Возрождение российской микроэлектроники

Как российскую микроэлектронику променяли на бумажку…

Когда говорят, что российская электроника отстала от мировых лидеров навсегда, это вызывает раздражение у любящего свою страну гражданина России. Но принципы развитие в рамках навязанной Западом экономической парадигмы делали российскую электронику не только неконкурентоспособной на международном рынке, но и абсолютно не нужной даже на рынке внутреннем. Это было результатом того, что создавалось искусственное отставание электронной отрасли России.

В лихие девяностые (самое лакомое для западных стран время) и в последующие годы западные страны и не думали развивать какое-либо высокотехнологичное производство в России. Их интересовал только вывод за рубеж мозгов, причём любыми методами. Если же мозги утекать не желали, то в России можно было создать своеобразный инкубатор, где могли трудиться российские специалисты. Подобный инкубатор имеется, например, у компании «Intel», и находится он в Нижнем Новгороде, где в 2000 году был открыт центр исследований и разработок.

16 декабря 2021 года компания «Intel» официально объявила об инвестировании около 7,1 миллиарда долларов в строительство нового завода по производству полупроводников в Малайзии. В середине декабря 2020 года «Intel» сообщила об инвестировании 350 миллионов долларов в сборку и тестирование микропроцессоров в Коста-Рике.

Помимо площадок в США, у «Intel» есть производственные площадки в Ирландии, Израиле, Германии, Италии. Даже в Китае была производственная линия, которую впоследствии продали в 2021 году — после того, как тогдашний президент США Дональд Трамп запретил компании «Intel» любое сотрудничество с китайской компанией «Huawei».

Несмотря на тесные взаимодействия Intel и России с начала 1990-х, ни о каком производстве полупроводников на территории России речь не вели.

Конечно, сегодня ни одна компания и ни одна страна в мире не способна самостоятельно разработать, построить и выпускать самые передовые микросхемы. Так, например, голландская компания «ASML» является абсолютным монополистом в производите литографического оборудования, позволяющего выпускать процессоры семи-, пяти-, трёх- и даже двухнанометровой топологии. Без продукции этой компании производство самых передовых чипов попросту невозможно. Но литографы – это только один из необходимых компонентов для производства полупроводниковой продукции.

Россия в настоящее время отлучена от всех передовых западных технологий в сфере микроэлектронной промышленности.

Интересно, что сам процесс запрета на поставку в Россию современного оборудования стартовал с того самого момента, когда в России задумались над производством современных полупроводников.

В 2007 году компания «Ангстрем-Т» купила у «AMD» производственную линию по технологии 130 нм за 356 миллионов долларов, и по планам уже в апреле 2008 года должно было быть запущено производство полупроводников в России. При этом сам техпроцесс был уже сильно устаревшим, ведь в то время на рынке уже была доступна продукция по технологиям 45 нм.

Но даже поставка устаревшего оборудования шла с огромными задержками. Только в 2016 году оборудование было смонтировано и готово к производству по стандарту 130-90 нм.

Само производство представляло из себя полную копию завода «AMD», ранее располагаемого в Дрездене. Однако фабрике так и не было суждено нормально заработать. Постоянная смена директоров, а также череда постоянных кредитов на модернизацию производства привели «Ангстрем-Т» к банкротству, в результате чего против компании было подано 30 судебных исков.

Даже вмешательство в процесс государства, которое выделяло миллиарды бюджетных рублей, никак не изменило ситуацию.

Российские специалисты за долгие годы отсутствия собственной полупроводниковой промышленности оказались неспособны наладить производство устаревшего оборудования даже с учётом того, что процессы технологической линии производства были скопированы, что называется, один в один.

В 2014 году под санкции Запада попал крупнейший в СНГ производитель полупроводниковой продукции завод «Микрон».

Чтобы было понимание того, насколько сильно внутри страны и за рубежом пытались уничтожить российскую микроэлектронику, приведу один примечательный пример. В начале 1990 года «Микрон» разработал технологию БиКМОП (технологию изготовления интегральных микросхем с использованием биполярных и КМОП-транзисторов на одном кристалле) и уже в середине 90-х осуществлял серийные поставки кристаллов, произведённых по этой технологии, в компанию «Samsung». Но как только «Микрон» начал кооперироваться с западными компаниями ради получения их сертификации, весь технологический прогресс сначала резко замедлился, а потом и вовсе прекратился.

