Интервью с Николаем Алексеевичем Шелепиным, д.т.н., руководителем научного направления микроэлектроники, Институт нанотехнологий микроэлектроники РАН, в ежегоднике "Живая электроника России 2025"
Мы встретились с Николаем Алексеевичем Шелепиным, чтобы обсудить итоги недавно прошедшего форума «Микроэлектроника 2024», в работе которого он принял участие в качестве модератора, реализуемость Стратегии развития микроэлектронной отрасли, вопросы импортозамещения, технологической безопасности и подготовки кадров.
Скрытый текст
В одном из своих недавних интервью вы высказали мысль о том, что для удовлетворения насущных потребностей российского рынка микроэлектронным компаниям не требуются самые современные фотолитографы – достаточно освоить диапазон от 180 до 40 нм и создать задел на будущее. Как в этой связи вы относитесь к заявлению представителя Минпромторга на форуме «Микроэлектроника 2023» о том, что к 2027 г. в России будет освоено серийное производство микропроцессоров по 28-нм нормам на 300-мм пластинах?
Судя по многочисленным сведениям, почерпнутым из СМИ, план освоения 28-нм технологии на пластинах диаметром 300 мм в 2027 г. действительно существовал и имел основания на успех. Этот план составлялся задолго до 2022 г. и казалось, что есть возможность преодолеть имевшиеся трудности, связанные, главным образом, с санкционными ограничениями. Полагаю, что указанное заявление представителя Минпромторга базировалось именно на тех планах. Теперь же, в условиях жестких тотальных ограничений на поставку оборудования для микроэлектроники, из-за которых даже китайские компании, как правило, не рискуют в открытую сотрудничать с российскими, этот срок будет передвинут на неопределенное время. При этом считаю, что, несмотря на все сложности, эта цель должна оставаться приоритетной для России, поскольку только идущий может осилить дорогу.
Замечу также, что основанием для суждения о неактуальности создания собственных установок литографии с экстремальным ультрафиолетом (EUV) является отсутствие у нас всего остального оборудования для уровней технологий 16–14 нм и ниже, для которых актуально применение EUV. Эти разработки еще не начались, так как для их реализации собственными силами необходимо пройти предыдущие уровни, набраться опыта, добиться положительных результатов и преодолеть ошибки. Кроме того, 28-нм технология осуществляется без помощи EUV-литографов – используются литографы, работающие с длиной волны 193 нм.
Этот вопрос вытекает из предыдущего. Несколько лет тому назад, выступая на форуме по микроэлектронике, вы сказали, что цели, декларируемые в Стратегии развития электронной промышленности до 2030 г., невыполнимы ни по финансированию, ни технически в условиях санкций. Соответственно, требуется поставить иные – реальные задачи. Было ли что-то сделано, чтобы скорректировать эти неосуществимые цели?
Должен с удовлетворением констатировать, что было сделано очень много. Главное, объем государственных инвестиций в развитие микроэлектроники вырос во много раз и в настоящее время сопоставим с аналогичными инвестициями ряда стран с развитой микроэлектронной промышленностью. На форуме «Микроэлектроника 2023» вице-премьер Д.В. Мантуров сообщил, что государство выделило на развитие отрасли в 2023 г. 147 млрд руб., а в 2024 г. запланирован объем в 2010 млрд руб. В 2020 г. объем финансирования составил всего 10 млрд руб. Разработки начаты по всем направлениям: технологическое оборудование, сверхчистые материалы, системы автоматизированного проектирования, технологии изготовления фотошаблонов и непосредственно самих микросхем. Конечно, российские инвестиции уступают американским или, тем более, китайским, но они многократно больше прежних. И если еще в 2021 г. после прочтения Стратегии состояние российской микроэлектроники можно было выразить словами «застыла в ожидании», то уже в 2022 и, тем более, в 2023 г. можно считать, что российская микроэлектроника «побежала». Вопрос: куда мы добежим к 2030 г.? Кроме всего комплекса научных, технических и технологических проблем, которые необходимо решать, весьма остро возникает проблема, откуда возьмутся сразу много новых высококвалифицированных специалистов для реализации поставленных задач в эти сроки?
Формально «Стратегия развития электронной промышленности до 2030 г.», утвержденная в январе 2020 г., не изменялась. По крайней мере, об этом нет каких-либо сообщений. Но в Минпромторге России разрабатываются конкретные планы по реализации развития микроэлектроники. Весной 2023 г. были утверждены два ключевых для отечественной микроэлектронной индустрии документа – «Концепция технологического развития на период до 2030 г.» и указ Президента РФ «Основы государственной политики России в области развития электронной промышленности на период до 2030 г. и дальнейшую перспективу». Все это доказывает серьезность намерений руководства государства вывести микроэлектронную промышленность на достойный уровень.
