Минпромторг России объявил конкурс на разработку опытного образца станка для нарезания кремниевых стержней на пластины, из которых в дальнейшем будут производиться микропроцессоры и другие полупроводниковые компоненты, сообщили «Ведомости» со ссылкой на сайт госзакупок. В настоящее время в России подобное оборудование не производится.

Стержень монокристаллического кремния и нарезанные пластины. Источник изображения: Shinetsu

На реализацию проекта выделяется 300 млн руб. Приём заявок на участие в конкурсе осуществляется до 17 сентября. Опытный образец станка должен быть предоставлен к 30 ноября 2026 года. В качестве функциональных аналогов разрабатываемого оборудования указаны станки производства Meyer Burger (Швейцария), Linton Kayex (КНР) и Diamond WireTechnologies (США).

Разрабатываемый станок должен иметь возможность отсечения конусов и нарезания заготовок для пластин из кремниевых и германиевых стержней диаметром не более 300 мм, а также полуфабрикатов из синтетического сапфира, кварца, арсенида галлия, карбида кремния диаметром не более 150 мм.

В техзадании к тендеру указано, что данный тип оборудования является базовым в технологической цепочке производства. В настоящее время в России существует значительная потребность в подобном оборудовании в связи с необходимостью технического перевооружения существующих в России производств, а также развития импортонезависимой отечественной силовой электроники.

300-мм заготовки монокристаллического кремния. Источник изображения: Western Minmetals

Представитель Минпромторга пояснил «Ведомостям», что данный станок найдёт применение у организаций, которые выращивают монокристаллические слитки из полупроводниковых материалов — кремния, германия, сапфира, кварца и карбида кремния. В их числе — НПО «Крит», «Лассард» и «Германий». Он также может использоваться для обработки кремния «солнечного» качества диаметром до 300 мм, используемого для изготовления фотоэлементов солнечных батарей. А для работы с более дорогими материалами, например, германием, будет разрабатываться вторая модификация станка, добавил представитель ведомства.

Пользователями такого оборудования в России могут стать предприятия, которые хотят заняться или занимаются выпуском пластин для микроэлектронного производства, сообщил «Ведомостям» независимый эксперт и автор Telegram-канала Алексей Бойко.

Директор исследовательской компании «Абсолют будущего» Александр Савин предположил, что потребителями кремниевых пластин диаметром до 300 мм могут быть компании «Микрон» и «Ангстрем». Ещё в 2022 году сообщалось о планах «Микрона» двукратно нарастить к 2025 году обработку кремниевых пластин для чипов на топологиях 180–90 нм, т. е. с 3000 до 6000 единиц в месяц.

Источник изображения: Laura Ockel/unsplash.com

По словам Савина, российские производители полупроводников в основном используют пластины, получаемые по импорту. Поэтому создание оборудования для производства пластин из монокристаллов является логичным и необходимым шагом по организации собственного производства микроэлектроники полного цикла. Пластины нужны всем производителям интегральных схем и дискретных приборов, отметил представитель производителя микроэлектроники «Кремний Эл».

Согласно данным компании Kept (ранее KPMG в России), отечественный рынок микроэлектроники может вырасти к 2030 году почти в четыре раза до 1,1 трлн руб. Более половины этой суммы — 578 млрд руб. (55 %), будет приходиться на продукцию российских производителей.

Являясь третьим по величине поставщиком кремниевых пластин в мире, тайваньская компания GlobalWafers в последнее время активно строит предприятия за пределами Азии, поскольку ожидает, что таможенная политика отдельных стран будет способствовать дальнейшей изоляции региональных рынков полупроводниковых компонентов.

Источник изображения: GlobalWafers

История взаимоотношений Китая с ближайшими соседями и крупнейшими внешнеторговыми партнёрами показывает, что в случае обострения геополитической обстановки власти страны прибегают к ограничению экспорта материалов, поставляемых на мировой рынок преимущественно из Поднебесной. При Дональде Трампе США активно повышали таможенные пошлины на сырьё и товары китайского производства. Все эти примеры доказывают, что локализация производства кремниевых пластин имеет важное значение для экономики каждого крупного региона.

Как отмечает Bloomberg, компания GlobalWafers расширяет производство кремниевых пластин в шести из девяти стран своего присутствия. В это число входят два предприятия в США, одно в Италии и одно в Дании. В интервью ресурсу глава GlobalWafers Дорис Сюй (Doris Hsu) призналась: «Я считаю, что не только в США, но и в некоторых других странах будут введены особые тарифы». Избежать влияния повышенных пошлин можно за счёт локализации производства продукции, по её словам. Она добавила, что геополитика сейчас является доминирующим фактором при выборе компаниями стратегии развития бизнеса.

