Девяносто нанометров для интернета вещей

«Сегодня в России технологию производства микросхем по технологии 90 нм освоили всего на двух предприятиях. Одно из них — новый завод «Ангстрем-Т», построенный и запущенный в строй в Зеленограде при финансовой поддержке Внешэкономбанка в 2016 году.

По данным аналитической компании Gartner, доля продукции, произведенной по топологическим нормам 90–130 нм, в мире будет увеличиваться. Значительный вклад в это обеспечивает бурно развивающийся интернет вещей, электронная компонентная база которого базируется на этих технологиях. Кроме того, продуктовая линейка компании находит применение в автомобильной отрасли, в процессах автоматизации производства и строительства, здравоохранении, коммунальном хозяйстве, устройствах для умного дома, телекоммуникационном оборудовании, а также в банковской сфере.

Генеральный директор «Ангстрем-Т» Андрей Аникин

Фотографмя: Дмитрий Лыкин

У руководства предприятия большие планы по завоеванию мирового рынка и развитию при поддержке государства рынка микроэлектроники в России. Мы встретились с генеральным директором предприятия Андреем Аникиным, чтобы обсудить перспективы предприятия, которое уже вошло в список «национальных чемпионов», и российской электроники в целом.

— Нас часто спрашивают: «А что же вы производите?» Многим даже невдомек, что в микроэлектронике компании могут заниматься отдельно разработкой, отдельно производством, отдельно еще чем-то. Все приходят и спрашивают: «Какие микросхемы вы выпускаете и куда вы их продаете?» — «Да не выпускаем мы микросхемы». — «Как это не выпускаете? А вы кто тогда?»

Продукция нашего завода — кристаллы на кремниевой подложке (пластине) из которых дизайн-центры — заказчики изготавливают микросхемы. Это можно сравнить с взаимоотношениями типографии и издателя. Мы как типография для дизайн-центров. Подобная бизнес-модель контрактного производства прекрасно зарекомендовала себя в мире, это направление у нас стратегическое. И мы его развиваем. 

Но мы можем также оказывать дополнительные услуги, если это интересно заказчику: мы можем утончить пластину, разрезать, мы можем, если необходимо, закорпусировать чипы, мы можем их испытать, измерить и так далее. У нас достаточно возможностей, чтобы предлагать различные опции. Но основная задача и цель нашего предприятия — контрактное полупроводниковое производство.

Понимания того, что в микроэлектронике компании четко делятся на «типографию» и на «издательство», в России нет. Потому что у нас вся микроэлектронная отрасль в начале 1990-х была убита. Мы сейчас пытаемся ее восстанавливать и неким образом даже популяризировать разные бизнес-модели.

И мы пытаемся найти в России и в мире свою нишу. Понятно, что мы делаем это исходя из наших возможностей и экономических резонов. Если говорить о выбранной технологической нише, то наше основное направление — освоить технологические нормы от 250 до 90 нанометров с прицелом на 65. 250 мы уже освоили, 90 — осваиваем.

Для этого мы создали уникальную инфраструктуру, и она аттестована по технологии 90 нанометров полностью. У нас есть и независимый, вибростойкий фундамент, созданный под зоной фотолитографии, который аккредитован немецкой компанией под 65 нанометров.

Оборудование, позволяющее освоить технологические нормы от 250 до 90 нанометров с прицелом на 65

Фотография: Дмитрий Лыков

— То есть ваше оборудование позволяет и 65 нанометров делать?

— Наше оборудование в подавляющем большинстве было куплено на заводе AMD в Дрездене с технологией 130 нанометров. Далее компания приняла решение развивать 90 нанометров и купила лицензию на технологию IBM 90 нанометров. Под эту технологию было проведено дооснащение фабрики. И на сегодняшний день завод, в принципе, может выпускать изделия с топологическими нормами 90 нанометров с перспективой перехода на 65. Под 65 требуется дооснащение технологическим оборудованием, а вот инженерная инфраструктура фабрики полностью готова к такому производству. 

