Прим. редакции: В связи с наметившейся перспективой "модернизации" и прочими "нанотехнологиями" считаем полезным опубликовать данный материал. Жаль, что состояние электронной промышленности в нашей стране и в настоящее время оставляет желать лучшего, а перенимать китайский опыт мы не торопимся.
28.10.2003
Для того чтобы понять текущее состояние дел в российском производстве интегральных микросхем, следует обратиться к истории возникновения электроники у нас и за рубежом.
Начало бурного развития электроники и вычислительной техники приходится на 70-80-е годы прошлого столетия - время противостояния двух систем, возглавляемых США и СССР. И электроника развивалась отдельно в каждой из них по своим законам, обусловленным особенностями данной системы.
В США (и в других странах Европы и Азии) мощным стимулом роста этой отрасли являлось и является коммерческое применение электронных продуктов. В настоящее время производство интегральных микросхем - это огромный бизнес, приносящий большие прибыли. Совокупный объем мирового рынка микросхем - 170 млрд. долл. в год. 39% его принадлежит США, 26% - Европе, 17% - Японии и 11% - странам Азиатско-Тихоокеанского региона (Тайваню, Южной Корее). Отсюда объем средств, инвестируемых в электронику и информационные технологии на ее основе, весьма велик. Это выгодно. Прогресс в технологии производства и проектирования микросхем напрямую стимулируется этой выгодой. Как следствие происходит непрерывное повышение технологического уровня (уменьшение топологических норм, рост быстродействия, количества слоев проводников и т. д.) и функциональной сложности микросхем.
Как правило, в 70-80-х годах разработка, производство и продажа микросхем осуществлялись в рамках отдельной компании (американское обозначение такой компании - IDM, Integrated Device Manufacturer). По мере удорожания технологического оборудования для выпуска микросхем (по словам главного исполнительного директора Intel Крейга Барретта, стоимость всего завода Intel 70-х годов была равна стоимости одного кафетерия на фабрике Intel 2000-го) все меньше фирм, занятых изготовлением интегральных микросхем, могли позволить себе проведение модернизации. Сейчас собственные заводы с технологическим уровнем 0,13 мкм имеют только компании с миллиардными оборотами. Выход из этой ситуации для многих появился в 80-е годы.
В целях удешевления продуктов электроники их производство начали переводить в Юго-Восточную Азию. Тайваньские полупроводниковые фабрики не обладали достаточной самостоятельностью для массового выпуска продукции, основанной на собственных разработках. Поэтому создание микросхем, изготовление кремниевых пластин с кристаллами микросхемы, сборка кристаллов в корпуса и тестирование готовой продукции осуществляются на Тайване разными компаниями. Это позволяет осуществлять гибкую, саморегулирующуюся политику по выпуску широкой номенклатуры микросхем с рассредоточенными инвестициями. Тайваньский вариант оказался жизнеспособным, он и сейчас дает ощутимые результаты. Самое крупное в мире предприятие, предлагающее на рынке пластины с интегральными микросхемами, - это тайваньская фабрика TSMC, не имеющая своих разработок. Услугами полупроводниковых фабрик, специализирующихся на выпуске пластин, пользуются даже IDM-компании, владеющие собственным производством. К примеру, немецкая Infineon technologies (крупнейший IDM-производитель в Европе) выпускает продукцию как на фабрике в Дрездене, так и на тайваньской UMC.
Одновременно с полупроводниковыми фабриками, оказывающими услуги по изготовлению пластин с микросхемами, возникли fabless-компании (fab - полупроводниковая фабрика, less - признак отсутствия). Они занимаются разработкой и продажей интегральных микросхем. У них нет собственного полупроводникового производства, а потому заказы на кремниевые пластины, сборку в корпуса и тестирование микросхем размещаются на специализированных предприятиях.
