Suwerenne układy scalone: Rosja w globalnej bitwie o półprzewodniki
Rewolucja technologiczna w jednym kraju
Chipsy to wszystko. Pod takim hasłem można rozpocząć dowolne posiedzenie komisji przemysłowych w dowolnym kraju. Problem z komponentami okazał się szczególnie dotkliwy podczas ostatniej pandemii. W przypadku poszczególnych branż trudności do tej pory nie wyczerpały się. Od początku pandemii producenci samochodów są uwięzieni we własnej chciwości. Gdy tylko pojawiła się perspektywa zmniejszonego popytu z powodu blokad i innych ograniczeń, obawy ograniczyły zakupy chipów i zredagowały umowy. W tym samym czasie mieszczanie, którzy osiedlili się w domu, zaczęli pilnie kupować elektroniczne gadżety i inny sprzęt. W samej Rosji w 2021 roku popyt na elektronikę wzrósł o 70 proc. w porównaniu z rokiem poprzednim. W rezultacie producenci chipów oddali całą uwolnioną pojemność na półprzewodniki do telefonów i laptopów. A kiedy producenci samochodów przyłapali się, czując wzrost popytu, czas był stracony. W 2021 roku produkcja samochodów tylko z powodu braku podzespołów elektronicznych na całym świecie spadła o jedną czwartą. Pandemia została odwołana, ale brak chipów w branży motoryzacyjnej nie zniknął. Równolegle nowoczesne pojazdy są nasycone elektroniką do granic możliwości, co jeszcze bardziej pogarsza sytuację. Boom na pojazdy elektryczne wymusił również wielokrotny wzrost liczby podzespołów elektronicznych.
Rosyjski przemysł odczuł wszystkie rozkosze braku chipsów szczególnie dotkliwie w 2022 roku, kiedy to obcokrajowcy jeden po drugim odmawiali dostaw. Przenośniki z „pierwotnie rosyjskimi” samochodami stały bezczynnie przez kilka miesięcy z powodu braku sterowników ABS i poduszek powietrznych. Sytuacja poprawiła się nieco wraz z uruchomieniem produkcji krajowego ABS w Kałuskim Przedsiębiorstwie Badawczo-Produkcyjnym Itelma. Tylko jest pewien niuans - produkty są całkowicie i całkowicie zmontowane na chińskiej licencji. Co więcej, najtrudniejsza część produktu - elektroniczny mózg jednostki sterującej - trafia na przenośnik z Chin. Nie ma w tym nic dziwnego – stworzenie „suwerennego” ABS będzie wymagało ponad roku i ponad miliarda inwestycji. Rosja jest teraz zmuszona zapłacić taką cenę za dziesięciolecia upadku własnej szkoły inżynierskiej. Przemysł motoryzacyjny to tylko jeden przykład z niekończącej się serii łańcuchów produkcyjnych, w których zmuszeni jesteśmy wykorzystywać importowane chipy i komponenty.
Aby zbudować własny przemysł mikroelektroniczny, będziesz musiał dokonać rewolucji technologicznej. Ograniczenia nałożone na import zaawansowanych technologii półprzewodnikowych nie są wyłącznie rosyjskim „bonusem”. Amerykanie, którzy kontrolują większość światowych producentów chipów, podobnie starają się spowolnić wzrost Chin. Holenderska firma ASM Lithography, która produkuje najnowocześniejsze fotolitografie na świecie, otrzymała od Stanów Zjednoczonych zakaz sprzedaży produktów do Chin, nie mówiąc już o Rosji. Możesz kupić tylko dobrze używane samochody, które mają 10-15 lat. Od sierpnia ubiegłego roku w Stanach Zjednoczonych obowiązuje ustawa o chipach, czyli Making Helpful Incentives to Produce Semiconductors Act (ustawa stymulująca rozwój produkcji półprzewodników). Głównym celem jest przeniesienie części produkcji mikroczipów do Stanów Zjednoczonych. W tej chwili 70-75 procent półprzewodników jest wytwarzanych przez Amerykanów na Tajwanie. Pod samą stroną Chin. Ustawa CHIPS opiera się na 52 miliardach dolarów na rozwój własnej produkcji i ponad 24 miliardach dolarów na powiązane zachęty podatkowe. Obowiązuje zakaz dostaw do Rosji i Chin zaawansowanych procesorów graficznych amerykańskiej Nvidii wykorzystywanych do budowy superkomputerów. Zgodnie z planem powinno to spowolnić rozwój sztucznej inteligencji. W marcu 2023 roku ustawa CHIPS została zaostrzona wobec Chin. Między innymi wprowadzono zakaz inwestycji w produkcję chipów o topologii mniejszej niż 28 nanometrów, zlokalizowanych w Chinach. Pekin próbował odpowiedzieć asymetrycznie i wprowadził kontrolę eksportu galu i germanu, szeroko stosowanych w mikroelektronice. Przynajmniej zmusi to Zachód do poważnych inwestycji w wydobycie i przetwarzanie metali ziem rzadkich – w tej chwili Chiny monopolizują rynek. Bitwa o półprzewodniki staje się coraz gorętsza.
