Важность радиоэлектронных компонентов в современном мире невозможно переоценить. Они – основа большинства устройств, которыми мы постоянно пользуемся: от смарт-часов до спутников. Из-за действия санкций большинство стран вынуждено пересматривать логистику поставок. Государство и бизнес работают над решением основного вопроса – «налаживать собственное производство либо приобретать за рубежом».

В настоящее время наблюдается тенденция роста российского рынка микроэлектроники. Из-за исторического отставания в технологиях, около 83% компонентов – импортного производства. Лидерство в сфере высокотехнологичных микросхем принадлежит иностранным поставщикам (STMicroelectronics, Texas Instruments, NXP Semiconductors). В этой статье – объективное сравнение российских и зарубежных производителей с указанием их достоинств и недостатков.

Рынок радиоэлектронных деталей: глобальные и локальные аспекты

Кризисы не способны повлиять на рост мирового рынка полупроводников. Его объем в 2020 г. составлял $440 млрд., а уже через год доходы выросли на 26,3%. Большая часть мирового производства (70%) принадлежит американской компании Intel, южнокорейской Samsung и тайваньской TSMC. К концу 2025 г они планируют перейти на производство чипов по норме 3 нм вместо сегодняшних 5-7 нм. TSMC ежегодно выпускает кремниевые пластины в количестве 15 млн. штук. Они используются в процессорах Qualcomm, Apple, NVIDIA. Санкции США на поставки литографического оборудования позволяют Китаю занимать лишь 16% рынка из-за ограничений.

Отставание российской микроэлектроники от лидеров – довольно серьезное. На крупных предприятиях типа «Микрон» применяются технологии в 90-65 нм, которые использовались в чипсетах Интел в 2006 году. В этот же период Intel Pentium 4 изготавливался по нормам в 180 нм, а сейчас AMD Ryzen выпускается в 5 нм.

К 2021 г. российский рынок полупроводников был оценен приблизительно в $3 млрд. (не более 1% мирового объема). Вьетнам, Китай, Малайзия, другие государства Юго-Восточной Азии поставляют в РФ 83% радиоэлектронных деталей (с памятью и микроконтроллерами).

В нашей стране принимаются меры по сокращению технологического разрыва. Правда, не слишком успешно. До 2024 г. должны были быть построены предприятия с техпроцессом в 28 нм. Для этой цели выделили $3,6 млрд. Также изготовлением субмикронных полупроводников (топологические размеры – 130/90 нм) должна была заниматься организация «Ангстрем-Т». Несмотря на возложенные на проект большие надежды, компания в 2018 г. была признана банкротом с последующей продажей акций.

Государство поддерживает отечественных производителей введением налоговых льгот для дизайн-центров. Меры предусматривают снижение налога на прибыль (от составляет всего 3%), наличие субсидий на ведение научных разработок. Для сравнения, в 2020 г. Intel израсходовал на научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы $12,9 млрд., что в 50 раз больше, чем российские расходы на НИОКР.

Из-за внешних политических событий наш отечественный рынок максимально зависит от иностранных технологий. До февраля 2022 г. фабрики Samsung и TSMC изготавливали чипы «Эльбрус» и «Байкал» отечественной разработки. Выпуск был остановлен, а попытки производить их на заводе «Микрон» и других предприятиях, не увенчались успехом. Поэтому так остро стоит вопрос о необходимости развития собственной инфраструктуры.

Достоинства российских производителей

Основное преимущество для клиентов – локализация производственных мощностей, что способствует снижению зависимости от зарубежных поставок. Отечественные предприятия микроэлектроники GS Nanotech, расположенное в Калининградской области, АО «Группа Кремний Эл» в Брянске, НИИПП в Томске корпусируют микросхемы, осуществляя полный цикл производства. Изготовление микроэлектроники внутри страны уменьшает расходы на логистику и снижает риск срыва поставок по причине введенных санкций. С 2023 г. «Микрон» выпускает чипы для банковских карт. Полный отказ от зарубежных аналогов – доказательство потенциала отечественных мощностей.

Отрасль активно развивается, благодаря поддержке от государства. Внедрение механизма субсидий позволило покрыть около 50% расходов на НИОКР для разработчиков аналогов иностранных компонентов. Ожидается технологический рывок в данной сфере. Российские производители занимают нишу рынка, связанную со специфическими потребностями, где активность глобальных игроков заметно снижена.

