http://93.174.130.82/digest/showdnews.aspx?id=36a0cb03-1fab-4442-9996-467e0d4610e3&print=1© 2024 Российская академия наук
Выживет ли наша микроэлектроника после отказа от сотрудничества тайваньских и сингапурских фирм? Удастся ли нам обрести импортонезависимость? Кто автор «тайваньского чуда»? Из-за чего китайцы тормозят сотрудничество с нами в области микроэлектроники? Почему патенты русских учёных висят в коридоре голландской фирмы, а не у нас? Когда изменится система, по которой нашим учёным приходится ждать элементарного оборудования и реактивов по полгода? Зачем ракете микрочип? Способен ли сегодняшний первокурсник МИРЭА отличить транзистор от резистора? На эти и другие вопросы главному редактору «Аргументов недели» Андрею УГЛАНОВУ отвечает академик РАН, президент РТУ МИРЭА, специалист в области физики твёрдого тела, твердотельной электроники Александр СИГОВ.
БЕНЗИН ВАШ – ИДЕИ НАШИ
– Александр Сергеевич, вы родились в Донецке, когда он ещё назывался Сталино. Вы поддерживаете связь с малой родиной?
– Могу с полной уверенностью сказать, что Донецк – это город науки. Особенно наука там стала расцветать с 60-х годов ХХ века. Тогда я там уже не жил, но у меня, как у любого российского специалиста в области физики твёрдого тела, со временем возникли там крепкие связи. Там были замечательные теоретики, научно-исследовательские институты. И до сих пор остались. Совсем недавно я получил от них сообщение с научной статьёй. Конечно, много людей уехало. Многие сейчас работают в российских вузах. Но люди остались, и я думаю, что всё в скором времени возродится. Самым мощным был Донецкий индустриальный институт. Позже, уже в хрущёвское время, открылся очень хороший университет. Советская ядерная физика зарождалась в том числе и в Харькове. Это был один из мощнейших научных центров. Там до войны работал Ландау. Что касается микроэлектроники, то первые советские транзисторы были созданы в Москве, а продолжались работы в Киеве.
– Сейчас миллиарды транзисторов умещаются на маленьком чипе. Я лет 15 назад разговаривал с академиком Соломоновым, «отцом» ракеты «Булава». Он говорил, что сейчас любое современное оружие является высокоточным. А это прежде всего электроника, которую закупали в Китае. Что-то изменилось за это время?
– До недавнего времени, а во многих случаях и до сих пор процесс изготовления микроэлектронных изделий в основном строился следующим образом. Проектирование выполнялось с использованием зарубежных систем автоматизированного проектирования (САПР). Затем эти проекты отправлялись на зарубежные фабрики – на Тайвань, в Сингапур и другие восточноазиатские страны. То есть работала формула «бензин ваш – идеи наши». Идеи российских учёных и разработчиков реализовывались на чужих мощностях. Сегодня все эти фабрики работать с нами отказались. Как следствие, правительство объявило в этой отрасли курс на импортозамещение, или, как я предпочитаю говорить, импортонезависимость. Мы идём к полной независимости от зарубежной элементной базы. Что касается Китая, чьи элементы использовались в том числе в космической отрасли, то это были радиационно нестойкие элементы, они выходили из строя. Нельзя сказать, что такое было всегда, но случалось нередко. Сейчас будет другой подход. Если говорить об оборонных изделиях, то это строгое выполнение норм, изделия будут проходить через военное представительство, с военной приёмкой по соответствующим нормативам. Но это небыстрый процесс. Сейчас важно создать собственную систему автоматизированного проектирования. Их много разных. Но, поскольку наши конструкторы раньше работали с зарубежными базами, нужно сделать так, чтобы наши базы с этими базами как-то сопрягались, чтобы можно было использовать данные, которые закладываются в уже существовавшие САПРы. Первоочередная задача – создать эти системы и научить людей с ними работать. И параллельно развивать собственное производство. В СССР была мощная электронная промышленность. Создавались средства производства, которых сегодня практически не осталось. Сейчас Минпромторг и Минобрнауки активно этим занимаются. Объявляются конкурсы по созданию промышленного оборудования для производства соответствующих изделий и элементной базы.
КАК НАМ НАКАЗАТЬ ТАЙВАНЬ?
– От тайваньских процессоров и чипов зависели не только мы. От них зависят почти все мировые производители электроники.
