В мае 2024 года по российским СМИ в очередной раз разошлась «сенсационная» новость: в России создали и тестируют собственный литограф на 350 нм: «Первый отечественный литограф мы собрали, сделали. Он сейчас проходит уже испытания в составе технологической линейки в Зеленограде», — сообщил заместитель министра промышленности и торговли РФ Василий Шпак.
Неужели в условиях санкций и эффективной технологической блокады возможно проектирование и разработка собственного высокотехнологического оборудования? Если вы понимаете, как разрабатываются и производятся процессоры, а также российскую специфику после 24.02.2022, то в эту новость особенно трудно поверить.
И действительно, если разобраться, о чём речь, то оказывается, что «новый российский литограф» не очень новый. И не совсем российский.
Новости о том, что в РФ вот-вот начнётся собственное производство современных микросхем, мы слышим не первый год. Вероятно, людям приятно слышать такие известия:
- «„Микрон“ к 2028 году хочет наладить серийное производство процессоров на 65 нм», 2024.
- «„Бештау“: „Мы начали локализацию производства радиоэлектроники на Юге“», 2024.
- «Уникальные перспективы российской микроэлектроники. Сейчас лучшее время для рывка», 2024.
- «Россия начнёт выпускать суверенное оборудование для производства чипов. На всё выделено три года и 100 миллиардов», 2023.
- «Микросхемам готовят отечественную печать», 2022.
- «Производители назвали сроки выпуска планшета на российском чипе „Скиф“», 2021.
- «На модернизацию российской микроэлектроники нужно почти 800 млрд рублей», 2020.
- «Проект стратегии до 2030 года: Россия использует опыт Азии, хитрость и кулак для прорыва в области электроники», 2019… и т. д.
Далёкие от индустрии люди не совсем понимают, насколько такие планы трудно воплотить на практике, если они вообще в принципе осуществимы в условиях технологической изоляции.
В статьях «Микроэлектроника в России до и после 24.02.2022», а также «Российская микроэлектроника — два года спустя» по полочкам разложено, почему наладить высокотехнологическое производство в РФ в современных условиях практически невозможно. Тем удивительнее было слышать о создании принципиально нового оборудования — «российского литографа».
Так вот, если подробнее изучить вопрос, то оказывается, что под «российским литографом» заместитель министра промышленности и торговли РФ имел в виду установку на базе белорусской компании «Планар», которая много лет занимается таким производством:
Зеленоградский нанотехнологический центр (ЗНТЦ) учреждён Зеленоградским инновационно-технологическим центром (это частная компания) и государственным фондом ФИОП (Фонд инфраструктурных и образовательных программ «Роснано»). Перед новой компанией была поставлена задача создать собственную линейку технологической инфраструктуры, на базе которой можно было бы развивать стартапы, которых в настоящее время порядка 35. Помимо этого, компания занимается разработкой собственных технологий и продуктов в области микроэлектроники. Это микросхемы, датчики, МЭМС, интегральная фотоника.
Разработка фотолитографического оборудования для ЗНТЦ, как рассказал нам его генеральный директор Анатолий Ковалёв, — дело новое, но в компании рассчитывают на поддержку в разработке «железа» белорусского «Планара», о котором мы рассказали выше. Обращение на «Планар» не случайно, потому, что, по мнению Ковалёва, в России за последние десятилетия были полностью утрачены компетенции по созданию средств производства для микроэлектроники почти по всем направлениям.
Зеленоградские СМИ подтвердили информацию:
Фотолитограф (степпер) для изготовления микросхем 350 нм — это установка весом в 3,5 тонны и габаритами 2×2,6×2,5 метров (оптико-механическое устройство, объектив лазера с рабочей длиной волны 365 нм) плюс управляющий комплекс. Внутри проходят процессы фотолитографии: индивидуальная обработка кремниевых пластин (диаметром 150 и 200 мм) с автоматической загрузкой и выгрузкой их из кассет.
Два конкурса Минпромторга на разработку отечественных установок для печати микросхем на кремниевых пластинах (первый с уровнем топологии до 130 нм с перспективой его последующей модернизации до топологического уровня 65 нм, второй — до 350 нм) прошли осенью 2021 года. ЗНТЦ стал победителем обоих как единственный участник. Финальная стоимость контракта по первому конкурсу составила 5,7 млрд рублей, по второму — почти 1 млрд рублей.
Партнёрами ЗНТЦ по разработке фотолитографа выступают российский производитель лазеров «Лассард» и белорусская компания «Планар», которая сохранила компетенции в области разработки фотолитографов ещё со времён СССР. В начале 2023 года ЗНТЦ договорился с белорусским производителем микросхем «Интеграл» об условиях предзаказа на оборудование для фотолитографии с уровнем топологии 350 нм.
То есть ничего особо нового в этой новости нет. Наоборот, новость давно ожидаемая. Производство литографов «Планара» просто могли локализовать на территории ЗНТЦ (с применением отечественного лазера), получив под это государственное финансирование.
У ОАО «Планар» действительно есть литографы такого класса, причём большой ассортимент:
- Оборудование для непосредственного генерирования изображений на полупроводниковые пластины.
- Оборудование для проекционного переноса изображений на полупроводниковые пластины.
- Оборудование контактного переноса изображений на подложки и для организации двусторонней литографии.
- Широкоформатные степперы.
