На форуме «Золотая Долина» в Новосибирском государственном университете, в рамках секции «Микроэлектроника», представители научного сообщества и разработчики, специализирующиеся на компонентной базе, вакуумном оборудовании и полупроводниковых приборах, рассмотрели текущее состояние отечественной микроэлектроники.
Глобальную ситуацию проанализировали и представили ведущие специалисты отрасли из Новосибирска, Москвы, Черноголовки, Казани и Омска, озвучили свои достижения и потребности, рассказали об эффективных решениях.
В качестве модераторов раздела выступил директор ИФП СО РАН, академик Александр Латышев и заместитель генерального директора по персоналу АО «Новосибирский завод полупроводниковых приборов (НЗПП) Восток» Павел Осипов.
«Микроэлектроника охватывает, в первую очередь, элементную базу, подразумевающую технологии создания структур и компонентов. Кроме того, она включает приборостроение, которое позволяет воплощать элементную базу в конкретные устройства, системы и приложения. Приборостроение также обеспечивает изготовление материалов, необходимых для компонентной базы. Поэтому эти две крупные области постоянно присутствуют в тематике нашей секции, взаимно дополняя друг друга и формируя основу для обсуждений», — подчеркнул академик А. Латышев.
На каком поле играем?
Специалисты АО «НЗПП Восток» поделились своим видением состояния рынка микроэлектроники в России и сделали обзор ключевых результатов форума «Микроэлектроника»-2025. Главный технолог предприятия Сергей Фролов отметил, что за прошедшие три года на развитие отрасли было направлено около 300 млрд рублей, более 200 млрд — в 2025 г., а в следующие три года запланировано вложить треть триллиона. Он подчеркнул, что такое финансирование говорит о внимательном отношении Правительства Российской Федерации к развитию микроэлектроники.
«В настоящее время российские предприятия не имеют возможности реализовать полный цикл производства. Форум “Микроэлектроника” продемонстрировал формирование кластерных объединений, включающих разработчиков, производителей материалов, поставщиков оборудования и системных интеграторов. Предполагается создание замкнутых логистических цепочек: начиная с проектирования производства микрочипов и заканчивая их тестированием и подтверждением соответствия. Главная цель – исключение компонентов, происхождение которых не подлежит контролю, поскольку в них невозможно гарантировать отсутствие скрытых дефектов, потенциальных уязвимостей и несанкционированных функций. Именно так формируется новый сегмент – доверенная микроэлектроника», — добавил С. Фролов.
Значительное влияние на развитие электронно-компонентной базы (ЭКБ) оказывает и искусственный интеллект: «Искусственный интеллект становится основным потребителем. Прогнозируется, что к 2030 году разработка экспертных систем для ИИ будет занимать не менее 70% рынка», — объяснил главный технолог «НЗПП Восток».
Чтобы занять лидирующие позиции в технологическом развитии и обеспечить независимость, необходимо ориентироваться на собственные разработки, даже если они не предназначены для широкого распространения. Именно такие технологии позволяют контролировать архитектуру, производство, логистику и компоненты. « Наглядным примером служит развитие архитектуры RISC-V, которая служит фундаментом для разработки собственных процессоров и микроконтроллеров. Кроме того, вложения в технологии фотоники, MEMS и квантовые вычисления позволяют находить нестандартные пути, создавая продукты, которые не ограничены патентными барьерами и не имеют недостатков, свойственных существующим разработкам», — заключил Сергей Фролов.
Отраслевой рынок: главные черты
Руководитель отдела маркетинга АО «НЗПП Восток» Владимир Костин рассказал, что, по данным исследовательских компаний, рынок микроэлектроники в России в последние годы рос, и эта тенденция продолжится. Также импортные компоненты все больше замещаются российскими. Специалист отметил, что для отрасли характерно большое участие государства, касающееся регулирования и поддержки.
