О русских подложках замолвите…

Крупнейшие мировые производители компьютерных процессоров и полупроводников заявили о присоединении к санкциям против России. Процессоры для пользовательских ПК, серверов и систем хранения данных в нашу страну поставляться не будут. Громкие слова внушают пессимизм обывателю. На практике же подобные шаги оставят без микроэлектроники почти весь мир.

Sine qua non

Разговор о санкциях против российской микроэлектроники невозможен вне разговора о микроэлектронике глобальной. Угрозы прекращения поставок в Россию AMD и Intel, а также остановка производства российских «Байкалов» и «Эльбрусов» на тайваньском заводе TSMC выглядят информационной атакой. Реальность воплощения этих планов в условиях, сложившихся в современной отрасли микропроцессоров, близка к нулю.

Дело в том, что на нашу страну сегодня приходится 80 процентов рынка сапфировых подложек – тонких пластин из искусственного камня, которые применяются в опто- и микроэлектронике для наращивания слоёв из различных материалов, например кремния. Они используются в каждом процессоре в мире – AMD и Intel исключения не составляют.

Наши позиции ещё сильнее в специальной химии травления микросхем с использованием ультрачистых компонентов. На Россию приходится 100 процентов мировых поставок различных редкоземельных элементов, используемых для этих целей.

Запрет для России готовой продукции выльется в ответный запрет на поставки компонентов производства и вызовет острейший дефицит процессоров для всего мира. По сравнению с ним ситуация с перебоями поставок на конец 2021 г. покажется относительно лёгкой.

Воспринимать подобные заявления нужно всего лишь как часть информационной войны – в пропаганде вообще редко учитываются интеграционные процессы глобальной экономики.

Интеграция России в глобальную ИТ-отрасль началась ещё во времена расцвета СССР, в 1970-е годы. Резко заменить нас на ресурс альтернативных локаций производства подложек не получится, а заменить редкоземы из России не получится никак.

Тому есть объективные причины. Чтобы обеспечить необходимое качество сапфировых подложек, заводу нужно выйти на так называемый «особо чистый режим». Он предполагает около тридцати лет непрерывного производства с соблюдением всех тонкостей технологического процесса. Кроме того, развивать такие заводы можно только в условиях почти нулевой сейсмической активности. Малейшее колебание земной коры (1–2 балла) приведёт к тому, что абсолютно всё производство потребуется перезапускать с нуля.

Именно поэтому продукция аналогичных предприятий в Калифорнии или на том же Тайване – а это сейсмоактивные зоны – по качеству и по объёмам заметно уступает требуемому в отрасли уровню.

Дорога на Восток

Но давайте предположим, что у стороны, вводящей санкции, всё же есть козырь в рукаве, и угроза отключения от поставок из России просчитана. В таком случае сценарий «на всякий пожарный» должен быть и у нашей страны. И он у нас есть.

Известно, что последние несколько месяцев перед 2022 г. проводились обширные консультации на тему возможного исключения тайваньского завода TSMC из отечественных производственных цепочек. Это ведущее в отрасли производство с объёмом выручки около 48 млрд долларов и с отлаженными 7- и 5-нм технологическими процессами и производством чипов по нормативам 3 и 2 нм.

У TSMC примерно 54 процента мирового рынка, второй ближайший преследователь (Samsung) имеет 17 процентов. Остальной объём распределён между GlobalFoundries, Semiconductor Manufacturing International Corporation (SMIC), UMC и другими нишевыми, хотя и довольно крупными в этих нишах, игроками.

Так вот, наиболее очевидный вариант с учётом специфики момента для России – материковый Китай, где работает компания SMIC, а также развивается производство собственного оборудования для выпуска процессоров на фабрике AMEC, оборудование которой позволяет осуществлять обработку 300-мм кремниевых подложек, применяющихся для широкого спектра техпроцессов от 65 нм до 5 нм. Пока объёмы выпуска готовой продукции существенно уступают ресурсам TSMC, но это вопрос времени.