Однако решение обозначенных задач в части достижения технологического уровня 28 нм в 2027 г. и 14 нм в 2030 г. при условии невозможности закупок соответствующего технологического оборудования представляется нереальным. Следует заметить, что ключевое технологическое оборудование для производства самых передовых микросхем изготавливается очень ограниченным количеством компаний. К ним относятся: ASML (Голландия), Applied Materials (США), Lam Research (США), KLA (США), Tokyo Electron (Япония), которые шли к этому уровню десятки лет. При этом даже китайские микроэлектронные компании, освоившие уровень 28 нм и меньше, пока осуществляют производство на оборудовании передовых мировых компаний, а не на своем. Кстати, в 2023 г. в Китай импортировано оборудование для производства чипов на 40 млрд долл.
Каковы ваши впечатления от прошлогоднего форума «Микроэлектроника 2024»? Как в целом вы оцениваете качество докладов и актуальность их тематики? Вас не смущает то обстоятельство, что многие работы, представленные докладчиками, все еще остаются на уровне исследований или намерений?
Форум был весьма представительный и хорошо организован. Качество докладов и их актуальность соответствует уровню развития нашей науки и техники в области микроэлектроники. Тот факт, что многие доклады все еще остаются на уровне исследований или намерений, отражает объективную реальность – значительные инвестиции в развитие отрасли начались практически только в 2022 г., и время их отдачи в виде практически реализованных достижений еще не наступило.
Какие главные трудности вы видите на пути обеспечения технологической безопасности нашего государства? Как обойти их? Какие механизмы взаимодействия с правительством следовало бы скорректировать или наладить для более эффективного решения этих задач?
Для ответа на такой непростой вопрос надо бы исходить из определения, что такое «технологическая безопасность государства». К сожалению, мне не удалось найти определение этого понятия в нормативных государственных документах. Поэтому позволю себе свести поставленный вопрос к следующему: понятие технологической безопасности эквивалентно понятию технологической независимости. А от общей технологической независимости перейти к технологической независимости в области микроэлектроники, которая в современных условиях является ключевым фактором общей технологической независимости. На форуме «Микроэлектроника 2024» были дискуссии на тему «Технологическая независимость в микроэлектронике – что это такое?», в том числе на «Круглом столе ТАСС», где был сделан следующий вывод: технологическая независимость в микроэлектронике это способность государства силами отечественной микроэлектронной промышленности при некотором взаимодействии с микроэлектронными компаниями дружественных стран обеспечить производителей электронной аппаратуры ОПК и КИИ необходимым набором электронной компонентной базы для обеспечения национальной безопасности.
Если исходить из этих определений, то очевиден ответ на вопрос об имеющихся трудностях. Трудность всего одна – поднять микроэлектронную промышленность до указанного уровня. Эту проблему нельзя обойти. Ее необходимо преодолеть. В настоящее время уровень взаимодействия всего микроэлектронного сообщества с правительством – самый высокий, так как основной представитель этого сообщества – президент РАН, который является профессионалом в микроэлектронике.
Насколько, по вашему мнению, китайские производители микроэлектроники способны заменить ушедшие западные компании? Речь не о простой продукции вроде универсальных операционных усилителей, а о высокопроизводительных микроконтроллерах, прецизионных времязадающих микросхемах и т.д.
Давайте правильно формулировать вопрос. Западных производителей микроэлектронной продукции в России никогда и не было, в отличие от того же Китая или Малайзии. Но мы могли относительно просто покупать микросхемы западных компаний, хотя и не всегда это соответствовало их законодательству в части получения лицензий (в основном, американскому). За такие нарушения некоторые поставщики даже попадали в американские тюрьмы. После введения жестких санкций эти закупки значительно усложнились. Технологический уровень китайских передовых компаний существенно превосходит российский. К тому же, их гораздо больше. Соответственно, закупленные микросхемы китайских производителей в значительной степени способны заменить микросхемы западных компаний, в том числе высокопроизводительные микроконтроллеры и другие ИС, изготовленные по технологии вплоть до 28 нм. Но далеко не все, которые нам хотелось бы закупать. Следует также понимать, что китайские копании не хотят попасть в ограничительные списки США за сотрудничество с Россией.
Минпромторг уже довольно давно ввел статус «российский производитель», который дает определенные преимущества его обладателю. Насколько эта мера поможет импортозамещению?
