Чипирование за 9 млрд. Россия изобретёт собственные микросхемы

Минпромторг выделил 9,2 млрд рублей, чтобы создать технологии производства микрочипов размером 250–65 нм. Такие чипы используются в бытовой технике и кассовых аппаратах и не подходят для более производительной техники — мобильных телефонов и компьютеров. Но спрос на них всё равно очень большой.

Суверенные микросхемы

Минпромторг 30 июня объявил пять конкурсов по отбору компаний, которые займутся разработкой технологий по производству микросхем с топологией 250–65 нм. Общая стоимость контрактов — свыше 9,2 млрд рублей. Часть разработок предстоит завершить к концу ноября 2025 года, часть — годом позже.

В частности, должны быть разработаны технологии изготовления компонентов на подложках из кремния и карбида кремния с топологией 250 нм, проведены опытно-конструкторские работы для обеспечения производства интегральных схем на 90–65 нм (подробнее см. Справку).

Для классификации микросхем применяют как единицу измерения нанометры (нм), реже — микрометры (мкм). В 1 микрометре 0,000001 метра, а 1 нм = 0,001 мкм. Когда говорят, что микрочип сделан по технологии 7 нм, это означает, что он состоит из транзисторов величиной 7 нм каждый. Чем меньше транзистор, тем больше их помещается на единице площади, тем мощнее процессор.

В России практически нет собственных технологий производства микросхем. Их, как и сами чипы, страна в основном импортировала. Но санкции существенно осложнили этот процесс, поэтому в микроэлектронике решено сделать ставку на суверенитет.

«Электронные компоненты необходимы для всех сфер экономики и общества, их производство является одной из важных государственных задач любой страны. Поэтому сейчас так много внимания уделяется импортозамещению и реализуются меры господдержки отрасли не только у нас, но и во всех странах, где есть собственная микроэлектроника», — отметили в пресс-службе российского производителя микроэлектроники ПАО «Микрон».

СПРАВКА MASHNEWS:
Пять конкурсов, объявленных Минпромторгом.

1. В 3,125 млрд рублей оценена опытно-конструкторская работа (ОКР) «Разработка технологии и комплексного инструмента проектирования широкой номенклатуры СВЧ и силовых компонентов, изготавливаемых на основе гетероэпитаксиальных структур нитрида галлия на подложках кремния с проектными нормами до 0,25 мкм». Подложки кремния для этих сверхвысокочастотных (СВЧ) и силовых компонентов должны иметь топологию 0,25 мкм, то есть 250 нм.
2. Такая же топология описана в другом тендере — на разработку технологии СВЧ компонентов, где вместо кремния в подложках используется карбид кремния. Цена контракта — 2,71 млрд рублей.
3. На ОКР для обеспечения производства интегральных схем с топологическими нормами 90–65 нм выделено 1,41 млрд рублей.
4. На создание установки лазерного устранения дефектов на фотошаблонах для производства схем на 90–65 нм — 1,16 млрд рублей.
5. Изготовление опытных образцов установок электрохимического осаждения для обеспечения серийного производства микроэлектроники на пластинах 100 мм/4 дюйма и 200 мм/90 нм оценено в 800 млн рублей.

Для бытовой техники и на перспективу

Фото: Анатолий Жданов / «Коммерсантъ»

Опытно-конструкторские работы, которые по заказу Минпромторга должны будут выполнить подрядчики, можно разделить на две группы, говорит Александр Макаренко, главный специалист АО «Группа КРЕМНИЙ Эл».

Три последние работы в списке направлены на обеспечение техпроцессов производства кристаллов микросхем с нормами 65–90 нм, но составляют крайне небольшую часть этих процессов. Изделия с такими нормами позволяют выпускать на их основе современную бытовую технику и аппаратуру, автоэлектронику и не самую передовую, но востребованную вычислительную технику.

«На мой взгляд, более 90% наших потребностей мы бы обеспечивали, если бы локализовали производство микросхем с такими нормами», — считает Александр Макаренко.

Самые дорогостоящие первая и вторая ОКР. Они касаются крайне перспективных широкозонных полупроводников — нитрида галлия на различных подложках: на кремнии и на карбиде кремния. Такие изделия имеют выдающиеся характеристики и очень востребованы в современной телекоммуникационной аппаратуре (5G, 6G) и в силовой электронике (мощные зарядные устройства), поясняет Александр Макаренко.

Правда, пока, судя по документации к тендерам, речь идёт о разработке технологий проектирования этих изделий, а не об их серийном производстве.

Нанометры растянулись на годы

Фото: С. Портер / «Ведомости»

В России крупнейший производитель микроэлектроники — «Микрон» с производственной площадкой в подмосковном Зеленограде. MASHNEWS весной побывал на «Микроне» и подробно рассказал об этом в видеоформате.