Что такое 350 нм? На самом деле это технология полувековой давности, примерно как дисковый телефон. Например, в 1979 году процессор Intel 8086 выпускался по техпроцессу 300 нм (0,3 мкм):
«Всего в мире оборудование такого уровня сложности собирается несколькими крупными игроками», — писали в российских СМИ. Но на рынке реального производства ситуация скорее обратная. Несколько самых крупных игроков занимаются наиболее выгодным производством по высокотехнологичным техпроцессам 3, 5, 7, 10 нм и т. д., а старые технологические процессы как малорентабельное производство остаётся уделом множества мелких компаний, которые работают в десятках стран по всему миру:
Мировое производство полупроводников по регионам, в тысячах эквивалентных двухсотмиллиметровых пластин в месяц, источник
В Европе производится особенно много микросхем с проектными нормами более 200 нм:
Распределение мирового производства микросхем по проектным нормам, источник
Чипы по проектным нормам 200+ нм действительно используются во многих отраслях, в том числе в автопроме и энергетике. Но среди строящихся фабрик в мире менее 17% инвестиций приходится на устаревшие техпроцессы, потому что эти чипы стоят копейки (центы) и продаются с минимальной маржой.
По сути, это технология 80-х годов. Как и предсказывали экономисты, в условиях санкций российская промышленность будет не развиваться, а скорее осваивать технологии предыдущих десятилетий, опускаясь всё дальше: сначала 80-е, потом 70-е и т. д. Сейчас мы видим наглядный пример, как микроэлектроника стремится опуститься до предыдущего технологического уровня, а не осваивать новый.
Другие перспективные российские разработки, такие как процессоры «Бештау», сейчас имеют мало шансов на практическую реализацию, потому что разработчики, по сути, отрезаны от производства, которое находится за рубежом.
▍ Китайский опыт
Теоретически, если действительно поставить задачу наладить производство микросхем от начала до конца, то можно обратить внимание на китайский опыт. На самом деле Китай довольно успешно идёт по этому пути, в том числе проводит импортозамещение иностранного оборудования. Руководство страны поставило задачу полностью устранить зависимость от американских технологий.
Китайский технологический лидер в области производства микроэлектроники — корпорация Semiconductor Manufacturing International Corp. (SMIC) — работает на оборудовании, которое на несколько поколений отстаёт от лидеров отрасли, таких как TSMC. Но SMIC очень агрессивно внедряет в производственный процесс оборудование собственного производства, избавляясь от иностранного оборудования. Потому что свои литографы и проч. — важнейший шаг к полной технологической независимости. Это также важно для выживаемости в условиях санкций, которым Китай подвергли западные технологические партнёры. Например, китайский технологический лидер SMIC внесён в санкционный список за выполнение военных заказов. Нидерланды официально запретили компании ASML продажу в Китай последней модели литографа.
Несмотря на санкции, в 2023 году Китай резко нарастил закупки оборудования для производства микроэлектроники:
Импорт литографического оборудования в Китай (млрд долл.), источник: CEIC, таможня
За I кв. 2024 года почти половина продаж ASML пришлась на Китай. Туда же активно экспортируют оборудование американские производители Applied Materials, Lam Research (по 40% продаж приходится на китайское направление) и другие американские и европейские компании. У аналитиков есть предположение, что Китай нашёл способ обхода санкций против SMIC. Например, можно производить закупку через другую компанию, которая потом продаёт оборудование SMIC.
Увеличение закупок литографов означает строительство большого количества новых фабрик. По оценке аналитической компании Gavekal Research, речь идёт именно о современных чипах. В мае 2024 года правительство запустило третий инвестиционный фонд для стимулирования производства микросхем в размере $48 млрд для поддержки в том числе высокотехнологичных стартапов.
Как отмечают эксперты, частичные санкции только подстегнули развитие Китая в микроэлектронике, а именно закупки иностранного оборудования и эксперименты по разработке собственного. Санкции словно «пробудили спящего льва», как комментирует ситуацию один из бывших топ-менеджеров TSMC.
Импортозамещение литографов и проч. — это часть более широкой программы по удалению из страны американских технологий, которую в Китае называют Delete A (Delete America).
Несмотря на усилия SMIC, на конвейере их нового завода в Цзиньчэне по-прежнему установлено некоторое количество американского оборудования, которое не удалось заменить. Но большая часть оборудования — китайское, от китайских производителей Naura Technology Group, Advanced Micro-Fabrication Equipment (AMEC) и ACM Research.
На новом заводе SMIC использует техпроцесс 28 нм. Китай увеличивает производство по этому устаревшему процессу, потому что микросхемы по-прежнему востребованы в автомобильной промышленности и проч. В то же время у компании есть и более продвинутые заводы. Предположительно, на них изготовлен процессор 7 нм для нового смартфона Mate 60:
Материнская плата и процессор Mate 60
Но этот процессор сделан явно на западном оборудовании, потому что лучшие литографы китайского производителя литографов Shanghai Micro Electronics Equipment Group выдают только 90 нм (технология двадцатилетней давности).
В целом, если РФ действительно планирует импортозамещение современной микроэлектроники, то это потребует несколько десятилетий планомерного развития и серьёзных инвестиций. Пример Китая показывает, что всё не так просто: кроме оборудования, нужно научиться производить внутри страны все компоненты для этого оборудования, а также кремниевые пластины и другие материалы. В целом возникают большие сомнения, что подобная самоизоляция возможна в условиях глобальной экономики.
Автор: Анатолий Ализар
