Макропроблемы российской микроэлектроники

В середине прошлого века, а именно 23 декабря 1947 года, американские физики Уильям Шокли, Джон Бардин и Уолтер Браттейн впервые продемонстрировали уникальный прибор, который современному человеку больше знаком как транзистор или полупроводниковый усилитель. Эта штуковина была значительно меньше, прочнее и, главное, дешевле доселе используемых радиоламп, которые потребляли гораздо больше энергии. С этого дня началась знаменитая Великая кремниевая революция. Конечно, за такое изобретение разработчики получили свою Нобелевку, а Джон Бардин в 1972 году отхватил еще одну – за создание микроскопической теории сверхпроводимости.

Шанс отстать от западных коллег появился сразу же на старте, когда гонка только началась. Тем более что правительство несильно разбиралось в новых веяниях, и не стремилось этот рынок развивать. Все изменилось, когда тогдашний министр электронной промышленности СССР Александр Иванович Шокин решил создать отдельный хаб для работы по производству микроэлектронных компонентов и в начале 1962 года провел встречу с Никитой Хрущёвым, который поддержал инициаторов (правда, пока лишь на словах). Чтобы окончательно убедить первого секретаря ЦК КПСС в перспективности этой идеи, на одном из заседаний Хрущёву подарили миниатюрный радиоприемник с ДВ-диапазоном, который свободно размещался у него за ухом. После этой истории решение было принято окончательно положительное, и встал вопрос, где размещать главный центр российской электроники.

НАУЧНЫЙ ЦЕНТР МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Начиная с 1958 года, у станции Крюково, которая расположена к северу от Москвы, строили так называемый город-спутник. Изначально планировалось, что он будет заточен под легкую промышленность. Его проектировали так тщательно, что работу архитекторов даже отразили в кино – советской комедии 1961 года «Взрослые дети», где молодой Александр Демьяненко и Лилиана Алёшникова с восторгом рассказывают о работе над городом будущего: «Все сооружения должны быть из сборного железобетона с пластиком. Полы, оконные переплеты, балконные решетки – все пластики!»

Новый объект без возражений включили в концепцию министерства о создании Центра микроэлектроники, и уже 8 августа 1962 года было подписано Постановление ЦК КПСС и Совмина СССР – присвоить новому центру статус головной организации по микроэлектронике в стране.

Центр начинает бурно развиваться, туда приезжают тысячи молодых семей – специалистов отрасли, которая считается очень престижной и прибыльной. Из-за большой концентрации научных предприятий город получает статус закрытого: туда не пускают иностранцев, да и советским гражданам добраться до него непросто. В январе 1963 года новый город получает официальное название «Зеленоград» и его включают в состав Москвы. Создается и главный Московский институт электронной техники – МИЭТ, где готовят кадры для быстрорастущих предприятий микроэлектроники.

Первые зеленоградские микроэлектронные компоненты появились уже в 1964-м году, когда началась разработка толстопленочных гибридных интегральных схем «Тропа». Кстати ИС «Тропа», на основе которых был построен бортовой компьютер «Аргон11С» межпланетной космической станции «Зонд-7», первыми в мире вернулись на Землю из дальнего космоса. А первой продукцией микроэлектронной технологии стал тот самый приемник «Микро», который ранее одобрил Хрущёв еще в стадии прототипа. И, несмотря на то, что микросхемы в мире стали изобретать давно, «Микро» был первым в мире изделием потребительской микроэлектроники.

В процессе разрастания советской Силиконовой долины, как многие стали называть Зеленоград, противопоставляя ее американской, возник запрос на особо чистые материалы, которые служат базой для полупроводниковой электроники. В качестве решения этой проблемы в зеленоградском Научном центре был создан НИИ материаловедения (НИИМВ) с заводом «Элма». Именно там стали производиться первые попытки создать настоящие интегральные микросхемы на основе кремния, который выращивался сначала монокристаллом.

В американском журнале Defence Electronics за 1981 год можно прочесть: «Зеленоград похож на американскую Кремниевую долину. Город не обозначен ни на одной советской карте. Это элитарный город, через который не проходят потоки обычного транспорта, имеющий много институтов. Он является сердцем советской электронной промышленности и центром научно-исследовательских работ в этой области».

Если сделать средний пересчет на доллары, то получается, что в 1990 году электронная промышленность произвела продукции почти на $40 млрд. Как пишет в своих трудах Нобелевский лауреат и преподаватель МИЭТ Жорес Иванович Алфёров, по объему производства электронной техники СССР был третьей страной в мире, уступая лишь США и Японии. К этому времени мы уже получили сигналы первого спутника, снимки обратной стороны Луны и передали на Землю данные об атмосфере Венеры, а советская СВЧ-техника вообще была лучшей в мире.

