Как нам перезагрузить матрицу

Все разговоры о том, что Россия — великая держава, ничего не стоят, пока у нее нет современной электронной промышленности. Подавляющее большинство уникальных характеристик любой современной техники обеспечивается ее электронной начинкой. В настоящее время от 90 до 95% электронных компонентов в новейших разработках российской техники, в том числе военной, — иностранного происхождения. Но даже если мы обеспечим себя военной электроникой, проблемы это не решит.

Современные технологии производства компонентов микроэлектроники рассчитаны на изготовление сотен миллионов штук изделий в год. Военная электроника, которая во всем мире составляет не более 5% от общего объема производства, не обеспечивает такого потребления компонентов. Если в 50−е и 60−е годы именно военные разработки становились основой для коммерческих, то в последние десятилетия тенденция поменялась ровно наоборот. Теперь военные пользуются результатами коммерческих разработок. Если в стране отсутствует полноценное производство промышленной и бытовой электроники, то невозможно организовать и полноценное производство военной.

Проблемы электроники регулярно обсуждаются на самом высоком уровне. Разработана государственная программа «Развитие электронной компонентной базы» на 2007−2011 годы, готовится расширенная коллегия Минпромэнерго, посвященная электронике, которая должна состояться в сентябре. Каков он, новый электронный проект для России? Сможем ли мы стать электронной державой? Для ответа на эти вопросы понадобится небольшой исторический экскурс.

Почему исчезла советская электроника

К началу 80−х годов Советский Союз был третьей электронной державой мира после США и Японии и был в состоянии производить практически любую электронную технику, соответствующую уровню того времени. По крайней мере, для нужд военно-промышленного комплекса.

Однако значительная часть электронных компонентов воспроизводила иностранные, в первую очередь американские, образцы. Академик Камиль Валиев, научный руководитель Физико-технического института РАН, в советское время руководитель одного из зеленоградских институтов, не считает это ошибкой: «Для нас, разработчиков, любой такой элемент был как бы “черным ящиком”. Мы знали, в чем состоят его функции, но и топологию, и технологию разрабатывали самостоятельно». Хотя другие специалисты считают, что такой подход существенно сковывал инициативу наших разработчиков и консервировал отставание советской электроники. Впрочем, убило советскую электронную промышленность не это. Специалисты называют три следующих губительных фактора: пренебрежительное отношение со стороны поздней советской элиты, падение внутреннего спроса в 90−е годы и новый технологический виток, который мы пропустили.

Во-первых, сокращение финансирования электронной промышленности началось уже в советское время. Сын создателя электронной промышленности Советского Союза министра Александра Шокина, тоже Александр Шокин, в настоящее время директор КБ полупроводникового машиностроения, в своих воспоминаниях об отце пишет, что «в советских верхах все более заметную роль начали играть сырьевики. Постепенно идеология, что все можно купить на мировом рынке, расширяя продажу сырья, овладевала все более широкими кругами. Нередко стало можно услышать обывательские рассуждения о том, что многие важнейшие системы, прежде всего радиоэлектронного вооружения, можно создать с помощью импортной элементной базы».

Во-вторых, сказался, конечно, обвал всего промышленного производства в России в 90−е годы. Как заметил генеральный директор компании «НИИМЭ и Микрон» Геннадий Красников, «состояние производства микроэлектроники в России соответствует состоянию промышленности в целом. Если некому потреблять микроэлектронику, то бессмысленно ее развивать».

И наконец, третий важнейший фактор: пока в России в 90−е годы осуществлялась революция социальная, в мире произошла революция электронная, в результате которой изменилась и сама электроника, и способы ее организации.

