Китай: лидер в производстве больших интегральных схем? 

Китай и большие интегральные схемы — тема, которая обрастает мифами быстрее, чем техпроцесс уменьшается с 14 до 7 нм. Все говорят о прорывах, но мало кто — о том, как это выглядит изнутри цеха или конструкторского бюро. Попробую разложить по полочкам, без глянца, опираясь на то, что видел и с чем сталкивался.

От ?поднебесной? к кремниевой пластине: как менялся ландшафт

Раньше, лет десять назад, когда заходила речь о китайских полупроводниках, многие коллеги усмехались. Да, сборка — да, упаковка — пожалуйста, но проектирование и производство сложных БИС (больших интегральных схем) — это было из области фантастики. Ситуация начала меняться не по указке сверху, а из-за простой экономики: когда твою продукцию, нафаршированную импортными чипами, могут в любой момент поставить на паузу из-за санкций или логистического коллапса, волей-неволей начинаешь искать альтернативы. Первые попытки были, скажем так, не очень. Помню образцы 28-нм чипов от локальных фабрик — процент выхода годных был удручающе низок, а энергопотребление оставляло желать лучшего. Но именно эти неудачи и стали катализатором.

Сейчас точка фокуса сместилась. Речь уже не о том, чтобы просто скопировать. Взять, к примеру, сегмент силовых электронных компонентов для электромобилей и ВИЭ. Здесь китайские разработки, особенно в части модулей IGBT и SiC MOSFET, демонстрируют очень конкурентные параметры. Не скажу, что они догнали лидеров вроде Infineon по всем фронтам, но в специфичных применениях, где критична стоимость и скорость поставки цепочки, их решения уже всерьёз рассматриваются. Это не пропаганда, а факт из технических спецификаций, которые приходится изучать.

При этом, фундаментальная проблема остаётся — зависимость от иностранного оборудования для фотолитографии (ASML, кто же ещё). Все эти разговоры о скором запуске полноценных отечественных EUV-установок я бы пока воспринимал с изрядной долей скепсиса. Видел, как команды бьются над адаптацией процессов под возможности глубокого ультрафиолета (DUV), что само по себе — титаническая инженерная задача. Это и есть та самая ?кухня?, о которой не пишут в пресс-релизах.

Не только SMIC: экосистема и узкие места

Конечно, все знают SMIC (Semiconductor Manufacturing International Corporation) как флагмана. Но лидерство в производстве — это не одна фабрика. Это целая экосистема из сотен компаний, занимающихся дизайном, поставкой материалов, тестированием, разработкой специализированного ПО. Вот здесь прогресс поражает больше всего. Появилось множество agile-студий по дизайну чипов, которые берутся за нишевые, но технологически сложные задачи.

Например, недавно столкнулся с компанией ООО Шицзячжуан Чжунчжичуансинь Технологии (https://www.zzcxkj.ru). Они, согласно открытой информации, как раз работают на этом поле, предлагая услуги по проектированию интегральных схем и разработке ПО. Что характерно, их сфера, как и у многих подобных игроков, не ограничена чисто полупроводниками, а включает и продажу промышленных управляющих систем, и технический консалтинг. Это типичная модель сегодня: комплексное решение, где свой чип — это ключевое звено, но не единственное. Клиенту продаётся не кристалл, а готовое решение его проблемы.

Но экосистема хромает на некоторые ноги. Самый большой пробел, на мой взгляд — в инструментах EDA (Electronic Design Automation). Попытки создать отечественные аналоги Cadence или Synopsys пока приводят к инструментам, пригодным для учебных проектов или legacy-процессов. Для проектирования современного высокопроизводительного чипа на 7 нм и ниже инженеры всё равно садятся за лицензионные западные софтины. Отсюда и уязвимость.

