«Это не фабрика по производству гвоздей». Как Россия будет жить без западной микроэлектроники

Российский IT-рынок оказался в сложной ситуации: из-за «спецоперации» в Украине уже в ближайшие месяцы он рискует остаться без необходимого для работы «железа». Решение проблемы власти видят в импортозамещении. В том числе — микроэлектроники, из-за которой Россия и оказалась в уязвимом положении. Мы поговорили с Денисом Шамиряном, ветераном и экспертом рынка, и узнали, чем обернется отказ крупнейших производителей чипов и оборудования ввозить в Россию микроэлектронику, получится ли импортозаместить их продукцию и есть ли шансы наладить производство российских микропроцессоров.

Кто такой Денис Шамирян

Гендиректор российской фабрики «Маппер», которая делает МЭМС — микроэлектромеханические системы, то есть сенсоры и другие микроустройства. До того как вернуться в Россию, чтобы строить производство, Шамирян 15 лет работал в Европе: сначала в бельгийском научном центре IMEC, потом на производстве GlobalFoundries (один из крупнейших в мире производителей микроэлектроники) в Германии.

— В Россию отказались ввозить микроэлектронику крупнейшие производители чипов и оборудования. Чиновники и IT-компании в ужасе, все ждут дефицита и перебоев в работе инфраструктуры. Но разве мы не можем хоть что-то из этих потерь заместить за счет своего производства?

— Очень многие задают этот вопрос: у нас же есть заводы, процессоры. Что, мы не можем взять и импортозаместить? Короткий ответ: в современном мире сделать полностью замкнутый цикл производства полупроводников не может ни одна страна. Даже для США это невозможно: хотя там производится огромное количество оборудования, но, например, не машины для фотолитографии. А это ключевой элемент всей технологии: нанометры определяются ровно тем, на что способна фотолитографическая машина.

Такие машины делают только в Нидерландах — крупнейший производитель в мире, компания ASML, — и в Японии. Но японцы всерьез конкурировать не могут и их поддерживают, по сути, на искусственной вентиляции легких — просто чтобы ASML не остался единственным поставщиком. Но для понимания, соотношения долей на рынке: когда я работал на немецком заводе, где делались чипы для iPhone 5, мы использовали около 80% машин ASML, остальные 20% — японские. С ними постоянно были проблемы: то грязь, то не та спецификация, то брак. Но других производителей нигде в мире в принципе нет. А без литографии никакие процессоры не сделать.

Это только один пример, но из него наглядно видно, что ни одна страна сейчас, даже самая богатая, не сможет построить у себя полностью замкнутый цикл производства. Всегда будет что-то, что завязано на другие страны. Плюс надо понимать, что полупроводниковое производство — это не фабрика по производству гвоздей. Здесь требуется очень сложное оборудование, которое тысячи людей разрабатывали, а другие тысячи оттачивали мастерство производства на нем. И все российские заводы работают на западном оборудовании. Как только прекращаются продажи запчастей и расходных материалов, становится непонятно, как вообще они будут существовать.

Сама мысль создавать полностью автономное производство выглядит абсурдно. Будем делать свое оборудование? Хорошо, потратим на это 20-30 лет, может и сделаем. Но дальше надо понимать, что все современное оборудование — это конструктор, в котором 90% частей — стандартные, вроде вакуумных насосов, роботов или контроллеров. И никто из производителей сам их не делает, для этого есть огромный рынок поставщиков. Оставшиеся 10% — это ноу-хау конкретной компании. Так что если вы хотите импортозамещение, придется производить и детали для этого конструктора. А это уже получается бесконечная рекурсия. Не говоря уже о том, что современная полупроводниковая машина напичкана микроэлектроникой. А где мы возьмем микроэлектронику, если у нас нет машины по ее производству?

— А у нас нет никакого уникального производства? Мы не могли быть как ASML, чтобы нас нельзя было так просто из этой цепочки выгнать?