Всемирная электронная матрица

После того как в микроэлектронике были достигнуты проектные нормы менее 350 нм и на кристалле стало возможным размещать десятки и сотни миллионов транзисторов, а случилось это как раз на переломе 80−90−х годов, в проектировании и производстве радиоэлектронной аппаратуры произошли революционные изменения. Если раньше можно было четко провести границу между разработкой и производством электронных компонентов и электронных систем (что, в частности, отражалось на организации электронной промышленности в СССР, где существовали Министерство электронной промышленности, отвечавшее за производство компонентов, и Министерство радиоэлектронной промышленности, отвечавшее за производство систем), то отныне проектирование электронных систем превратилось в значительной мере в проектирование сверхбольших интегральных схем (СБИС) типа «система на кристалле», сочетающих в себе и компоненты, и законченные схемы.

Появилась возможность высокого уровня специализации отдельных компаний и предприятий и, соответственно, глобализации электронной промышленности, при которой разработка основных технологий, оборудования, софта и самих изделий электронной техники, а также менеджмент и логистика сконцентрированы в западных странах и Японии, как и интеллектуальная собственность на все важнейшие достижения электроники и само производство новейших разработок. При этом Китай и страны ЮВА пока, по крайней мере, довольствуются контрактным производством западных и японских разработок.

Символом глобализации в электронной промышленности является организация VSIA (Virtual Socket Interface Alliance), объединившая ведущие электронные фирмы всего мира, в том числе такие, как Intel, IBM, Ericsson, Canon, для разработки методов повторного использования IP (intellectual property)-элементов, их стандартизации, обмена и интеграции. Создание методики многократного использования IP-элементов позволило резко ускорить проектирование «систем на кристалле». IP-элементы также называют VC (virtual component), или виртуальные компоненты. Их двойное название отражает, с одной стороны, тот факт, что они являются виртуальными аналогами функциональных микросхем, а с другой — что это интеллектуальная собственность разработчиков. Владельцы IP-блоков во многом диктуют свои правила игры всему миру разработчиков современных микросхем «системы на кристалле». Тем более что библиотеки IP-блоков привязаны еще и к технологии изготовления микросхем, и к конкретной «фабрике» — так называют предприятия по их производству.

Директор издательского дома «Электроника» Иван Покровский так описывает современную организацию рынка электроники: «Он организован по принципу матрицы, в которой горизонтальными слоями являются производство элементной базы, так называемые фабрики, разработка софта и контрактное производство». Причем специализация предприятий, заполняющих ячейки этой матрицы, постоянно возрастает, уже появляются компании, специализирующиеся на производстве кристаллов, на корпусировании, на тестировании. В мире получили широкое распространение компании, которые, используя свои интеллектуальные достижения, частично отказываются от собственного производства, по крайней мере по некоторым направлениям, передоверяя его контрактным компаниям, а контролируют только разработку (дизайн), дистрибуцию и маркетинг своих изделий. Например, даже у такой известной компании, как «Моторола», нет сегодня собственных производственных мощностей по изготовлению телефонов. Для нее телефоны делает кто-нибудь из ведущих мировых контрактных производителей. Скорее всего в Китае. Но тем не менее производство самых сложных изделий «Моторола» сохраняет за собой.

Ведущие компании США, Японии, Южной Кореи, такие как Intel, Samsung или IBM, остаются вертикально интегрированными и сохраняют в своем составе практически всю цепочку проектирования и изготовления своих изделий, чтобы иметь возможность максимально быстро реализовывать свои разработки и снимать все сливки. И для этого осуществляют гигантские вложения в интеллектуальную собственность, оборудование и инфраструктуру самих компаний. Неслучайно обновление процессорного ряда происходит практически каждый год. Это позволяет таким компаниям занимать самые лучшие позиции на горизонталях электронной «матрицы» и служит наилучшей скрепой по вертикали. Такая стратегия поддерживается правительствами этих стран путем постоянного софинансирования научных разработок своих компаний, которое исчисляется сотнями миллиардов долларов.

