Электроника растет в высоту

Создание в России объединенной компании в области микроэлектроники, о котором недавно объявили АФК «Система» и «Ростех», открывает новые перспективы за счет консолидации ресурсов и унификации продукции
Электроника растет в высоту
Генеральный директор Научно-исследовательского института молекулярной электроники (НИИМЭ), председатель совета директоров ПАО «Микрон» академик РАН Геннадий Красников
Алексей Таранин

Недавно состоялось событие, которое можно назвать ключевым для развития микроэлектроники России. Структура АФК «Система» «РТИ-Микроэлектроника», госкорпорация «Ростех» и ее «дочка» «Росэлектроника» заключили соглашение, предусматривающее создание объединенной компании. Мы встретились с генеральным директором Научно-исследовательского института молекулярной электроники (НИИМЭ), председателем совета директоров ПАО «Микрон» академиком РАН Геннадием Красниковым, чтобы обсудить, какое влияние новая компания может оказать на развитие микроэлектроники в стране. Но начали мы нашу беседу с воспоминаний о недавно скончавшемся Жоресе Ивановиче Алферове, с которым Геннадий Яковлевич тесно сотрудничал.

 

— Очень сложно говорить о таком великом человеке. Я действительно был знаком с ним давно, а начиная с девяностых годов мы очень плотно работали с ним по многим направлениям. Это был человек большого масштаба. Он мыслил не только конкретными разработками, а проблемами всей нашей электроники, постоянно переживая за ее состояние. У него были свои взгляды на то, как ее нужно развивать, и он как мог отстаивал эти взгляды. И как депутат, и как член Российской академии наук. Он был очень известным человеком в мировой науке и много делал для того, чтобы выстраивать связи между учеными России, Америки, Германии, Израиля и стран СНГ. Он многое сделал и для развития «Сколково», где он был сопредседателем консультативного научного совета. Конечно, очень важное направление его работы — академический университет. Он начал готовить молодежь к научной работе фактически со школьной скамьи. Уже есть доктора наук и даже член-корреспондент РАН, которые прошли всю эту цепочку в его образовательном центре: школьная скамья, бакалавриат, магистратура, аспирантура.

КРАСН АЛФЕРОВ.png
Жорес Алферов и Геннадий Красников
ПАО «Микрон»

— Важнейшее событие последнего времени для российской микроэлектроники — сообщение о том, что АФК «Система» и «Ростех» объявили о слиянии своих электронных активов и о создании совместной компании. Какие активы предполагается слить, что предполагается создать в результате? И какие цели ставятся перед новой компанией?

— Много лет назад, еще в Советском Союзе, существовали крупные объединения предприятий электронной промышленности — зеленоградский Научный центр, воронежское НПО «Электроника» и другие. После распада СССР, когда одной из главных целей государства была объявлена приватизация, они массово распадались на отдельные организации.

Тогда не то что отдельное предприятие — каждый цех мог быть по закону отдельно приватизирован своим коллективом, получить свое юрлицо и директора. В 1991–1992 годах нам пришлось очень сильно постараться, чтобы сохранить нашу научно-производственную связку институт — завод: НИИМЭ и завод «Микрон» тогда представляли собой два отдельных юридических лица с одним директором. Это никому не мешало работать, было достаточно четкое разграничения полномочий и зон ответственности, и одно без другого эффективно развиваться не могло. Нам тогда удалось отстоять интересы предприятия, но многие другие, ставшие внезапно самостоятельными, были очень быстро и непродуманно приватизированы.

magnifier.png Почему нужно снова «собирать» микроэлектронику? Потому что мы все прекрасно понимаем: нужны, во-первых, очень большие инвестиции, которые не под силу собрать разрозненным предприятиям, а во-вторых, характер научно-технологического развития требует проведения большого количества общих для всей отрасли НИОКР

Почему нужно снова «собирать» микроэлектронику? Потому что мы все прекрасно понимаем: чтобы работать на таком поприще, как микроэлектроника, которая очень динамично развивается, нужны, во-первых, очень большие инвестиции, которые не под силу собрать разрозненным предприятиям, а во-вторых, характер научно-технологического развития требует проведения большого количества общих для всей отрасли НИОКР. Кроме того, для мировой микроэлектронной отрасли характерно очень тесное взаимодействие с государством, которое легче осуществлять, когда отрасль консолидирована. Наконец, чем крупнее компания, тем более масштабные задачи она может решать. Поэтому путь к объединению, концентрации микроэлектронных активов — правильный путь.