Всё дело в том, что для подтверждения «качества» продукции на рынках Европы требовался сертификат соответствия системы управления качеством по нормам «ISO 9000». А единственным способом получить этот вожделенный сертификат являлся переход на западное производственное оборудование.

В 1990-е годы «Микрон» занимался разработками новых технологий и модернизацией производства. Так, в 1996 году разработаны и освоены быстродействующие ЦАП- и АЦП-схемы, полностью освоены технология и выпуск более 200 типов интегральных схем, которые ранее выпускались на предприятиях страны, а главное – построена новая чистая комната, в периметре которой освоено и начато производство кремниевых пластин и интегральных схем с топологией 800 нм. И всё это в тяжелейший период в истории России.

Конечно, «Микрон» отставал от лидеров в этой области, но не настолько критично, как сегодня.

Технология 800 нм была освоена западными компаниями в период с 1989 по 1993 годы. В 1996 году самым продвинутым был техпроцесс 250 нм, то есть отставание «Микрона» составляло около 7 лет.

Что совершенно нормально учитывая экономическую ситуацию в стране, и последствия развала СССР.

Если всё перевести в современные реалии, то получим следующее: «Samsung» в 2022 году запустил технологию 3 нм, а «Микрон» тогда бы запустил технологию 10 нм.

Видимо, это прекрасно понимали наши западные тогда ещё партнёры, поэтому быстро либерализовали всю российскую электронику под свои стандарты. Ведь в стране была разруха, а микроэлектроника – это та отрасль, которая пострадала меньше всего, и спустя пару лет после распада СССР могла бы продолжить своё развитие. Подобный подход явно не устраивал никого на Западе, поэтому строить в России любые полупроводниковые фабрики по современным технологиям было запрещено. Тогда все в России верили в так называемые «западные ценности» и принимали любые условия Запада…

В 1999 году «Микрон» получил долгожданный международный сертификат «ISO 9000» от французско инспекционно-сертификационной компании «Bureau Veritas Quality International». С этого момента всякая разработка на заводе зависела от желания наших западных партнёров.

Теперь завод мог работать только с сертификатами, которые без иностранного оборудования получить было невозможно. Разработка собственной линии производства по технологии 180-130 нм была ликвидирована в том же 1999 году.

В 2006 году «Микрон» выкупил права на лицензионный выпуск продукции по технологии 180 нм у франко-итальянской компании «STMicroelectronics». Позже в 2012 году — на устаревших технологиях, но зато с сертификатом «ISO 9000» и новеньким сертификатом экологического менеджмента (СЭМ) ISO 14001:2004, выданным компанией «Bureau Veritas Quality International» запущено производство по стандарту 90 нм на оборудовании компании «STMicroelectronics», по которому завод работает по сей день.

С 2014 года ситуация со скрипом но начала изменяться. Впервые введённые санкции ощутимо ударили по России, в том числе по многим электронным компонентам, которые стали недоступны для покупки, а своих аналогов не было.

Поэтому именно в конце 2014 года «Микрон» выпустил первые отечественные микропроцессоры «Эльбрус-2СМ», выполненные по технологии 90 нм.

В 2015 году была собственными силами Микрон завершил разработку техпроцесса 65-нм. Технология была готова к запуску уже в следующем году. В этом же году было проведено исследование технологии 45 нм, переход на которую в «Микроне» оценили в 10 миллиардов рублей. Однако серийный выпуск продукции по техпроцессу 65 нм (а тем более — 45 нм) на 200-миллиметровых кремниевых пластинах освоить очень тяжело, а в большинстве случаев серийно производить невозможно.

Чем больше пластина тем меньше будет получаться брака за один цикл производства, чем меньше техпроцесс, тем производство более чувствительно даже к дефектом на молекулярном уровне. Потому производство 65 нм на кремниевых пластинах 200 мм, способствует тому, что 35-50% полученных кристаллов забраковываются.