«Государственное регулирование сектора, в свою очередь, формирует спрос – как на электрощитовое оборудование, так и на готовую продукцию. Ярким примером этого являются новые требования к электрическим счетчикам и их поэтапная замена на устройства, произведенные в России. Подход к поддержке отрасли претерпевает изменения: гранты и субсидии уступают место льготным кредитам, что предполагает возврат полученной поддержки в будущем».
По мнению Владимира Костина, потенциал рынка весьма значителен: «По предварительным расчетам, для обеспечения потребностей в микросхемах рынка критической информационной инфраструктуры требуется около 450 миллионов чипов каждые шесть лет, что эквивалентно 50 тысячам пластин диаметром 200 мм. В 2024 году потребление российского рынка составило 117 тысяч пластин, а к 2030 году ожидается, что оно достигнет 400 тысяч пластин.
Формирование рынка критической информационной инфраструктуры позволяет производителям российской электроники и микроэлектроники рассчитывать на гарантированный спрос».
По словам эксперта, в Реестре российской промышленной продукции, который ведет Минпромторг, не представлены МЭМС-приборы и устройства, использующие оптические технологии, за исключением светодиодов): «Микроэлектромеханические системы (МЭМС) и фотоника – перспективные направления развития, однако на текущий момент готовых решений в этих областях не представлено».
Какие компании занимаются разработкой и производством оборудования для микроэлектроники?
«В настоящее время повсеместно используется девиз, который справедлив и для России: «Из лаборатории — на рынок”», — анонсировал свое выступление Алексей Бородин, генеральный директор АО «Экспериментальный завод научного приборостроения» (АО «ЭЗАН», г. Черноголовка).
По его словам, на предприятии, где занято около тысячи сотрудников, выпускают как промышленную электронику, так и научное оборудование, необходимое для проведения исследований: «В нашем распоряжении находятся производственные мощности, включающие цех станков с ЧПУ и подразделение по производству электронных компонентов, а также структурные единицы, осуществляющие разработку, такие как отделы электронного машиностроения, технологий выращивания кристаллов, научного проектирования и силовой электроники)».
Производство предприятия, позиционирующегося как экспериментальное, отличается вполне реальными результатами: «Наша компания производит оборудование, необходимое для выращивания кристаллов и синтеза новых материалов, таких как кремний, карбид кремния, оптоэлектронные кристаллы и другие. Именно с этих устройств начинается производство электроники.
Мы изготавливаем генетические анализаторы ДНК, и в прошлом году наша доля на рынке в стране превысила 50%. Кроме того, мы разрабатываем программное и техническое обеспечение для систем автоматизации, мониторинга технологических процессов, цифровое телекоммуникационное оборудование и выпускаем вычислительную специальную технику», — перечислил Алексей Бородин.
Также АО «ЭЗАН» располагает опытом и знаниями в сфере вакуумных технологий и технологий точного температурного нагрева, выпускает вакуумные камеры, включая камеры для установок молекулярно-лучевой эпитаксии и электронного машиностроения. Деятельность завода не ограничивается вышеуказанным перечнем.
«Мы также занимаемся масс-спектрометрией. Среди последних разработок – совместная с МИФИ работа над тандемным трехквадропульным масс-спектрометром, который предназначен для решения разнообразных задач и пользуется спросом. Помимо этого, имеется опыт работы с оборудованием класса «мегасайенс» — разработка прототипов узлов канала вывода излучения из синхротронного источника четвёртого поколения для НИЦ «Курчатовский институт”.
АО “ЭЗАН” открыто к сотрудничеству в области внедрения на рынок новых высокотехнологичных продуктов и сопровождения их жизненного цикла. Компания готова переходить от формата заказчик-исполнитель к модели долгосрочного партнерства и может реализовывать проекты, находящиеся на ранних стадиях технологической разработки, а также управлять сопутствующими рисками», — резюмировал генеральный директор предприятия.