Решение о создании объединенной компании было одобрено советом директоров «Системы» и наблюдательным советом «Ростеха». Ведущую роль в этом процессе играли Владимир Петрович Евтушенков и Сергей Викторович Чемезов. Рабочее название новой компании — «Элемент». Пятьдесят процентов плюс одна акция будут у «Системы», соответственно пятьдесят процентов минус одна акция — у «Ростеха».

— Все ли предприятия «Росэлектроники» и электронные активы «Системы» войдут в новую компанию?

— От «Системы» и «Ростеха» в компанию войдут предприятия, связанные с производством микроэлектроники. Стороны внесут в объединенную компанию совокупно контрольные доли в девятнадцати предприятиях.

— «Ангстрем» как-то в этом новом объединении будет участвовать? Или он сохраняет независимость?

— Когда мы говорим: «Ангстрем», мы должны понимать, что есть несколько юридических лиц с названием «Ангстрем». Если говорим о том предприятии, с которого «Ангстрем» начинался еще в советское время, то оно будет участвовать, потому что это акционерное общество, в котором и у «Системы», и у «Ростеха» есть пакеты акций, которые мы теперь в рамках новой компании объединяем. В результате у нас будет более сорока процентов акций «Ангстрема». Конечно, это еще не контрольный пакет: мы будем дальше смотреть, что делать.

— Новая большая компания будет заниматься только микроэлектроникой или еще какими-то разделами электроники: сборкой модулей, производством электронной аппаратуры?

— Создание в рамках компании трех крупных блоков — разработка технологий и изделий, создание материалов и компонентов и производство — позволит нам заниматься микроэлектроникой в широком смысле: от производства кристаллов интегральных схем до сборки модулей, в которых требуется интеграция микросхем. Например, для проекта ГЛОНАСС.

КРАСН ЦЕХА.png
На производстве ПАО «Микрон»
ПАО «Микрон»

— Как вы думаете, какие проблемы российской микроэлектроники это позволит решить?

— Из-за раздробленности отрасли зачастую нерационально используются возможности каждого предприятия. Где-то ненужная конкуренция, где-то дублирование работ. В результате мы не можем необходимые ресурсы сконцентрировать на каких-то важных направлениях. То есть в первую очередь мы рассчитываем на серьезный синергетический эффект от преодоления дублирования и на эффект масштаба от объединения финансирования. И у нас уже есть видение и в области разработок — какие направления мы должны взять, как их реструктурировать, и в области производства — как более эффективно решать задачи. Безусловно, под нашим решением лежит серьезная проработка по синергии и выходу на новые рубежи по всем показателям: выручке, прибыльности и разработке.

— Вашему предприятию в этом году исполнилось пятьдесят пять лет… Зеленоград тоже недавно праздновал свой юбилей.

— Зеленоград, который был основан в 1958 году, сначала задумывался просто как город-спутник Москвы. Но буквально через три-четыре года его из города-спутника превратили в центр развития микроэлектроники. И создали здесь целый куст предприятий и НИИ. Это уже в 1962-м, 63-м, 64-м. Нашему НИИ молекулярной электроники действительно в этом году исполнилось пятьдесят пять лет.

— Тогда это был уникальный проект для всего мира. Какие уроки можно извлечь из опыта Зеленограда для современности? В том числе для новой компании.

— Очень много уроков. Тогда создавалась практически с нуля целая отрасль. Ведь микроэлектроника имеет существенную специфику. Это особо чистые материалы, которыми тогда отечественное материаловедение еще не занималось, потому что другим отраслям они были не нужны. Сейчас необходимая степень чистоты — это присутствие всего нескольких атомов примеси на 1012 степени атомов основного вещества. Это еще специальное технологическое оборудование, которое необходимо для производства чипов. В Зеленограде были созданы институт и завод в области материаловедения: НИИ материаловедения и опытный завод «Элма». В области электронного машиностроения — НИИ точного машиностроения и опытный завод «Элион», НИИ микроприборов и опытный завод «Компонент» для работы по космическим программам и многие другие. Кроме того, для подготовки отраслевых кадров был образован учебный институт электронной техники — МИЭТ. Фактически был создан комплекс предприятий замкнутого цикла, который позволял вести разработку и освоение в производстве изделий микроэлектроники, что давало заказчикам возможность быстро внедрять их в свои изделия. Это был комплексный подход, и он везде был такой.

magnifier.png Создание в рамках компании трех крупных блоков — разработка технологий и изделий, создание материалов и компонентов и производство — позволит нам заниматься микроэлектроникой в широком смысле: от производства кристаллов интегральных схем до сборки модулей

Обычно Зеленоград сравнивали с Кремниевой долиной. Там такой же подход: микроэлектронные компании, дизайн-центры, разработка материалов, оборудования. И там образовались и развились очень большие компании — потребители микроэлектроники. Потому что в связке «разработчик — потребитель» разработки и внедрение всегда идут более успешно.