– Я был на Тайване много раз. Работа там поставлена замечательно. У нашего университета есть договоры с Тайванем. Наши студенты ездили туда даже в этом году, и несколько человек там сейчас работают. Не знаю, как с этим будет обстоять дело дальше.
– Как получилось, что именно Тайвань стал мировой фабрикой и почти 70% мировых процессоров делается именно там? Может быть, как в создании «японского чуда», за этим стоят американские деньги?
– У меня свой взгляд на этот вопрос. Несомненно, туда вложили большие деньги крупные мировые компании. И в Тайвань, и в Южную Корею, и в Сингапур. Там было решено несколько проблем. Во-первых, воспитание собственных кадров. Не разработчиков, а тех, кто обслуживает производящее оборудование. В этой сфере высокие зарплаты, и, соответственно, за эти места идёт конкуренция, и работу получают действительно высокоподготовленные люди. Но большие деньги вложил и сам Тайвань. И даже в каком-то смысле в этом участвовал Китай. Свою роль сыграло и особое восточноазиатское отношение к работе. Люди выполняют отдельные операции, но делают это очень ответственно и качественно.
– Введён запрет на любое взаимодействие Тайваня с российскими фирмами. Даже знаменитый и очень хороший процессор «Байкал» делали там. Нужно дать ответ на это. Я знаю, что для процесса изготовления плат посредством лазера требуется газ неон. Этот газ выделялся на металлургических предприятиях в Мариуполе и Одессе, и 70% мирового рынка неона приходилось на них. Сейчас Мариуполь и Одесса от этого рынка отрезаны. Зато неон научились производить у нас. Напрашивается логичный ответ: если вы не даёте нам процессоры, то мы не дадим вам неон и вы сами эти процессоры изготовить не сможете.
– Я не могу сказать с уверенностью, поскольку это не в моей компетенции, но убеждён, что такой подход будет иметь место, если уже не имеет. Причём не только с газом, но и, скажем, с редкоземельными металлами и другими вещами, очень важными для электроники и которые экспортировались Китаем и Россией. Думаю, поставки их уже приостановлены.
– Насколько Китай преуспел в создании микропроцессоров и чипов? Ясно же, что следующим объектом экономической атаки после нас будет Китай. И как с этим обстоит дело у нас? Ведь китайцы не будут нам в этом помогать. Зачем им конкурент?
– Даже сейчас видно, что китайцы очень аккуратно притормаживают эти отношения с нами. То, что китайцами сделано в микроэлектронной промышленности, сделано на зарубежном оборудовании. Но в чём-то они очень серьёзно продвигаются, вкладывают в исследовательские работы огромные деньги и получают хорошие результаты. У нас такого, к сожалению, не наблюдается. Мы можем что-то сделать в лаборатории, но до производства это не доходит. Между лабораторными исследованиями и промышленностью у нас пролегает пропасть.
КВАНТОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
– Одна голландская фирма под названием ASML может полностью остановить микроэлектронную промышленность всего мира. Она единственная обладает технологией экстремальной ультрафиолетовой литографии, которая позволяет создавать элементы размером до 3 нанометров. Это означает повышение плотности полупроводниковых деталей на чипе. Фирма была создана на деньги ведущих мировых производителей. В их числе Samsung, Intel, Apple и другие. Обошлось это всё в 24 миллиарда долларов. Субподрядчиков у неё больше тысячи. Великая мировая кооперация. Если нас из этой системы отодвинули, то какие у нас перспективы? У нас в Зеленограде создают микрочипы с разрешением, кажется, 36 нанометров. В десять раз крупнее голландских.
– Даже хуже. Порядка 50–60.
– Разработчики могут дойти до физического предела в 1 нанометр. А дальше в дело вступает квантовая физика, где действуют другие принципы. Может быть, лучше пойти этим путём, если на обычном поприще у нас шансы призрачные?
– В нескольких наших научных учреждениях и университетах занимаются квантовым компьютингом. Результаты есть, но пока они показывают только принципиальную возможность создания такого компьютера. О реализации пока говорить не приходится. Когда это произойдёт – это будет мощнейший прорыв. Но это вопрос будущего. Зато активно развивается квантовая связь на принципах квантового шифрования. Фирма «Инфотекс» совместно с сотрудниками физического факультета МГУ очень хорошо продвинулась в этом направлении. Уже созданы линии такой связи. Они пока не очень длинные, но они существуют. По этой линии можно, например, позвонить ректору МГУ Садовничему и поговорить с ним.