Мировые производители начали переходить на 300-миллиметровые пластины ещё при техпроцессе 130 нм.

Дальнейшее технологическое развитие «Микрона» в рамках существующей фабрики — невозможно. Компания «Intel» не просто так под каждый новый техпроцесс выстраивает новую фабрику. Из сильно устаревшей производственной архитектуры «Микрона» выжали уже всё, что было можно, и серийная технология 90 нм на имеющихся мощностях – это предел технической возможности. Доказательство тому – проблемы с запуском освоенного 65-нанометрового техпроцесса. Для запуска производства на 300-миллиметровых пластинах (по технологии 65-45-32-28 нм) потребуется строительство новой фабрики, новой «чистой комнаты» и соответствующей инфраструктуры.

В России есть освоенное производство на 300-миллиметровых пластинах, и как бы парадоксально это ни звучало, но это производство есть благодаря Чубайсу.

Наверное, это единственная полезная и созидательная вещь за всю его политическую карьеру.

Компанией «Крокус Наноэлектроника» в настоящее время была освоена технология производства кристаллов 90/55 нм на 300-миллиметровых кремниевых пластинах.

Напомню, данная компания основана группой «Роснано» и французским стартапом «Crocus Technology» в 2011 году. В 2015 году закончено строительство завода, производство начато в 2016 году.

Так как всё оборудование импортное, компания, разумеется, успешно прошла переаттестацию системы менеджмента качества по новой версии стандарта ISO 9001:2015 в 2022 году, что никак не помешало всему оборудованию оказаться под санкциями. К сожалению, изначальная идея не предполагала полномасштабного производства, и само производство полупроводников является завершающем этапом цикла технологических операций по производству интегральных схем памяти на пластинах 300мм. То есть полного цикла производства с нуля, как на «Микроне», тут нет, а само оборудование может производить только MRAM-память.

Однако сам факт успешного освоения технологий позволил начать масштабную программу по возрождению полупроводниковой промышленности России.

Кочетов Алексей
https://zen.yandex.ru

Возрождение российской микроэлектроники: есть ли у нас хотя бы шанс?

Производство российских полупроводников было буквально уничтожено навязыванием так называемых либеральных ценностей и попытками России всячески следовать правилам западных стран.

Единственный в России работающий завод полного цикла «Микрон» в 1990 году продавал полупроводниковые изделия компании «Самсунг», а сегодня его технологии отстают от мировых на 20 лет.

После введения в 2014 году санкций правительство России начало осознавать, что эти санкции уже точно никогда не будут сняты, особенно в области полупроводниковой промышленности.

На то время в России работали следующие предприятия:

• «Микрон» — полноцикличное производство полупроводников, работающих по топологии 250-90 нм, а также попытка запустить в серию разработанную самостоятельно 65-нанометровую технологию на 200-миллиметровых кремниевых пластинах.
• «Ангстрем-Т» — полноцикличное производство полупроводников, которое должно было работать по топологии 250-90 нм, а также попытка наладить серийный выпуск полупроводниковой продукции (в последствии — банкрот).
• «Крокус Наноэлектроника» — единственное в России предприятие, освоившее технологию производств на 300-милиметровых кремниевых пластин и запустившее в 2016 году производство интегральных схем памяти по техпроцессу 90 нм, а в 2020 году 55 нм (фактически же компания осуществляет только последний этап в производстве, нанося MRAM-слои).

Академик РАН, доктор технических наук, профессор, генеральный директор АО «НИИМЭ», председатель совета директоров АО «Микрон» Геннадий Яковлевич Красников в 2017 году заявил, что технологическое оборудование «Микрона» и «Ангстрем-Т» исчерпало возможность уменьшения топологических размеров, и более не годится для дальнейшего уменьшение техпроцесса.