— Одна из проблем, которая сейчас постоянно обсуждается, — проблема импортозамещения. Насколько возможно в нашей микроэлектронике активное импортозамещение?

— У нас нет задачи все импортозаместить. Мы рассматриваем эту проблему в двух плоскостях. Во-первых, если это экономически выгодно, если мы можем выпускать конкурентоспособные продукты, тогда мы сами прилагаем усилия и используем возможности, которые нам дает государство. В этом случае все помогают. Так мы выпустили RFID-метки, которые сегодня поставляются миллионными тиражами. Во-вторых, если это необходимо с точки зрения технологической независимости, мы тоже в этом направлении работаем.

КРАСН МИКРО 2.png
Кристаллы процессора на кремниевой пластине под микроскопом
ПАО «Микрон»

Но есть и третий важный момент. Как я сказал, мы в начале девяностых годов не просто «распылили» все предприятия, а даже уже внутри предприятий стали давать цехам самостоятельность. Так мы потеряли очень важную составляющую процесса проектирования изделий — унификацию. У нас каждый коллектив сейчас проектирует кто во что горазд, используя самую разную элементную базу десятков производителей. А в унификации заключается колоссальная синергия. И именно импортозамещение дало мощный толчок к унификации, которая позволяет оптимизировать производство и затраты за счет резкого сокращения количества типов выпускаемых изделий. Причем унификация должна быть не только на уровне электронно-компонентной базы, она должна быть и на уровне блоков, чтобы можно было аппаратуру, как из кубиков, собирать из унифицированных блоков.

magnifier.png Мы потеряли очень важную составляющую процесса проектирования изделий — унификацию. У нас каждый коллектив сейчас проектирует кто во что горазд, используя самую разную элементную базу десятков производителей. А в унификации заключается колоссальная синергия

Возьмем самолеты: конечно, все они разные по типам и выполняемым задачам, но совершенно ясно, что многие блоки и комплектующие имеют общий функционал и их можно унифицировать. То же самое по аппаратуре «Роскосмоса». Мы видим в унификации серьезный потенциал для повышения эффективности и конкурентоспособности нашей продукции. Потому что если была бы такая разумная унификация, то и качество было бы выше, и цена ниже. За счет эффекта масштаба. Конечно, мы должны все это делать с учетом совершенно новых возможностей, которые нам дают новые технологии.

— В условиях внешних ограничений на поставку нам современного оборудования особое значение приобретает электронное машиностроение. Собирается ли новое объединение заняться этим вопросом? Вообще, как вы видите решение этой проблемы? Ведь некоторые установки, принципиальные для производства электроники, мы сейчас не производим совсем.

— Это еще мягко сказано «некоторые». Речь не только о машиностроении. Это и вопрос доступности материалов, которые для нас тоже очень важны. И мы здесь идем последовательно. Во-первых, в рамках федеральной целевой программы «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013–2025 годы». Там есть раздел по электронному машиностроению, в котором предусмотрено финансирование проектов «пятьдесят на пятьдесят», то есть пятьдесят процентов компенсирует государство, пятьдесят процентов дает бизнес. Мы, конечно, ищем в первую очередь те направления разработки технологического оборудования, которые могли бы быть конкурентными. Такие направления есть, и такие работы ведутся. Причем мы объединяем усилия еще и других предприятий. Это и НИИ точного машиностроения, и белорусский «Планар», и экспериментальный завод Российской академии наук в Черноголовке. Кстати, сейчас появилось много новых частных компаний, которые ведут разработки в электронном машиностроении. Мы тоже смотрим, какие у них есть разработки, чтобы их использовать. Есть и фонды, которые пытаются финансировать работы в этом направлении.

Работа эта, конечно, пока только начинается, и сказать, что сейчас мы активно ведем эти разработки, как Китай, который тратит два-три миллиарда долларов в год на развитие электронного машиностроения, мы пока не можем. Хотя с каждым годом эта тема становится все более востребованной.

— Как вы относитесь к разработкам в области разработки фотолитографических установок на экстремальном ультрафиолете, которые уже много лет ведет в Институте прикладной физики в Нижнем Новгороде Николай Николаевич Салащенко[1]? Он даже демонстрировал макетные образцы.

