперами, пока что нет. В начале февраля 2022-го стало известно, что Зеленоградский нанотехнологический центр (ЗНТЦ) по заказу Минпромторга начал проектные работы над разработкой отечественных литографических сканеров. Эти машины, которые пойдут в серию не ранее 2025 г., нацелены на работу с кремниевыми пластинами малых габаритов (200 и даже 150 мм) и на техпроцессы уровня 350 и 130 нм с потенциалом дальнейшего сокращения до 65 нм. Важно, что лазеры для российских сканеров планируется разрабатывать в России же, что безусловно станет важным шагом к достижению хотя бы частичного микропроцессорного суверенитета.

Что же касается более актуальных задач, то на данном этапе предполагается, указывает «Коммерсант», что «Микрон» и «НМ-Тех» будут закупать чимпейкерское оборудование (те же степперы) на вторичном рынке — по большей части, в Юго-Восточной Азии. Помимо станков потребуются и расходники: собственно кремниевые пластины, фоторезист (светочувствительный материал, наносимый на пластину для последующего формирования лазером рисунка будущей микросхемы перед травлением), различные химикаты.

Напомним, что изготовление процессоров — дело небыстрое: общая продолжительность обработки одной пластины достигает 3-4 месяцев, на протяжении которых над заготовкой производят несколько десятков операций, таких как фотолитография, плазмохимическое травление, химико-механическая полировка, ионное легирование, осаждение, напыление, отжиг, диффузия. И каждая операция нуждается в соответствующем оборудовании и расходных материалах.

«Коммерсант» со ссылкой на экспертов отрасли утверждает, что фоторезисты для «Микрона» до самого последнего времени закупались в Европе — соответственно, гарантировать их доступность в нынешних условиях невозможно. Есть информация о том, что в отечественном НИИ молекулярной электроники ведутся разработки по созданию полностью импортонезависимого производства фоторезистов с высоким уровнем чистоты, но говорить о точных сроках их завершения и о переходе к серийному производству пока рано.

(Продолжение следует)

Источник: Максим Белоус, IT Channel News