Для технологического прорыва в микроэлектронике необходимо создавать новые материалы
28.09.2022 08:25:23
Микроэлектроника является камнем преткновения в достижении технологической безопасности. Нельзя сказать, чтобы в Беларуси и союзной России напрочь отсутствовали технологии в этой области. Есть и научные разработки, и вполне уникальные изделия. Даже имеется определенная производственная база. Другой вопрос, что эти достижения, как ни крути, стоят на импортном фундаменте, на кирпичиках которого (в большинстве случаев) — клейма западных государств (они нынче объявили нам технологическую блокаду). Чтобы выиграть в технологическом противостоянии (будем называть вещи своими именами), необходимо всерьез и глубоко браться за фундаментальную науку. Ведь микроэлектроника начинается не с «припаивания» к кристаллу полупроводников, не с конструирования транзисторов или разработки сложных интегральных микросхем, а с металловедения и химии. Лидерство, да и просто производство на полностью собственной технологической базе невозможно без создания новых материалов, производства чистых металлов, газов, химикатов.
коллаж любови царюк
Глобальный трансферт технологий закончился. Если не навсегда, то надолго. И очевидно, что полноценное сотрудничество в научно-технологической сфере практически невозможно. При всех огромных минусах в сложившейся конъюнктуре существует огромный плюс: стимулирует развитие высокотехнологичных сфер. Импортозамещение сегодня чуть ли не самое популярное слово. Как и достижение технологической, промышленной, продуктовой независимости (или сведение ее к минимуму) от зарубежных поставок. Сочно и много сейчас говорят про цифровизацию, необходимость создания цифровых двойников, перевод наших «аналоговых» заводов и фабрик на функционирование по принципу смарт-индустрии.
Робототехника, автоматизация, разработка и производство умной продукции с электронной начинкой — правильные и нужные начинания. Но, как ни крути, сколько ни делай собственных разработок, огромная импортная зависимость будет сохраняться. Возможно, какие-то позиции удастся закрыть за счет поставок из стран, которые не поддерживают санкции. На какой-то период получится решить проблему. Однако риски зависимости от иностранных технологий не исчезают, а лишь трансформируются. В современном мире есть много форс-мажорных обстоятельств. И эпидемия в 2020—2021 годах ярко продемонстрировала, насколько необходимо для устойчивого развития обладать собственными научно-техническими разработками в ключевых, стратегических направлениях. И микроэлектроника — одно из них. А если копнуть глубже, то следует создавать фундаментальный базис в спектре научных направлений, достижения в которых и обеспечивают конкурентоспособность в производстве элементной базы.
А в микроэлектронике все начинается с так называемой подложки, на которую потом и крепятся кристаллы. Когда-то, на заре микропроцессорной индустрии, чипы можно было назвать кремниевыми. Нынче для подложки используют различные материалы, создавая из них сложные, многослойные структуры с заданными характеристиками. Процесс сложный, наукоемкий, основан на технологиях моделирования и конструирования. Грубо говоря, разработчики материалов идут от обратного: не синтезируют сначала какое-нибудь новое вещество и потом изучают его характеристики. Лабораторный путь дорогой и длинный. Сегодня при помощи специального программного обеспечения сначала «создают» вещество почти на молекулярном уровне с заданными характеристиками, а потом уже начинается следующий интересный и сложный этап — как новый материал произвести. В промышленных масштабах. И это отдельная технологическая история.
И таких этапов, требующих фундаментальных знаний и компетенций в различных областях химии, физики, приборостроении, достаточно много. И все они требуют разностороннего и глубокого научно-исследовательского сопровождения, плюс специализированного программного обеспечения для моделирования и конструирования на каждом этапе. И непосредственно для производства микросхем, можно сказать, на конечной стадии, необходимы сложные химикаты, чистые металлы, газы… А их производство — отдельная отрасль, которая на просторах СНГ отсутствует полностью. Сложно с высоты прожитых трех десятилетий судить о конкурентоспособности советской малотоннажной химии. Но такие производства в СССР были. Причем они подкреплялись и фундаментальной наукой, и многочисленными отраслевыми НИИ по различным узким направлениям. Правда, эти производства стали приходить в упадок еще в перестроечные 1980-е годы и окончательно развалились в 1990-е. И много, слишком много материалов для производства микроэлектроники мы (в данном случае имею в виду СНГ) вынуждены импортировать. Как почти на 100 процентов зависим и от иностранного специализированного программного обеспечения. А это порождает риски не только в части поставок, но и более глубокой технологической зависимости: в импортных изделиях уже заложены подходы, которые в определенной степени укладывают в прокрустово ложе научную фантазию и амбиции. На чужой научно-технической базе однозначно совершить прорыв не удастся.
Неужели так и не сможет вырваться из зависимости? Не стоит быть скептиками, но необходимость в реализме есть. Преодолеть разрыв возможно, но для этого понадобятся долгие годы напряженной работы. И не только непосредственно сферы микроэлектроники, но и десятков смежных направлений, которые обеспечивают эту отрасль научной базой, фундаментальной науки. Без нее в этом вопросе никуда не деться. И необходима не отраслевая, а большая разносторонняя стратегическая программа, которая бы охватывала все этапы производства элементной базы. Кроме того, пересмотреть некоторые вопросы образования и подготовки кадров.
