О состоянии микроэлектронной промышленности КНР
и перспективы ее развития.
(по материалам электронных СМИ КНР)
1. Общее состояние микроэлектронной промышленности в КНР на сегодняшний день: проблемы, оценки
С 15 мая 2019 года, когда США применили первые ограничительные санкции в отношении одного из лидеров микроэлектронной индустрии КНР – компании Huawei власти Поднебесной в полной мере осознали безрадостную перспективу дальнейшего сотрудничества с американцами в сфере высоких технологий. Последовавшие в 2020 году запретительные меры со стороны Соединенных Штатов в отношении китайских компаний ZTE и SMIC, касающиеся обмена технологической информацией и закупок оборудования по производству чипов окончательно развеяли все надежны на налаживание сотрудничества с американцами в обозримой перспективе.
Пытаясь выстроить «полупроводниковую блокаду» КНР США предприняли шаги по локализации производства чипов в своей стране, а также на Тайване, Южной Корее и Японии. При этом взяты под жесткий контроль все контакты фирм-производителей из этих стран с китайцами.
При этом США, стремясь избежать зависимости от Китая как основного мирового поставщика редкоземельных металлов (РЗМ), применяемых в микроэлектронике, активизировали разведку и добычу этих ископаемых в других странах, а также в Соединенных Штатах. В частности в штате Вайоминг недавно запущен рудник по добыче РЗМ. Это уже второй рудник на территории США.
Столкнувшись с санкциями, китайцы откровенно раздражены и сетуют на то, что не успели, как следует, подготовиться к тяжелым временам, не овладели передовыми западными технологиями в области микроэлектроники.
В КНР открыто признают, что, например в области производства чипов, они технологически уступают и США, и западным странам (Германия, Нидерланды, Франция, Швеция), и Японии, и Тайваню.
Основные причины, по которым китайцам пока не удается достичь уровня западных стран следующие:
1. У Китая не было такого технологического и научного задела как, в частности у США, к началу 80-х годов, когда началась «компьютерная гонка», потребовавшая новых технологий в области микроэлектроники. Только в 1982 г., на уровне Госсовета было создано Управление по электронным вычислительным машинам и большим интегральным системам. Следовательно, стартовые возможности были неравные.
2. Власти КНР недостаточно энергично включились в эту «гонку», не в полной мере оценили опасность технологического отставания от Запада, не консолидировали свои скудные, на то время, ресурсы на данном направлении.
3. Уверовав в идеи глобализации и свободных рынков, китайцы не предполагали (впрочем, как и Россия), что столкнутся со столь жесткими запретительными мерами, продиктованными политическими причинами. Хотя первый «звоночек» прозвучал еще в 1996г. заключением Вассенаарского соглашения по контролю передачи товаров и технологий «двойного применения».
4. Объемы инвестиций в производство микросхем за последние годы, по мнению некоторых китайских экспертов, также были недостаточными.
5. Недостаточно высокий уровень специалистов, занятых в производстве микроэлектроники. Только 9% инженеров и служащих компаний по выпуску микрочипов имеют высшее образование на уровне магистров.
Вместе с тем китайцы, понимая, что индустрия полупроводниковых микросхем является ядром информационных технологий, предпринимают энергичные меры по ликвидации технологического отставания в этой сфере. Как яркий пример можно привести такой факт, что к концу этого года по всему миру планируется запустить 19 заводов по производству кремниевых пластин, причем 16 из них – китайские.
2. Производство чипов
На сегодняшний день КНР импортирует около 80%, потребляемых ее промышленностью микрочипов. Затраты на их приобретение превышают затраты на импорт нефти более чем в 1,5 раза.
Хотя китайские СМИ утверждают, что в стране уже действует более 2000 предприятий готовых массово производить 14нм чипы, похоже, в данном случае, желаемое выдается за действительное.
Чтобы представить долю Китая на международных рынках микроэлектроники достаточно отметить, что самый распространенный и обычный чип памяти, производимый в КНР, занимает лишь 3% общемирового объема производства, (США – около 50%).
Разбирая все этапы производства микрочипа, авторы останавливаются на трудностях, «узких местах», с которыми приходится сталкиваться китайским производителям. Все производство условно делится на 5 сегментов.
Первое – дизайн, проектирование чипа. Утверждается, что крупнейшей в мире компанией по разработке микросхем является британская (с 2016 японская) ARM, а в разработке программного обеспечения монопольное положение занимает американская система EDA (самыми известными в мире компаниями-разработчиками программного обеспечения EDA являются Synopsys, Cadence и Mentor Graphics компании Siemens). Причем идет речь о приобретении ARM американской фирмой Nvidia, что укрепит монопольное положение США в этом сегменте. Китайские компании, в частности Huawei, безуспешно пытались приобрести доли в этих компаниях, но столкнулись с жестким запретом. В Китае также есть компании-разработчики программного обеспечения EDA, самой крупной из которых является BGI Jiutian. Отставание в вопросе САПР у китайцев серьезное.
Второе – производство кремниевых плат. Производитель должен обеспечить содержание кремния в подложке на уровне не менее 99,99999%. На сегодняшний день лидеры по объему и качеству в выплавке пластин – литейные заводы Японии (Shin-Etsu Chemical и SUMCO), Южной Кореи (LG Chem), а также тайваньские TSMC и Global Wafer. Китай на сегодняшний день также отстает по качеству от этих лидеров.
Третье – электронная литография. Мировым лидером в производстве литографических машин EUV является голландская ASML, которая занимает 80% мирового рынка. О высокой технологичности оборудования свидетельствует то, что в его создании участвуют несколько компаний из разных стран. Нидерланды не в состоянии самостоятельно собрать такую машину. Так линзы для машины поставляет немецкая Zeiss, специальные композитные материалы – японские фирмы, программное обеспечение – США. Машина для 7-нанометровой литографии в настоящее время доступна только от ASML. Запад также жестко контролирует продажу этого оборудования, и китайцы не имеют к нему допуск.