В 2022 году GlobalWafers пыталась купить немецкого конкурента Siltronic AG за $5 млрд, но сопротивление регуляторов способствовало развалу сделки. До того момента 80 % экспансии GlobalWafers происходило за счёт слияний и поглощений. Как признаётся Дорис Сюй, после развала сделки с Siltronic её компания изменила стратегию развития, поскольку поняла, что становится всё более сложно проводить сделки по поглощению на международном рынке. С 2022 года GlobalWafers одновременно приступила к расширению уже имеющихся предприятий в шести странах.

К плюсам подобной политики можно отнести способность GlobalWafers претендовать на субсидии местных правительств в тех странах, где компания строит новые предприятия. В Италии, например, ей выделили грант на сумму 103 млн евро, а в США компания получит от властей поддержку в сумме $400 млн на строительство предприятий в Техасе и Миссури, которые в общей сложности создадут 2500 рабочих мест.

Мировые поставки кремниевых пластин во втором квартале 2023 года увеличились на 2,0 % по сравнению с предыдущим кварталом до 3331 млн квадратных дюймов. Это на 10,1 % меньше, чем 3704 млн квадратных дюймов, зарегистрированных в том же квартале прошлого года, сообщает SEMI Silicon Manufacturers Group (SMG) в своём ежеквартальном анализе отрасли производства кремниевых пластин.

Источник изображения: Micron

«Полупроводниковая промышленность продолжает сталкиваться с избыточными запасами в различных сегментах рынка, из-за чего фабрики работают не на полную мощность, — говорит Анна-Риикка Вуорикари-Антикайнен (Anna-Riikka Vuorikari-Antikainen), председатель SEMI SMG. — В результате поставки кремниевых пластин отстают от своего пика 2022 года. Отгрузки пластин во втором квартале оставались стабильными по сравнению с предыдущим кварталом, при этом 300-мм пластины демонстрировали ежеквартальный рост среди пластин всех размеров».

Кремниевые пластины являются основным «строительным материалом» для большинства полупроводников, которые являются жизненно важными компонентами всех электронных устройств. Высокотехнологичные тонкие диски производятся диаметром до 300 мм и служат подложкой, на которой изготавливается большинство чипов и других полупроводниковых изделий.

Поставки кремниевых пластин в миллионах квадратных дюймов / Источник: semi.org

А вот та же таблица, но в квадратных метрах:

Чтобы наглядно представить масштабы ежеквартального мирового производства кремниевых пластин, напомним, что в 1 квадратном километре содержится 1 миллион квадратных метров или 10000 аров, в простонародье называемых «сотка». То есть общая площадь произведённых пластин во 2 квартале 2023 года — более 2 квадратных километров, что приблизительно соответствует 2150 дачным участкам по 10 «соток».

Сотрудничество между Китаем и Южной Кореей в области производства чипов продолжается и даже становится всё более интенсивным в некоторых сферах, несмотря на стремление США ограничить его развитие. Стало известно, что импорт кремниевых пластин для выпуска чипов из Китая в Южную Корею продолжает расти и почти сравнялся с показателями японско-корейского сотрудничества на этом рынке.

Источник изображения: SEMI

В частности, в январе в Южную Корею ввезены кремниевые пластины на $74,88 млн, тогда как из Японии в том же месяце их ввезли на сумму $77,70 млн. При этом объёмы импорта кремниевых пластин из Китая продолжают расти годами. Если в 2020 году их было ввезено в Южную Корею на сумму $424 млн, то годом позже объём вырос до $653 млн и до $777,7 млн в 2022 году. В январе текущего года импорт тоже значительно увеличился, несмотря на спад на глобальном рынке полупроводников.

Примечательно, что в то же время наблюдается неспешный спад импорта в Южную Корею аналогичной продукции из Японии. Так, в 2020 году импортировано пластин на $916 млн, в 2021 году — на $948 млн, а в 2022 году — на $897 млн.

В прошлом Южная Корея традиционно импортировала большую часть пластин из Японии. Глобальный рынок соответствующей продукции составляет примерно $12 млрд. Пять ведущих вендоров доминируют над более 95 % рынка. По данным ассоциации SEMI, в 2021 году 31,4 % мирового рынка контролировала японская Shin-Etsu, 24,4 % — японская же Sumco, а на долю тайваньской GlobalWafers приходилось 17,8 %, южнокорейской SK Siltron — 13,5 %, немецкой Siltronic — 9,5 %.

