В последние годы об отечественной полупроводниковой индустрии стало чаще упоминаться не только в нишевых, но и в массовых СМИ. Возросшее внимание к отрасли демонстрируют и реальные стейкхолдеры, обладающие властью и ресурсами. Это подтверждают публикации консалтинговых исследований о потенциале Российского рынка микроэлектроники и необходимых объёмах инвестиций в него [1, 2]. А ведь эти ребята не станут делать что-то просто ради всеобщего просвещения и осведомления.

Но самым показательным является кратный рост гос. финансирования отрасли за последние годы [3]. Без внимания не остаются и отрасли-потребители, создающие рынок сбыта для полупроводников - разработчики электроники и сборочные производства компьютеров, базовых станций и различной аппаратуры.

Всё вышеописанное несколько разжигает тлеющую надежду на будущее отечественной микроэлектроники. Отдельное место в этом будущем занимает вопрос освоения производства передовых полупроводниковых чипов. Подавляющее большинство людей ассоциирует микроэлектронику с изготовлением процессоров и гонкой за самый маленький нанометр. И это не удивительно - цифровые полупроводники находятся в авангарде микроэлектронных технологий, доминируют на рынке и вообще являются самыми «хайповыми», особенно на фоне распространения нейросетей.

Существует мнение, что, несмотря на актуальность, микропроцессоры - не самый удачный выбор для фокуса инвестиций в отечественное чипостроение. Для оценки обоснованности этого тезиса необходимо глубже погрузиться в исторический контекст и особенности полупроводникового производства.

Про направления технологий микроэлектроники

Начнём с того, что с точки зрения технологий изготовления микроэлектроника не монолитна, её можно условно разделить на направления: микропроцессоры (высокопроизводительные вычислительные чипы), память, силовые полупроводники, СВЧ-кристаллы, оптоэлектроника, аналого-цифровые специализированные интегральные микросхемы (ASIC или СБИС), микромеханика (МЭМС), интегральная фотоника и т.д. Хотя эти направления объединяют общие производственные принципы (создание электрических схем в кристалле путём послойного формирования топологических «рисунков» в полупроводниках/металлах/диэлектриках с помощью фотолитографии), в каждом из них имеются свои технологические особенности, которые требуют индивидуальных наборов оборудования и различающихся подходов в изготовлении в целом.

Тут будет уместна аналогия с транспортом. У мотоциклов, легковых автомобилей, грузовиков и сельскохозяйственной техники есть общие принципиальные элементы - колёса, подвеска, двигатель, топливная система и прочее. Однако из-за различающихся рынков, специфики применения и технологических особенностей их сборка производится на разных заводах, а бренды либо фокусируются на конкретных направлениях, либо разделяют их на отдельные бизнесы.

Подобным образом разветвляется и производство чипов. И так уж получилось, что наибольшее отставание у нас есть именно в высокопроизводительных цифровых полупроводниках.  Это подтверждает представленная ниже аналитика Василия Викторовича Шпака, который на момент сентября 2025 года занимает пост заместителя министра промышленности и торговли РФ и курирует Российскую электронную промышленность [4].

Таблица 1. Отставание производственных технологий микроэлектроники в РФ. Источник - [4] с дополнением автора.

Справедливости ради, мы в этом не единственные, отставание в микропроцессорах - глобальная проблема. На фоне более-менее линейного и равномерного развития прочих направлений микроэлектроники, микропроцессоры за последние 30 лет отличились стремительным технологическим скачком, который создал разрыв между лидерами отрасли (Южная Корея и Тайвань) и догоняющими. К слову, именно этот рывок привёл к цифровой революции в XXI веке и создал привычный нам мир гаджетов и глобального доступа в интернет.

Как возник «отрыв» микропроцессоров

Изначально развитие микроэлектроники шло примерно одним курсом и было тесно связано с уменьшением топологических норм - совершенствованием процесса фотолитографии в сторону уменьшения размеров элементов на кристалле. Но со временем вектор прогресса начал ветвиться, что естественно для изделий с отличающимися спецификами применения и характеристиками.