Китайское правительство и китайские компании осуществляют второй вариант стратегии, который заключается в том, чтобы, не претендуя в настоящее время на строительство вертикально интегрированных компаний типа Intel, занять ключевые позиции в массовом контрактном производстве электронной техники, постепенно осваивая все большое количество «горизонталей» электронной матрицы. В рамках кампании по импортзамещению Китай запланировал ввести в строй до 2010 года двадцать «фабрик». По крайней мере на одной из них — SMIC — предполагается уже в ближайшие годы достичь проектных норм 90 нм. В настоящее время китайское руководство ставит задачу максимально локализовать контрактное производство, обеспечив его китайской элементной базой. Параллельно всячески поддерживаются отечественные дизайн— и фаблесс-компании, занятые разработкой специализированных микроконтроллеров и чипов. Тем самым в Китае создаются все звенья технологической цепочки, необходимые для последующего создания собственных вертикально интегрированных компаний. А сами китайцы приводят четыре причины резкого роста производства электроники в стране: рост потребностей со стороны основных, «горячих», потребителей электроники, нарастающие возможности «фабрик», рост требований со стороны разработчиков электронного оборудования и, наконец, возвращение китайцев из Силиконовой долины.

Европейские страны не имеют такого интеллектуального задела в микроэлектронике, как США и Япония, и не в состоянии развивать массовое производство электронных компонентов и электронной техники в таком объеме, как Китай и страны ЮВА. Вот почему они выбрали третий вариант стратегии — поддержку в первую очередь тех направлений электроники, которые необходимы для развития отраслей промышленности, находящихся в Европе на достойном уровне, таких как автоэлектроника, телекоммуникации и безналичные расчеты. Кроме того, в Европе действует программа «Европрактис», в рамках которой обеспечивается в том числе и доступ к «фабрикам» небольших фаблесс-компаний, разрабатывающих нишевые продукты с малой серией.

Гранды и ниши

Что мы имеем сегодня? По оценкам ИД «Электроника», в России около 3 тыс. предприятий, занятых разработкой и изготовлением электронной техники. Из них примерно пятьсот — старые советские предприятия, большинство из которых, по мнению председателя совета директоров компании «Альтоника» Александра Шептовецкого, находятся в состоянии медленного угасания. Даже ведущие предприятия отрасли «Микрон» и «Ангстрем» выжили в основном потому, что нашли специфическую нишу для своей во многом уже устаревшей продукции на рынках Юго-Восточной Азии. Известно, что по некоторым видам микросхем с проектными нормами 1–1,5 мкм, т. е. по разработкам конца 80−х годов, «Микрон» и «Ангстрем» обеспечивают до 15% потребностей мирового рынка. Оба лидера хотят перейти к технологиям 0,35–0,18 мкм (именно этот диапазон и записан в программе правительства). Проект «Ангстрема» — достичь 20 тыс., а «Микрона» — 2 тыс. пластин в месяц. Но на сегодняшний день «фабрика» становится окупаемой, если производит 30 тыс. пластин в месяц, относительно рентабельной — при производстве 50 тыс., а нормально рентабельной — 100 тыс. Фактически правительство и лидеры отрасли стараются решить задачу выпуска малосерийной продукции, которая всегда будет дорогой, причем по госзаказу. Возможно, это необходимый этап, но, в любом случае, это не решение проблемы.

Остальные компании условно можно разделить на занятые разработкой нишевых и даже эксклюзивных изделий под своим брендом и на контрактные, занятые изготовлением изделий под чужим брендом.

