Гатчинский центр нанотехнологий: будет ли у России Балтийская кремниевая долина?

Постоянные читатели 3DNews.ru, вероятно, давно заметили, что на страницах нашего издания стали появляться материалы о перспективных разработках будущего. Публикации, в которых идёт речь о технологиях с новомодной нынче приставкой "нано", вызывают широкий резонанс и горячий отклик в редакционной почте. К сожалению, эти же статьи регулярно порождают и наибольшую волну критики, суть которой можно в целом разделить на два основных тренда читательских пожеланий. Первый из них призывает авторов не ограничиваться рамками нанотехнологий, разрабатываемых исключительно для нужд полупроводниковой промышленности. Честно говоря, идти навстречу таким пожеланиям очень приятно, ибо о новых открытиях в медицине, биологии, авиации; о разработке новых видов топлива, охране окружающей среды и т.д. писать интересно и легко, фактического материала под рукой - хоть отбавляй. Зато с другой волной читательской критики дела обстоят сложнее. А речь о том, что в российских СМИ и, в частности, на страницах 3DNews.ru передовые отечественные разработки освещаются недостаточно.

До недавнего времени подобные упрёки в адрес журналистов, честно говоря, вызывали некоторое недоумение. Господа хорошие, о чём же рассказывать? О локальных точечных прорывах учёных, работающих в фундаментальных отраслях без должного финансирования, на голом энтузиазме? О современных "левшах", чудом подковавших единичные экземпляры блох, но разбивших лоб при попытке что-нибудь коммерциализировать? О кулибиных нашего времени, так и не добившихся признания на Родине, махнувших на всё рукой с отчаянья, и теперь поднимающих забугорную науку и производство? Или о проходимцах - этих современных "старичках эдельвейсах", лепящих приставку "нано-" к своим пишущим машинкам с "неонкой внутре", в результате чего патентные бюро завалены разным бредом вроде "нанокирпичей"?

На самом деле, картина, конечно же, не столь плачевна, да и не может быть всё плохо в стране с богатыми научными и производственными традициями. Однако отсутствие должной организации и финансирования, непонятные перспективы технопарков и прочие неурядицы долгое время придавали ситуации в стране удручающий вид. Особенно на фоне резко рванувших вперёд зарубежных исследователей, которые порой успевают изобрести, разработать, внедрить и получить дивиденды с новой технологии за считанные месяцы.

И всё же ситуация в России начинает меняться. Так, в прошлом году для развития российских передовых технологий была создана государственная корпорация "Роснанотех". Те, кто следит за последними новостями, вероятно, слышали, что уже в начале апреля 2008 года "Роснанотех" начинает отбор конкурсных проектов для финансирования из уставного фонда госкорпорации, составляющего ныне 130 млрд рублей. К слову, таких проектов на рассмотрение в "Роснанотех" в настоящее время предоставлено уже более трёх сотен. Более того, буквально на днях в прессе прозвучала ещё одна обнадёживающая новость: стало известно, что компания "Ситроникс" совместно с Институтом проблем передачи информации РАН начала переговоры о создании первого в России частного отечественного научно-исследовательского института. Похоже, финансировать российскую науку - даже фундаментальную, с целью получения вполне ощутимых дивидендов, понемногу становится не только престижно, но и выгодно. Хоть и с определёнными сложностями, процесс сдвигается с мёртвой точки. Так когда же мы увидим Россию в числе мировых лидеров по числу патентов в области нанотехнологий? Когда же планируемые в ближайшее время миллиардные инвестиции в науку и технологии дадут многомиллиардную отдачу? В этом материале мы не дадим ответов на эти вопросы, даже приблизительных. Зато в распоряжение редакции 3DNews совсем недавно попал очень интересный документ, детально описывающий проект по созданию одного из российских специализированных технопарков гражданской электроники в нынешней её ипостаси - наноэлектроники. Документ, несмотря на узкоспециализированный его характер, поразил глубиной анализа ситуации с российской электроникой, изложением текущего положения дел и детальностью прогнозов. Впечатлил также состав авторитетного экспертного совета, в который вошли многие представители РАН, ИТМО, МЦСТ и др. Положения этого документа, особенно в части совершенно внятных предложений по будущему развитию российской полупроводниковой промышленности, чрезвычайным образом заинтересовали нашу редакцию. Таким образом, было решено подготовить эту публикацию.