В ходе запуска технологий, обработки технологических операций на оборудовании, удовлетворяющем технологическому процессу IBM 90 нанометров, мы адаптировали технологию IBM под имеющееся оборудование. IBM нам передала рецепты. Рецепты — это управляющие программы единиц оборудования. Там указываются все параметры процесса. Допустим, если взять вакуумный процесс, то там параметры вакуума. Какие газы, какие потоки этих газов в стандартных кубических сантиметрах. Длительность каждого шага, какие шаги обработки, этапы обработки. Описывается последовательность действий машины для достижения необходимых параметров. Но у IBM другие единицы оборудования стоят в технологической цепочке. И мы их рецепты самостоятельно адаптируем под нас. У нас есть зарубежные технологические партнеры, которые нам помогают в постановке технологии на нашей фабрике, но введенные санкции осложняют ее.

— А то, что сотрудничество осложнилось, не помешает вам?

— Санкции вступили в силу с 7 сентября 2016 года. За этот период мы запустили технологическое и контрольно-измерительное оборудование, самостоятельно поставили технологический процесс 250 нанометров. Мы самостоятельно на базе этого процесса сейчас выпускаем первые коммерческие продукты, заключены доходные контракты по этой технологии. То есть санкции нас ограничили, но при всем при этом за полтора года мы запустили 80 единиц оборудования и поставили техпроцесс 250 нанометров как первый этап для 90. Наши дальнейшие планы — дозапуск 90 нанометров и выход на зарубежные рынки.

Но с точки зрения технологической оснащенности мы в России являемся одной из самых передовых площадок. 

— Во сколько вашим акционерам обошлось это производство?

— Это цифра известная — 815 миллионов евро. Это была кредитная линия Внешэкономбанка. И еще порядка 100 миллионов — средства акционеров. 

Строительство самых современных заводов обходится гораздо дороже, буквально недавно Intel выпустила пресс-релиз, который назывался «Семь за семь». То есть они за семь миллиардов строят сейчас завод по производству микроэлектронной продукции на семь нанометров. 

А компания TSMC буквально недавно заявила, что они начали строительство фабрики на 5 нанометров за 10 миллиардов долларов. То есть это очень инвестиционно емкая отрасль. И если проводить сравнение, допустим, Российской Федерации с нашими восточными партнерами, то там объем инвестиций в микроэлектронику в десятки раз выше, чем у нас. В десятки!

— А когда вы думаете выйти на окупаемость?

— Компания должна выйти на полную самоокупаемость в 2019 году. То есть уже в 2019-м мы должны начать себя содержать полностью.

— У обычного человека такое представление, что современная электроника построена на технологических нормах 28, 17, семь или уже даже пять нанометров, как вы сказали, а все остальное — это какая-то отсталость…

— Всё зависит от рынка и конъюнктуры. Нельзя сказать, что рынок развивается только в направлении уменьшения нанометров, это неправильно. Потому что некоторые вещи на таких топологических нормах нереализуемы. 

Если, допустим, взять современный смартфон, то внутри вы найдете всего лишь несколько микросхем, которые сделаны по топологическим нормам 28, 22, 14… Это будет центральный процессор, это будет графический процессор, память и, может быть, что-то еще. Все остальное не делается по этим топологическим нормам в силу физических и экономических законов. Поэтому у каждой технологии есть своя ниша. И в зависимости от развития конечной потребительской электроники все технологии будут развиваться. Сейчас гигантскими темпами идет развитие интернета вещей, соответственно, там используется топология от 65 и выше. Это всевозможные приборы, датчики. Например, все, что относится к умному дому. Сейчас микрочипы вставляют всюду. И мы в эту тенденцию очень хорошо встраиваемся.

Сейчас очень большой рынок на 250, 180 и 130 нанометров. Сегодня реально не хватает мощностей на рынках именно таких топологических норм. Многие иностранные заводы попросту перегружены. 

И особенно востребованы технологии с определенными опциями. Важны не только нанометры, важны опции, которые вы можете предложить рынку, заказчику.

Поэтому, на мой взгляд, распространенное утверждение, что у России в электронике только устаревшие технологии, крайне неверно, потому что у каждой технологии на сегодняшний день в мире есть свой рынок. 