В качестве примера весьма успешной компании первого типа можно привести как раз фирму «Альтоника», которая начинала с разработки автомобильных охранных систем. Как сказал Александр Шептовецкий, «в России требуется, чтобы защита автомобилей была гораздо надежнее, чем в той же Америке. Во-первых, у нас слабо развито страхование. Во-вторых, нигде в мире нет угонщиков такого интеллектуального уровня, которые, к примеру, разрабатывали бы специальные компьютерные устройства для подборки электронных ключей». А теперь эта компания уже разрабатывает и поставляет системы радиоканальной охранной сигнализации, системы профессиональной радиосвязи и медицинское оборудование. По мнению Шептовецкого, «у российских электронщиков был и остается единственный шанс удержаться на рынке — предлагать продукцию, которая по своим характеристикам превосходит зарубежную. И мы выигрываем в сложных нишах, где, чтобы удовлетворять спрос, нужны нестандартные инженерные решения. Крупные западные компании, производящие массовую продукцию, сюда не идут, а компаниям из Китая и ЮВА не хватает квалификации».

Другой подобный пример — компания «Элвис», которая нашла свои ниши в системах видеонаблюдения с компьютерным зрением, радиолокационных станциях с распознаванием целей и стала одним из ведущих фаблесс-центров в России. Обе эти компании благодаря удачному позиционированию внутри страны сумели выйти и на внешние рынки. Так же как фаблесс-компания «Юникор микросистемы», которая, к примеру, наряду со специализированными микроконтроллерами и микропроцессорами для систем телекоммуникаций разработала для Китая чип для транспортной карты и претендует сейчас на то, чтобы занять более 10% от рынка этих микросхем, составляющего порядка 90 млн штук в год.

А крупнейший контрактный производитель электронной техники компания «Арсенал», по мнению генерального директора Алексея Бочарова, выжила тоже во многом благодаря найденным нишам, «например, выпуску мониторов с меню на двенадцати восточноевропейских языках. Делать это в Китае невыгодно, а для нас — хороший заказ».

Программа правительства

Если вернуться к влиянию приведших к краху советской электроники факторов на современную ситуацию с российской электронной промышленностью, то все три, безусловно, продолжают действовать. Все так же в России доминирует, если так можно выразиться, сырьевой менталитет. Электронная революция практически не докатилась до большей части предприятий российской электроники, если не считать небольшого числа современных контрактных производств, отдельных нишевых и фаблесс-компаний, о которых мы говорили выше. А главное — как не было, так и нет массовых потребителей электроники в промышленности. Собственное машиностроение и автомобилестроение в современной электронике не слишком нуждается. Авиастроительные и судостроительные компании комплектуют свои изделия заграничной электроникой. По-настоящему массового производства бытовой техники тоже нет.

Стратегия, предлагаемая правительством, не отвечает ни на один из этих вызовов. Характеризуя состояние российской электроники, авторы программы признают, что сейчас, вероятно, имеется последняя возможность ее восстановления, но фактически ставят задачу не столько восстановления, сколько остановки дальнейшего падения. Так, к 2011 году предполагается обеспечить собственное производство СБИС с проектными нормами 180 нм и начать проектирование с проектными нормами 130 нм, хотя, судя по тенденциям развития электронной техники, к тому времени на рынок электроники широко поступят изделия с проектными нормами 90 нм и может начаться опытное производство изделий с проектными нормами 60 нм. Из контекста программы ясно, что речь идет в основном об обеспечении отечественной элементной базой преимущественно военной техники. Она действительно значительно более консервативна, чем гражданская. И до сих пор на рынке военной техники вполне конкурентны разработки тридцатилетней давности. Но, как сказал Алексей Бочаров, «если правительство будет решать проблемы только военной электроники, оно погубит ее окончательно. С одной стороны, это изолирует военную электронику от электронного мейнстрима и тем самым законсервирует ее отставание, а с другой — бросит на произвол судьбы остальную электронику, фактически отдав ее на откуп нашему восточному соседу». Программа отражает традиции советского подхода к развитию высоких технологий — опираться не на коммерческий спрос, отталкиваясь от которого в настоящее время и Запад, и Восток развивают электронику, а только на потребности военно-промышленного комплекса. Но если в 50−е годы такая стратегия была принята во всем мире, то сейчас общепризнано, что она тормозит развитие высокотехнологичных отраслей. В условиях России такую стратегию можно назвать консервативной, а можно — пораженческой, потому что она консервирует сложившийся в электронике статус-кво. Весьма скромны, если не сказать больше, и выделяемые правительством средства на программу: в общей сложности на срок с 2007−го по 2011 год в ценах 2007 года — 73 млрд рублей, или примерно 2,5 млрд долларов. Для сравнения: компания Intel в 2005 году только на НИРы и ОКРы потратила до 10 млрд долларов.