— Проблема в том, что в России очень любят делать разные «аналоговнеты». Но это не работает: если вы что-то делаете, чему нет в мире аналогов, значит это никому не нужно. Потому что если вдруг вы сделаете что-то востребованное, максимум, что вы сможете, — это быть на рынке самым успешным, но никогда не единственным. Возьмем любимый в России пример — iPhone. До Apple смартфонов никто не делал. Да, это гений Стива Джобса. Но как долго Apple была монополистом на рынке смартфонов? Года полтора-два? Потом свои модели выпустили и остальные. И что важно, пока Apple была монополистом, она продала несколько миллионов смартфонов. Сейчас, когда доля рынка компании всего чуть больше 20%, она продает десятки миллионов штук в год. Поэтому идея, что если не будет конкурентов, я буду самым крутым производителем с кучей денег — неправильная. Иметь 100% маленького рынка гораздо хуже, чем иметь 20%, но огромного. А уникальный продукт без конкурентов никогда не сформирует огромный рынок.

— А в России не пытались встроиться в большой рынок?

— В России пытались делать разные вещи: проектировать процессоры, строить производства. Но сделать так, чтобы в одной стране производилось сразу все, невозможно: один завод не может производить, например, процессоры и память одновременно. А построить десятки заводов, которые будут производить только для российских заказчиков, нельзя, потому что российский рынок относительно мирового — микроскопический. Чтобы завод окупался, ему нужно производить десятки, а лучше сотни миллионов чипов в год. Только в таком случае сами чипы будут дешевыми.

Экономика микроэлектроники

Главная проблема идеи об импортозамещении в том, что микроэлектроника — это дорого. Построить один завод, по разным оценкам, стоит от $10 до $20 млрд. Например, Intel сейчас возводит предприятие в Германии за $17 млрд. Еще за €12 млрд компания расширяет уже существующее производство в Ирландии, а по $20 млрд планирует инвестировать в площадки в Огайо и Аризоне. Все эти вложения — чтобы не потерять способность конкурировать с крупнейшими производителями вроде тайваньской TSMC и южнокорейской Samsung, которые тоже строят новые площадки. И одного завода для полного цикла России бы не хватило. А чтобы построить два-три предприятия, потребовались бы инвестиции в $50–60 млрд — сумма, эквивалентная расходам страны на оборону в 2020-м. Для сравнения, объем вложений в китайскую программу по импортозамещению, куда включены и инициативы по рынку микроэлектроники, уже составил $1,4 трлн.

Еще одна специфика полупроводникового производства в том, что в отличие от, условно, автомобильного завода, где простой не приносит больших убытков, а увеличение производства во столько же раз умножает и затраты, здесь ситуация другая. Полупроводниковый завод потребляет определенное количество денег в год вне зависимости от того, сколько чипов там произведено. Если он загружен на 10% и на 100% — затраты будут примерно одинаковыми, а прямые затраты вроде закупки кремниевых пластин минимальны. Чистая 300-миллиметровая пластина стоит порядка $100, она же с чипами — $12-15 тысяч. А оборудование должно работать 24/7, его нельзя выключить и уйти домой. Значит, оно будет потреблять ресурсы вне зависимости от того, загружено или нет.

Например, наш полупроводниковый завод, где мы делаем сенсоры, потребляет 200 млн рублей в год — и неважно, делаем мы что-то или нет. Соответственно, чем больше вы продадите чипов, тем дешевле они будут стоить. Продаешь миллион чипов — каждый стоит, условно, 200 рублей. Продаешь 200 млн чипов — каждый стоит рубль, так как расходы не меняются. Поэтому продавать чипы надо в огромных количествах, а в России такого рынка просто нет.

То есть ни технологически, ни экономически строить замкнутые полупроводниковые производства мы не можем. Либо мы будем производить золотые чипы, которые будет спонсировать государство, либо их никто никогда не будет покупать. Не может этого даже Китай: на то, чтобы производить собственные чипы, страна уже потратила триллионы долларов. Да, что-то воссоздать там смогли, но далеко не все. Самые высокотехнологичные чипы Китай сам до сих пор произвести не может.

Рынок на полтриллиона

Мировой рынок микроэлектроники составляет около $500 млрд, из них на Россию приходится меньше 1%. Для глобального рынка российская микроэлектроника практически ничего не производит.

— Но можно же то, что есть, продавать в другие страны, как делают все остальные?