– В чём смысл такой связи? В невозможности её подслушать?
– В том числе. Подобрать ключ к такому шифрованию невозможно, потому что он каждый раз будет разный.
– Директором по развитию и планированию в той самой уникальной фирме ASML работает русский учёный по фамилии Банин. И не он один. Там работает много русских учёных. На стенах этой фирмы висят рамочки с патентами, среди которых огромная часть принадлежит российским учёным. Почему они висят не у нас, а в Голландии? Здесь нашим учёным денег не хватает?
– Да, денег не хватает. А вторая причина в том, что у нашей промышленности до совсем недавнего времени не было такой заинтересованности, как на Западе, в скорейшем внедрении результатов. Завод или фабрика выпускает свою продукцию, выполняет свои планы, и разработка чего-то нового им не очень экономически интересна. А на Западе очень жёсткая конкуренция, и есть острая необходимость выбрасывать на рынок всё новую и новую продукцию, обладающую всё более лучшими характеристиками. Поэтому наших учёных так активно приглашают на Запад. Там они приносят огромную пользу, а мы теряем умы. И их изобретения уезжают вместе с ними. Думаю, что в очень близком будущем положение у нас изменится в лучшую сторону.
– А чем их удержать? Только деньгами?
– Я думаю, большинству из них было бы интересно работать в условиях, когда их изобретения сразу уходили бы в дело, в реальный сектор. И чтобы их работа, их эксперименты проходили в комфортных условиях. Чтобы ты не ждал заказанного реактива год, а получал бы его на второй или третий день.
– А сейчас для получения реактивов надо в тендере участвовать?
– Конечно! Есть определённые нормы по суммам, которые можно тратить без конкурса. Особенно если эти суммы бюджетные, однако и с внебюджетными средствами много трудностей! Но в основном все покупки идут по конкурсу. То есть нужно опубликовать условия конкурса, на протяжении установленного времени получать предложения по нему, потом собирается комиссия и определяет, кто именно поставит вам требуемое оборудование. Неоднократно этот вопрос поднимался перед президентом страны, и он поддерживал идею необходимых изменений законодательства. Но до сих пор в этом плане ничего не решено.
МЕНЬШЕ НЕ ЗНАЧИТ ЛУЧШЕ
– У голландской ячейки размером в 2 нанометра и нашей размером 96 нанометров одинаковый функционал? Они различаются только размерами?
– Не стоит увлекаться модными представлениями, что чем меньше, тем лучше. В некоторых случаях это не имеет значения, а в некоторых большое даже предпочтительнее. В утюге, например, не нужны нанометры, там даже микроны будут отлично работать и даже лучше в силу своей большей надёжности. Но когда ты имеешь дело со схемами высокого уровня интеграции, сверхбольшими интегральными схемами, то чем меньше размер одного элемента, тем больше ты их можешь «загнать» в схему и тем больше функций ты сможешь реализовать в такой схеме.
– Классический пример, который у каждого под рукой, – это смартфон. Его функционал возрастает с каждым годом.
– Совершенно верно. Кроме расширяющегося функционала за счёт снижения размеров элементов мы получаем всё более высокое качество.
– Но если брать условную гиперзвуковую ракету с разделяющимися боеголовками, с её огромными размерами, то зачем там это нужно? Там можно поставить чип размером с бабушкин сундучок.
– Там размеры как раз не так критичны, хотя тоже важны. Там важнее надёжность.
– То есть говорить о беде в оборонке из-за невозможности получить наноразмерные электронные элементы не приходится?
– В некоторых случаях это всё же критично. Например, тот же смартфон вы сделать не сможете. Для ракет или кораблей это не так важно. Но есть другая проблема. В любой современной микросхеме десятки километров соединений между элементами. Одна из самых непростых проблем, которую нужно решать, создавая сверхбольшие интегральные схемы, – это проблема межсоединений, потому что там протекают токи и появляются соответствующие тепловые и индукционные потери. Сейчас делаются уже объёмные микросхемы, в которых много слоёв, и в каждом слое свои элементы. Слои эти нужно изолировать друг от друга хорошим диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью. Но чем выше диэлектрическая проницаемость, тем больше будет ёмкость соответствующих паразитных конденсаторов, которые там возникают. Поэтому уже несколько лет развивается линия исследований по созданию прослоек между слоями микросхем с помощью диэлектриков с низкой диэлектрической проницаемостью. Тогда паразитные ёмкости будут меньше. Идёт борьба, с одной стороны, с токами и, с другой – с паразитными ёмкостями.