СУМЕРКИ РОССИЙСКОЙ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

К концу 80-х годов прошлого столетия рассвет в отрасли катился к своему закату, а в 90-е годы прошлого века ее тотально разрушили. «Закат микроэлектроники начался с не совсем правильного подхода к построению модели потребления электроники – основная часть электронных компонентов изготавливалась не для коммерческого использования, – говорит кандидат технических наук, доцент кафедры «Телекоммуникационные системы» НИУ МИЭТ Александр Тимошенко. – Был план, и были задачи военной отрасли, а потребительскую электронику выпускали в меньшем объеме, чем требовалось. В результате же перехода к рыночной экономике, конкуренция вытеснила отечественную продукцию. Отсутствие заказов со стороны промышленности, которая не развивалась, перепродажи оборудования и помещений, отток высококвалифицированных кадров и многое другое – все это привело к развалу. Но надо учитывать и то, что отрасль была не готова к резкой смене вектора развития страны и возросшим потребностям общества». Выход оставался только один – покупать все микросхемы за рубежом.

СРАБОТАЕТ ЛИ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЕ?

Сегодня в результате колоссальных объемов импортных микросхем на российском рынке, наши приборы оказались полностью зависимыми. И даже госучреждения стали сверхчувствительны ко всем внешним рискам: кибератакам и внешней изоляции в виде, например, прекращения поставок.

Советник генерального директора Зеленоградского нанотехнологического центра (ЗНТЦ) Дмитрий Кожанов выразил надежду, что первенство российской микроэлектроники хотя бы на внутреннем рынке все-таки вернется к российским производителям. «В рамках поставок импортной зарубежной базы, если брать в мировом масштабе, Россия, дай Бог, чтобы 2% занимала. Сейчас задача – вернуть первенство внутри страны, потому что мы покупаем много импортного, забывая об отечественном. Но без защиты государства все производства практически недейственны. Отечественная микроэлектроника на сегодняшний момент в состоянии заменить до 50% импортной элементной базы. Это – точно массовая связь и Интернет вещей. Часть элементной базы, которая идет в Автоматизированную систему управления (АСУ) в различных отраслях: и нефтегаз, и атомная энергетика. ЗНТЦ сейчас пытается работать по двум крупным направлениям: это разработка унифицированной элементной базы в интересах связи, то есть, мы хотим уйти от импортозамещения pin-to-pin, когда, полностью копировалась импортная микросхема, на создание модулей, из которых можно создавать различную технику. В первую очередь, для различных систем АСУ и связи. Отечественные госкорпорации, понимая важность этого вопроса, охотно идут навстречу».

Эксперт отмечает, что в плане разработок Зеленоград до сих пор остается на передовой, потому что здесь есть и крупная научная база, в виде Московского института электронной техники, и производства. «Согласитесь, если мы не будем вкладывать в фундаментальные научные исследования, то мы потеряем завтрашний день. Если брать в пример микроэлектронику – все сейчас идет к нитриду галлия. А ведь это то, что до сегодняшнего дня фундаментальная наука разрабатывала пять лет. Наука – это перспективы».

ВСЯ НАДЕЖДА НА НАЦПРОЕКТЫ

Перспективы пока кажутся радужными, потому что до поворота правительства в эту сторону – утверждения нацпроектов, таких, как, например, научно-технологическая инициатива (НТИ) или лидирующие инновационные центры (ЛИЦ), все импортозамещение сводилось к замене одного изделия на другое. И это кардинально не влияло ни на производство, ни на разработку отечественных микросхем. «Сейчас идет вопрос о том, что необходимо локализовать до 30% элементной базы в любых изделиях, которые закупаются государством или госкорпорациями, – поясняет советник генерального директора ЗНТЦ Дмитрий Кожанов. – Без этого мы остаемся технологически зависимы: от санкций, от кибератак. Много недекларированных возможностей в импортной элементной базе. Плюс к этому мы попадаем на технологическую зависимость».

Безусловно, в обозримом будущем мы вряд ли сможем работать в отрасли микроэлектроники на импорт. Но в страны Восточной Европы и азиатского рынка вполне реально наладить поставки в ближайшую пятилетку, говорят эксперты, возлагая надежды, опять же на нацпроекты: они предполагают не только содействие в разработке приборов, но и их последующей закупке. Пусть наши микросхемы будут произведены на зарубежном оборудовании, но за все сразу хвататься нельзя, особенно если речь идет о восстановлении утраченного. Поставки оборудования совершенно спокойно можно проводить из Восточной Азии, Юго-Восточной Азии: Японии, Кореи, Тайваня, Китая. Что-то брать из Европы. Сосредоточившись на производстве своей элементной базы, мы можем диверсифицировать риски в масштабах страны. Если же мы сейчас начнем производить и станки тоже, то элементная база просядет совершенно точно. Потому что бюджет нерезиновый, да и, мягко сказать, небольшой.