Такой путь простым не назовёшь: переход на предприятие AMEC потребует комплекса работ по адаптации под реалии конкретной фабрики, изменений шаблонов, документации и проч. Однако это не радикальный перелом всего существующего процесса, и при активации плана он займёт год-полтора.

Тайваньский вопрос и китайский ответ

Впрочем, можно «срезать» путь и получить доступ к налаженным производственным процессам TSMC. Для этого Китай должен решить вопрос Тайваня.

Пекин никогда не признавал независимости острова. От желания воссоединиться с утраченной территорией его не останавливает и наличие на Тайване американской военной базы. Однако в случае попыток захвата острова тайваньские военные обязаны уничтожить TSMC ракетным ударом. При осуществлении этого плана мировой отрасли производства микросхем наступает конец: остаются производства Intel и Samsung для покрытия нужд в процессорах на локальном рынке США.

Китай готовился к решению тайваньского вопроса долго, и военный сценарий далеко не единственный. На острове взращивались лояльные политические силы, развивался ориентированный на КНР бизнес – экономика Тайваня с начала 2000-х серьёзно переориентировалась с прицелом на рынок старшего материкового брата. Китай может реализовать воссоединение в рамках концепции «один язык – один народ» с учётом массы родственных связей между двумя регионами. Провести подобную интеграцию с точки зрения идеологии и пропаганды вполне возможно. 

Другие регионы

Кроме Китая, статусом партнёра с огромным потенциалом в ИТ в целом и микроэлектронике в частности обладает Индия.

После прекращения колониальной модели сотрудничества с британцами Индия довольно быстро пошла в рост и какое-то время активно двигалась в сторону СССР. Это позволило создать в этой стране серьёзную систему образования, впитавшую в себя всё лучшее из британской и советской систем.

Страна заинтересована в выходе на глобальный рынок в качестве самостоятельного игрока или партнёра одного из ведущих игроков, и все необходимые базовые элементы, особенно кадровый ресурс, у неё для этого есть. Достаточно обратить внимание на число индусов в топ-менеджменте в ИТ-гигантах и стартапах, в том числе в области микроэлектроники. Синергия от взаимодействия с Россией по этому направлению представляется очень перспективной.

В целом повестка сегодняшнего дня может трактоваться как демонстрация принципиальной возможности выхода из неравноправных финансовых отношений с глобальными лидерами в рамках западной модели развития. В этих условиях альянс с Россией может оказаться не только вполне реальным, но и весьма продуктивным.

Третий путь: собственный уникальный техпроцесс

Помимо чисто географических решений задачи, существует и путь создания совершенно нового технологического подхода к производству полупроводников.

Он заключается в отказе от использования кремния и замещении его на арсенид галлия. Это полупроводниковый материал из класса соединений AIII BV – тёмно-серый кристалл, который активно используют в инфракрасной оптике, а также в опто- и микроэлектронике. Принципиальное отличие от кремния – возможность строить трёхмерные архитектуры чипа вместо двухмерной печати пластин, что позволяет реализовать иной подход к созданию процессоров.

Команда, развивающая проект, изначально собиралась запускать стартап в Великобритании. Но ничего не получилось из-за давления Intel и AMD, которым подобная конкуренция на уровне альтернативного техпроцесса оказалась не нужна. По возвращении в Россию в 2016 г. удалось найти применение разработкам. Производство таких решений налажено сегодня в Перми для нужд Министерства обороны РФ. Однако технология обладает всеми возможностями для применения в гражданских задачах.

Преимущество такого сценария развития в том, что аналогов данному производству в мире попросту нет. Это свой рынок: “blue ocean”, помноженный на “green field”. Вопрос только в господдержке и политической воле.

Исследования в направлении гражданского потенциала арсенида галлия ведутся довольно интенсивно. Моментального результата ждать, конечно, не приходится. Но такой путь может стать элементом комбинированного подхода к решению задачи: традиционные кремниевые решения на двухмерном техпроцессе на базе сотрудничества с Китаем плюс ноу-хау на арсениде галлия.