В конце 2021 г. европейский комиссар по вопросам конкуренции Маргрет Вестагер заявила, что
Евросоюз не в состоянии добиться полной импортонезависимости в области полупроводниковой
продукции. Наладить полноценные цепочки производства от разработки новых технологий до
масштабирования научных результатов в области микро- и наноэлектроники настолько дорого,
что пока реальным остается только увеличение доли европейских микросхем на рынке с 10% до
20%. В частности, за счет производства чипов, необходимых для автомобилей: их производят по
относительно устаревшим техпроцессам.
В сентябре 2022 г. президент Соединенных Штатов Америки Джо Байден сказал, что в стране не
производится ни одного новейшего компьютерного чипа. Поэтому США сегодня выделяют
значительное финансирование на развитие полупроводникового производства.
Эти примеры показывают, как в реальности выглядит мировой рынок микроэлектроники. На
территории стран Евросоюза и США практически нет собственных микроэлектронных фабрик. Там
сконцентрированы лаборатории, разрабатывающие технологии, которые отправляются к
производителям для масштабирования. Производитель же (крупнейший сегодня ― это
тайваньская компания Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, TSMC) не занимается
разработками именно микросхем: это сервисные компании, изготавливающие то, что
разработали в других странах.
А.В. Латышев: «Для наглядности я всегда привожу следующий пример. Допустим, вам нужна
готовая презентация: вы фотографируете, рисуете схемы, пишете текст, вставляете таблицы и
затем отправляете файл в печать. Вы не знаете, как в принтере перемещаются детали, как
поступает краска, да это и мало вас интересует. Главное, что в итоге вы получаете готовую
распечатанную презентацию. Рынок микроэлектроники сегодня устроен по такому же принципу:
предприятие разрабатывает высокотехнологичную продукцию и отправляется на рынок
компаний, которые оказывают сервисные услуги».
Заявления и европейского комиссара по конкуренции, и президента США показывают, что в
последнее время подобная система практически монополизированной «микроэлектронной
типографии» перестает устраивать иностранных лидеров. Не подходит эта система больше и
России: санкции практически полностью закрыли возможность использовать иностранные
производственные площадки, на которых раньше размещались отечественные заказы.
А.В. Латышев: «Нас долго учили: не надо развивать свои производства, все можно купить за счет
продаваемых ресурсов. Мы долго жили в такой системе разделения труда: посылали газ, а взамен
приобретали различную продукцию, в том числе микроэлектронику. Санкционные методы
разрушили все цепочки и полностью изменили подход к производству отечественной
микроэлектроники. Конечно, у нас есть фабрика в Зеленограде: там налажены 120- и
90-нанометровые технологии, в СМИ были упоминания, что решены определенные задачи для
65-нанометровых технологий. Но одна фабрика не закроет все потребности российской
микроэлектроники. Задачи там расписаны на 20 лет вперед: это заказы, которые раньше
размещались на иностранных площадках».
Наука есть. Но разработать ― не значит выпускать
А.В. Латышев: «Говорят, в России нет результатов. Да есть результаты! Российские ученые в
области микроэлектроники не отстают от иностранных, и думать, что у нас нет своих технологий,
неправильно. Но одно дело ― научное понимание того, что и как делать, а другое ―
масштабирование на производстве».
В качестве примера академик отметил голландского производителя ASML . Это компания,
выпускающая степперы ― литографические установки для создания полупроводниковых схем,
которые компания продает по всему миру. Предприятие, хоть и иностранное, в работе использует
рентгеновскую оптику, разработанную в Институте физики микроструктур РАН в Нижнем
Новгороде.
Среди важных научных результатов своего института А.В. Латышев отметил в том числе развитие
радиофотоники. Это перспективная возможность превратить электронный сигнал в оптический,
отправить его по оптоволокну с высокой скоростью и провести обратную процедуру
восстановления. Таким образом можно на порядки увеличить скорость обработки информации. В
Институте физики полупроводников СО РАН также решены сложные задачи, связанные с
одиночными фотонами: работают источник одиночных фотонов и детектор одиночных фотонов.
Это технологии квантовой связи, в основе которых ― структуры, состоящие из тысяч слоев
нанометровой толщины.
Недавно «Научная Россия» писала и о перспективном материале для создания компьютерной
памяти, разработанном в новосибирском Академгородке. Майенит ― это существующий в
природе минерал, состоящий из кальция, алюминия и кислорода. При замене части кислорода
электронами электрическая проводимость материала увеличивается на 14 порядков, а майенит с
кислородом, замещенным на электроны, относится к группе электридов и называется
майенитным электридом. Его кристаллическая решетка сохраняет структуру до 1300 oС, а значит,
данные могут сохраниться даже при пожаре. При этом количество циклов перезаписи может
превышать 1010, а ученые доказали, что на основе материала возможно создать мемристоры.
Теперь разработки направлены на создание материала, достаточно тонкого для его
использования в микроэлектронике: исследования проводились с материалом толщиной 0,1 мм,
но ее необходимо уменьшить как минимум на два порядка.
В ИФП СО РАН есть и результаты в области исследования квантовых точек. Популярное
направление стало широко освещаться в СМИ после того, как в 2023 г. присудили Нобелевскую
премию за их открытие и технологии синтеза. Но в науке позволительно выбрать один
работающий образец из 100, а остальные забраковать, например, из-за попавшей пыли или
некачественных материалов. Но на производстве это недопустимо.
А.В. Латышев: «Мы умеем и делаем квантовые точки. Но это единицы. Если мне предложат
сделать миллион одинаковых точек на одной пластине, мы не сможем. Для массового
производства нужны другие технологии и подходы».
Наука ― есть. Это показывает и то, что российские ученые продолжают печатать результаты своих
исследований в авторитетных иностранных журналах. А значит, остается понимание того, что
происходит в области развития микросхем. Опасная граница, к которой не стоит приближаться,
если, разобрав чужое устройство, специалисты могут сказать только: «Смотрите, оно блестит».
А.В. Латышев: «Если не заниматься фундаментальными исследованиями, мы будем смотреть на
чужие результаты как на какое-то чудо. Такая программа фундаментальных исследований
реальна только для высокотехнологичных богатых стран, таких как Россия. И с этой задачей мы
справляемся». Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)