АЛЬМА-МАТЕР
– В наше время было повальное увлечение электроникой. Все что-то паяли. Кто-то делал приёмники, кто-то – электрогитары. Из таких детей вырастали те, кто потом шёл в институты. Они уже могли отличить резистор от транзистора, понимали, что такое полупроводник. У меня ощущение, что сейчас мало кто вообще понимает, что это такое. Люди не знают, как всё работает, и умеют этим только пользоваться. Вы уже давно руководите знаменитым учреждением, которое раньше называлось Московский институт радиотехники, электроники и автоматики. Фантастический вуз. К вам каждый год поступают 4 тысячи студентов на бюджетные места и 4, 5 тысячи – на платные. Они хоть что-нибудь понимают?
– Всё не так мрачно. В этом году к нам поступило много людей, у которых балл ЕГЭ превышал 270 по трём экзаменам. Это очень хороший показатель. Если говорить об увлечённости, то радиолюбителей приходит меньше, чем раньше. Зато больше людей подкованы в области информационных технологий. Из 8, 5 тысячи на это направление поступило больше полутора тысяч. Мы третий вуз в стране после Московского физтеха и Новосибирского университета, который широко внедрил у себя систему контакта с промышленностью. Мы это называем системой «вуз – базовая кафедра – базовое предприятие». На таком триумвирате основана подготовка по очень многим направлениям. А этих направлений у нас больше ста. Начиная с третьего курса ребята всё больше и больше времени проводят на предприятии. Прямо там выполняют лабораторные работы. Им читают лекции лучшие специалисты страны. Мы связаны более чем с 50 предприятиями. Например, сегодня у нас был руководитель «Ростелекома» со своими вице-президентами. Создали первый в стране учебно-научный центр «Ростелекома».
– Вы, как и другие институты, сотрудничали с Российским фондом фундаментальных исследований РФФИ. Сколько студентов принимали в этом участие? И был ли от этого, как сейчас говорят, какой-то «выхлоп»?
– Как я уже сказал, у нас больше ста направлений подготовки и соответствующих кафедр. Около ста студентов участвовало в темах, которые выполнялись по грантам РФФИ. Ребята становились и авторами статей, и получали разного рода награды. Например, премии Академии наук по студенческим работам. Тех, кто хорошо работал, мы отбираем и оставляем на кафедрах или лабораториях. Это наша надежда. Это те, кто придёт после нас. А сейчас мы работаем вместе.
– В США есть знаменитый Массачусетский технологический институт. Чем отличается учёба там и у вас? Массачусетский университет получает ежегодно даже не сотни миллионов, а миллиарды долларов в виде пожертвований, за счёт чего и существует и развивается, собирая под свою крышу преподавателей со всего мира.
– Мы близки в своих идеях. Это подготовка специалистов, которые востребованы реальным сектором и которые сразу смогут приносить реальную пользу этому сектору. И с другой стороны, это подготовка научных работников с соответствующими задачами. Но наши возможности абсолютно разные. В Массачусетском технологическом только пожертвования ежегодно приносят миллиарды долларов. А есть ещё и государственное финансирование, и вклады оборонных компаний, и участие различных министерств США. Я там бывал неоднократно. У них только в отделе по работе с пожертвованиями работает больше ста человек. В их институте очень высокий уровень специалистов. Там сейчас работает больше 10 лауреатов Нобелевских премий. И это университет более широкого профиля, чем наш. Там есть и гуманитарные факультеты. Он просто держит своё традиционное название «технологический».
– А в вашем институте желают поработать индусы или китайцы?
– Да, мы регулярно получаем оттуда запросы. Мы постоянно контактируем с индийскими учёными. Они часто обращаются с просьбами взять кого-то из их молодых специалистов, защитивших диссертацию и ищущих своё место в жизни.
– Они же не учат ваших студентов?
– Нет, в основном эти просьбы касаются не преподавательской, а научной деятельности. А в преподавательской работе мы на самообеспечении. Во всяком случае пока.