Помещения для производства полупроводниковой продукции сооружались с куда меньшими требованиями, поэтому даже по спецификации не предусмотрены для более современного производства. Там нет соответствующей виброизоляции, а чистые комнаты не подходят для дальнейшего совершенствования технологий. Требуется строительство с нуля нового завода, построенного по самым современным нормам. Ну а переход на 300-милиметровые кремниевые пластины – это обязательный шаг, без которого дальнейшее развитие полупроводниковой промышленности в России просто невозможно.

Однако производство российских полупроводников настолько отстало в технологическом плане от аналогичных производств в других странах, что никакие деньги и никакое привлечение китайцев уже не поможет, если всё делать на старых заводских мощностях 1970-х годов постройки. Теперь для того, чтобы хотя бы не отставать ещё больше от мировых лидеров, нужно строить не просто новую фабрику, а создавать новый градообразующий наукоёмкий объект с колоссальной научно-технологической базой и инфраструктурой. Вокруг этой новой фабрики должны появиться десятки прочих предприятий: дизайн-центры, центры по производству особо чистых материалов, центры разработки технологического оборудования и т.д.

Правительство РФ, с подачи президента В.В. Путина, одобрило строительство новой фабрики ещё в 2018 году, однако документы, как всегда, застряли в бюрократическом аппарате на стадии многочисленных согласований.

Новая фабрика должна изначально создаваться под выпуск 28-нанометровой топологии. Такая технология выбрана не просто так: 28 нм – это сегодняшний предел для качественного уменьшения логических элементов на современных кремниевых пластинах. Далее идёт не уменьшение размера, а оптимизация, позволяющая в пределах топологии в 28 нм добиваться большей производительности и плотности элементов.

Например, термин «3 нм» — это просто коммерческое название для поколения определённого размера. Однако данная технология не предполагает само уменьшение геометрии транзистора.

Разговоры про новую фабрику с топологией 28 нм пошли с 2015 года, почти сразу после введения первых санкций, ударивших по полупроводниковой промышленности России. Постройку такой фабрики обосновывали соображениями национальной безопасности.

Тогда специалисты «Микрона» готовы были разработать техпроцесс 28 нм самостоятельно, без закупки иностранного оборудования. «Микрон» и АФК «Система» предлагали выделить на проект от 25 до 55 миллиардов рублей, и разработать технологическую линию при поддержки правительства.

Позже, в 2017 году, ведущий российский научно-исследовательский центр по проведению научно-технологических исследований в области микро- и наноэлектроники, разработки и производства полупроводниковых изделий, директором которого был Геннадий Яковлевич Красников, всё же смог пролоббировать строительство новой фабрики на мощностях завода «Ангстрем-Т», предварительно демонтировав его действующее оборудование.

Тогда подобный проект вызвал массу критики: от увеличения расходов и задержки реализации проекта на несколько лет, до обоснования экономической несостоятельности проекта.

В итоге реализация проекта только затягивалась, а санкции постоянно усиливались.

Параллельно с этим в мире шла санкционная война против китайской высокотехнологичной компании «Huawei», результатом которой стал полный запрет компании на выпуск процессоров «Kirin» собственной разработки, которые производились на фабрике TSMC ( Тайвань). Это стало показательным примером того, что ждёт российских разработчиков процессоров «Байкал» и «МЦСТ» в самое ближайшее время. Уже тогда ни о какой закупке иностранного оборудования и речи быть не могло, а вскоре российским разработчикам ещё и закрыли доступ для размещения заказов на мировых фабриках полупроводниковой промышленности, как это было сделано с технологическим гигантом «Huawei».

В итоге сегодня, в 2022 году, представительство «Huawei» заявило, что главная цель компании — выживание, поэтому многие направления её бизнеса как и научные исследования попадут под тотальное сокращение. Даже такой, казалось бы, непотопляемый китайский гигант мало что смог противопоставить санкциям Запада.

Возможно, это стало триггером для начала реализации уже давно задуманного проекта – строительства первой в России фабрики полупроводникового производства полного цикла.

Строительство нового завода началось в конце 2021 года на месте снесённых двух старых корпусов «Ангстрема», построенных ещё в 1970-х. На их месте строится новый завод, в 3,5 раза больший по площади.