Любая господдержка российской микросхемы в виде преференций или других преимуществ перед зарубежными ИС способствует импортозамещению – недавно, например, стало известно о скандальном разоблачении подделки документов на присвоение статуса российской микросхемы.
Параллельный импорт – панацея или паллиатив? Он помогает восстановлению отечественной электроники или, напротив, сдерживает ее развитие?
Панацеей такой импорт не может быть – в любой момент существует риск его прекращения. Естественно, это паллиатив, поскольку имеется множество востребованных микросхем, которые изготавливаются только компаниями недружественных стран, поддерживающих санкции США. С учетом огромного количества ныне решаемых проблем параллельный импорт – необходимость, которая не мешает развитию отечественной микроэлектроники.
Понятно, что на такое развитие отечественной микроэлектроники, которое позволило бы заметно сократить ее отставание от развитых стран, рассчитывать не приходится, и на то имеется много объективных причин. И все-таки: это окончательный приговор или можно надеяться, например, на то, что объединение инженерных усилий, ресурсов, совместное финансирование в рамках БРИКС позволит со временем освоить необходимые передовые технологии? Или щедрое и хорошо контролируемое госфинансирование позволит реализовать качественно новые подходы и даст мощный толчок развитию микроэлектроники?
Начнем с середины вопроса. Возможна ли кооперация нескольких стран в рамках БРИКС для создания передовой микроэлектроники? Для этого необходимо, чтобы эти страны оказались готовы к получению такого же уровня санкций США, который испытывает Россия. По-моему, это пока нереально. Кроме того, во главе этой кооперации, очевидно, должна быть страна с наиболее развитой микроэлектроникой. В БРИКС это Китай. Готов ли Китай делиться своими технологиями с другими странами и особенно с Индией?
Что касается каких-то качественно новых подходов, которые обеспечат революционный рывок развития технологий микроэлектроники, то я в них не верю по двум причинам. Во-первых, физику и технологию не обманешь. Революционными этапами развития было создание транзисторов и планарной технологии изготовления микросхем. Далее всё развивалось и продолжает развиваться, главным образом, за счет уменьшения размеров и усложнения технологии. Во-вторых, более чем за сорокалетний период своей работы в микроэлектронике мне доводилось готовить десятки отзывов на якобы революционные предложения разных организаций и граждан. Среди них не помню ни одного, которое имело бы обоснование для экспериментальной проверки.
Теперь к началу вопроса. Утверждение, что «… такое развитие отечественной микроэлектроники, которое позволило бы заметно сократить ее отставание от развитых стран, рассчитывать не приходится», на мой взгляд, некорректно. О каких странах мы говорим? И о какой технологии? В 2024 г. всего две корпорации в мире – TSMC (Тайвань) и Samsung (Корея) – изготавливали чипы микросхем с технологическим уровнем 3 нм и наметили выход на уровень 2 нм в 2025–2026 гг. Соглашусь, что пока путь достижения уровня, близкого к тому, которого достигли эти компании, даже не просматривается. Владение такими технологиями стоит очень и очень дорого, и многие компании, бывшие еще 5–10 лет назад в числе передовых, остановились на том или ином предыдущем технологическом уровне, а затем перешли на изготовление чипов на основе своих разработок в TSMC и другие контрактные фабрики (фаундри). Вполне вероятно, и Россия могла бы пойти по такому пути, но передовые фаундри перестали выполнять российские заказы. И теперь мы преодолеваем многократно возросшие проблемы и очень сожалеем об упущенных возможностях. Например, о проекте, предлагавшемся еще в 2009 г., когда мы только завершали запуск технологии уровня 180 нм на пластинах диаметром 200 мм. Проект предполагал строительство нового завода и освоение технологии 65 нм на пластинах 300 мм. По какой-то причине на него в последний момент не нашлось финансирования. А ведь тогда осуществить проект можно было без особых проблем по аналогии с запуском технологии 180 нм, а затем и 90 нм в ОАО «НИИМЭ и Микрон». И оборудование можно было купить, и несколько зарубежных компаний готовы были продать лицензию на технологию. Если бы тот проект был выполнен и поддержано дальнейшее развитие, то уже к 2014 г. в России могла бы появиться 28-нм технология. Однако случилось то, что случилось.
Считаю, что нынешней целью программы развития нашей отрасли должна быть не погоня за самым передовым уровнем, а достижение технологической независимости в микроэлектронике, как она определена выше.
Как ускорить развитие отечественной микроэлектроники? Как обеспечить тесную связь между разработками НИИ и микроэлектронным производством?