Устойчивые к радиации, резким температурным перепадам, отвечающие стандартам безопасности микросхемы широко используются в космической отрасли и военно-оборонной промышленности. Ведется производство радиационно-защищенных процессоров для оснащения спутников серии ГЛОНАСС. Для интеграции в системы управления объектами критической инфраструктуры выпускаются чипы «Байкал» и «Эльбрус».

Крупные зарубежные производители не могут выпускать партии ограниченного объема по индивидуальным заказам. Российским предприятиям доступно решение подобных задач, поэтому их основное преимущество – адаптивность производства. Пока глобальные корпорации занимаются изготовлением стандартизированной продукции, наши компании специализируются на решении узких заданий.

В РФ налажено тесное сотрудничество между научными институтами и малыми предприятиями. Профессиональный тандем способствует созданию специализированных микросхем (СВЧ-элементов для РЛС). Таким способом закрываются ниши рынка, на которые не воздействуют мировые гиганты, и осуществляется прямой выход на потребителей, потенциальных заказчиков.

Основные минусы российских производителей

Микросхемы отечественного производства отличаются высокой степенью надежности, бесперебойным функционированием в экстремальных условиях. Но, они не конкурентоспособны на глобальном уровне из-за сложностей в осуществлении производственных процессов. Решающее препятствие – устаревшие технологии, на которых работают российские предприятия. Они применяют нормы в 90/130 нм против 5-7 нм – у мировых лидеров. Из-за такого отставания практически невозможно создавать энергоэффективные решения, в которых нуждаются современные системы вооружения и спутники.

Для реализации стратегических проектов все так же требуются зарубежные компоненты. Изготовление кремниевых подложек для устойчивых к радиации микросхем ведется на оборудовании, закупаемом за границей. Материалы для их производства – также от иностранных поставщиков. Из-за санкций сроки поставок значительно увеличиваются, а себестоимость изделий повышается – это приводит к срыву планов по выполнению госзаказов.

В отрасли – острая нехватка квалифицированных специалистов на предприятиях. Дефицит кадров связан с оттоком молодых инженеров за границу. Большинство из оставшихся в стране предпочитают работать в IT-секторе. Перспективные технологии (микропроцессоры для автономных систем на базе ИИ) разрабатываются крайне медленно.

Еще одна проблема – недостаточное финансирование исследований и разработок (до 8% прибыли против 15%-20% инвестиций у зарубежных конкурентов). Из-за нехватки средств новые решения внедряются со значительным промедлением и ограничением совместимости с современным ПО.

Сильные стороны иностранных производителей

Зарубежные компании доминируют на рынке микроэлектроники, благодаря экосистеме, сформированной ими за десятилетия. Лидеры (Samsung, Intel, TSMC) с каждым годом уменьшают габариты транзисторов, приближаясь к рекордным 3-2 нм. Результат – появление энергоэффективных микросхем, в которых минимальное энергопотребление сочетается с рекордно высокой производительностью. На таких чипах создается ИИ для систем автономного вооружения и спутниковой навигации.

Каждый этап создания продукта вплоть до массового производства контролируется компанией-разработчиком. В работе им помогают специализированные поставщики: литографию поставляет ASML, материалы – Applied Materials. Благодаря организации собственных логистических хабов, даже при кризисах поставки ведутся бесперебойно, в короткие сроки.

Ежегодно лидеры рынка выделяют десятки миллиардов долларов на R&D, что обеспечивает привлечение лучших специалистов и быстрое внедрение прорывных технологий. В течение 2-3 лет европейским стартапам удается создавать для лунных миссий радиационно-стойкие процессоры. Для военных нейросетей NVIDIA применяет устойчивую к внешним угрозам гибридную архитектуру.

Недостатки зарубежных компаний

Даже при доминировании иностранных производителей на рынке, они остаются уязвимыми. Глобальные кризисы, меняющиеся политические реалии, конфликты между ведущими игроками оказывают непосредственное влияние на отрасль. Напряженные отношения между КНР и США в 2023 г. привели к ограничению экспорта высокотехнологичного оборудования в Китай. В результате, в Цзянсу было приостановлено строительство предприятия TSMC, которое должно было выпускать процессоры для электрокаров и систем телекоммуникаций.

В период пандемии европейские и американские заводы были парализованы. Причина – сбои в Юго-Восточных регионах, откуда поставляются критически важные ресурсы. Сырье для изготовления микросхем – редкоземельные металлы, 60% которых добываются в КНР. Переработка материалов ведется в Малайзии. Получается, что контроль поставок ресурсов не может полностью контролироваться даже крупнейшими лидерами глобального рынка.