В настоящий момент крупнейшие fabless-компании перевалили миллиардный рубеж по объемам годовых продаж. География этих компаний и их поставщиков самая разнообразная. Производство кремниевых пластин налажено на Тайване, в США, Австрии, Израиле, Малайзии, Сингапуре, Южной Корее, Китае, Японии, Индии. Наибольшее количество успешных fabless-компаний в США и Канаде. Американская ассоциация fabless-компаний (FSA) насчитывает около 500 членов в Северной Америке, крупнейшие из них - Qualcomm, NVIDIA, Xilinx, Altera, Cirrus Logic. Немало fabless-компаний - в Европе (Великобритании, Германии, Франции, Швеции, Швейцарии, Испании), а также в Израиле. Наиболее успешные в коммерческом плане предприятия после американских размещены на Тайване: VIA Technologies, MediaTek, Realtek, Sunplus, ALi теснят фирмы из США в верхних строчках списка двадцати крупнейших fabless-компаний. Происходит бурный рост таких заводов в Китае; ситуация там - предмет отдельного разговора, к нему мы вернемся чуть позже. В России fabless-компаний, реализующих продукцию, нет.
Теперь же обратимся к электронике СССР и России, как ее преемницы. Сейчас существует ошибочное мнение, что в советское время наша электроника не уступала западной. Это далеко не так. И по объемам выпуска интегральных микросхем, и по техническому уровню разработок, и по технологическому уровню производимых микросхем советская электроника всегда была вторичной. Максимальное ее достижение - 316 млн. образцов микросхем на сумму 500 млн. долл. в 1990 г. Это показатели всего одной IDM-компании из среднего эшелона. Затраты DEC на НИР и ОКР в то время равнялись 400 млн. долл. в год. Все компьютерное производство в СССР в 1990 г. составляло менее 1% от американского. Про отставание в бытовой технике не стоит и говорить, там эти цифры еще более грустные. Основные производители микросхем советского периода (IDM-компании) - предприятия Министерства электронной промышленности - являлись абсолютными монополистами. Прогресс в разработке и технологии интегральных микросхем строился не на экономических интересах предприятий, а на административно-командном принципе, все зависело от объема средств, выделяемых целевым назначением из государственного бюджета. А он был более чем скромным по сравнению с инвестициями в электронику на Западе. Разработка микросхем, за редкими исключениями, сводилась к прямому копированию зарубежных прототипов, а это требовало совсем других профессиональных знаний, навыков и инструментов проектирования. Для предприятий, разрабатывающих микросхемы, часто главным было отчитаться за истраченные средства и получить финансирование на следующую разработку, а не реально выпускать изделия.
Такое наследие получила российская электроника в начале 90-х годов. С исчезновением Министерства электронной промышленности СССР и прекращением госзаказов производящим интегральные микросхемы предприятиям пришлось искать способы выживания. Некоторые их не нашли и завершили свое существование. Некоторые, к счастью, обнаружили альтернативные пути развития и, перестроившись, заняли временную нишу на мировом рынке полупроводниковых компонентов, который очень многообразен. Диапазон цен и требований к надежности изделий весьма широк. Ниша для российских полупроводниковых компаний нашлась в Юго-Восточной Азии на рынке дешевых микросхем для бытовых калькуляторов и электронных часов. Конкуренцию нашим предприятиям здесь могли составить только китайские полупроводниковые компании, технологический уровень, качество проектирования и надежность изделий которых были ниже. Остальные производители микросхем этим рынком абсолютно не интересовались в силу крайне низкой рентабельности изделий. Но для китайских производителей калькуляторов соотношение цена/качество у российских компаний было предпочтительней. Из всех предприятий бывшего Министерства электронной промышленности СССР этим путем пошли зеленоградские "Ангстрем" и "Микрон", а также белорусский "Интеграл". Рынок калькуляторов позволил им выйти на объемы 20-30 млн. долл. в год. Для IDM-компаний это очень немного. Fabless-компания на Тайване, на которой работает 80 человек, имеет в среднем 60-70 млн. долл. в год. Причем рентабельность их изделий гораздо выше, чем российских.