— Ну, с другими странами хорошо бы сначала дружить, чтобы им что-то продавать. Теоретически можно было бы построить завод, который интегрирован в мировые цепочки и продает в разные страны, и не пытаться делать процессоры — это очень жесткий рынок, на котором все уже поделено и где суровые ребята играют со ставками в несколько процентов маржинальности. Если ты на таком уровне играть не можешь, то лучше и не надо. Но всегда можно делать что-то полезное — вроде чипов для интернета вещей, которым не требуется огромная производительность, но зато их самих нужно гигантское количество. Но для этого надо быть интегрированным в глобальный рынок и со всеми дружить. И работать в режиме жесткой конкуренции. Только так могут появляться реальные инновации, а не инновации ради инноваций.

— Например?

— Хороший пример — история борьбы AMD и Intel за многоядерные процессоры. Сейчас мы все используем эту технологию, но нужно понимать, как она появилась. Intel технологически всегда был на две головы выше AMD. Я работал на бывшем заводе AMD в Дрездене, так что понимаю, о чем говорю: у AMD с технологией все было гораздо хуже и угнаться за Intel они никак не могли. Одна из главных проблем была в количестве брака. В тот момент чипы делались сразу большими и если на нем возникал хотя бы один дефект — его отправляли в помойку. А у Intel всегда было очень мало брака и они могли позволить себе делать огромные чипы. И инженеры AMD предложили: а давайте этот большой чип разобьем на несколько независимых частей, если одна из них не будет работать, на другие это не повлияет.

Так родилась идея многоядерных процессоров. AMD делали чипы с 6-ю ядрами: заработали все шесть — его стали продавать как 6-ядерный процессор, заработало 4 — продают как 4-ядерный. Туда же встраивались видеокарты (GPU). Заработало — отлично. Делаем чип с графическим процессором. Не получилось — не страшно, продаем как обычный. Техпроцесс производства один, а на выходе получается целая линейка продукции, которая позволяет продать почти все, что произведено.

— Очень удачно.

— Да, вот такая инновация. А потом еще программисты обнаружили, что процессоры со многими независимыми ядрами увеличивают производительность компьютеров. И AMD со своей инновацией, придуманной от бедности, резко вырвался вперед. А Intel оказался к этому не готов. И ситуация могла бы быть еще хуже, если бы на одном из заводов Intel инженеры в обход политики компании не стали бы экспериментировать с многоядерными процессорами. И когда у AMD резко начали расти продажи, директор этого завода рассказал об этом руководству корпорации — и они быстро развернули производство.

— А российские игроки — «Микрон», «Эльбрус», «Байкал» — чего-то сумели достичь?

— Для начала надо понимать, как устроено полупроводниковое производство вообще. Раньше, 20-30 лет назад, а это для рынка микроэлектроники очень давно, были распространены IDM — integrated device manufacturer — вертикально-интегрированные производства, когда один игрок разрабатывал процессоры, сам же их производил и продавал. Сейчас из таких монстров остался только Intel, отчасти Samsung. Затем рынок понял, что эта модель финансово не очень-то устойчива, потому что первые проблемы с продажами сразу делают цену содержания завода неподъемной. В итоге рынок разделился на две части: заводы и компании по дизайну микросхем. Заводы называются fab — semiconductor fabrication facility, а дизайн-компании без производств — fabless. Fab без собственного дизайна чипов называется foundry (контрактный производитель микросхем).

Например, AMD изначально была IDM как Intel, но потом из-за неуверенного финансового положения продала все свои заводы, из которых создали отдельную компанию GlobalFoundries (я как раз работал на одном из ее заводов).

Дальше fabless-компания делает дизайн процессора и размещает его на нескольких foundry, чтобы снизить риски. А foundry стараются привлечь много разных клиентов, чтобы снизить уже собственные риски, если кто-то из их крупных заказчиков уйдет. Получается сетевая структура: разработчики дизайна заказывают у разных производств, а производства берут заказы у разных разработчиков. На выходе получается система, максимально устойчивая экономически.

Самое большое производство в мире — тайваньская TSMC, которая производит до 80% мировой электроники. И «Эльбрусы», и «Байкалы» тоже производились там. Точно так же и другие производители микросхем, вроде «Миландра», заказывают их у зарубежных производств. Это нормальный способ производить, так делает весь мир. В том же iPhone в США делают только дизайн, чипы делает TSMC, экраны — Samsung, LG и китайская BOE, сборка идет на тайваньской Foxconn.

— А что с «Микроном»?

— «Микрон» — это самое живое российское производство. Он работает и как foundry, и как разработчик собственных продуктов. Но проблема в том, что их технологии из начала 2000-х, их хватает, чтобы делать чипы для паспортов, банковских карт и метро, но не современные процессоры для компьютеров. А кроме них, полноценных производств у России нет.

