Микроэлектроника, как бы громко это ни прозвучало, является основой всех современных технологий, а значит, и всего современного мира. Интегральные схемы, дискретные полупроводники, датчики, оптоэлектроника — все эти маленькие детальки составляют основу будущего, как нуклеотиды составляют цепочки ДНК.
Мировой рынок микроэлектроники по итогам 2023 года достиг объема в $527 миллиардов. Несмотря на то что показатель опустился более чем на $40 млрд с 2022 года, в дальнейшем эксперты прогнозируют устойчивый рост рынка вплоть до 2030 года. Оптимистичный сценарий предполагает, что увеличение будет происходить ежегодно в среднем на 9,6%. В таком случае к 2030 году мировой рынок микроэлектроники превысит $1 триллион.
Эти цифры — результат постоянно растущего спроса на микроэлектронные решения, активного развития искусственного интеллекта и пятого поколения сетей связи, внедрения беспилотного транспорта и зеленой энергетики. Более всего микроэлектроника востребована в таких отраслях, как телекоммуникации (30% от общего потребления в 2022 году) и вычислительная инфраструктура (26%). Третье место в этом рейтинге делят транспорт, потребительские услуги и промышленность (по 14%).
Основным продуктом отрасли на мировой арене останутся интегральные схемы, которые используются для усиления сигналов, хранения и обработки информации, управления потоком тока и так далее. К ним, в частности, относятся микропроцессоры и карты памяти.
Закончить краткую картину мирового рынка стоит прояснением одной важной детали. Примерно с начала 1980-х годов в этой отрасли превалирует производственная модель fabless-foundry.
Компании по всему миру разрабатывают собственные решения, а потом передают их сторонним производителям. Ключевые центры такого «производственного аутсорсинга» — Тайвань и Китай. А вот среди разработчиков лидерами являются США и Южная Корея: компании из этих стран составляют топ-5 микроэлектронных гигантов, на долю которых приходится 38% всего мирового рынка. Речь о Samsung Electronics, Intel, SK Hynix, Qualcomm и Micron Technology.
Микроэлектронный фейерверк
Ситуация на мировом рынке развивается относительно стабильно уже несколько десятилетий, а Россия на этом фоне выглядит, как настоящий «микроэлектронный фейерверк»: начиная с 2022 года страна стала одним из мировых лидеров с точки зрения роста отрасли. Темпы роста здесь почти в два раза превосходят общемировые, но происходит увеличение объемов по специфическим причинам.
Однако не будем спешить и разберемся во всем по порядку.
Согласно оценкам ряда экспертов, российский рынок микроэлектронных решений с 2020 по 2022 год уверенно рос на 22,1% ежегодно. 2023 год стал пиковым по уровню потребления соответствующих технологий со стороны производителей конечных устройств. Ключевую роль в этом сыграли санкционные ограничения, буквально отрезавшие страну от традиционных «микроэлектронных источников». В 2023 году российский рынок вырос до 289 млрд рублей (около $3,3 миллиарда).
По самым позитивным оценкам, к 2030 году российский рынок может достичь 2,24 трлн рублей. Такого мнения придерживаются эксперты GS Group. Аналитики из Kept более сдержанны: их позитивный сценарий предполагает рост рынка до 1 трлн рублей, а базовый — до 780 млрд рублей. И даже в этом случае ежегодное увеличение объемов обгонит общемировые темпы почти в два раза и составит 15,2%.
Целебный госкоктейль
Ключевой стимул такого роста российского рынка — господдержка. Правительство внедрило целый ряд мер, направленных на развитие отрасли и обеспечение ее независимости от импорта.
Последнее — очень серьезная проблема. Так, в 2023 году на российских производителей пришлось только 59 млрд рублей от общего объема потребления. Следует отметить, что в последние три года на смену зависимости от западных решений пришла зависимость от решений азиатских — доля стран этого региона в общей структуре рынка составила порядка 70%.
Для укрепления позиций российских разработчиков власти используют такие инструменты, как налоговые льготы, субсидирование затрат на создание, развитие и модернизацию производств, а также кредитов. К тому же правительство субсидирует разработки электронной аппаратуры, компонентов и модулей, средств производства электроники, инновационной продукции, программных комплексов и многого другого.
Кроме того, большое внимание уделяется подготовке кадров и проведению фундаментальных научных исследований. Однако одна из ключевых задач — стимулирование спроса на российские микроэлектронные решения, в первую очередь внутри страны. Кстати, к результатам такой политики можно отнести доминирование промышленности среди отраслей-потребителей микроэлектронной продукции — сегодня она забирает себе до 66%.
