«Дорожная карта» развития отечественной микроэлектроники родом из прошлого века
С наступлением ХХI века мировая микроэлектроника столкнулась с серьезной проблемой. Казалось бы, в начале 2000-х она достигла своего пика с запуском в производство процессора Pentium PRO и должна была уверенно развиваться дальше. Но началось странное топтание на месте. В частности, развитие компонентной базы электронной промышленности пошло в основном по пути модернизации существующих разработок, качество которых не повышается вот уже много лет. В чем тут дело и чем эта ситуация обернулась для РФ?Недавно корпорация «Ростех» выбила из государства финансирование на 800 миллиардов целковых на возрождение отечественной микроэлектронной отрасли.
Дефицит элементной базы
Начнем с такого примера. В 2000 году нормальная частота процессора была два-три ГГц. Прошли годы, но она таковой остается и сегодня. А без качественного скачка нет, понятное дело, и электронной базы, способной обрабатывать информацию с частотой, скажем, 100 и более ГГц. Более того, создавшееся положение с каждым годом все сильнее и сильнее тормозит развитие различных отраслей науки и промышленности, которые освоили существующие рамки, предлагаемые современной микроэлектроникой, и начинают притормаживать в темпах совершенствования производства изделий, в частности тех же чипов.
Как известно, в РФ с развитием микроэлектроники была и остается масса проблем. Поэтому сложившееся положение дел по ней должно было ударить больнее всего. Но именно потому, что у нас нет развитой производственной базы, эти проблемы затронули ее в меньшей степени. Пока стабильной остается ситуация и в оборонно-промышленном комплексе, хотя 90 процентов существующей в ОПК РФ элементной базы – заграничная. Наши так называемые партнеры прекрасно знают это, потому западные санкции, направленные против нас, затрагивают в основном данную сферу деятельности предприятий. Однако если с этим все понятно, то с намерениями Ростеха и его попытками как-то противостоять подобным санкциям непонятно ничего.
Сегодня, например, налицо дефицит элементной базы.
Погоня за минувшим днем
Что нужно делать в такой ситуации? Наращивать ее производство, стимулировать собственные разработки. Но вместо этого госкорпорация подготовила «дорожную карту развития микро-
электроники», идеология и содержание которой направлены не на создание прорывных технологий, а на… миниатюризацию компоновки изделий, то есть на снижение топологических норм на единицу площади микросхемы. Кстати, такие системы и подсистемы называют системой на кристалле (SOC в английской аббревиатуре – System on Chip) или система на чипе. Но за этими названиями для нас ничего не кроется. Никакого развития наша «дорожная карта» не несет. Образно говоря, это вчерашний день. И вот почему.
Радиоприемники эпохи «кукурузных побед» были размером с небольшой шкаф и потребляли электроэнергии, как четырехконфорочная плита перед обильным застольем. Плазменные телевизоры сегодня обрабатывают в миллион раз больше информации, потребляя энергию, сопоставимую с небольшой лампочкой. Если же мы хотим встраивать микросхему в радиолампу, то это бессмысленная затея.
В производстве электронных деталей нет переходных этапов, а может быть, только другая технологическая платформа на других физических принципах. Производство чипов – не каменный век, в котором закончились камни. Это по меньшей мере уже «телега», которая вывозила электронику последние 50 лет. Ростех же заявляет в своей «дорожной карте», что, образно говоря, государственная корпорация готова уменьшить площадь телеги и уложить в нее больше скарба. Но стоит вместо одной лошади впрячь тройку рысаков (попытаться увеличить мощность), и телега гарантированно развалится или перевернется. Вместо того чтобы создать что-то качественно новое, предлагается снова решать проблему в количественной ипостаси. Эта технология себя исчерпала по объективным причинам, что обосновывается также физическими возможностями небольшого списка материалов, который используется в процессорах.
Тогда что может быть «качественно новым»? Это прежде всего другие физические принципы построения электронных компонентов. И такие открытия русскими сделаны. Например, в Томском НИИ полупроводниковых приборов под руководством профессора Александра Градобоева созданы гетероструктурные электронные компоненты на имеющейся научно-лабораторной и производственной базе. Есть пусть начальная, но уже база и результат. Суть технологии в том, что два типа полупроводников совмещаются между собой. Совмещение и исходные свойства полупроводниковых материалов как раз формируют заданный электронный элемент. Как оказалось, некоторые компоненты менее восприимчивы к радиации, космическому излучению, температуре, способны пропустить больший электрический ток или сработать с повышенной частотой, нежели один раз и навсегда принятые материалы чипов. Более того, изначально можно задать или подобрать исходные их составляющие под конкретную задачу, условия эксплуатации.
Это начало технологии, основанной на аддитивных принципах развития, то есть каждое новое достижение суммируется с предыдущим, а не отрицает его. Изготовленные в Томске (по сути на коленке) электронные компоненты даже на начальном этапе перекрывают будущие сомнительные достижения ГК «Ростех» в 5–10 раз. Главный вопрос в данном векторе развития не «Как сделать?», а «Что требуется?».