Ориентация на рынок дешевых бытовых калькуляторов, с одной стороны, спасла российских производителей микросхем, а с другой - стала тормозом для их развития. Микросхемы калькуляторов разрабатывались путем копирования топологии прототипов. В то время как во всем мире технология проектирования непрерывно совершенствовалась, в российских компаниях эти новшества попросту не были востребованы. Нельзя проектировать сложные изделия умозрительно, не воплощая их в производстве. Современный технологический уровень наших полупроводниковых фабрик - 1,2-3-микронные процессы. Это технологии вчерашнего дня. Качество выпускаемых изделий подходит для калькулятора, который не жалко выбросить, но совершенно неприемлемо для более дорогостоящих изделий.
Все это вполне объяснимо. Электроника не может развиваться без достаточных инвестиций. Если посмотреть на суммы, вкладываемые в мировую электронику, то понятно, за счет чего происходил прогресс в технологии и проектировании. В российские компании средств не вкладывает никто. Зарабатываемых ими собственных денег едва хватает на поддержку текущего состояния. Надежды на зарубежные вливания нет. Иностранные инвесторы дают деньги только тогда, когда им вразумительно объясняют, на что они будут израсходованы, а также за счет чего будут возвращены и приумножены. Ответов на эти вопросы у российских полупроводниковых фабрик нет.
В полупроводниковой промышленности зарубежные инвестиции могут идти либо в IDM-компанию, либо в фабрику, выпускающую кремниевые пластины по заказу. IDM-компания для успешного функционирования должна иметь устойчивые связи с потребителями продукции в своем сегменте рынка, технологическое оборудование, пригодное для производства конкурентоспособных микросхем, и уровень разработки, отвечающий нуждам потребителей. Проектный комплекс, полупроводниковая фабрика и маркетинговый комплекс IDM-компании должны эффективно взаимодействовать и соответствовать друг другу. Поэтому для создания успешной IDM-компании необходимо инвестировать во все ее подразделения (в закупку оборудования, поиск квалифицированных профессионалов, в продвижение и поддержку продукции на рынке). Эволюционное преобразование российских полупроводниковых предприятий до уровня современной средней IDM-компании требует очень больших инвестиций. А кроме того, людей, способных организовать это преобразование.
Инвестиции в расположенную в России фирму, выпускающую кремниевые пластины на заказ (а это миллиарды долларов), обосновать непросто. Помимо дорогостоящего оборудования она должна иметь квалифицированный, дисциплинированный персонал по обслуживанию этого оборудования, рентабельную энергетику, налаженные и эффективно работающие связи с поставщиками кремния и реагентов, быть расположенной вблизи от потребителей продукции и работать по выгодной схеме налогообложения. В настоящий момент Юго-Восточная Азия более предпочтительное место для размещения подобных фабрик. Следует учесть тот факт, что для компании, реализующей конечный продукт, часто очень важна гарантия качества продукции, даваемая производителем. Крупные и выгодные заказы, как правило, размещаются на предприятии, которое имеет такие гарантии, и не будут размещены на фабрике с неподтвержденными практикой гарантиями качества.
Итак, очевидно, что внешних инвестиций в развитие российской электроники в ближайшее время не ожидается. Эта отрасль нужна в первую очередь самой России.
Посмотрим, что же происходит у нас в настоящий момент. Вне всяких сомнений, наша страна является крупным потребителем электронных устройств: вычислительной техники, промышленных систем, бытовой техники и т. д. Но вместе с тем с каждым годом увеличивается и потребление интегральных микросхем. При наличии всего двух производителей микросхем в РФ работает свыше 300 компаний, продающих их. Покупателям этих изделий важен общий уровень их качества, предложить который отечественный производитель не может из-за технологического отставания и неспособности разработать продукт, отвечающий современным требованиям. Важна покупателям и техническая поддержка изделия, на что зарубежные компании тратят немалые средства. Поэтому выбора у них нет. Хотя и дистрибьюторы, и потребители электронных компонентов не имели бы ничего против российских микросхем, удовлетворяющих их требованиям.