Если выразить всю эту поддержку в реальных деньгах, то картина получается следующая: в 2023 году отрасль получила около 147 млрд рублей. Ожидается, что в 2024 году эта цифра вырастет до 211 миллиардов. При этом, по мнению ряда экспертов, российской микроэлектронике потребуется еще 400–500 млрд рублей инвестиций до 2030 года, чтобы достичь целевых показателей. Речь, в частности, идет о достижении доли российских решений в 70% от общего потребления.
Согласно последним прогнозам, к 2030 году предприятия будут использовать более 55% российских решений.
На рост российского рынка также положительно влияют активная цифровизация всех сфер жизни общества, а также развитие беспилотного транспорта и так далее. Словом, те же факторы, которые обеспечивают активное развитие отрасли в мировом масштабе.
Макротрудный микропуть
Естественно, как и в любой сфере, в микроэлектронике есть и сдерживающие развитие факторы. Кстати, по мнению некоторых экспертов, к ним отчасти можно отнести и господдержку. Дело в том, что специфика государственного заказа на соответствующие решения практически отрезала доступ к производственным материалам для производителей гражданского оборудования. Так, в 2023 году вычислительная инфраструктура и потребительские устройства смогли получить только по 12% в общей отраслевой структуре потребления электронной компонентной базы.
Стоит отметить, что к 2030 году расстановка сил несколько изменится. Так, доля промышленности снизится до 50%, а вычислительная инфраструктура сможет забрать до 20%. При этом потребительские устройства даже потеряют вес в процессе потребления — до 10%.
И даже несмотря на это, российской микроэлектронике предстоит еще очень много работы, чтобы достичь поставленных правительством амбициозных целей, главная из которых — это, пожалуй, выход на серийное производство процессоров по топологии 14 нм и разработку 3-нанометровых чипов.
Сегодня в России серийно производятся процессоры по топологии 90 нм. Для справки: первый из таких чипов — «Эльбрус-2СМ» — появился еще в 2014 году. Существуют также опытные образцы по топологии 65 нм. Удивительно, но первые из них также появились порядка 10 лет назад. Отметим, что самые передовые современные процессоры имеют топологию 3 нм или 4 нм, а тайваньская TSMC уже работает с чипами на 2 нм.
Сохраняются также и вопросы с оборудованием для производства даже 65-нанометровых чипов. На территории России подходящая база есть только у АО «Микрон».
Проводники в мир полупроводников
АО «Микрон» — ведущее предприятие, занимающееся производством микроэлектроники. Сегодня компания представляет более 700 различных решений, включая интегральные схемы для защищенных носителей данных, идентификационных, платежных и транспортных документов, управления питанием и RFID-маркировки. Только за неполный 2023 год «Микрон» произвел около 7,5 млн чипов для документов и банковских карт, что в 2,6 раза больше, чем годом ранее.
Именно «Микрон» в 2014 году смог освоить 90- и 65-нанометровые технологические процессы. Работу над последним компания начала еще в 2011 году. Тогда планировалось запустить производство совместно с европейскими партнерами, но крест на этом поставили санкции.
«Микрон» входит в группу компаний «Элемент». В 2024 году руководство ГК объявило о планах увеличить мощность АО на 50–70% за счет новых производственных линий.
Другой крупный производитель полупроводников в России — АО «Ангстрем». Компания производит микросхемы от 130 до 90 нм. «Ангстрем» обладает одним из самых мощных в России комплексов по созданию и производству полупроводниковых изделий: 10 полноценных дизайн-центров, более тысячи сотрудников, две производственные линии (головная компания, проектирование и выпуск изделий электронной техники и полупроводников).
Самые современные разработки в области микроэлектроники представляет АО «МЦСТ». Компания разработала процессоры «Эльбрус-8С» для серверов и рабочих станций и «Эльбрус-8СВ». Чипы изготавливаются по топологии 28 нм, имеют 8 ядер и частоту вычислений от 1300 до 1500 МГц. В их основе лежат 321- и 350-миллиметровые пластины. Но есть одно очень большое «но»!
Технологий для производства таких чипов и пластин в России просто нет. Процессоры «МЦСТ» производились на Тайване вплоть до 2022 года. После введения санкций тайваньские предприятия прекратили как изготовление новых, так и отгрузку уже готовых российских продуктов.
Маленький вывод из большой темы
Российская микроэлектроника растет уверенными темпами, обгоняя общемировые показатели. И в первую очередь на это влияют меры поддержки, введенные государством.
Однако сегодня стране не хватает оборудования и специалистов, которые могли бы создавать современные в технологическом плане решения. В такой ситуации логичным кажется умеренное и ответственное взаимодействие со странами-партнерами. Важно использовать их опыт и навыки, но при этом не допустить зависимости от их продукции.
В целом кажется, что микроэлектронику в России, которая всего за три года смогла вернуться буквально из небытия, ждет самое светлое будущее. А значит, технологическое будущее для нас с вами.