Российская электронная промышленность: ретроспектива и современные реалии

Сегодня этапы развития российской электронной промышленности условно разделяют на три ключевых периода - до 1990 года, между 1990 и 2005 годами, и после 2005 года. Период развития до 1990 года характеризуется использованием для гражданских и военных приложений исключительно отечественной полупроводниковой элементной базы, включая любые компоненты, полупроводники, микросхемы и так называемые сверхбольшие интегральные схемы - СБИС, под которыми мы сегодня подразумеваем, главным образом, процессоры различного назначения. В какой-то степени это была заявка на лидерство СССР - может быть, не в области передовых открытий, но уж в области продаж - точно. Период с 1990 по 2005 год можно назвать эпохой дезинтеграции и выживания на развалинах. За это время мировые лидеры - США, Япония, ЕС, Тайвань и Южная Корея - ушли далеко вперёд, а на долю России приходилось лишь… 0,23% мирового рынка полупроводников. За этот период технологический разрыв вырос до 4 поколений, то есть 15-18 лет. Применение завозных компонентов в российской промышленности начинает постепенно увеличиваться, и к 2005 году удельная доля импортных полупроводников в гражданских приложениях, по оценке экспортной группы Гатчинского центра Наноэлектроники (ГЦН), составляет 95%. Стратегические военные приложения также не обходятся без импорта: к 2005 году доля зарубежных компонентов для российских армейских нужд достигает 65%, а доля импортных СБИС - 90%. В денежном выражении эти цифры на 2005 год выглядели следующим образом: импорт электронных компонентов составил 21,93 млрд рублей, а потребление отечественных компонентов - только 13,17 млрд рублей. Внутренний рынок СБИС составлял к этому моменту примерно $800 млн - $1 млрд, при этом на ввозимые в Россию чипы приходилось 94%, и всего 6% - на отечественные, а экспорт российских СБИС составлял всего $40-60 млн. Грусти картине добавляет тот факт, что рынок военных и спецприложений, оцениваемый ГЦН к 2005 году в 7,5 млрд рублей, потреблял всего лишь 10% процессоров российского производства, остальные 90% пришлись на импорт; рынок гражданских приложений выглядел ещё непригляднее, там соотношение применения импортных и отечественных СБИС составило 96% и 4%. Цифры убийственные, но для полноты картины также необходимо упомянуть о возможностях производственной базы. Что уж там далеко ходить за примерами: некоторое время назад даже производство опытной партии российских процессоров МЦСТ R500 было заказано за рубежом, у тайваньской компании TSMC. Имеющиеся в распоряжении российских производителей линии способны выпускать, главным образом, продукцию с соблюдением норм техпроцесса от 0,25 мкм и грубее, что уместно далеко не для всех приложений, а внедрение оборудования с нормами порядка 0,18 мкм (например, выпуск EEPROM предприятием "Микрон" концерна "Ситроникс") пока что носит единичный характер. Напомним, что ведущие мировые полупроводниковые компании уже успешно освоили для выпуска процессоров нормы 45 нм техпроцесса, а для некоторых других компонентов - с применением ещё более прецизионных техпроцессов. Наконец, в ситуации, когда российские производственные мощности отстают от мирового уровня минимум на порядок, также достаточно остро встаёт проблема квалифицированных кадров. Многие российские специалисты давно и успешно работают за рубежом, и надо ли говорить, что последние 15 лет вряд ли оказали благотворное влияние на российскую школу подготовки профильных кадров. Получается, что в сложившихся реалиях российской полупроводниковой промышленности недостаточно только стабильного финансирования. Предстоит решить ряд серьёзнейших системных вопросов, и для выхода на достойный международный уровень в обозримых временных рамках придётся делать это ускоренными темпами.

Что делать?