Кристаллы на кремниевой подложке (пластине) из которых дизайн-центры — заказчики изготавливают микросхемы

Фотграфия: Дмитрий Лыков

— А какие опции предлагает «Ангстрем-Т»?

— Во-первых, направление Mixed Signal, то есть технология для обработки смешанного сигнала. Она позволяет нам делать цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи (ЦАП-АЦП). Эти преобразователи активно используются в системе телеметрии, в радиосвязи, сотовой связи. Например, они стоят в вашем диктофоне. Там стоит АЦП, аналого-цифровой преобразователь, который из голоса делает цифру. И чтобы такой АЦП работал, ему 90 нанометров не нужно. Это тоже перспективный, огромный рынок с постоянно высоким спросом.

У нас есть свои разработки, которые создала наша дизайнерская группа. Мы их сейчас квалифицируем на нашей фабрике. Это восьмиразрядные ЦАП-АЦП под технологию 250 нанометров. И будем их отправлять заказчикам для испытаний.

Я уже сказал про интернет вещей. Там, в частности, широко используется Bluetooth. И мы готовы изготавливать подобные чипы. 

Мы владеем технологией Low Power – это айбиэмовская низкопотребляющая технология, в ней очень заинтересован китайский рынок. 

Далее. Наш рынок — это рынок высоковольтных схем — HV. Это микросхемы, работающие на высоких напряжениях питания, от 60 вольт. Есть зарубежные аналоги, которые работают уже до 600 вольт. Допустим, в автомобильной промышленности есть система управления двигателем. Напряжение в автомобиле 24 вольта, но, когда вы запускаете стартер, пиковое напряжение может подпрыгнуть до 58 вольт. Соответственно, для автомобильной промышленности необходимы микросхемы, которые не сгорят при таких пиковых напряжениях. 

Такая высоковольтная опция HV очень интересна нашим партнерам — и российским, и иностранным. Они ждут, когда мы подтвердим, что у нас эта опция работает, и готовы взять и уже берут наши правила проектирования, PDK, под опцию HV, чтобы начать разработку дизайна таких микросхем у себя под нашу фабрику. 

Мы хотим попробовать себя и в сегменте так называемых высоковольтных вертикальных транзисторов. Это технология MOSFET. У этого рынка есть перспективы и в России, и в мире, потому что сейчас в этих транзисторах большая потребность: в каждом устройстве промышленной автоматики, в автомобильной электронике, везде, где есть микросхемы управления питанием или высоковольтные микросхемы. Используется в авиации, в поездах, в автомобилестроении. 

Мы также работаем над тем, чтобы производить оптоэлектронику, фоточувствительные матрицы

Планируем выйти на опцию энергонезависимой памяти. Есть несколько типов такой памяти — EEPROM, flash, магниторезистивная память. Но мы сориентированы на flash. У нас имеется лицензия, купленная технология у компании SST, это flash-технология третьей генерации под технологию 90 нанометров. 

Я думаю, что во всех этих технологиях мы будем монополистами в России. И все это очень большие рынки и в России, и в мире.

— И у вас своя IP-библиотека?

— У нас своя библиотека, аттестованная в кремнии, проверены ее параметры. Мы уже раздали наши правила проектирования порядка 30 дизайн-центрам.

Наша задача сейчас — как можно больше дизайн-центров завязать за нашу производственную линейку, чтобы они приходили и у нас что-то делали, что-то производили у нас. Процесс это небыстрый, потому что спроектировать микросхему — это один-два года. Даже, допустим, если у них есть какое-то спроектированное изделие, им нужно потратить деньги и время на то, чтобы это изделие перепроектировать под параметры нашей фабрики. 

Из известных российских компаний мы активно сотрудничаем с ПКК «Миландр». Нами заинтересовался КМ211 — достаточно большой зеленоградский дизайн-центр. 

В компании ЭЛАР, которая занимается переводом бумажных документов в электронный вид, очень интересовались нашими оптическими фотоматрицами на 250 нанометров. Мы им передали всю необходимую информацию для анализа. С ЭЛВИСом и «Байкалом» налаживаем контакты. Активно сотрудничаем с Институтом системных исследований РАН.

