Почему Россия продолжает гнаться за импортными микросхемами, а не строит свои заводы?
Чипы стали объектом мирового экономического передела, и влезть в бизнес не так-то просто
Изобретение шестидесятилетней давности превратилось в самый важный и дорогой компонент современных электронных систем. Микрочипы делаются из 100 слоев материалов, которые формируют сложные трехмерные структуры. Некоторые из этих слоев имеют толщину всего в один атом. Микросхемы необходимы для автомобилей, вертолетов, смартфонов, игровых консолей, оборудования для квантовых вычислений, медицинского оборудования – словом, для всей электроники, в которой присутствует искусственный интеллект. Сегодня отсутствие государства в глобальной рыночной системе производства чипов делает ее страной третьего мира. «Влезть» в рынок как можно ближе к передовым технологиям – главная задача России.
Импорт чипов в Россию до санкций
Основным поставщиком микрочипов в Россию был Тайвань. Это чипы разных размеров, используемые как в космической отрасли, так и в производстве простейшей электроники как, например, онлайн-касса. В апреле государство ввело санкции, запрещающие поставку микрочипов с тактовой частотой более 25 МГц. Крупнейший производитель микрочипов в мире – тайваньская TSMC – в марте перестала поставки абсолютно всех своих разработок, а также прекратила производство разработанных в России полупроводников «Байкал» и «Эльбрус».
В 2021 году на долю TSMC приходилось 54% мирового рынка производства чипов. Продукты компании используют Apple, AMD, Qualcomm и Nvidia, а также российские дизайн-центры, среди крупных — «Байкал Электроникс», НТЦ «Модуль» и МЦСТ (разработчик процессоров «Эльбрус»). Сейчас Тайвань делает микроэлектронику на тонких пластинах, которые не греются и имеют высокую производительность. Это не секретная информация, но для проектировки нужны специфичные навыки.
В ответ Россия больше не поставляет на Тайвань инертный газ неон (30% от мировых поставок), который использовался для производства чипов на острове. Что пытается сделать Россия – ищет замещение на мировых рынках, преимущественно у Китая. Сумма покупки микрочипов из КНР за первые пять месяцев 2022 года выросла более чем в два раза по сравнению с тем же периодом прошлого года. Возможно, речь идет о подорожавших чипах, но нельзя исключать и то, что Россия в несколько раз нарастила и объем. Данные китайской таможни оказались в распоряжении у The Wall Street Journal. Российское же ведомство уже несколько месяцев принципиально не публикует статистику по импорту-экспорту. Кроме того, РФ замещает тайваньские чипы малазийскими, которые по факту используют тайваньские разработки для своей конечной сборки. Для малазийского производства мы продолжаем поставлять газ.
Сейчас в России есть заводы по производству микросхем, но чипы слишком «толстые»
Россия закупает лишь 0,1% от мирового объема микросхем преимущественно из Тайваня, Китая и Малайзии, согласно данным Всемирной организации статистики торговли полупроводниками (WSTS). Это около 560 млн долларов от 555,9 млрд долларов от общей суммы продаж в 2021 году. Для сравнения, тот же Китай в 2021 году совершил покупку чипов на 17,6 млрд долларов, а Северная и Южная Америка — на 13,3 млрд долларов. Отметим, что поколений чипов огромное множество – одни считаются устаревшими и годны только для банковских карт, другие для новейших смартфонов.
Что со своим производством? Советский Союз в основном самостоятельно обеспечивал себя электронными компонентами, но эти способности резко уменьшились с распадом СССР. Но советская производственная база еще не полностью разрушена – ее можно восстановить. К тому же, возможна кооперация России и Китая при производстве.
Сейчас самым живым российским производством чипов считается «Микрон». Он продает свои разработки как российским компаниям, так и иностранным. Но технологии завода из начала 2000-х (180 нм, 90 нм, 65 нм). В небольших объемах производят то, за что попали под санкции. Российские чипы сегодня годятся только для паспортов, банковских карт и билетов в метро, но не для современных процессоров. Для сравнения, в Тайване производятся 7 и 5 нм. Это самые передовые технологии, использующиеся в современных смартфонах.
Также в России есть советское производство «Ангстрем», которое еще в те времена создавало чипы для советских калькуляторов и игр вроде «Ну погоди». Завод также до сих пор жив и делает старые чипы для более современных потребностей.
В 2007 году в России должен был запуститься еще один завод «Ангстрема-Т» – оборудование для него должно было прийти из Дрездена с завода AMD (производство достаточно новых на тот момент технологий – чипов на 90 нм). Правда, оборудование по неизвестным причинам приехало в Россию только в 2014 году, вероятно, так Германия избавилась от конкурентов. В итоге с момента покупки линии прошло уже 15 лет, производство не было запущено на массовый рынок, а предприятие обанкротилось.