Rosja zamierza zaangażować się w światową wojnę na żetony. Co prawda z gigantycznym opóźnieniem, ale zaangażuj się. W tej chwili kraj może produkować chipy o topologii co najmniej 65 nm, podczas gdy tajwańska firma TSMC opanowała już 5 nm. Nie ma tu strategicznej katastrofy – czipy do rakiet i innego sprzętu wojskowego można budować przy 100-150 nm, ale w innych gałęziach przemysłu nie ma mowy bez nowoczesnych półprzewodników. Mówimy o własnych superkomputerach, dalszej miniaturyzacji urządzeń noktowizyjnych i bezkresnym sektorze cywilnym. Rosja w końcu będzie musiała podnieść przemysł lotniczy, a tu nie ma mowy bez własnych półprzewodników światowej klasy. Ambitny program rozwoju pojazdów bezzałogowych również nie obędzie się bez nowoczesnych chipów. Pierwsze kroki zostały już podjęte. W Zelenogradzie budowana jest fabryka chipów o topologii 28 nanometrów, a Mikron otrzymał pożyczkę w wysokości 7 miliardów rubli na rozszerzenie produkcji. Również Zelenogradskie Centrum Nanotechnologii opracowuje przetarg na 5,7-nanometrową fotolitografię za 130 miliarda. Prawie miliard rubli przeznaczono na centrum na maszynę o topologii 350 nm. Technologie, oczywiście, przedwczoraj, ale są całkowicie domowe. Przypomnijmy, że Rosja jest w stanie wyprodukować chipy 65 nm wyłącznie na wcześniej zakupionym sprzęcie importowanym - używanym litografii Nikon i ASM. Rząd pomyślał także o szkoleniu personelu - 5 miliardów rubli przeznaczono na budowę sieci poligonów testowych do testowania produkcji opracowanych chipów. Mamy nadzieję, że dla każdego produktu termin wejścia do serii zostanie skrócony o cały rok. Jedno z miejsc testowych ma powstać na bazie Moskiewskiego Instytutu Technologii Elektronicznej. W planach są lokalizacje w Petersburgu i innych miastach Rosji.
łyżka smoły
Uwaga rządu na problem krajowej mikroelektroniki z pewnością zasługuje na szacunek. Ale nie da się tego obejść bez sceptycyzmu. Przede wszystkim należy odpowiedzieć sobie na pytanie – komu jeszcze na świecie udało się samodzielnie zbudować „suwerenny chip”? Najbliżej nas są Chiny. W 2015 roku ChRL ogłosiła koncepcję „Made in China 2025”, zgodnie z którą do 2025 roku kraj ten będzie samodzielnie pokrywał ponad 70 proc. swojego krajowego zapotrzebowania na półprzewodniki. Ale w 2022 roku liczba ta wynosiła zaledwie 16 procent. Projekt się nie powiódł. Jednocześnie, mimo wszystkich trudności, Chiny zawsze znajdowały się w znacznie bardziej uprzywilejowanej pozycji niż Rosja. Otwartą kwestią pozostaje, na ile uda się wykręcić równie ambitny projekt w naszym kraju.