В наиболее тяжелом положении находятся изготовители военной техники. В силу особых требований к элементной базе своих устройств они стоят перед дилеммой - использовать микросхемы отечественных производителей, морально устаревшие и не обладающие необходимым качеством, или "садиться на иглу" импортной комплектации в надежде в будущем заменить ее отечественными аналогами. Именно оборонные предприятия в первую очередь заинтересованы в сохранении и развитии российской электроники.
Каким же образом можно изменить ситуацию в лучшую сторону? Для начала стоит посмотреть, как с этой проблемой пытаются справиться другие страны, например Китай. Состояние дел у китайских производителей микросхем в 80-е годы и в первой половине 90-х было ничем не лучше нашего. Но там не было столь сокрушительных перемен, как в России. Наоборот, в 1990 г. правительство КНР взяло курс на становление полупроводниковой промышленности. Первой ласточкой было создание в 1991 г. в Пекине компании SGNEC (владельцы: 55% - японская корпорация NEC, 45% - китайский сталелитейный комбинат Shougang), начавшей производство в 1994-м. Крупным прорывом это не стало, завод в основном работает по заказам NEC, его технологический уровень далеко не передовой. По статусу - это китайский производственный филиал IDM-компании NEC. Но в 1999 г. начал работать завод HHNEC (владельцы: 28,6% - японская корпорация NEC, 71,4% - китайская группа Hua Hong) в Шанхае, который уже обладает современной технологией и выполняет заказы на выпуск микросхем. В 2001-м для привлечения инвестиций в создание фабрик в Китае правительство приняло постановление, освобождающее фабрики по изготовлению микросхем от налогов в течение первых пяти лет, а далее им в обязанность вменялось платить лишь фиксированный 15-процентный налог. Казалось бы, простая мысль: если ты заинтересован в развитии - сделай его выгодным. И это сразу начинает давать плоды. В начале века вступают в строй шанхайская фабрика SMIC, полупроводниковый филиал компании Motorola; China Semiconductor компании Philips; на подходе Grace Semiconductor, Advanced Semiconductor, Advanced Device Tech, Beijing Semi. Все эти фабрики имеют современный уровень технологии, и для их создания не потребовались инвестиции от правительства. Мощности некоторых из них (HHNEC, SMIC) широко используются образующимися китайскими fabless-компаниями.
В настоящее время в КНР происходит бурный процесс организации fabless-компаний. По разным сведениям, в этой стране функционирует от 300 до 500 таких предприятий. Для них правительство обеспечивает льготные условия. Так, для разработчиков микросхем и ПО НДС снижен до 3% (в специальных высокотехнологичных зонах этот налог вовсе отсутствует), полупроводниковые предприятия на первые пять лет освобождаются от налогов. В Пекине и Шанхае действуют местные дополнительные льготы для тех, кто инвестирует в электронику. В эти компании возвращаются китайские специалисты, работавшие в США и Канаде, а многие западные инвесторы собираются вкладывать средства в создание fabless-компаний в Китае. Заработная плата в них 10-15 тыс. долл. в год (в США - 80-120 тыс.), плюс налоговые льготы. Все же следует отметить, что уровень этих фирм разный. Далеко не все они станут успешными коммерческими предприятиями. Но их много, и они в основном нацелены на местный рынок микросхем, темпы роста которого впечатляют.