Рынок электронных компонентов сегодня – это десятки миллиардов долларов в год. Задачи регулирования технологических процессов находятся в постоянном развитии. Пытаться догонять, как это декларирует Ростех, значит, загодя обрекать себя на отставание. Как говорят, идущий следом ничего не находит. Поэтому вся работа Ростеха сведется к тому, что будет закуплена пара-тройка б/у технологических линий (своих-то нет) и освоены государственные средства. В соответствии с так называемой НИР Ростеха на это должно уйти около четырех лет. То есть, повторим, на то, чтобы покрасить электронную телегу в другой цвет, заложено четыре года.
Что касается практических вопросов на начальном этапе развития данной технологии, то их можно определять исходя из физических возможностей полупроводниковых компонентов. Например, сравнительные характеристики нитрида галлия и сейчас применяемого кремния по показателям скорости обработки информации превосходят в 100 раз. Скандий, точнее – скандат иттрия вообще превосходит по показателям температурной стойкости кремний и его оксиды в тысячу раз. А например, электропроводность золота в зависимости от температуры или точнее – от температурной стойкости становится выше в сотни раз той основы, на которой сформирован уже названный выше Pentium.
Задача состоит в совмещении этих материалов и их последующем взаимодополнении. Причем список тех, что превосходят по параметрам материалы, применявшиеся в Pentium, можно продолжать далее.
И последнее. Технология производства электронных компонентов при помощи совмещения гетероструктур находится в самом начале. Куда этот путь приведет – можно только предположить. Но существующий кадровый потенциал, находящийся в НИИ Томска, имея практический задел, сможет уже через два-три года выдать качественно новые изделия. Они будут отличаться от предшественников так же, как ламповые вычислительные системы, занимающие огромные площади, отличаются от чипов компьютера на наших рабочих столах. Причем не только по размерам, но и по качественным характеристикам. А области их применения могут шагнуть намного дальше, чем ближайший космос. Именно эти технологии определят развитие всей микроэлектроники минимум на ближайшие 50 лет.
Когда ноги важнее интеллектроники
Без общей индустриализации программа Ростеха обречена на бесславный провал
Журнал «Эксперт» недавно опубликовал убийственные факты: в год РФ делает 20 тысяч микропроцессоров, а лишь одна корпорация Intel – 15 миллиардов. А прорывные отечественные процессоры типа «Байкал» и «Эльбрус» физически производятся на Тайване, своих технологических возможностей для этого у Москвы нет.
На то, чтобы Ростех поднял российскую микроэлектронику, дается примерно 11,5 миллиарда долларов в пересчете. Вчетверо меньше, чем Кремль спустил на бессмысленную Сочинскую Олимпиаду, и примерно 60 процентов от того, что промотали на столь же бесполезный для развития страны ЧМ-2018 по футболу. Оно и понятно: для ограниченных августейших обывателей ноги и зрелища куда важнее мозгов и самого будущего страны.
Вам никогда не казалось странным, что (как нам рассказывают) РФ создает лучшее в мире оружие («аналогов-нетное»), при этом не имея производства современной элементной базы? Это из разряда советских парадоксов из анекдота: «Безработицы нет, но никто не работает…»
Выпуск своей интеллектроники – основа подлинного суверенитета страны, ибо чипы и микропроцессоры нужны сегодня буквально для всего. И для космических кораблей, и для истребителя Су-57, и для комбайна в поле, и для стиральной машины. В Кремле, видимо, об этом не знают. Они после ельцинского погрома занимались исключительно нефтью с газом. И теперь вот ВПК «подняли». С помощью импорта.
Конечно, лучше поздно, чем никогда, а 800 миллиардов лучше, чем жалкие гроши, коими русская электроника довольствовалась в эпоху «стабильности и духоскрепия». Но провал затеи обусловлен тем, что для русской электроники нужен массовый рынок сбыта: отечественное производство множества видов гражданской продукции. Тех самых стиральных машин, телефонов и телевизоров, умных тракторов и аграрных БЛА, промышленных роботов и приборов, медтехники и станков (длинен сей перечень). Одна лишь «оборонка» – слишком малый рынок сбыта, ориентация только на ее потребности сделает электронику РФ золотой по стоимости, малосерийной и совершенно неконкурентоспособной. Глухо убыточной.
Команде Путина все невдомек, что без курса на общую индустриализацию РФ все их затеи с «двугорбой экономикой» (сырье да ВПК) все проекты обречены на позорный крах. Но именно такой задачи Кремль так и не поставил, отделываясь маловразумительной «цифровизацией» (каковая лишь часть возрождения промышленности). А для неоиндустриализации как воздух потребны полная смена политики правительства и ЦБ РФ, решительный отказ от норм Всемирной торговой организации и переход к последовательному нелиберальному протекционизму. Владимир Путин решительно отказывается это делать, вещая о «полной свободе мировой торговли» (вспомним его недавнюю речь на Генассамблее ООН).
Вывод, дорогой читатель, вы легко сделаете сами. А те миллиарды, конечно, освоят – не извольте даже сомневаться…
Игорь Машков, политолог
Владимир Кучеренко
Газета "Военно-промышленный курьер", опубликовано в выпуске № 38 (851) за 6 октября 2020 года