Завод «Крокус наноэлектроника» в Москве – изначально построен как фабрика для сбора, а не производства микросхем. Тем не менее, он способен выпускать 64 нм, с перспективой развития до 32 нм. Однако один из поставщиков компонентов так и не заработал в России, а завод остался существовать – развалить его жалко, а запустить невозможно (слишком мало места для полного предприятия). До 2014 года также в России должен был запуститься новый завод в Зеленограде, однако и этого, по неизвестным причинам, не произошло.
Почему запуск своего завода по производству современных чипов крайне затруднителен?
Производство микросхем очень и очень дорогое «удовольствие» – чистая стоимость среднего по мощности чипа может достигать 12-15 тыс долларов. Для того, чтобы чипы были дешевыми для конечного потребителя, их нужно производить миллиардами и постоянно продавать по всему миру. Чтобы произвести такой объем, все предприятия должны работать не останавливаясь, в режиме 24/7. При этом затраты будут примерно одинаковыми, что завод загружен на 10%, что на 100%. В случае, если продать все не удается – расходы по поддержке предприятия ложатся на государство. Проблема в том, что рынок микроэлектроники в мире настолько забит существующими заводами по всему миру и их микросхемами в многомиллиардных объемах (до дефицита в пандемию и нынешних санкций), что «втиснуться» в него с конкурентоспособными ценами непросто – вложение это многомиллиардное, которое может окупиться через 10-20 лет.
Следующий вопрос – оборудование. Стоит сразу отметить, что в современном мире сделать полностью замкнутый цикл производства полупроводников меньше 90 нм (ntel Celeron M/D, AMD Athlon 64) не может ни одна страна, даже самая влиятельная и богатая. Всегда будет что-то, что завязано на других странах. Какие-то компании производят химию для вытравливания микросхем (процесс удаления материала из определенных областей при разработке микросхем), кто-то производит одни станки, кто-то – другие.
В США нет машины для фотолитографии, а это ключевой элемент всей технологии. Страна покупает его у единственного в мире производителя в Нидерландах (компания ASML). В Германии 20% оборудования из Японии. Так что для полного импортозамещения уйдет не один год (а может и десяток лет) только на разработку собственного оборудования. Хотя никто из современных производителей этим не занимается – каждый просто делает свое дело.
В 2021 году была утверждена Национальная стратегия развития электронной промышленности до 2030 года. Согласно этому плану, в России через 8 лет должно заработать предприятие по производству микросхем с топологией до 5 нм (как сегодня у Тайваня). Безусловно, к тому времени данные разработки устареют, но даже эта фабрика точно позволит России стать более независимой от иностранной электроники и усилит инженерный потенциал – в сравнении с нынешними заводами – точно. К тому же, если уж советские микрочипы все еще находят применение спустя столько лет, то для чипов 5 нм точно найдется применение.
Однако, поскольку Нидерланды (единственный производитель оборудования для таких чипов) по отношению к России является недружественной страной, в этом вопросе остается надеяться только на Китай. К слову, стоимость одной машины, которая способна создать самые маленькие и современные чипы, достигает 150 млн долларов. Деталь для чипа – модуль управления электропитанием может стоить 150 долларов. Логичным шагом будет покупка использованного оборудования – так делают многие страны, и это совершенно нормально.
И последняя сложность – квалификация сотрудников завода, поскольку работа с оборудованием микроэлектроники остается сложнейшей миссией. В России есть программисты, в которых нуждаются предприятия, а специалистов для физического дизайна микросхем – уже меньше. Технологов и инженеров для данного предприятия совсем мало. В любом случае, выпускников университетов придется обучать на самом предприятии. А затем — постараться удержать обученных специалистов от миграции, ведь заграницей зарплата на порядок выше.
Плотная мировая конкуренция, постоянно движущаяся вперед
На данный момент ведущими производителями полупроводников являются тайваньская Taiwan Semiconductor Manufacturing Company и корейская Samsung. На первую приходится 54% мирового рынка, на вторую – 17%. Северная Америка контролируют всего 12% мирового производства, благодаря государственной поддержке, обширному рынку и увеличению расходов на НИОКР. То есть, в отсутствии рынка сбыта не окупившиеся расходы Америка покрывает из собственного бюджета.
В ближайшие несколько лет по всему миру откроются 92 новых завода – 69 в Азии, 11 – в Европе и ближнем востоке, 12 – в США. Сколько сейчас заводов по всему миру – страны стараются не разглашать.
Сенат Конгресса США в 2021 году одобрил закон о выделении 52 млрд долларов на производства чипов в стране для «борьбы с зависимостью от китайских». Эти деньги предназначены не только для дорогущего оборудования и содержания, но и для регулярного ремонта дорог, ведущих к заводу, и улучшения водоснабжения. Кроме того, сегодня президент США Джозеф Байден подписал закон о выделении $280 млрд на поддержку выпуска в США микросхем. Такое трепетное отношение к технологиям США поддерживает ради гонки с Китаем, поскольку это вопрос их национальной безопасности.