«Микрон» ещё в 2013 году разработал технологию производства чипов по нормам 65 нм и собирался в 2014-м начать их серийный выпуск для МЦСТ «Эльбрус» (разрабатывает высокопроизводительные микропроцессоры), НИИМА «Прогресс» (ростеховский дизайн-центр, производит микросхемы ГЛОНАСС) и других российских компаний. Но серийный запуск переносится.

Ещё один проект «Микрона» — фабрика по производству 28-нанометровых чипов. О намерениях её создать компания говорила в 2015 году, затраты на этот проект оценивались в $1,5 млрд до 2020 года. В 2018-м Геннадий Красников, гендиректор НИИ молекулярной электроники (составная часть ПАО «Микрон»), ныне президент РАН, подтвердил, что идея по-прежнему актуальна, но сроки туманны. В 2022-м проект стартовал.

Задержки связаны не только с дороговизной подобных проектов, но и с тем, что для их реализации нужно сложное оборудование. Его сначала собирались импортировать, в 2022 году решили производить самостоятельно, но компоненты как для этого, так и в значительной части для изготовления самих чипов — импортные. Это касается не только чипов на 28 нм, но и других топологий.

«Мощностей для выпуска изделий по 90 нм технологии почти нет, и своё оборудование для полупроводникового производства в России практически не выпускается. Есть устройства для выполнения отдельных технологических операций, как правило, на конечных этапах. Закупали раньше импортное, обычно б/у, устаревающих поколений. Связано это, в первую очередь, с очень высокой ценой такой аппаратуры», — комментирует Александр Макаренко.

В 2022 году основные поставщики — из США, Японии, Голландии — оказались недоступными для РФ. Осталась одна надежда — Китай.

Но с кадрами он помочь не сможет, они сейчас в большом дефиците. В «Микроне» говорят, что им необходимы «производители и разработчики интегральных схем, сверхчистых материалов, средств производства, комплектующих». Насколько успешно решается кадровый вопрос, в компании не уточнили.

Потребности выше на порядки

Фото: Е. Самарин / mos.ru

Пока в промышленных масштабах «Микрон» выпускает продукцию по топологии 180–90 нм, причём он единственный в России способен производить чипы на 90 нм. Однако, по словам Александра Макаренко, выпускает их в незначительных количествах. Потребности РФ выше на порядки — как по объёмам, так и по ассортименту.

«Помните дефицит чипов для загранпаспортов в первой половине этого года? Ранее основным поставщиком были тайваньские фабрики. Теперь наши потребности удовлетворяют в основном китайские производители», — добавляет эксперт.

Нитрид-галлиевые изделия (GaN-компоненты) в России тоже выпускают в крайне небольших объёмах. Их производят, в частности, АО «Научно-исследовательский институт электронной техники» и АО «Зеленоградский нанотехнологический центр». Впрочем, внутренние потребности в этой продукции тоже невелики, так как в России аппаратура с использованием таких изделий производится в минимальных количествах.

«Есть разработки базовых станций 5G, но наши сотовые операторы пока на них не перешли», — говорит Александр Макаренко.

Основные объёмы GaN-компонентов в мире выпускают Power Integrations (США), STMicroelectronics (Швейцария), Infineon Technologies (Германия). Прямые закупки у них сейчас невозможны, поэтому выручает параллельный импорт и китайские производители, например, один из лидеров — Innoscience Technology.

Стратегические надежды

Фото: Е. Самарин / mos.ru

Российское правительство не раз подступалось к теме серийного выпуска микрочипов. Так, принятая в 2007 году Стратегия развития электронной промышленности России на период до 2025 года предполагала, что уже в 2015-м в РФ должно было начаться производство чипов по технологии 65 нм.

Аналогичный документ с перспективой до 2030 года, утверждённый кабмином в 2020 году, предусматривает, что к 2030 году российская электроника перейдёт от техпроцесса 130 нм и более, на которых сейчас выпускается порядка 65% продукции, к топологии 65–45 нм, 28 нм, 14–12 нм и 7–5 нм.

Россия пытается догнать передовые в области микроэлектроники страны. Сейчас в мире самая распространённая топология — 14 нм, мировой лидер по выпуску микросхем тайваньская TSMC наладила производство чипов на 4 нм и 5 нм и работает над 3 нм.

В прошлом году СМИ писали, что Правительство РФ признало существенное отставание радиоэлектронной отрасли от мирового уровня, проблемы с освоением топологий менее 180 нм и прочие сложности. Следствием этого должен был стать апгрейд Стратегии-2030, а также масштабные вливания бюджетных средств в отрасль, чтобы стимулировать приход в неё частных инвесторов.

Официально обновлённая стратегия так и не была опубликована. Но бюджетные средства начали выделяться.

«Чтобы продвинуться в этом направлении, требуются чёткое планирование, координация и концентрация усилий. Всего этого я пока не вижу. Но надеюсь, что нам просто пока неизвестен масштаб замыслов», — резюмирует Александр Макаренко.