Развитие СВЧ-полупроводников, силовых кристаллов, микромеханики и даже специализированных аналого-цифровых ASIC (в последнее десятилетие) стало отвязываться от совершенствования процесса фотолитографии и смещаться в сторону поиска новых материалов и методов их формирования, совершенствования других процессов (травления, легирования и т.д.) и освоения новых технологических операций. По итогу, сейчас актуальные изделия этих направлений используют топологические нормы 65+ нм (а некоторые 350+ нм), которые были освоены более двадцати лет назад.

С цифровыми же полупроводниками, функциональность которых по-прежнему непосредственно связана с возможностями фотолитографии, случился закон Мура. Стремление к удвоению плотности транзисторов каждые два года, подстёгиваемое ненасытным спросом к увеличению вычислительных мощностей кристаллов, запустило бешеную гонку нанометров. Темп этой гонки не выдерживает ни детище самого Мура (Интел), ни компании других стран-колыбелей полупроводниковой индустрии - Японии, США, Германии. В 2025 году рынок производства передовых процессоров глубоко монополизирован парой компаний - TSMC и Samsung. Так сформировалась глобальная технологическая пропасть между лидерами и отстающими. Рывок в микропроцессорах шёл следом за прогрессом в фотолитографии, что не слишком отразилось на других направлениях микроэлектроники.

Само по себе отставание - ещё не причина отказываться от амбиций и опускать руки. Реальная проблема - получить передовое производственное оборудование. Вместе со сменой технологических поколений микропроцессоров запредельно усложнялось и дорожало производственное оборудование, необходимое для их изготовления. Стоимость степпера с EUV-фотолитографией под актуальные топологические нормы ниже 5 нм сейчас составляет более 300 млн. долл. За цену одной такой установки можно построить полноценную производственную линейку с топологическими нормами 350 нм под актуальные МЭМС или силовые чипы. Более того, для освоения в РФ производства актуальных микропроцессоров недостаточно получить последние модели установок фотолитографии. Из-за слишком большого отставания необходимо строительство полноценного нового фаба, что обойдётся в 10+ млрд. долл. Для понимания масштаба и сравнения, эта сумма соразмерна плановым затратам на строительство новой космической орбитальной станции РОСС.

На высокой цене проблемы не заканчиваются. Смирившись с потенциальными рисками, набравшись праведной решимости и приготовив самолёт с деньгами, мы неожиданно выясняем, что единственный производитель литографов под актуальные топологические нормы - голландский ASML - накрыт козырьком экспортного контроля США и не продаст нам оборудование ни за какие деньги. Контроль этот по-настоящему жёсткий, ведь из-за него ASML начиная с 2020 года отказывается от весомой доли выручки в лице одного из своих главных потребителей - Китая [5].

Как выходить из ситуации

Получается, что в текущих реалиях у нас просто нет возможности получить необходимое оборудование и подступиться к производству современных микропроцессоров. Даже с появлением оборудования «made in China» или приходом геополитической оттепели нет гарантий, что в ближайшие 5-10 лет ситуация изменится в нашу пользу. Технологии производства передовых полупроводников имеют стратегический статус, и, по аналогии с «ядеркой» или «космосом», их распространение будет ограничиваться.

Остаётся длинный и тернистый путь разработки производственных установок собственными силами. На это может уйти 10-20 лет, но жить как-то нужно уже сейчас. Стратегия развития индустрии с такой далёкой перспективой выхлопа выглядит крайне хрупко и сомнительно. Отрасли необходим прочный и устойчивый фундамент в виде прибыльных производств в более краткосрочной перспективе. Необходима пусть и не самая передовая, но самодостаточная и автономно развивающаяся индустрия со стабильным рынком. Другими словами, нужно сфокусировать внимание на прочих направлениях микроэлектроники помимо микропроцессоров.

Затея эта не так плоха, как может показаться на первый взгляд. Во-первых, кристаллы электропитания, телекоммуникационные чипы, оптоэлектроника, различные датчики и другие специализированные полупроводники занимают практически половину общемирового рынка микроэлектроники, то есть вполне востребованы. Во-вторых, благодаря более умеренным затратам и их грамотному распределению, а также за счёт наличия задела в производстве (у нас имеются десятки «гермозон» с «большими» топологическими нормами) появляется возможность создавать конкуренцию, которая необходима для взращивания эффективной и саморазвивающейся отрасли.

