Научный руководитель единственной в РФ организации в сфере систем автоматизированного проектирования микросхем (САПР) – Института проблем проектирования в микроэлектронике РАН, академик Александр Стемпковский рассказал, как в текущей ситуации Россия может практически «с нуля» создать свою микроэлектронику.
В конце 80-х годов советская микроэлектроника занимала третье место в мире, отставая на 5 лет от США и Японии и уверенно догоняя их, напомнил академик. В эти годы в СССР были собственные САПР и электронное машиностроение, а чипы на 75-80% производились на отечественном оборудовании и из отечественных материалов.
Современные чипы состоят из миллиардов транзисторов 7-28 нм, умещающихся на маленьких кремниевых пластинах. САПР должно правильно размещать и соединять их между собой. Разработка соответствующего математического обеспечения стоит примерно как создание технологии производства микросхем.
В 1986 году, когда стало ясно, что СССР быстро сокращает отставание от лидеров, в Зеленограде был создан ЦИЭ – крупнейший Центр информатики и электроники для разработки САПР мирового уровня. В него вошел и Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН академика Стемпковского. Огромные средства были вложены как в разработку и производство, так и в жилмассивы, больницы, школы, инфраструктуру. В 1989 году делегация ведущих специалистов по САПР из США ознакомилась с разработками ЦИЭ и заявила, что они ни в чем не уступают американским.
В 1992 году деятельность ЦИЭ была заморожена, и сейчас российскую микроэлектронику надо вновь создавать почти с нуля. Хотя зеленоградский «Микрон» производит транспортные и банковские карты на чипах 180 нм, созданы отечественные компьютеры Эльбрус и Байкал, другая микроэлектроника, работающая, в частности, в оборонке, но все это – целиком на импортных технологиях, САПР и комплектующих. Производство российских чипов 180 нм полностью завязано на импортные оборудование и материалы, которые с началом санкций стали недоступны. Не говоря о том, что мировые лидеры в микроэлектроники достили уровня 180 нм свыше 20 лет назад, 90 нм – десятилетие с лишним. Современный мировой уровень – 7 и даже 3 нанометра, совсем иная микроэлектроника. Для ее создания требуются принципиально иные заводы, электронная промышленность, САПР.
В разработках чипов задействовано свыше 20 технологий сложнейшего уровня стоимостью миллиарды долларов каждая. Столько же может стоить создание САПР. Кроме того, это требует значительных затрат времени, за которое лидеры уйдут еще дальше вперед. Даже самые богатые страны не занимаются таким в одиночку, современная микроэлектроника давно стала интернациональной. В ней задействованы сотни заводов и других предприятий в разных странах. Россия оказалась в принципиально другой ситуации, в которой возможно только освоение полного цикла создания собственных микросхем.
Мировой лидер в сфере микрочипов, Тайвань, сумел догнать лидеров. Но за 30 лет. Теперь он занял порядка 60% мирового рынка и производит чипы 90-3 нм. Притом Тайвань представляет собой мировое производство, аккумулирующее технологии, оборудование и компетенции всего мира. Россия себе этот путь закрыла. И времени, как у Тайваня, у нее нет. Острейшая проблема требует своих путей решения.
Сейчас правительство РФ разрабатывает концепцию и стратегии развития отечественной микроэлектроники с вариантами типоразмеров 90, 28, 14, 7 нм и обещает влить в нее свыше 3 трлн рублей до 2030 года. Многие эксперты относятся к этим планам скептически, считая намерение догонять мировых лидеров тупиковым путем. В бюджете, как обычно, пропишут огромные вложения, будет достигнут уровень, скажем, 90 нанометров – 10-летней давности, а мир тем временем перейдет на стандарты 3 нм. Разрыв только вырастет.
По мнению академика Стемпковского, стратегия в данной ситуации может предусматривать пару параллельных процессов: полную «русификацию» технологий 90-180 нм с копированием имеющегося оборудования и частичным использованием разработок немногих дружественных стран и при возможности – внесением собственных идей. К примеру, в современной микроэлектронике критичны малейшие дефекты, ведущие к отказам супердорогого оборудования. Огромные средства сегодня вкладываются в технологии производства чипов, исключающие дефекты. Однако возможно иное решение проблемы – создание оборудования, в котором дефекты чипов будут не критичны. Оно особенно важно в экстремальных условиях – на войне и в космосе. Этот подход намного упростит технологии и сократит расходы. Академик Стемпковский поделился своей идеей с сотрудником Интел и тот просто не понял смысла. Интел таким никогда не занимался, а России, возможно, придется. Притом САПР могут быть собраны из находящихся в открытом доступе фрагментов других систем, если их доработать своими силами. Без высоких технологий и чипов на 14-3 нм, если иначе никак, можно и обойтись. Российские смартфоны можно делать с чипами на 90 нм. Функций будет меньше, но сейчас главное – гарантии возможности производства из своих компонентов в принципе. Образно говоря, россияне будут ездить не на Мерседесах и даже не на Киа, а на полностью своих Ладах, в которых не будет никаких импортных комплектующих и зарубежных компонентов. Тогда никакие санкции таким россиянам будут не страшны.
Второй процесс, который, согласно видению академика Стемпковского, должен быть запущен одновременно – заглядывать в будущее, организовать мозговой штурм, поиск принципиально иных технологий. К примеру, производства биочипов, квантовых и аналоговых вычислений, порядки превосходящих современные методы цифровой обработки информации. В отечественной истории бывали подобные примеры. Здесь воплощение очередной подобного плана требует определения его участников, составления четких дорожных карт, постановки конкретных задач со сроками и конкретной ответственностью для каждого. Тогда все должно у РФ получиться, уверяет академик Стемпковский.
Когда ЦИЭ в Зеленограде был закрыт, а экономика в стране подошла к стадии развала, он приехал в США, заинтересовал разработками центра Моторолу и добился заключения контрактов, работа по которым продлилась свыше 25 лет. Это сохранило коллектив и привело к разработкам в различных сферах микроэлектроники, информатики и математики, публикациям в престижных журналах. Правда, эти разработки оказались не востребованными отечественной промышленностью. Сейчас коллектив Александра Стемпковского состоит из без малого полусотни научных сотрудников, в том числе трех членов академии, десятка докторов и 11 кандидатов. Молодые ученые из его коллектива получили награды 26 международных престижных конкурсов по ИИ и Big Data. В одном из таких соревнований среди 500 команд из множества стран выиграла команда, состоявшая из одного человека – ученика академика Стемпковского. Сейчас ему исполнилось 40 лет, он членкор РАН.
По утверждению Александра Стемпковского, самое главное – ни полсотни, ни сотня сотрудников не может создавать САПР мирового коммерческого уровня. За рубежом этим занимается всего 3 компании с тысячами сотрудников в каждой. Именно их разработками пользовалась российская микроэлектроника. Сейчас возможно только делать всё самим. Следовательно, на базе Институт проблем проектирования в микроэлектронике РАН надо создать новое учреждение, подготовить сотни новых сотрудников, закупить новую технику. Вернуться к тому, что было запланировано в 80-х. Иного не дано, утверждает академик Стемпковский.