«Мы предоставляем полный спектр услуг, касающихся вакуумных технологий»
АО «Вакууммаш» (г. Казань), о чем сообщил генеральный директор Евгений Капустин, компания специализируется на разработке и сервисном обслуживании вакуумных систем, насосов и камер, предназначенных для атомной, космической отраслей, машиностроения, а также электронной промышленности. Она является крупнейшим производителем вакуумного оборудования на территории Российской Федерации и во все страны ЕАЭС.
«В микроэлектронике невозможно обойтись без вакуумного оборудования и вакуумных насосов. «Вакууммаш» – почти единственное российское предприятие, специализирующееся на данной области. Мы способны выполнять любые работы, связанные с вакуумной техникой, и находить решения для любых задач», — подчеркнул генеральный директор предприятия.
В числе значимых проектов, реализуемых компанией «Вакууммаш», находится изготовление вакуумной установки для космодрома «Восточный». Предприятие взяло на себя задачу разработки всей вакуумной системы, охватывающей насосы, ранее не выпускавшиеся в России, для вакуумной камеры объёмом приблизительно 1 тысяча кубических метров. Помимо этого, «Вакууммаш» задействован и в ряде других масштабных проектов.
По словам Евгения Капустина, компания выпускает значительный объем вакуумного оборудования для электронной промышленности, включая герметичные спиральные вакуумные насосы, являющиеся аналогом продукции Edwards (Великобритания), а также турбомолекулярные насосы. В настоящее время ведется разработка криогенных насосов. Он подчеркнул, что на протяжении 30 лет диффузионные вакуумные насосы компании Лейбольд (Германия) были разработаны и произведены на заводе «Вакууммаш» в Казани».
Евгений Капустин отметил, что конкуренция с китайскими производителями, предлагающими продукцию по низким ценам благодаря массовому производству, является серьезной проблемой. Он считает, что для развития российских предприятий, занимающихся электронным машиностроением, требуется участие государства.
«АО “Вакууммаш” – российская компания, которая предоставляет полный комплекс услуг, связанных с вакуумной техникой, начиная с проектирования и заканчивая сервисным обслуживанием и утилизацией. Мы являемся технологическими лидерами и готовы совместно с вами создавать вакуумные насосы, ориентируясь на ваши задачи. Для этого у нас имеется квалифицированный персонал, а также научная и производственная база», — заключил генеральный директор компании.
Микроэлектроника и перспективы развития в условиях космического пространства, лишенного атмосферы
Безусловно, наиболее впечатляющим оказался доклад, представленный руководителем лаборатории Института физики полупроводников, доктором физико-математических наук Александра Никифорова — о применении технологии молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ) в космических условиях, в рамках проекта «Экран-М».
В Российской Федерации впервые разработана и запущена на орбиту система для выращивания полупроводниковых гетероструктур в условиях открытого космоса. Данная установка создана и произведена в Институте физико-технологических проблем СО РАН в рамках научной программы Роскосмоса по заказу РКК «Энергия».
«Концепция эксперимента предполагает использование разреженной области в кильватерной зоне установки, расположенной на внешней стороне Международной космической станции. При скорости около 8 км/с в ростовой камере формируется сверхвысокий вакуум. Это обеспечивает возможность выращивания полупроводниковых материалов в условиях, которые невозможны на Земле: достигается более высокое качество вакуума, и камера не имеет «памяти» – на ее стенках не скапливается выращиваемый материал и не выделяется в процессе дальнейшего роста. Таким образом, для выращивания различных материалов можно использовать одну камеру, не беспокоясь о загрязнениях. На Земле для каждого соединения требуется отдельная камера », — пояснил Александр Никифоров.
Строгие требования к размерам и весу оборудования, необходимого для транспортировки в шлюзовые модули Международной космической станции, вынудили исследователей ограничить комплектацию установки и ассортимент выращиваемых материалов, выбрав арсенид галлия. Несмотря на это, на орбиту доставлена полноценная система молекулярно-лучевой эпитаксии, включающая нагреватель подложки, четыре молекулярных источника с индивидуальными заслонками, механизм перемещения подложек, автономный блок управления и сбора данных, разработанный в НПО «Электрон» в Красноярске.