Кейс: когда ?надо быстро? бьёт по качеству

Расскажу об одном неудачном опыте, который очень показателен. Был проект по созданию управляющего контроллера для ?умной? энергосистемы. Сроки жали, бюджет был ограничен, и было принято решение использовать чип, спроектированный и произведённый внутри страны. Фирму-разработчика называть не буду, но это была не первая лига, а скорее перспективный стартап.

На этапе тестирования прототипов всё было неплохо. Проблемы вылезли при масштабировании и в условиях реальной эксплуатации с перепадами температур. Чип начинал вести себя нестабильно, появлялись ошибки в расчётах. Как выяснилось, проблема была не в логике, а в проектировании интегральных схем на физическом уровне — недостаточно качественно проработали вопросы целостности сигналов и теплового режима. Стартап, стремясь уложиться в сроки, сэкономил на длительных циклах верификации. В итоге проект задержался ещё сильнее. Этот урок дорого стоил, но он чётко показал разницу между ?можем сделать чертёж? и ?можем сделать надёжное серийное изделие?.

Технологический суверенитет vs глобальные цепочки

Здесь кроется главный парадокс и предмет для споров внутри профессионального сообщества. С одной стороны, курс на технологический суверенитет подстёгивает инвестиции и даёт шанс локальным игрокам. С другой — полупроводниковая отрасль по своей сути глобальна. Даже если ты научился делать хороший чип, тебе нужны редкоземельные элементы, высокочистые газы, кремниевые подложки определённого качества, которые тоже кто-то должен производить.

Китай делает огромные ставки на замыкание этих цепочек у себя. Строятся заводы по производству кремниевых пластин, развивается химическая промышленность для процессов травления и осаждения. Но отставание в некоторых ключевых материалах всё ещё чувствуется. Например, фотомаски высочайшего класса или некоторые виды фоторезистов часто приходится импортировать. В моменты напряжённости в логистике это создаёт простои.

Интересно наблюдать, как в этой гонке рождаются гибридные модели. Тот же ООО Шицзячжуан Чжунчжичуансинь Технологии, судя по описанию их деятельности, позиционирует себя не как изолированная лаборатория, а как хаб для технического обмена, передачи технологий и продвижения технологий. Это разумно. В нынешних условиях часто выигрывает не тот, кто всё делает сам, а тот, кто может грамотно интегрировать доступные лучшие решения — будь то локальные или международные — в конечный продукт.

Что в итоге? Лидерство как процесс, а не статус

Так является ли Китай лидером в производстве больших интегральных схем? Если мерить объёмами инвестиций, темпами строительства фабрик и амбициями — безусловно, да. Если же говорить о тотальной, безальтернативной технологической независимости на всех этапах — пока нет. И вряд ли это достижимо в обозримом будущем для любой страны мира.

Главное достижение последних лет — это даже не конкретный чип, а создание критической массы инженерных компетенций. Появилось поколение специалистов, которые уже не боятся браться за сложные проекты, которые прошли через неудачи и знают цену качественной верификации. Они работают не только в гигантах вроде SMIC или Hua Hong, но и в таких компаниях, как упомянутая ООО Шицзячжуан Чжунчжичуансинь Технологии, которые заполняют важные ниши в экосистеме.

Поэтому, отвечая на вопрос из заголовка, я бы сказал так: Китай стал бесспорным и мощнейшим игроком, без которого картина мирового полупроводникового рынка уже немыслима. Он прошёл путь от аутсайдера до того, чьи шаги заставляют нервничать традиционных лидеров. Но говорить о полноценном, абсолютном лидерстве, сравнимом с позицией США в сегменте дизайна или Тайваня и Кореи в передовом производстве, пока рано. Слишком много узких мест, слишком велика зависимость от остального мира в ключевых точках цепочки создания стоимости. Ближайшие пять-семь лет покажут, смогут ли они эти узкие места преодолеть или индустрия придёт к новой модели глобального разделения труда, где Китаю будет отведена своя огромная, но всё же не всеобъемлющая роль.