Производство микросхем начинается задолго до фотолитографии и травления. Всё начинается с кристалла — монолитного, почти идеально однородного слитка полупроводника. Именно его качество закладывает потолок характеристик любой микросхемы, которая из него выйдет. И именно здесь у земных технологий есть принципиальный предел, который Россия пытается обойти с орбиты.
Гравитация мешает
На Земле при выращивании полупроводниковых кристаллов расплав неизбежно конвектирует. Горячие и холодные слои перемешиваются, концентрация примесей распределяется неравномерно, и кристалл получается с градиентами свойств по объёму. Справиться с этим полностью не позволяет никакое оборудование: гравитация работает постоянно.
В невесомости конвекция исчезает. Расплав застывает там, где его оставили, — без перетоков, без расслоения. Итог — однородность структуры, которую на Земле не воспроизвести никакими ухищрениями.
Космонавт Алексей Зубрицкий описал ещё один орбитальный бонус: вакуум. На Земле для создания вакуумной среды нужны специальные камеры и серьёзные энергозатраты. На МКС достаточно открыть клапаны — и печь соединится с забортным пространством.
«Мираж» и «Экран-М»: два проекта на одной орбите
Россия ведёт на МКС сразу два эксперимента по кристаллизации полупроводников, разных по возрасту и задачам.
«Мираж» — долгосрочная научная программа Курчатовского института, запущенная ещё в 2009 году и рассчитанная до 2027-го. Процесс выглядит так: тест-контейнер помещается в нагревательный блок направленной кристаллизации, печь вакуумируется, проводится плавка. После остывания монокристалл извлекается и отправляется на Землю для детального анализа. Цель — накопить данные о поведении полупроводниковых материалов в условиях длительной невесомости.
«Экран-М» — более молодой проект с прикладным вектором. В октябре 2025 года Зубрицкий и космонавт Сергей Рыжиков установили оборудование на внешней поверхности МКС в ходе выходов в открытый космос. Первый сеанс выращивания завершён, образцы доставлены на Землю. Сейчас второй этап ведут Сергей Кудь-Сверчков и Сергей Микаев. Каждый сеанс длится семь дней; управление — с пульта внутри станции.
От эксперимента к орбитальному производству
Зубрицкий говорит о перспективах без осторожности: если удастся стабильно получать материал нужного качества, следующий шаг — специализированные орбитальные платформы. Кристаллы, выращенные там, будут доставляться потребителям в капсулах. Качество — принципиально недостижимое на Земле.
Это не фантазия на пустом месте. Полупроводниковый монокристалл с более однородной структурой — это напрямую меньше дефектов в готовых микросхемах, выше электронная подвижность, стабильнее электрические характеристики. Для силовой электроники, СВЧ-компонентов и датчиков, где однородность материала критична, орбитальные кристаллы могут оказаться не экзотикой, а реальным конкурентным преимуществом.
Для российской микроэлектроники, вынужденной искать собственные технологические ниши, это направление выглядит нетривиально — но с конкретным научным заделом длиной в полтора десятка лет.
Вопрос в экономике: стоимость доставки с орбиты пока делает любое космическое производство уделом штучных, сверхответственных применений. Но именно с таких применений обычно и начинается любая новая технология.