— Мы с ним давно работаем, это уважаемый ученый. Действительно, мы с ним обсуждали создание отечественного сканера на экстремальном ультрафиолете, прорабатывали варианты фотолитографии с разными длинами волн. Сейчас есть интересный проект, с которым, когда он будет готов, мы будем выходить в различные государственные органы для получения поддержки. Вообще, проектов, связанных с реализацией разных вариантов литографии, сейчас существует множество: на электронных пучках различной энергии, как у Mapper Lithography, ионная литография или литография на синхротронном излучении, еще ряд других проектов.

— Есть ли еще что-то в области литографии, что вызвало у вас такой же интерес?

— Есть еще одно направление, над которым мы работаем с Институтом проблем технологии микроэлектроники и особо чистых материалов РАН в Черноголовке и экспериментальным заводом РАН. Это литография на электронных пучках. Ее отличие от проекта Mapper Lithography в том, что в технологии Mapper для получения изображения используются тысячи электронных пучков, а в той, что разрабатываем мы, их будет всего пять-семь.

КРАСН МИКРОСХМ.png
Участок кристалла процессора под микроскопом
ПАО «Микрон»

— Несколько лет назад в International Technology Roadmap for Semiconductors было отмечено, что последнее время электроника как бы разделяется на два потока: «больше Мура» и «шире Мура», то есть направление, которое будет добиваться все большей миниатюризации, и направление, которое будет искать все большее количество применений уже существующих технологий. В развитие этой темы было несколько статей, где утверждалось, что в направлении «больше Мура» уже наметился некий тупик и что электроника в этом смысле находится на исчерпании физических возможностей миниатюризации. Хотя, с другой стороны, представители тайваньской фабрики микропроцессоров TSMC недавно объявили, что они собираются строить фабрику для производства процессоров с проектными нормами то ли на три нанометра, то ли на пять. А если говорить о направлении «шире Мура», то, когда делали прогнозы о его взрывном росте, исходили из того, что интернет вещей будет требовать очень много такой электроники. Но и тут взрывного роста не произошло. Как вы к этим прогнозам и оценкам относитесь?

— На самом деле термин «больше Мура» появился уже более десяти лет назад. Я в микроэлектронику пришел в 1981 году и уже почти сорок лет работаю. И все время слышу эти слова: «всё, тупик». Причем каждый раз называется новая причина, почему тупик.

magnifier.png Сейчас появилось много новых частных компаний, которые ведут разработки в электронном машиностроении. Мы тоже смотрим, какие у них есть разработки, чтобы их использовать. Есть и фонды, которые пытаются финансировать работы в этом направлении

Этот вопрос в целом нужно рассматривать с нескольких сторон. Во-первых, с точки зрения потребления и потребительских рынков. Драйвером развития микроэлектроники всегда были новые рынки, новые возможности. Так появление персональных компьютеров обеспечило взрывной рост электроники в конце восьмидесятых и в девяностые. В них использовались различные компоненты: схемы памяти, процессоры, аналоговые приборы, и все это требовало массового производства, ведь компьютер появился практически в каждом доме и офисе. Потом появились ноутбуки, мобильные телефоны, смартфоны, флеш-память и так далее. Каждое новое устройство становилось драйвером развития микроэлектроники, и если посмотреть динамику продаж на микроэлектронном рынке, то она всегда была выше среднемировых темпов развития экономики. 

КРАСН МУР.png
Гордон Мур. 19 апреля 1965 года вывел и опубликовал так называемый «закон Мура», согласно которому количество транзисторов в кристалле микропроцессора удваивается каждый год
Intel

В 2018 году темпы роста составили более тринадцати процентов, а объем рынка вышел на уровень полутриллиона долларов. Что касается интернета вещей, то это направление все равно будет развиваться, хотя, может быть, не так быстро, как ожидалось, и станет очередным драйвером роста. Дело в том, что для его полноценной работы необходима соответствующая инфраструктурная база. Интернет вещей — это высокоскоростная передача и обработка больших массивов данных. А это подразумевает необходимость использования новых поколений связи — 5G, которое уже сейчас внедряется, и 6G, которое разрабатывается. Следующим трендом, который обеспечит расширенное потребление микроэлектроники, станет робототехника, беспилотный транспорт и тому подобное. Затем появятся так называемые нейроморфные процессоры для искусственного интеллекта с совершенно новой архитектурой, применение которых будет очень массовым, и тут тоже возможен взрывной рост. Появится масса новых гаджетов, например миниатюрные электронные переводчики для общения в реальном времени. Но это все с точки зрения потребления.