«Какую роль играет наш институт в данной программе? Мы обладаем значительным опытом в области разработки наземных комплексов молекулярно-лучевой эпитаксии, имея за плечами множество успешно выполненных поставок на протяжении многих лет. За разработку трехкамерной установки молекулярно-лучевой эпитаксии коллектив разработчиков из Института физики полупроводников СО РАН был удостоен Государственной премии в 1993 году», — объяснил Александр Никифоров.
Этот космический эксперимент явился логическим продолжением и дальнейшим развитием представленной научной школы. По мнению специалиста, в будущем такие технологии могут найти применение в производстве многослойных солнечных батарей и других сложных конструкций непосредственно на орбите.
Современнее состояние отечественной компонентной базы?
На российском рынке компонентной базы присутствуют компании, специализирующиеся на определенных направлениях. Хотя не все сегменты рынка полностью сформированы, даже в рамках временной секции «Микроэлектроника» сразу несколько предприятий продемонстрировали свои разработки.
Руководитель службы внедрения и проектов АО НТЦ «Модуль» (г. Москва) Эль-Хажж Халиль Мохамад отметил, что сегодня предприятие выступает фактически единственным разработчиком российских цифровых ядерных процессоров. Хотя традиционно компания занимается созданием бортового электронного оборудования для авиации и космоса.
«В России отсутствует доверенная аппаратура в данной сфере, и мы являемся исключением. К сожалению, на рынке нет конкурентов, с которыми можно было бы разделить спрос на российские чипы для искусственного интеллекта, который в настоящее время очень велик».
NeuroMatrix Core, разработанная НТЦ «Модуль», является оригинальной процессорной архитектурой, основанной на векторно-матричных вычислениях. Этот IP-блок реализован с использованием различных технологических норм (90, 65 и 28 нанометров) и доступен в стандартном и радиационно-стойком вариантах.
Компания также производит компактные бортовые решения, предназначенные для интеграции в специальную технику и для обеспечения беспилотного управления сельскохозяйственной техникой, самоходными буровыми установками, а также выпускает навигационные модули для систем точного времени, микроконтроллеры, датчики и радиационно-стойкую электронику.
АО «Омский НИИ приборостроения» (ОНИИП) занимается системами дальней радиосвязи, разрабатывает функциональную электронику и пьезотехнику, проектирует СБИС-системы на кристалле, модули и системы электропитания.
«НИИ специализируется на создании кварцевых генераторов и устройств, предназначенных для частотной фильтрации в системах дальней связи, в частности, в корабельных комплексах. Более полусотни российских организаций закупают у института данное оборудование», — подчеркнул заместитель генерального директора по научной работе АО «ОНИИП» Сергей Кривальцевич.
ОНИИП также занимается разработкой модулей резервного электропитания, источников бесперебойного питания, мощных СВЧ-резисторов и пиротехнических воспламенителей.
По словам Сергея Кривальцевича, институт ежегодно проводит ряд опытно-конструкторских разработок). «В настоящее время завершается выполнение четырех ОКР, все они имеют литеру «А» и касаются освоения серийного производства».
Вместе с тем, институт ведет активное сотрудничество с университетами – Санкт-Петербургским политехническим, Тульским государственным университетом, Новосибирским государственным университетом и Новосибирским государственным техническим университетом, Омским государственным техническим университетом, Омским государственным университетом путей сообщения, а также с более чем сорока школами-партнерами. По сути, в ОНИИП объединены разработка, производство и формирование кадрового резерва.
Пассивные компоненты: невидимый фундамент
«Помимо активных электронных компонентов, таких как микросхемы, диоды и стабилитроны, существует и пассивная база, включающая в себя резисторы, конденсаторы, трансформаторы, реле и другие элементы. К счастью, без этих компонентов электронные платы не функционируют», — первый заместитель гендиректора обратил внимание собравшихся на пассивную ЭКБ АО «Новосибирский завод радиодеталей “Оксид”» Сергей Емельянов.