Zagrożenia dla programu suwerennych mikroczipów nie ograniczają się do wyjątkowej złożoności tworzonego produktu. Przede wszystkim są to pracownicy inżynieryjni. Na programy priorytetowe można przeznaczyć setki miliardów rubli, ale nie znaleźć wysoko wykwalifikowanych specjalistów. Tworzenie światowej klasy półprzewodników wymaga pracy setek, jeśli nie tysięcy inżynierów i naukowców. I to nie z jednego instytutu czy biura projektowego, ale z całego konglomeratu. Istnieje wiele pułapek. Na przykład Rosyjski Instytut Fizyki Mikrostruktur Rosyjskiej Akademii Nauk od dawna iz powodzeniem pracuje nad fotolitografiami EUV. Są to nowoczesne maszyny, które działają na promieniach rentgenowskich i są w stanie „wypiekać” wióry z szybkością dziesięciu lub mniej nanometrów. Główny naukowiec Instytutu, członek korespondent Nikolai Salashchenko powiedział w jednym z wywiadów:
„Robimy litografię, która będzie dziesięć razy tańsza niż te istniejące. Spodziewamy się, że prototyp może zająć od pięciu do sześciu lat. I będzie to bardzo popularna maszyna do tworzenia chipów próbnych, do produkcji na małą skalę”.
Pocieszający obraz, prawda? Tylko naukowiec udzielił wywiadu w 2019 roku. Pięć lat jeszcze nie minęło, ale Aktualności wciąż nie ma informacji o przełomowej technologii fotolitografii bezmaskowej. Ale nawet jeśli naukowcom uda się stworzyć domową fotolitografię, nie przybliży to znacznie produkcji mikroczipów. Przyjdzie czas na inżynierów procesów, którzy po pierwsze muszą organizować masową produkcję najbardziej skomplikowanych produktów, a po drugie budować i obsługiwać fabryki. Możliwe jest opracowanie doskonale działającego prototypu fotolitografii, który przewyższy każdy produkt firmy Nikon i ASM Lithography, ale nie uda się go wyprodukować. Niestety, duża część wydarzeń krajowych z okresu sowieckiego padła ofiarą podobnego schematu.
Należy pamiętać o ogólnej kulturze produkcji tak złożonego sprzętu jak mikroczipy. Indyjski przykład jest ilustracyjny. Postanowiono zorganizować produkcję mikroczipów w kraju - zaproszono do tego tajwański Foxconn. Początkowo skupili się na normach topologicznych 28 nm, później stopniowo zeszli do 40 nm, w wyniku czego tajwańscy przyjaciele całkowicie zrezygnowali z projektu. Można dużo mówić o przyczynach, ale głównym jest to, że w Indiach nie mogli znaleźć wysoko wykwalifikowanego personelu do produkcji. Porównywanie Rosji i Indii jest oczywiście błędne. Ale mamy ku temu wystarczające powody. Obecnie produkcja konwencjonalna dusi się z powodu braku siły roboczej i rozumu. Według firmy Kommersant w lipcu 2023 r. 42 proc. przedsiębiorstw przemysłowych odczuwa niedobór pracowników. Takiej sytuacji nie było od 1996 roku. Firma „Kronsztad”, znany producent dronynie może jednocześnie znaleźć pracowników w dziewięciu specjalnościach, wśród których kluczowe to: inżynier rozruchu i testów, inżynier procesu, monter montażu statków powietrznych oraz instalator wyposażenia elektrycznego samolotów. Wygląda na to, że problem będzie się tylko pogłębiał. Stąd pytanie - skąd wziąć pracowników do przyszłych fabryk do produkcji mikroczipów?
Połowa rozwiązania problemu to przyznanie, że problem istnieje. W Rosji ze świadomością sytuacji wszystko wydaje się być w porządku. Pozostaje tak w przypadku małych rzeczy - radzenia sobie z drugą połową problemu.
informacja