Узость задач и малые объемы финансирования, явно не достаточные для серьезного развития отрасли, создают впечатление, что основная задача, которую решает правительство, принимая эту программу, — не столько развитие, сколько поддержание на плаву остатков советской электроники за счет госзаказов.

Программа не говорит ничего о формировании устойчивого внутреннего спроса на изделия электроники, лишь отмечая возможности, которые существуют у современной электроники. В программе вообще отсутствуют меры по поддержанию частного бизнеса, возникшего вне рамок советской электроники, нишевых компаний и контрактного производства. А размеров финансирования модернизации и технического перевооружения даже ведущих предприятий отрасли может хватить только на приобретение небольших линий.

Наконец, непонятно, как программа вписана в общий контекст развития российской экономики, как увязана с иными проектами в сфере высоких технологий и промышленности в целом, которые принимают другие ведомства и госкомпании: Минсвязи, Росатом, РАО ЕЭС и т. д.

Какую стратегию выбрать России

На наш взгляд, национальная стратегия развития электроники в России должна содержать следующие пункты:

формирование устойчивого внутреннего спроса на изделия электроники через промышленную политику, т. е. стимулирование государством больших электронных проектов, ориентированных на национальную индустрию;
развитие уже освоенных частным бизнесом эксклюзивных ниш и поиск новых;
международная кооперация (встраивание в «матрицу») через развитие контрактного производства и сотрудничество с Европой и Китаем;
строительство современной «фабрики», заказы на которой смогут размещать и скооперированный «нишевой» частный бизнес, и государство;
развитие фундаментальной и прикладной науки, достаточное для того, чтобы не проспать очередной виток электронной НТР.
Попробуем обосновать наши предложения.

По мнению академика Владимира Бетелина, «в своем развитии электроника в России должна опереться на большие государственные проекты, результаты которых можно было бы дорого продавать и в России, и во всем мире. Исходным проектом могла бы стать энергетика, в том числе атомная, которую сейчас решено ускоренно развивать. Предполагается вложить в ее развитие серьезные средства. А, скажем, в атомной энергетике кроме задач надежности и безопасности нужно решать еще и проблемы моделирования, необходима автоматизация проектирования. Аналогичные вопросы приходится решать при проектировании современных двигателей и энергетических установок». В этом же ряду находится телекоммуникационное оборудование, автомобилестроение и авиация. Но главное, по мнению Бетелина, «чтобы это были конкретные задачи. Не вообще электроника, а электроника для чего-то. Тогда будет ясно, для каких целей и какая “фабрика” нам нужна. Но для этого государство должно законодательно определить тот круг задач, решать которые нужно, опираясь только на отечественные разработки».

Развитие контрактного производства электронной техники, конечно же, должно иметь в виду локализацию в России изготовления компонентов, необходимых для таких устройств.

Этот процесс тем более реален, что, по мнению многих наших собеседников, наметилась тенденция перемещения производства электронной техники из Западной Европы в Восточную, а теперь уже и на Украину, и в Россию. А как сказал Алексей Бочаров, директор крупнейшего контрактного производства, «если бы я был уверен в разумной политике правительства в электронике, то уже сейчас подумывал бы, как поставить завод по производству компонентов».