Что же происходит у нас? Вроде необходимость развития отечественной электроники осознана российским правительством. Еще в 1994 г. была принята первая Федеральная целевая программа (ФЦП) "Развитие электронной техники в России", благодаря которой удалось к 2000 г. начать на "Ангстреме" и "Микроне" производство микросхем по технологии 1,2 мкм. Но задачи, прописанные в программе, выполнены не были, так как реальное финансирование составило 3% от намеченного. Сейчас также действует ряд федеральных программ, призванных способствовать развитию и упрочнению российской электроники. На практике наблюдается та же ошибка - несоответствие задач уровню финансирования. Поэтому, скорее всего, выполнить их не удастся, время будет потеряно, как и деньги. Подобного рода программы, наверное, должны быть более продуманными, просчитанными и обоснованными. Государство может выступать инвестором, может способствовать притоку инвестиций в рамках проработанной стратегии развития электроники.
Так как возникновение в ближайшие пять лет в России предприятий с современным технологическим уровнем производства интегральных микросхем маловероятно, необходимо в данный момент уделить больше внимание созданию в стране fabless-компаний. Начальные инвестиции в компании подобного рода относительно невелики. Основные затраты на первом этапе идут на программное обеспечение для проектирования интегральных микросхем. При наличии кооперации можно найти соответствующие способы для экономии этих средств (к примеру, совместное использование несколькими компаниями одного программного продукта).
Главные предпосылки к успешной деятельности fabless-компаний - наличие в них квалифицированных инженеров по разработке микросхем, а также по продвижению и сопровождению их на рынке. В России, к счастью, пока еще имеется потенциал для подготовки кадров. Многие специалисты уехали в другие страны, где гораздо лучшие условия для людей, умеющих проектировать интегральные микросхемы. Но часть из них осталась и может послужить катализатором для процесса организации в России fabless-компаний. Правительство могло бы способствовать привлечению инвестиций в эти компании и координировать их деятельность. Координация необходима для создания продуктовой программы и помощи им в размещении заказов на зарубежных полупроводниковых фабриках. Хорошо было бы создать ассоциацию российских fabless-компаний для осуществления этой координации и работы в тесном контакте с соответствующими правительственными органами.
Следует отметить, что полупроводниковые фабрики заинтересованы в первую очередь в крупных заказчиках (свыше тысячи пластин в месяц) и крайне неохотно идут на контакты с теми, кто не может представить вразумительные маркетинговые планы. Поэтому должны существовать компании, реально работающие с фабрикой и, помимо собственной продукции, предоставляющие возможность разместить заказы для других компаний. Это приведет к значительной экономии средств, затрачиваемых на аттестацию изделий как самой этой компании-посредника, так и тех, что пользуются ее услугами. Надо сказать, что чем больше будет в России выходов на зарубежные полупроводниковые фабрики, тем быстрее улучшится ситуация с качеством отечественных микросхем. Причем, если у нас через какое-то время появится собственное производство с современным уровнем технологии, его можно будет использовать для выпуска уже аттестованных и продающихся на рынке продуктов. Это будет и в интересах наших fabless-компаний, и в интересах российских полупроводниковых фабрик, у которых возникнет проблема загрузки производства.
После аттестации изделий на местном рынке не будет большой проблемой поставка их на рынки других стран. В перспективе у компаний, преуспевших в своей деятельности, могут сложиться деловые отношения с компаниями - потребителями микросхем в Европе и Азии.
Таким образом, можно сделать следующие выводы: отставание России в проектировании и изготовлении интегральных микросхем приняло угрожающий характер; в ближайшее время возникновение в России современного полупроводникового производства крайне проблематично*; один из способов частичного выхода из кризиса в производстве микросхем - создание в России fabless-компаний, способных проектировать изделия на современном уровне и сбывать свою продукцию как на внутреннем, так и на внешних рынках; для организации этих компаний, координации их деятельности в рамках государственных программ развития электроники необходимо создание ассоциации российских fabless-компаний. Задачи и программа деятельности этой ассоциации - предмет отдельного разговора. 4
* Особенно при полном отсутствии политической воли и стратегии развития высоких технологий в стране. - Прим. ред.
Источник: http://www.pcweek.ru/