Начнем со второго. Отраслевые «микроэлектронные» НИИ давно стали акционерными обществами и зарабатывают деньги, выполняя заказы государства и других заказчиков на разработку и производство изделий микроэлектроники. Поэтому такой вопрос, например, для НИИ электронной техники (Воронеж) или НИИ молекулярной электроники (Зеленоград) просто отсутствует.
Совсем другое дело – институты Академии наук, финансируемые из бюджета. До недавнего времени они работали по своим программам, зачастую не связанными с практическими задачами промышленности. Кроме того, их оснащенность оборудованием не позволяет осуществлять разработки, которые можно было бы сразу использовать в промышленности. И эта, казалось бы, неразрешимая проблема имеет простое решение, которое, естественно, требует затрат.
В стране, планирующей значительное развитие микроэлектроники, необходимо наличие общего научного центра, оснащенного типовым технологическим оборудованием для изготовления КМОП-микросхем с технологическим уровнем не хуже 180 или 90 нм с возможностью дальнейшей модификации. Этот центр должен быть укомплектован хорошим аналитическим и контрольно-измерительным оборудованием, иметь достаточное количество свободных ЧПП для размещения новых единиц оборудования при разработке новых технологических процессов, тестировании и испытаний создаваемого технологического оборудования и материалов. Этот центр не должен осуществлять серийное производство какой-либо продукции. Разработки должны сразу передаваться в производство на действующие заводы, которые будут согласовывать технические задания и обеспечивать внедрение. Таким образом, этот центр – некий аналог научного центра IMEC в Бельгии, о котором уже давно мечтают в нашем микроэлектронном сообществе. Полагаю, без такого центра создание передовых российских микроэлектронных технологий и оборудования будет сильно тормозиться.
Кстати, в 2023 г. пять институтов РАН, занимающихся вопросами микроэлектроники, были переданы в распоряжение Национального исследовательского центра «Курчатовский институт». Видимо, предполагается, что концентрация усилий под единым управлением позволит НИЦ «Курчатовский институт» осуществить какие-то крупные прорывы в отечественной микроэлектронике. Будем надеяться, а время покажет.
Что касается вопроса о том, как ускорить развитие отечественной микроэлектроники, то ответ на него мог бы занять несколько страниц рекомендаций, но я предложу всего четыре. Поскольку основным инвестором в развитие микроэлектроники является государство, то министерство, осуществляющее управление этим процессом от лица государства, должно реализовать:
− квалифицированное управление выделяемыми инвестициями, для чего принимать соответствующие решения с опорой на мнения профессионалов;
− квалифицированный контроль над выполнением исследований и разработок по всем этапам НИОКР;
− принятие цели программы и дорожной карты с указанием четких узлов и временных этапов развития технологий;
− государственную поддержку предприятий и организаций, обеспечивающих выполнение ключевых узлов развития технологий.
Насколько, на ваш взгляд, подготовка будущих инженеров соответствует требованиям к их дальнейшей деятельности в области микроэлектроники? Что вы как выпускник МИЭТ посоветовали бы, например, добавить в программу обучения студентов для того, чтобы они быстрее адаптировались к производству?
Программы подготовки будущих инженеров вполне удовлетворительны. Вопрос в качестве их подачи студентам и готовности учащихся к восприятию материала. Задача высшего образования – дать будущим инженерам базовые знания и способность применить их для освоения будущей специальности, включая сведения о книгах и справочниках, в которых можно найти требуемые сведения. Никто из выпускников не будет готов к профессиональной деятельности сразу после университета без стажировки по будущей специальности непосредственно на предприятии в процессе учебы. Практика прохождения стажировки и выполнения дипломной работы (или магистерской диссертации) непосредственно на предприятиях обеспечивает полноценную подготовку специалистов, достаточно быструю адаптацию к производству или выполнению НИОКР в составе коллектива предприятия. Если такой практики нет, то выпускник, пришедший на конкретную работу из университета, станет специалистом примерно через год при наличии хорошего наставника.
Предлагать какие-то изменения в содержании программ обучения я не рискнул бы. Повторюсь, программы вполне удовлетворительные. Нужны, конечно, высококвалифицированные преподаватели, которых почему-то всегда не хватает. А напутствие у меня есть для студентов, которые выбрали работу в микроэлектронике:
1. В любой работе, связанной с микроэлектроникой, всегда можно найти что-то очень интересное.
2. Наш старшина во время моей срочной службы в Советской армии говорил: «К любому высшему образованию необходимо иметь хотя бы среднюю сообразительность».