Сотрудничество с Китаем, как считают практически все наши эксперты, могло бы стать мостиком, который свяжет нас с мировой электроникой. Уровень российских фаблесс-компаний, по общему мнению наших экспертов, существенно выше, чем китайских. В Китае создан большой производственный потенциал, но еще нет научных школ и образования соответствующего уровня. Когда-нибудь они решат эту проблему, но пока для технологического прорыва одного производства недостаточно. Из-за этого, как заметил директор компании «Элвис» Ярослав Петричкович, «многие западные фирмы, не особенно светясь, переносят в Россию свои дизайн-подразделения из Китая и Индии, особенно если речь идет о более или менее серьезных разработках. Кстати, некоторые китайские и тайваньские компании тоже размещают здесь свои дизайн-центры, потому что наши разработчики на доллар затрат дают значительно больше творчества».

«Фабрика» по производству современных СБИС является не просто символом технологических возможностей страны и ее промышленности. И нужна она не для удовлетворения чьих-то амбиций — доказать, что мы самые передовые. Во-первых, тот, кто владеет современной «фабрикой», контролирует не только производство, но и в значительной мере разработку электронных систем. Во-вторых, современная «фабрика» — это действительно симбиоз самых последних достижений в области высоких технологий и промышленного менеджмента. Наличие «фабрики» не только дает совершенно новые возможности для производства микроэлектроники и развития современной промышленности, но и создает абсолютно новую культуру производства, своеобразный интеллектуальный центр притяжения всех высоких технологий. По мнению Ярослава Петричковича, условия для строительства в России «фабрики» уже созрели. «Но даже если это будет вначале не совсем выгодно, лучше какое-то время дотировать и разработки, и потребление собственной микроэлектроники, потому что опыт Европы показал, что и “мозги”, и идеи постепенно утекают туда, где есть производство. В их случае — в Китай. Нас ждет то же самое. Без фабрики мы будем, грубо говоря, “у параши”. А кто стоит “у параши”, не выбирает направление мирового развития». Откладывать строительство «фабрики» на период после 2015 года, как это фактически записано в программе правительства, означает не построить ее никогда, потому что к тому времени мировые электронные гранды ждут и готовят очередной технологический виток — новую технологическую революцию, основанную на достижениях наноэлектроники, к приходу которой мы не готовы, как пятнадцать лет назад — к появлению систем на кристалле.

Удивительным образом в состав разработчиков и исполнителей правительственной программы не попала Академия наук, в составе которой работают несколько институтов соответствующего профиля. Но данный факт имеет не только формально-бюрократический характер, он определяет саму программу, которая просто «затыкает дыру», но никак не рассчитана на стратегическую перспективу. Хотя именно с электронной наукой, т. е. с разработкой процессов, технологий и оборудования для изготовления электронных компонентов, у России самые большие проблемы. Но, как заметил академик Валиев, «отставание в этой области достигло такого уровня, что решить самостоятельно эти проблемы Россия уже не в состоянии, тем более что весь мир решает их на основе кооперации. И сейчас в России есть такие примеры. Так, один из наших институтов в составе европейского консорциума ведет работы по фотолитографии с помощью предельного ультрафиолета, экстримультрафиолета. И решение в данной ситуации — входить в международные консорциумы, чтобы соучаствовать в разработках новейших технологий и оборудования и иметь на них какие-то права, в том числе и в области той же наноэлектроники. Нужно взять на себя часть нагрузки, общей для всего мира, и по мере сил участвовать в международном разделении труда, чтобы занять там свое место».

Если возвращаться к образу «электронной матрицы», то, на наш взгляд, предложенная нами стратегия позволит России постепенно заполнить многие клеточки матрицы как по вертикали, так и по горизонтали. В определенном смысле такая стратегия — это сочетание европейской и китайской моделей развития. С той только разницей, что в отличие от Европы России еще предстоит выбрать и поддержать свои приоритеты в промышленности, а в отличие от Китая, где процесс освоения электроники начинался с нуля и в силу этого носил последовательный характер, в России имеется уже сейчас возможность заполнения сразу многих «клеточек» электронной матрицы. Все-таки у российской электроники богатая история.