Приведённые выше данные потребления российской промышленности красноречиво свидетельствуют: ежегодно на закупки зарубежных электронных компонентов Россия тратит миллиарды рублей. По мнению экспертной группы ГЦН, в ближайшее время ситуация только обострится. Так, к 2011 году потребление чипов и процессоров российским рынком вырастет до $3-4 млрд, компонентов - до $5-6 млрд. При этом, потребности сектора военных и специальных приложений в СБИС вырастут до 15 млрд рублей, гражданских приложений - до 45 млрд рублей. В целом ожидается, что внутренний спрос на высокоинтегрированные чипы вырастет с $2 млрд в 2008 году до $12 млрд в 2015 году, при этом государственные заказы на такие чипы могут достичь объёма $7 млрд в год. По предварительным оценкам, перспективная сегментация внутреннего рынка будет выглядеть следующим образом. На коммуникации, промышленную и потребительскую электронику придётся порядка 30% рынка; на военную электронику - примерно 25%, на связное оборудование и цифровое ТВ - около 15%, на автомобильную электронику - около 15%, на сектор выпуска смарт-карт и электронных удостоверений - около 9%, на глобальную систему спутниковой навигации ГЛОНАСС - около 6%. И это далеко не всё: развиваясь гигантскими темпами, российский рынок электроники быстро меняется и реструктуризируется. На очереди - развитие многомиллиардных национальных проектов в здравоохранении, образовании, строительстве и т.п. Что нужно для того, чтобы в перспективе значительная часть электроники производилась в России? Разработчики проекта полагают, что для этого необходима политическая стабильность, значительные стабильные доходы федерального бюджета, гарантирующие массивные госинвестиции в развитие технологий. И, разумеется, политическая воля руководства страны к трансформации национальной экономики в инновационную индустрию. Как следствие из этого, для развития нового типа инновационной экономики также понадобится соответствующая законодательная база, позволяющая стимулировать механизм частно-государственного партнерства. Все предпосылки для интенсивного развития российской полупроводниковой промышленности есть. Так, по предварительным данным, ожидаемые инвестиции в 2008-2015 годах составят примерно $8 млрд, при этом две трети средств поступит из федерального бюджета и примерно треть - от частных инвесторов. При условии мощного финансирования и последовательности действий вполне реальными становятся планы освоения в 2008 году производства с соблюдением норм 180 нм, в 2009 году - 130 нм, к 2011 году - 90 нм и к 2015 году - 65 нм. Наконец, для столь масштабного национального проекта необходима точка концентрации усилий. В качестве таковой разработчики рассматриваемого сегодня проекта предлагают специализированный технопарк "Гатчинский центр наноэлектроники" под Санкт-Петербургом.

Технопарк "Гатчинский центр наноэлектроники"