Впрочем, как и преференциальные режимы для некоторых инновационных компаний. В том же IT-секторе. Ни в коем случае не стоит сбрасывать со счетов оперативные и тактические задачи. Современная реальность подкидывает много вызовов, на которые необходимо отвечать здесь и сейчас. И с разной степенью успеха нам это удается. Но не стоит упускать из виду стратегические треки. По ним предстоит большая, кропотливая и долгая работа. И с акцентом на научно-исследовательскую работу. Так как микроэлектроника по доле НИОКР в готовой продукции занимает второе место после микробиологии. Словом, хотим мы или нет, но, чтобы стать независимыми в электронной сфере, придется расширять и углублять сферу науки. По всем векторам: фундаментальным и прикладным, физики и химии, новых материалов и математических моделей…
volchkov@sb.by
коллаж любови царюкГлобальный трансферт технологий закончился. Если не навсегда, то надолго. И очевидно, что полноценное сотрудничество в научно-технологической сфере практически невозможно. При всех огромных минусах в сложившейся конъюнктуре существует огромный плюс: стимулирует развитие высокотехнологичных сфер. Импортозамещение сегодня чуть ли не самое популярное слово. Как и достижение технологической, промышленной, продуктовой независимости (или сведение ее к минимуму) от зарубежных поставок. Сочно и много сейчас говорят про цифровизацию, необходимость создания цифровых двойников, перевод наших «аналоговых» заводов и фабрик на функционирование по принципу смарт-индустрии.
Робототехника, автоматизация, разработка и производство умной продукции с электронной начинкой — правильные и нужные начинания. Но, как ни крути, сколько ни делай собственных разработок, огромная импортная зависимость будет сохраняться. Возможно, какие-то позиции удастся закрыть за счет поставок из стран, которые не поддерживают санкции. На какой-то период получится решить проблему. Однако риски зависимости от иностранных технологий не исчезают, а лишь трансформируются. В современном мире есть много форс-мажорных обстоятельств. И эпидемия в 2020—2021 годах ярко продемонстрировала, насколько необходимо для устойчивого развития обладать собственными научно-техническими разработками в ключевых, стратегических направлениях. И микроэлектроника — одно из них. А если копнуть глубже, то следует создавать фундаментальный базис в спектре научных направлений, достижения в которых и обеспечивают конкурентоспособность в производстве элементной базы.
А в микроэлектронике все начинается с так называемой подложки, на которую потом и крепятся кристаллы. Когда-то, на заре микропроцессорной индустрии, чипы можно было назвать кремниевыми. Нынче для подложки используют различные материалы, создавая из них сложные, многослойные структуры с заданными характеристиками. Процесс сложный, наукоемкий, основан на технологиях моделирования и конструирования. Грубо говоря, разработчики материалов идут от обратного: не синтезируют сначала какое-нибудь новое вещество и потом изучают его характеристики. Лабораторный путь дорогой и длинный. Сегодня при помощи специального программного обеспечения сначала «создают» вещество почти на молекулярном уровне с заданными характеристиками, а потом уже начинается следующий интересный и сложный этап — как новый материал произвести. В промышленных масштабах. И это отдельная технологическая история.
И таких этапов, требующих фундаментальных знаний и компетенций в различных областях химии, физики, приборостроении, достаточно много. И все они требуют разностороннего и глубокого научно-исследовательского сопровождения, плюс специализированного программного обеспечения для моделирования и конструирования на каждом этапе. И непосредственно для производства микросхем, можно сказать, на конечной стадии, необходимы сложные химикаты, чистые металлы, газы… А их производство — отдельная отрасль, которая на просторах СНГ отсутствует полностью. Сложно с высоты прожитых трех десятилетий судить о конкурентоспособности советской малотоннажной химии. Но такие производства в СССР были. Причем они подкреплялись и фундаментальной наукой, и многочисленными отраслевыми НИИ по различным узким направлениям. Правда, эти производства стали приходить в упадок еще в перестроечные 1980-е годы и окончательно развалились в 1990-е. И много, слишком много материалов для производства микроэлектроники мы (в данном случае имею в виду СНГ) вынуждены импортировать. Как почти на 100 процентов зависим и от иностранного специализированного программного обеспечения. А это порождает риски не только в части поставок, но и более глубокой технологической зависимости: в импортных изделиях уже заложены подходы, которые в определенной степени укладывают в прокрустово ложе научную фантазию и амбиции. На чужой научно-технической базе однозначно совершить прорыв не удастся.
Неужели так и не сможет вырваться из зависимости? Не стоит быть скептиками, но необходимость в реализме есть. Преодолеть разрыв возможно, но для этого понадобятся долгие годы напряженной работы. И не только непосредственно сферы микроэлектроники, но и десятков смежных направлений, которые обеспечивают эту отрасль научной базой, фундаментальной науки. Без нее в этом вопросе никуда не деться. И необходима не отраслевая, а большая разносторонняя стратегическая программа, которая бы охватывала все этапы производства элементной базы. Кроме того, пересмотреть некоторые вопросы образования и подготовки кадров.
Впрочем, как и преференциальные режимы для некоторых инновационных компаний. В том же IT-секторе. Ни в коем случае не стоит сбрасывать со счетов оперативные и тактические задачи. Современная реальность подкидывает много вызовов, на которые необходимо отвечать здесь и сейчас. И с разной степенью успеха нам это удается. Но не стоит упускать из виду стратегические треки. По ним предстоит большая, кропотливая и долгая работа. И с акцентом на научно-исследовательскую работу. Так как микроэлектроника по доле НИОКР в готовой продукции занимает второе место после микробиологии. Словом, хотим мы или нет, но, чтобы стать независимыми в электронной сфере, придется расширять и углублять сферу науки. По всем векторам: фундаментальным и прикладным, физики и химии, новых материалов и математических моделей…
volchkov@sb.by