По его словам, индустрия пассивной электроники не имеет значительной государственной поддержки, за исключением помощи в производстве чистых материалов, необходимых и для создания пассивных электронных компонентов. Предприятие «Оксид» функционирует за счет собственных ресурсов и получает поддержку от управляющей компании – холдинга «Росэлектроника».
«Ранее мы производили исключительно навесные конденсаторы, в настоящее время расширяем ассортимент, включая линейки чип-компонентов: миниатюрные конденсаторы и миниатюрные керамические резисторы, предназначенные для поверхностного монтажа. Мы запустили две линейки по выпуску чип-танталовых конденсаторов, а также линейку резисторов толстоплёночной и тонкоплёночной технологии шести различных типоразмеров. Кроме того, мы осваиваем технологические процессы производства керамических чип-конденсаторов», — поделился Сергей Емельянов.
Компания реализует совместные проекты с Новосибирским государственным университетом, Новосибирским государственным техническим университетом, а также с институтами Сибирского отделения Российской академии наук, такими как Институт физики полупроводников и Институт химии твердого тела.
По словам Сергея Емельянова, совместно с Институтом физико-химических процессов СО РАН предприятие разрабатывает металл-диэлектрические варисторные структуры: «Мы работаем над созданием новых материалов и технологии их производства, чтобы попытаться предложить варисторы по более низкой цене, чем те, что доступны в настоящее время ».
Оксид» также занимается разработкой химических источников питания, в дополнение к производству пассивных электронных компонентов. «Мы производим никель-металлогидридные аккумуляторы, способные функционировать при температуре до минус двадцати градусов без снижения силы тока. В сотрудничестве с Институтом химии тонких пленок СО РАН мы работаем над улучшением данной технологии» , — пояснил эксперт.
ИИ в микроэлектронике
Доклад директора Институт вычислительной математики и математической геофизики, находящийся в составе Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН доктора физико-математических наук Михаила Марченко был посвящён тому, как искусственный интеллект (ИИ) может поменять процедуры производства микроэлектронных устройств.
Михаил Марченко отметил, что наблюдается общемировая тенденция к автоматизации и цифровизации производственных процессов. Так, на предприятиях микроэлектроники ежегодно формируется до 100 миллиардов записей данных, а время изготовления одного изделия может составлять три месяца. Для увеличения доли годной продукции необходимо не просто анализировать полученные данные, но и применять предиктивную аналитику. Именно такие возможности открывает искусственный интеллект.
Директор Института вычислительного моделирования и математических машинных исследований рассказал о проекте, который специалисты из Института вычислительного моделирования и математических машинных исследований и Института физических проблем СО РАН реализуют по заказу ПАО «Сбербанк России» в Центре Искусственного интеллекта Новосибирского государственного университета. Проект предполагает применение генеративных алгоритмов искусственного интеллекта для имитации процессов фотолитографии.
«Мы разрабатываем модели для трех этапов: экспонирования резиста, сушки и проявления. Речь идет о создании фоторезистивного слоя ски, разрабатываем гибридную нейросетевую модель, показываем, что она является быстрой, точной, работоспособной. Мы берем паспортные данные резистов, источники излучения, которые есть и на производстве, и в Институте физики полупроводников, и показываем, что модель работает. Одно из направлений — создание физического датасета — набора изображений фоторезистивной маски, полученных при помощи сканирующей электронной микроскопии. С помощью датасета мы настраиваем, обучаем нашу нейросеть и в целом гибридную модель, проверяем данные расчётов.
Разработанная модель позволила получить 3D—образ фоторезистивной маски, обеспечить проведение виртуальных экспериментов с изменением параметров» , — подчеркнул Михаил Марченко.
Кадры решают
Большинство выступающих в той или иной форме затрагивали вопрос о персонале — взаимодействии с университетами и школами, осуществлении совместных проектов с высшими учебными заведениями и научно-исследовательскими институтами, оказании помощи молодым специалистам. Потребность в квалифицированных кадрах нередко возрастает быстрее, чем успевают адаптироваться учебные программы и создаваться новые кафедры.