Конечно, вокруг строительство завода с самого начала летало много высказываний скептиков: мол, это и не завод вовсе — оборудования нет и не будет, да и вообще МИЭТ (Московский институт электронной техники) планирует там разместить свою исследовательскую и образовательную инфраструктуру, где только будут проводиться исследования, а не реальное производство.

Ну что же в итоге? Я, как житель Зеленограда, могу непосредственно наблюдать строительство завода. Вот, пока шёл на работу, сфотографировал стройку с разных ракурсов:

Более того, вся шумиха сосредоточена непосредственно вокруг завода, и на её фоне даже национальные СМИ не заметили другие немаловажные объекты, которые строятся одновременно с заводом.

Что это за объекты такие?

Например, в непосредственной близости от завода строится общежитие гостиничного типа, строительство которого началось также в конце 2021 года.

Подобные общежития строятся именно для временного и постоянного комфортного проживания высококвалифицированных специалистов, которые будут привлекаться из разных регионов России и из других стран для работы на фабрике и в институте.

Опыт в этом уже есть. Так, компания «НМ-Тех» – дочернее предприятие российской государственной корпорации развития ВЭБ.РФ (представляющей собой инвестиционный государственный банк) – выкупила имущество в виде помещений и оборудования завода-банкрота «Ангстрем-Т», а затем привлекла специалистов тайваньской фабрики UMC — третьего в мире производителя полупроводников. Подобные кадры требуются для передачи опыта в запуске нового производства по техпроцессу 130–90 нм на базе обанкроченного завода «Ангстрем-Т».

Насколько мне удалось узнать, оклад таких специалистов составляет от 1,5 миллионов до 2 миллионов рублей в месяц.

Опыт запуска производства завода «Крокус Наноэлектроника» на 300-миллиметровых пластинах тоже очень ценен, и будет играть свою большую роль в становлении нового завода.

Идём дальше. На территории МИЭТа как раз для тех самых исследований и разработок строится новый завод, однако на картах ГУГЛ или Яндекс вы ничего не найдёте.

Строятся два здания, которые предназначены для размещения лаборатории фундаментальных исследований, опытного производства, размещения новых инжиниринговых компаний и дизайн-центров. Более того, около 300 студентов МИЭТ будут повышать здесь свою квалификацию и готовиться к будущей деятельности в области развития электроники». Вот вам и та самая образовательная инфраструктура.

То есть в одном районе в шаговой доступности одновременно возводятся три новых объекта инфраструктуры для полупроводниковой промышленности России.

Всё указывает на то, что строительство идёт по плану Красникова, который предполагает создание градообразующего предприятия со всей необходимой инфраструктурой.

Вместе со стройкой впервые началась национальная разработка литографического оборудования. Конкурс выиграло акционерное общество «ЗЕЛЕНОГРАДСКИЙ НАНОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР». Именно этот центр, который является частью инновационно-производственного комплекса МИЭТ, ведёт строительство новых исследовательских и производственных мощностей на площадке МИЭТа.

Сразу бросаются в глаза конечные нормы — 130 и 80 нм. Но это только сами инженерные разработки, которые должны доказать технологическую пригодность. Более того, литографы с длиной волны 193 нм используются в техпроцессах вплоть до 10 нм.

Кроме того, в 15 минутах езды от МИЭТа, в селе Алабушево, создаётся технопарк с гостиничными комплексами и производственными мощностями, необходимыми для развития высокотехнологичных секторов промышленности.

В общем, мы видим первый серьёзный шаг к возрождению и развитию новых технологий полупроводниковой промышленности в России. Мы ждали этого более 20 лет.

Смогут ли наши учёные и инженеры разработать необходимое оборудование? Конечно, никто не даст на это гарантию. Однако у нас в арсенале есть русская смекалка и импортозамещение.

Знали бы японские специалисты, каким аналогом был заменён их высокотехнологичный прибор измерения поверхностного напряжения кремниевых пластин стоимостью в десятки тысяч долларов, который внезапно вышел из строя:

Эх, надеюсь, что российский автопром будет следующим в списке возрождения…

Кочетов Алексей
https://zen.yandex.ru