Вкратце суть идеи можно изложить следующим образом: начать с малой "электронной деревни", поставив при этом скромную начальную цель продаж продукции на отечественном рынке. Затем - строительство "электронного городка" и последовательный захват значительной доли отечественного рынка. Далее - расширение до масштабов "настоящего электронного города" с целью доминирования на российском рынке, с выходом на мировой рынок электроники. Наконец, с привлечением дополнительных инвестиций, предпринимателей и инженеров - выход на уровень "Балтийской кремниевой долины", в качестве ключевого игрока мирового рынка рынка полупроводников. Фантастика? На первый взгляд - именно так, особенно последние два пункта из пяти программных. Однако, как подсказывает мировой опыт, ничего сверхъестественного в таких проектах нет - разумеется, при достаточных финансах и относительной стабильности. Рассмотрим проект со всех сторон, и начнём с инфраструктуры. Окрестности Санкт-Петербурга, Гатчина (колыбель русской военной авиации), выбраны для реализации проекта неслучайно - традиционно этот регион привлекателен для туристов и имеет высочайший инвестиционный рейтинг в России. В настоящее время население Гатчины насчитывает порядка 90 тысяч человек. Город расположен в 45 км на юго-запад от Санкт-Петербурга, что составляет менее часа езды на автобусе или электричке из центра северной столицы. Значимость Санкт-Петербурга и его окрестностей в качестве шлюза между континентальной Россией, Западной Европой и Скандинавией трудно переоценить: город расположен в часе лёта до Стокгольма, в двух часах до Лондона и 2,5 часах до Франкфурта; в паре часов езды - граница с Финляндией. В Санкт-Петербурге сходятся основные транспортные и логистические потоки северо-запада России, в его окрестностях расположены массированные индустриальные кластеры автомобильного, тяжёлого и легкого машиностроения. В последнее время этот регион как никакой другой может гордиться интенсивным индустриальным ростом. Именно здесь сосредоточены традиционные научные и инженерные центры промышленной деятельности. В главных технических университетах страны, включая физико-технический институт РАН им. А. Ф. Иоффе, подготавливаются специалисты для всех отраслей электронной индустрии. Именно здесь расположен главный научный институт по полупроводниковой технологии и материаловедению, с превосходными академическими традициями, именно здесь находится уникальный научно-образовательный центр по физике и технологиям под руководством Жореса Алферова, Нобелевского лауреата 2000 года. Ради справедливости стоит отметить, что проект строительства Гатчинского центра наноэлектроники не является экспериментом в чистом виде, поскольку мировая практика уже имеет аналогичный опыт создания кластера гражданской электроники практически с нуля. Речь - о знаменитом тайваньском технопарке Шинчу (Hsinchu Science Park), создание которого было начато в 1980 году. Преследуя практически аналогичные цели, технопарк Шинчу задумывался как специализированная структура электронной индустрии и системного проектирования, изначально интегрированная в мировой рынок и нацеленная на возвращение из США национальных специалистов - высококвалифицированных инженеров, предпринимателей и ученых. Структура технопарка была изначально спланирована государством в виде кластера электронной индустрии на обширной площади порядка 1000 гектаров. Применение смешанной формы частно-государственного финансирования проектов, продуманная система грантов привели к тому, что за 20 с лишним лет многие "стартапы" этого бизнес-инкубатора - вроде TSMC, UMC, Acer - превратились в преуспевающих мировых гигантов с многомиллиардными оборотами. Заранее просчитанный пошаговый подход с многоэтапным последовательным развитием технопарка, а также постоянное внимание со стороны правительства и последовательное финансирование проекта привели к оглушительному успеху и в целом предопределили полный переход экономики Тайваня от традиционной индустрии к инновационной модели XXI века. Сейчас объём продукции, выпускаемой ежегодно в технопарке Шинчу, превышает $30 млрд, а проект продолжает успешно расширяться на стратегически важных смежных направлениях, например, в области биотехнологий. В мировой практике есть и другие, не менее поучительные примеры развития профильных региональных научно-производственных центров. Например, строящийся сейчас технопарк Silicon Border Science Park в Мексике. В целом, проект весьма интересен - хотя бы тем, что парк располагается в непосредственной близости от границы с Калифорнией, в двух часах езды от Сан-Диего и в трёх часах от Феникса. Основная специализация "Кремниевой границы" - проектирование, разработка и выпуск полупроводников, интегральных схем, услуги по тестированию и финальной сборке чипов; ЖК-дисплеи, оптоэлектроника и телекоммуникации. Предполагая тесное сотрудничество с Fabless-компаниями, контрактными и OEM-производителями, технопарк Silicon Border изначально ориентирован на состязание с азиатскими "полупроводниковыми тиграми", с преимуществом расположения в непосредственной близости к крупнейшему в мире североамериканскому рынку сбыта. Любопытно отметить, что инвестирование строительства "Кремниевой границы" производится исключительно частным капиталом - компанией ING Real Estate, которая планирует вложить в проект за ближайшие 20 лет порядка $1 млрд в четыре этапа. Ключевые направления инвестирования - строительство инфраструктуры, автострады, бизнес-услуги, электро- и водоснабжение. Несмотря на очевидные плюсы строительства технопарка в Мексике, рядом с США, в настоящее время перспективы такого проекта неоднозначны. Так, до сих пор нет подтвержденных резидентов этого технопарка, к тому же скорость строительства проекта относительно невысока. Наконец, вопрос жёсткой конкуренции с азиатскими технопарками остаётся открытым. Итого, изучая историю развития любого технопарка, можно почерпнуть как положительный опыт, так и примеры ошибок, которых следует избегать. В целом, у основателей Гатчинского центра нанотехнологий (ГЦН) есть возможность не набивать шишек там, где их уже набили другие.