Павел Осипов, представитель НЗПП «Восток», заместитель гендиректора по персоналу, продемонстрировал статистические данные, отражающие данную ситуацию. Он со ссылкой на слова председателя Правительства Российской Федерации Михаила Мишустина, прозвучавшие на форуме «Микроэлектроника-2025», сообщил, что отраслевая нехватка кадров на ближайшие три года составляет 3 тысячи человек, причем треть от этой цифры – специалисты с высшим образованием.
«Если рассматривать более широкие рамки, то в сфере радиоэлектроники потребуется около 20 тысяч специалистов, при этом примерно треть из них должна иметь высшее образование. На данный момент ощущается нехватка кадров, наблюдается значительный дефицит персонала, и в следующие 3-5 лет прогнозируется ожесточенная борьба за квалифицированных работников», — уверен Павел Осипов.
В рамках государственной политики реализуется национальный проект «Подготовка кадров и научное обеспечение развития электронной промышленности»: «Для поддержки высших учебных заведений государство учреждает учебные дизайн-центры при вузах, выделяет именные стипендии, реализует программы переподготовки и повышения квалификации, а также организует стажировки. Так, в 2025 году общий объем поддержки вузов превысил 2,5 млрд», — заметил эксперт.
Также прогнозируется поступление специалистов из ведущих инженерных учебных заведений, в которых 10% учебного времени уделяется микроэлектронике, и специализированных колледжей: «Государство оказывает поддержку профильным колледжам, которые выпускают специалистов для конкретных работодателей. Программы обучения полностью соответствуют потребностям предприятий, что позволяет сократить время адаптации новых сотрудников. Промышленные предприятия также участвуют в развитии учебной базы колледжей, вкладывая в нее ресурсы», — пояснил П. Осипов.
На примере деятельности «НЗПП Восток» он объяснил, каким образом предприятие создает кадровый резерв. С 2022 года компания успешно вышла на новые рынки, ее численность увеличилась на 25%, и ей удалось сохранить сбалансированную возрастную структуру:
«Мы стремимся к установлению партнерских отношений с высшими учебными заведениями, расширяя географию сотрудничества за пределы Новосибирской области. Наиболее ощутимые результаты в производстве достигаются, когда студенты прибывают из различных учебных заведений, формируют сплочённую команду и делятся своими знаниями и умениями.
На мой взгляд, в Новосибирске сформирован один из наиболее эффективных центров развития среднего профессионального образования, основанный на базе Новосибирского колледжа электроники и вычислительной техники. Для нужд предприятия была адаптирована специальность «Твердотельная электроника», и в 2024 году обеспечен полный целевой набор студентов».
Анализ сюжетов, связанных с микроэлектроникой, демонстрирует перспективную ситуацию, располагающую к дальнейшему развитию. В отрасли наблюдается увеличение финансирования, формируется потребность в продукции со стороны объектов критической информационной инфраструктуры и рынка искусственного интеллекта. В стране имеются необходимые знания и опыт во всех областях – от производства пассивных компонентов и функциональной электроники до создания сложного оборудования для выращивания кристаллов, установок для молекулярно-лучевой эпитаксии, нейроморфных процессоров. Существуют коллективы, способные выполнять работы, соответствующие мировому уровню – от выращивания гетероструктур в условиях космоса до разработки гибридных нейросетевых моделей для литографии.
С другой стороны, инфраструктура и кооперация находятся в стадии формирования, многие сферы требуют дополнительной помощи, а также ощущается нехватка кадров. В связи с этим, первоначальная формулировка Александра Латышева по-прежнему хорошо отражает суть обсуждения: микроэлектроника охватывает как элементную базу, так и приборостроение, и только их одновременное развитие, тесно связанное с образованием, наукой и бизнесом, может обеспечить успех.
Информация и фото предоставлены пресс-службой ИФП СО РАН