У нас заключен договор с ассоциацией вузов, готовящих специалистов по микроэлектронике. Мы предоставляем студентам этих вузов возможность заказывать собственные кристаллы для дипломных работ. Сейчас они защищаются на бумаге, а теперь получат возможность принести свою микросхему на защиту. Мы хотим в России весь образовательный процесс дизайнеров микроэлектроники замкнуть на себя. Этому способствует услуга, которую мы предоставляем разработчикам микросхем — MPW, Multi Project Wafer, когда на одной пластине размещаются микросхемы различных заказчиков. У нас уже есть стартовое количество заказчиков на наш MPW. 

При этом получается, что стоимость маски (а она может достигать очень больших величин) распределяется между всеми участниками. Небольшому дизайн-центру, научно-исследовательскому институту и даже большому дизайн-центру MPW позволяет сэкономить, потому что не всегда с первого раза проект получается. Только после этого заказчик размещает заказ на проектирование собственных масок. Это мировой опыт, и мы первые в России, кто начал практику MPW именно на территории страны. И заказчикам очень интересна эта опция.

Это позволяет всем дизайн центрам пощупать нашу технологию, проверить свои конструкторские решения, получить рабочую микросхему. А студенты учатся использовать наши технологии и библиотеки, и мы рассчитываем, что, когда они придут работать в дизайн-центры, они тоже их будут применять.

Новый завод «Ангстрем-Т», построенный и запущенный в строй в Зеленограде в 2016 году

Фотография: Дмитрий лыков

— Какой объем выпуска у вас запланирован?

— Проектная мощность фабрики — от 12 тысяч до 15 тысяч пластин в месяц диаметром 200 миллиметров по технологии IBM 90 нанометров.

— Если перевести на микросхемы, это сколько примерно?

— Все зависит от размеров микросхемы. Но в среднем, наверное, если взять небольшой размер, три на три миллиметра, с таким объемом можно сделать сотни миллионов кристаллов. Если брать самые миниатюрные RFID-метки, это до миллиарда кристаллов в месяц

И это очень много для российского рынка. Соответственно, мы планируем, что 60–70 процентов выпускаемой продукции пойдет на экспорт. И, например, на сегодняшний день китайский рынок очень заинтересован в наших технологиях.

— То есть у вас уже виден круг заказчиков, которые обеспечивают своей потребностью такое производство?

— У нас уже подписаны контракты с китайской компанией на поставку пластин примерно на 15 миллионов долларов. Подписаны контракты с российскими компаниями. Запущены продуктовые партии MPW.

Мы сейчас активно ведем переговоры о заключении контрактов с другими дизайн-центрами. Тридцатого марта мы провели научно-технический семинар, заинтересовалось порядка 20 дизайн-центров. Мы им передали всю необходимую информацию для анализа возможности разработки изделий под наши стандарты.

То есть налицо интерес к фабрике, к нашим технологиям и нашим опциям. Мы активно заключаем соглашения о намерении. Некоторые дизайн-центры под нас уже проектируют изделия. И, я думаю, в июне мы уже будем работать с большим количеством заказчиков.

Мы сейчас очень активно контактируем с автомобильными компаниями, которые собирают в России конечную продукцию, чтобы они применяли наши микросхемы. Они готовы переработать свои схемы под наш технологический процесс и применять его у себя в случае получения нами всей разрешительной документации. В автопроме вообще не применяют схемы с топологией ниже 90 нанометров, потому что не гарантируется необходимая надежность при меньших топологических размерах. В случае удачи переговоров рынок гарантирован. И, я думаю, у нас это все получится.

— Вы рассчитываете, что 60–70 процентов вашей продукции пойдет на экспорт. Но на мировом рынке работают «монстры» микроэлектроники. Откуда уверенность, что вам удается туда вписаться?

— У таких «монстров», как, например, тайваньская компания TSMC, огромные мощности, но они настолько большие, что им неинтересны мелкие заказы. 

Поэтому заказчики небольших серий вынуждены идти не к глобальным игрокам, а к более мелким, которые эти заказы с радостью берут и исполняют по более выгодным ценам. Мы пытаемся обосноваться именно в таком сегменте, где будут мелкосерийные заказчики, которым нужны наши уникальные технологии. И нам активно помогает РЭЦ. 