Тем не менее, в последние два года рынок значительно изменился. В частности, в Китае развиваются компании, не учитываемые в статистике SEMI и поставляющие недорогие конкурентоспособные пластины. В большинстве случаев речь идёт о 150- и 200-мм вариантах нижнего и среднего ценового сегментов.

По данным таможни Южной Кореи, пластины из Японии стоят от $550 тыс. до $650 тыс. за тонну, а китайские варианты несопоставимо дешевле — от $50 тыс. до $120 тыс.

Intel доложила о достижении самого высокого в отрасли показателя выхода годных квантовых чипов на основе кремниевых спиновых кубитов — они были выпущены в научно-исследовательском центре компании в Орегоне (США). При этом компания заявляет и о максимальной однородности производимых решений. Это важное достижение в работе по созданию квантовых чипов на основе процессов транзисторного производства Intel.

Источник изображений: intc.com

Исследование проводилось на тестовом чипе Intel второго поколения. Посредством криозонда температура была снижена до 1,7 К (-271,45 °C), и учёные изолировали 12 квантовых точек и 4 сенсора. По результатам тестирования было подтверждено, что компания получила крупнейшее в отрасли кремниевое электронно-спиновое устройство: по одному электрону в каждой позиции на всей 300-мм пластине.

Сегодня кремниевые спиновые кубиты производятся на отдельных чипах, однако Intel удалось добиться успеха на целой пластине. Производство с использованием EUV-литографии продемонстрировало 95-процентный выход годных чипов в составе пластины: при помощи криозонда и специализированного ПО учёные менее чем за 24 часа получили более 900 одиночных и более 400 двойных квантовых битов при температуре на один градус выше абсолютного нуля.

Повышенные выход годной продукции и однородность низкотемпературных компонентов в сравнении с предыдущими тестовыми чипами Intel позволили компании применить статистический контроль для выявления областей производственного процесса, подлежащих дальнейшей оптимизации. Это стало важным шагом на пути к масштабированию производства до тысяч или миллионов кубитов, необходимых для коммерческого квантового компьютера.

«Intel продолжает движение к производству кремниевых спиновых кубитов, используя свою технологию выпуска транзисторов. Высокие выход годной продукции и однородность показывают, что производство квантовых чипов на существующих транзисторных узлах Intel являются оправданной стратегией и убедительным показателем успеха по мере продвижения технологии к коммерческому этапу. В будущем мы продолжим повышать качество этих компонентов и разрабатывать системы более крупного масштаба, а эти шаги станут кирпичиками для нашего ускоренного развития», — прокомментировал достижение директор подразделения Intel Quantum Hardware Джеймс Кларк (James Clarke).

Еврокомиссия одобрила выделение финансирования франко-итальянской компании STMicroelectronics, намеренной построить завод по выпуску полупроводниковых компонентов. Благодаря этому предприятию в регионе появится около 700 рабочих мест. По данным комиссии, из фонда Recovery and Resilience Facility (RRF) будет выделено 292,5 млн евро на поддержку строительства производства пластин из карбида кремния в Катании на Сицилии.

Источник изображения: STMicroelectronics

Инвестиции компании рассчитаны на период до 2026 год, а новый грант станет только подспорьем в этом деле. Помощь будет выделена в виде прямого гранта в дополнение к затратам самой компании в объёме 730 млн евро. Завод будет построен рядом с уже имеющимися мощностями, занимающимися выпуском пластин. Ожидается, что производство начнётся уже в 2023 году. Известно, что конкуренты из Intel также анонсировали строительство многомиллиардного завода в Италии и ведут переговоры с Римом для заключения окончательного соглашения.

Ожидается, что принятие Италией новых мер усилит цепочку поставок в Европе и поможет осуществить «зелёный» и цифровой переход в автопромышленности и других отраслях. Об этом сообщила исполнительный вице-президент Еврокомиссии Маргарет Вестагер (Margrethe Vestager). Предполагается, что европейская индустрия получит новый надёжный источник инновационных субстратов для энергоэффективных чипов. По словам представителя Еврокомиссии, реализация проекта позволит создать и рабочие места для высококвалифицированных сотрудников на Сицилии.

Для увеличения производства полупроводников в Европе официальный Брюссель принял Закон о чипах (по аналогии с американским Законом о чипах), обеспечивающий инвестиции в соответствующую отрасль в регионе в объёме 15 млрд евро к 2030 году помимо уже запланированных 30 млрд евро инвестиций в рамках различных проектов и государственных планов.