Еще один момент, касающийся термина «больше Мура». В 1965 году Гордон Мур сформулировал правило, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, будет удваиваться каждые двенадцать месяцев и, соответственно, будет падать цена транзистора. И это правило продержалось десять лет. В 1975 году Мур скорректировал его до двадцати четырех месяцев, затем удвоение стало затягиваться до тридцати шести месяцев, а в 2003-м он уже заявил, что единственной возможностью продлить действие этого правила станет эволюция транзисторов и технологий их изготовления.

magnifier.png Термин «больше Мура» появился уже более десяти лет назад. Я в микроэлектронику пришел в 1981 году и уже почти сорок лет работаю. И все время слышу эти слова: «всё, тупик». Причем каждый раз называется новая причина, почему тупик

Сейчас именно это и происходит. Первоначально при изготовлении транзисторов использовалась планарная технология, пока не был достигнут теоретический предел уплотнения на единицу площади. При планарной технологии у кристалла микросхемы длина сторон может быть один сантиметр, а высота всего 30 микрон (0,003 сантиметра). И в этом кроется огромный потенциал. Получается, что, изменив структуру транзистора, кристалл можно в тысячи раз наращивать в высоту. Поэтому произошел переход сначала к так называемым FinFET-транзисторам, которые уже были объемными, а сейчас развивается новое направление — 3D-транзисторы с вертикальными каналами, которые еще больше растут «вверх», увеличивая плотность элементов. Но нам же нужно не только степень интеграции увеличивать, но еще и эффективность. Поэтому параллельно идут работы по использованию новых материалов: германия, арсенида галлия, нитрида галлия — это позволяет при той же конструкции транзистора сразу же на несколько порядков повысить его быстродействие. Появляются также новые конструктивы транзисторов: молекулярные транзисторы, спиновые, одноэлектронные и другие. Исследования всегда идут по нескольким направлениям.

— Одно из направлений развития экономики и электроники, которое сейчас широко обсуждается, — цифровизация услуг и промышленности. Действует государственная программа по цифровизации…

— У этого направления есть две фундаментальные проблемы. Первая проблема — в области собственно программного обеспечения. Потому что применение значительного числа зарубежных программных разработок не только не гарантирует технологическую независимость страны, но и может представлять угрозу ее безопасности. Поэтому на первом месте стоит такая важная задача, как создание по всем важнейшим направлениям цифровизации отечественного софта, в том числе встроенного, готового к массовому использованию.

А вторая проблема в том, что у нас пока нет в масштабах страны единой интегрированной информационной системы. Сегодня каждый регион, каждое предприятие и организация самостоятельно принимают решения о том, какие информационные системы разрабатывать и устанавливать для своих нужд, у каждого свои «кубики», в которые они играют. А в результате у нас в рамках одной сферы деятельности или отрасли внедряются решения от разных производителей на разных стандартах и протоколах, которые друг с другом напрямую взаимодействовать не могут. И это полностью перечеркивает весь ожидаемый эффект от цифровизации. Если тебе нужно проехать по пяти платным дорогам, нужно покупать пять транспондеров, если ты хочешь проехать на транспорте в Москве, Подмосковье и в Санкт-Петербурге — покупай три разные транспортные карты, часто нет возможности подключиться и получить необходимую информацию из региональных баз данных, и так далее.

magnifier.png Если мы создадим и распространим единые требования универсальности и совместимости в системах госуправления, финансах, на транспорте, в системе оказания социальных услуг, мы сможем получить колоссальный эффект от использования всей уже существующей инфраструктуры

На сегодняшний день возможности применения вычислительной техники, коммуникации, передачи информации в самых разных областях экономики находятся на очень высоком уровне. И на «цифру» можно уже легко перевести практически все виды деятельности. Но чтобы получить положительный эффект, необходимо провести большую работу по унификации устанавливаемых решений, созданию единых стандартов. Если мы создадим и распространим единые требования универсальности и совместимости в системах госуправления, финансах, на транспорте, в системе оказания социальных услуг, мы сможем получить колоссальный эффект от использования всей уже существующей инфраструктуры. Это упростит управление, контроль, поможет собирать «большие данные», формировать правильную статистику и делать корректные прогнозы дальнейшего развития целых отраслей. Более того, если стандарты будут открытыми, каждый разработчик и производитель сможет предложить свое решение — это даст толчок развитию и внедрению отечественных разработок.

1 — В ближайшее время «Стимул» предполагает опубликовать статью о разработках из Нижнего Новгорода

Темы: Интервью

Еще по теме
Как создать цепочку полного инновационного цикла — от научных идей до востребованной на рынке инновационной продукции? О...