В КНР литографические машины производит компания Shanghai Microelectronics. По своим характеристикам китайское литографическое оборудование способно работать в размерах 28нм. Ссылаясь на неназванные источники, утверждается, что Китай разрабатывает рентгеновскую литографическую машину, при этом упоминается, что подобные работы ведутся и в России.
Одновременно Huawei тесно сотрудничает с Canon, Kioxia и другими производителями, чтобы совместно запустить процесс NIL литографии и разрушить монополию на литографические машины EUV.
Четвертое – производство чипов (формирование контактов и пассивных элементов на «вафле» путем вакуумного напыления).
Как уже отмечалось выше, на сегодняшний день китайская промышленность способна выпускать чипы размером 14 нм. Фантазии на ближайшее будущее – выйти через 2-3 года на 5нм. Но, похоже, это действительно фантазии. Все авторы поголовно соглашаются, что отрыв от американцев, японцев и тайваньцев слишком большой и о первенстве можно говорить лет через 10-15.
Завершающий этап производства (пятое) – тестирование и упаковка в герметичный корпус. По мнению китайских экспертов в этом аспекте работы дела обстоят более или менее нормально.
В целом китайцев удовлетворяет состояние дел в стране с производством чипов для нужд обороны и космоса. Это чипы размером от 65 нм до 90 нм. Они характеризуются сильной защитой от помех и иных неблагоприятных воздействий, и размер в данном случае не имеет принципиального значения.
Китай, признавая свое отставание в микроэлектронике, прилагает энергичные усилия по выходу на передовые позиции в мире.
Для этого укрепляется научная база, и открываются новые учебные заведения по подготовке высококлассных специалистов для этой отрасли. В частности, в октябре 2020 года был открыт Нанкинский университет интегральных схем. Вероятно, это будет базовый ВУЗ в микроэлектронике, наряду с Университетом Цинхуа и соответствующими факультетами в ведущих ВУЗах страны.
Значительно увеличиваются инвестиции (в том числе государственные) в НИОКР и производство микроэлектроники. В соответствии с «Рекомендациями по развитию национальной полупроводниковой промышленности», принятыми в июне 2014г. создан Фонд развития микроэлектроники Китая (China IC Fund), размер которого к сегодняшнему дню превышает 30 млрд. долл. В 2018г. создан второй центральный инвестиционный фонд развития микроэлектроники – China Integrated Circuit Industry Investment Fund.
Усиливается роль государства в координации работ по прорывным направлениям отрасли. В июле 2017 года в рамках реализации XIII пятилетнего плана социально-экономического развития (2016–2020 гг.) ЦК КПК и Государственный Совет КНР утвердили План развития искусственного интеллекта следующего поколения, предусматривающий достижение поставленных в нем целей в три этапа с контрольными точками в 2020, 2025 и 2030 годах соответственно.
На уровне Правительства контроль осуществляется Государственным комитетом по делам развития и реформ КНР (бывший Госплан КНР) и Министерством промышленности и информационных технологий КНР.
Власти Китая отмечают, что координация работ и инвестиций необходимы и для того чтобы нивелировать отрицательный эффект от появления в отрасли «фирм трех нет: не имеющих опыта, не имеющих технологий и не имеющих соответствующих компетенций, т.е. высококвалифицированных специалистов. В результате инвестиции растрачиваются неэффективно.
Упоминается и такое деликатное направление, как промышленный шпионаж и переманивание специалистов из ведущих мировых научно-исследовательских центров и компаний по всему миру. В частности, упоминается попытка «перекупить» ряд инженеров у тайваньской компании TSMC, которая была жестко пресечена «охраной» компании.
Вместе с тем Китай будет стремиться к большей кооперации и сотрудничеству с компаниями и учреждениями по всему миру, так как понимает, что в одиночку выйти на передовой уровень в микроэлектронике невозможно. Об этом заявлял недавно Чжан Жуцзин – доктор наук, основатель ведущей китайской компании SMIC. Ему удалось привлечь для работы в компании специалистов из США, Южной Кореи, Японии, Израиля и Тайваня.
Некоторые китайские эксперты высказывают мнение, что попытки локализовать все производство чипов и ИС в одной стране, что потребует серьезных капиталовложений, может обернуться «конкурентной ловушкой». Т.е. при изменении внешнеполитической ситуации и открытии внешних рынков в выигрыше окажутся те, кто получит доступ к технологиям и товарам, не прибегая к стратегическим инвестициям.
Попав в санкционные тиски, Китай ищет новые подходы в решении «узких» мест в производстве чипов. Так, например, компании Huawei, ZTE и другие производители, столкнувшись с запретами по использованию архитектуры ARM, начали разрабатывать чипы на основе архитектуры RISC-V, которая является архитектурой с открытым исходным кодом и не ограничена никакими правилами.
В связи с изложенным надежды некоторых наших «экспертов» на помощь со стороны КНР в развитии нашей микроэлектроники, прежде всего производстве микрочипов, кажутся призрачными. В условиях санкционного давления российской микроэлектронике придется сделать шаг назад и приложить максимальные усилия, чтобы выправить ситуацию в ближайшие несколько лет.
Мы пожинаем плоды «гениальных» гайдаровско-чубайсовских схем развития экономики, внедренных в начале 90-х годов, из-за которых у нас сегодня нет не только современной микроэлектроники, но и гражданских самолетов, морских сухогрузов и много еще чего, что успешно производилось в СССР.