Правительство, похоже, все понимает и поэтому прислушивается к запросам специалистов, раз уж твердо намерено сократить закупки иностранной продукции. Но, по правилам ВТО, мы не можем дискриминировать товары других стран. Пока решили действовать через представителей государства в советах директоров, которые будут инициировать переход на отечественную радиоэлектронику: квотирование закупок станет решением самих компаний, а не государства.

«В этом году Российский фонд развития информационных технологий будет выделять субсидии разработчикам отечественного программного обеспечения, – рассказал корреспонденту «Совершенно секретно» сооснователь Postgres Professional Иван Панченко. – Они в этом очень нуждаются, поскольку их продукты наукоемкие и требуют долгого цикла разработки, и вложения окупаются не сразу». Эксперт пояснил, что за счет собственных средств компании могут производить такие продукты, но в небольшом объеме, а чтобы сделать рывок и догнать западных конкурентов этого объема не хватит. «Есть и другие меры господдержки, кроме финансовой, – продолжает Панченко. – Во-первых, это развитие образования и науки. Без них высокотехнологичные отрасли развиваться полноценно не смогут. Надо восстанавливать математическое образование, которое существенно снизило свое качество, по сравнению с тем, которое существовало в СССР – начиная со школ и заканчивая вузами и вневузовскими формами обучения. Это выгодно для государства: чем больше оно вкладывается в образование, тем больше высокотехнологичных достижений у него будет далее. Как говорили современники Бисмарка, Франко-прусскую войну выиграл простой школьный учитель».

Кстати

Из воспоминаний И.Н. Букреева: «Первая модель – «Микро» – был приемник прямого усиления, а второй, чуть больше по размерам, уже супергетеродинный. У него была очень острая настройка и, так как в СССР радиостанций было тогда на средних и длинных волнах совсем мало, это казалось недостатком. Но когда я в 1964 году привез этот приемник в США на съезд радиоинженеров, он произвел там мировую сенсацию! В Нью-Йорке, где было около 30 местных радиостанций, острая настройка нашего приемника пришлась в самый раз. «Микро» продавали потом за валюту также во Франции, Англии, и везде там за ним в 60-е годы прошлого века очереди стояли. В общем, «Микро» стал первой сенсацией для руководства. Хрущёв брал их с собой за границу как сувениры, дарил Гамалю Насеру, королеве Елизавете...»

«Утечка мозгов» – проблема колоссальная. Те, кто состоялись в микроэлектронике как специалисты, для того, чтобы не потерять собственный статус, уехали из страны. «Необходимо приглашать бывших соотечественников и иностранных специалистов, сделать их работу здесь привлекательной, – уверен Иван Панченко. – Недавно Московский исследовательский центр Huawei заявил, что будет возвращать в Россию IT-специалистов, предлагая им выгодные условия для работы. Было бы здорово, если бы этим занимались отечественные компании».

ИДЕИ У НАС ЕСТЬ, У НАС МОЩНОСТЕЙ НЕ ХВАТАЕТ

В стране, которая вот уже много лет живет успехами прошлого, успело вырасти поколение, мечтающее покончить с этим раз и навсегда. Но круг замыкается, когда молодой и свежий мозг попадает на производство, которое совершенно не иллюстрирует те возможности, о которых он читал в научных иностранных журналах. Поэтому он волей-неволей поглядывает за бугор. «Производственных мощностей не хватает, – говорит Александр Тимошенко. – ‟«Ангстрем-Т»ˮ так и не стал палочкой выручалочкой. Он лишь пугает техногенными катастрофами. Заявленная два года назад фабрика чипов 28 нанометров еще не построена, и это когда во всем мире уже используются процессоры 7 нанометров. Возможно, что для большинства применений достаточно и 28 нанометров, но для свежего молодого ума это сопоставимо с ездой на «Ладе» или на «мерседесе».

СКОЛЬКО СТОИТ ВЕРНУТЬСЯ В ЛИДЕРЫ?

Сейчас общество, наверное, даже не догадывается о том, какие средства государство тратит на импортозамещение в сфере электронной промышленности, особенно на разработку элементной базы. Как сообщили «Совершенно секретно» в Российской венчурной компании (РВК), размер только одного гранта на реализацию программы ЛИЦ составляет от 224 до 300 млн рублей на срок до трех лет. Совокупный же объем затрат на эти проекты, с учетом внебюджетных средств, составит целых 3 млрд рублей. И ЛИЦ – это только одна из вех огромной национальной программы «Цифровая экономика РФ», в которой целых шесть федеральных проектов, общий бюджет которых 1 837,7 млрд рублей. Ощутимые результаты нам обещают уже к 2024 году, а пока остается лишь ждать. И верить: в то, что в очередной раз все эти деньги не уйдут в песок, что макропроблемы хотя бы в этой области превратятся в микропроблемы и в то, что российская микроэлектроника все-таки вернет себе статус, за который потомкам Александра Шокина будет не стыдно.

Фото из архива автора