— А вы знаете, где используют ваши чипы?

— В телефонах, в различной бытовой технике. Микросхемы сейчас везде нужны, вплоть до холодильников и чайников.

В мире, особенно в Китае, огромное количество производителей телефонов. Это мы с вами видим только Apple, Samsung, Xiaomi. И всем нужны микросхемы. 

В цехах завода «Ангстрем-Т»

Фотография: Дмитрий Лыков

— Но в Китае и свои фабрики есть…

— Их не хватает. Плюс им нужны специфические уникальные вещи, которые компания «Ангстрем-Т» планирует предложить: это, как я говорил, оптические матрицы, высоковольтные схемы, Low Power, MOSFET. Их не всякая фабрика предлагает. 

Рост электроники в мире, в частности в Китае, происходит экспоненциально. А фабрику по щелчку пальцев взять и открыть не получается. Они открываются, но рост производства электроники их опережает, особенно сейчас, в связи с интернетом вещей. А интернет вещей весь на наших топологиях.

А кроме того, наши кристаллы дешевле. У нас более дешевая электроэнергия, потому что мы ее сами генерируем. У нас своя собственная газопоршневая электростанция, которая имеет максимальную мощность 42 мегаватта. Поэтому электроэнергия нам обходится значительно дешевле рыночной, которая нам поставляется.

У нас собственная вода: есть скважина. Причем наша инфраструктура сделана с запасом. Изначально планировалось, чтобы была возможность, когда мощности фабрики будут загружены, развивать инфраструктуру и строить новые фабрики рядом. То есть в идеале восстанавливать отечественную микроэлектронику в целом.

Но есть трудности, связанные с тем, что у нас практически все технологические материалы, такие как химические реактивы, фоторезисты, — импортные. И в этом направлении мы активно работаем. Как только будет гарантирована экономическая целесообразность производства этой химии на территории России, производитель тут же появится.

Если бы всем предприятиям российской микроэлектроники удалось скооперироваться в потреблении химии, то для всех них понизилась бы стоимость сырья и появилась возможность производить его в России. Мы рассчитываем, что Минпромторг поможет наладить такую кооперацию.

Мы также очень активно пытаемся подтолкнуть ситуацию с унификацией микроэлектроники, потребляемой российской промышленностью. Ряд отраслевых компаний сейчас начинают такую работу, чтобы одни и те же чипы применялись, например, как в космической, так и в авиационной отрасли.

Тем самым для нас как для поставщиков элементной, компонентной базы увеличиваются рынки сбыта. Упрощается производство. Большая номенклатура микроэлектроники неудобна и поставщикам, и потребителям. И у меня есть информация, что такие работы начаты в «Роскосмосе» и в авиации.

Проблема российской электроники в том, что здесь очень мало именно конечных сборочных производств потребительской электроники, для которой необходима наша продукция. У нас их практически нет, а в Китае их тысячи. Китай — мировой сборочный цех. И там всё это нужно.

А добавленная стоимость как таковая формируется, конечно, в наибольшей степени при производстве готового изделия, а не в элементной базе. Государству в России стоит над этим задуматься: развитие микроэлектроники требует системного подхода. 

Например, мы сейчас прорабатываем проект с предприятием «Октава» в Тульской области, которое известно еще с советских времен своими микрофонами. И мы пытаемся совместно с ними разработать новые изделия, основанные на новых решениях, как, например, система активного шумоподавления. Такую электронику производят в Европе и в Америке. Если мы сделаем свое решение, нам азиатский рынок, в том числе, будет открыт.

У государства есть приоритетный проект по автоматизации контрольно-надзорной деятельности. Сегодня все кассы централизованы в ФНС. А представьте, если мы весь контроль и надзор обеспечим российскими системами, какой рынок будет для микроэлектроники! А есть еще противопожарные системы, системы контроля качества выбросов, телемедицина и многое другое. А наш интерес в том, чтобы эти датчики собирались и делались в России на российских микросхемах.

Мы хотели бы развивать кооперацию со всеми, у кого есть стимул развиваться и идти в сегменты широкого гражданского спроса.