Есть еще загадочная история с «Ангстрем-Т»: это был завод, купленный как раз у GlobalFoundries в 2007 году. Тогда GlobalFoundries решили полностью перейти на 300-миллиметровое производство, а текущее 200-миллиметровое продать. И продали российскому «Ангстрем-Т». Причем не просто оборудование, а полную производственную линейку, со всей документацией, техпроцессами, гарантиями и разработанную технологию на производство чипов на 90 нанометров. В конце 2000-х это были вполне нормальные технологии, не передовые, но рабочие. Но в итоге, спустя четыре года, когда я пришел работать в GlobalFoundries, оборудование все еще стояло на складах в Роттердаме. И длилось это до 2014 года. Потом завод наконец построили, но нормально функционировать он так и не начал, хотя построен идеально, полная копия дрезденского производства. То есть проблема была не в технологиях.

Другая история — «Крокус», завод, проинвестированный «Роснано». Единственное в России 300-миллиметровое производство. И тоже со вполне нормальной технологией 65-нм. Но проблема в том, что там была построена только половина от всего производственного цикла — то, что называется бэкенд. Потому что в основе лежала другая идея — делать магниторезистивную память, — которая не взлетела. В итоге получился чемодан без ручки: единственная в России 300-миллиметровая фабрика с единственной на тот момент в России технологией 65-нм, но неполная. А достроить до полной — огромные инвестиции. В итоге они делают отдельные операции, зарабатывая от своего бюджета примерно 10%, остальное субсидирует государство.

— А что будет тогда с российским рынком микроэлектроники?

— Ситуация экстраординарная, ничего подобного раньше с нами не происходило, поэтому сказать точно, как все будет, сложно. Возможно, удастся что-то найти в Китае, но проблема в том, что Китай производит далеко не все. Можно ли через Китай купить что-то как через посредника? Не факт, потому что Китаю тоже не все продают: против него введены свои санкции, пусть и не такие, как против России, но самые высокотехнологичные вещи туда не продают. Например, передовые машины ASML Китай купить не может. Так что сказать, что, мол, закупали в Европе и Америке, а теперь будем в Китае, нельзя.

Простой пример: мы на нашем производстве уже столкнулись с проблемами. Например, мы закупали западные фотошаблоны. Теперь попросили сделать их в Зеленограде, но нам говорят: мы как бы можем, но вот стекла для фотошаблонов нам нужны импортные, и резист на них тоже импортный. Фоторезист мы хотели закупить в России, хотя он не очень хорошего качества. А производитель говорит: у нас все было из импортного сырья. Или кремниевые пластины, которые как бы производят в России. Но слитки, из которых их нарезают, импортные, оборудование, которым нарезают, импортное, и расходники к этому оборудованию тоже импортные. Есть запас на 2-3 месяца, что дальше — непонятно.

Но найти материалы и расходники в Китае еще хоть как-то можно. Самая большая проблема — оборудование и запчасти. Если сломалось что-то из 90% «конструктора», то это полбеды, а вот если нужна запчасть из 10% ноу-хау, то взять ее будет просто неоткуда. Компании не продают направо и налево эксклюзивные запчасти, а отправляют их только тем, кто купил оборудование. И большой вопрос, как эта проблема будет решаться. Лично по нам она ударит сильнее всего.

— Не жалеете, что вернулись работать из Европы в Россию?

— Нет, вообще ни о чем жалеть не надо. Когда я уехал в 1998 году, мне многие говорили, что я променял родину на колбасу. Но когда вернулся в 2014-м, оказалось, что люди, которые родину на колбасу не меняли, делать здесь ничего не умеют. А у меня за это время накопился огромный опыт. И когда понадобилось построить завод западного уровня, оказалось, что людей, которые в России могут это сделать, мало.

Сейчас много говорят про патриотизм. Вот я себя считаю патриотом, потому что хочу для своей страны сделать что-то хорошее. Чтобы в России были передовые технологии и люди, которые умеют с ними работать. Я за этим вернулся в Россию, построил тут завод — и считаю, что это и есть патриотизм. Это, а не поддержка какой-то конкретной власти. И мне очень жаль, что мы все сегодня оказались в такой ситуации. Надеюсь, она не вечна.