Резюмировать эту мысль будет уместно словами исполнительного директора АРПЭ Ивана Александровича Покровского [6]:

«Давайте рассуждать последовательно. Нужно ли развивать производство полупроводников в России? Однозначно да. Может ли российское производство полупроводников закрыть все потребности отечественных производителей электронного оборудования? Однозначно нет. Тогда какую часть из потребностей внутренних заказчиков будут закрывать российские полупроводниковые фабрики? Для ответа на этот вопрос разумно руководствоваться таким критерием, как наличие заделов, которые мы можем развивать, причем с прицелом не только на российских, но и на зарубежных заказчиков.

Наиболее перспективным я вижу развитие отечественной производственной базы в сегменте силовой, оптоэлектроники и СВЧ-электроники на зрелых топологических нормах - от 90 нанометров до полмикрона-микрона (500‒1000 нанометров). Соответствующие электронные компоненты используются в преобразователях электроэнергии, источниках электропитания, радиопередатчиках, лазерах и так далее.

Это большой рынок и перспективная область для инноваций, например в разработке технологий производства и использовании широкозонных полупроводников - нитрида галлия, карбида кремния, алмазов и других. Кроме того, необходимый объем инвестиций в строительство фабрики в данном сегменте аналоговой электроники на порядок меньше, чем в сегменте цифровых полупроводников, - сотни миллионов против единиц-десятков миллиардов долларов».

Почему микромеханика?

Как и для других перечисленных направлений микроэлектроники, в микромеханике у нас нет катастрофического отставания – для производства подавляющего большинства изделий достаточно топологических норм 350 нм и более. Преимущество МЭМС состоит в потенциале роста рынка как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе. В ближайшем будущем ожидается активное развитие и распространение двух технологий, напрямую завязанных на микромеханических устройствах - беспилотное автономное управление (особенно - дроны) и новые поколения широкополосной связи (особенно - спутниковый интернет).

В беспилотных технологиях МЭМС входят во все ключевые элементы систем автономного управления:

во-первых, стабилизация, ориентация и автономная инерциальная навигация. Микромеханические гироскопы и акселерометры уже во всю используются там, где важны компактность и дешевизна. Основной вектор их развития - увеличение точности датчиков. Интересным примером их использования является миссия NASA «MARS-2020», в рамках которой впервые на красную планету для исследований и «обкатки» технологий был отправлен небольшой коптер «Ingenuity». Система автономного управления коптера, состоящая из навигационных камер и МЭМС инерциальных датчиков, отлично себя показала - коптер сделал несколько десятков самостоятельных перелётов с суммарной дальностью более 30 км [7];

во-вторых, ночное зрение. Современные компактные тепловизоры на дальний ИК-диапазон (8-14 мкм) строятся на МЭМС микроболометрических матрицах и альтернативы тут пока нет;

в-третьих, лидары - ключевые компоненты технического зрения. Микромеханические зеркала в ближайшем будущем могут заменить сложные механические сканирующие системы лидаров, сделав их значительно компактнее, дешевле и надёжнее.

Второе активно развивающееся направление - новые поколения технологий широкополосной связи с повышенными частотами и активными фазированными антенными решёткам (АФАР). Актуальные фазовращатели АФАР используют твердотельные переключатели. Но с уходом в частоты свыше 10 ГГц они перестают удовлетворять требованиям СВЧ-параметров (по вносимым потерям и развязке) и им на замену приходят МЭМС переключатели, работающие по принципу физического размыкания/замыкания СВЧ-тракта.

Массовое распространение спутникового интернета, автономных дронов и прочей роботизированной техники может дать импульс сравнительно небольшому рынку МЭМС в ближайшие пару десятилетий. А это - возможность для новых игроков занять формирующиеся ниши, и, что важнее, шанс в будущем сформировать новые технологические направления и захватить лидирующие позиции в долгосрочной перспективе.

И вот тут всё ещё интереснее. Не исключено, что развитие микроробототехники на основе МЭМС может стать импульсом для следующего глобального технологического рывка. Особенно многообещающе, помимо военного или промышленного использования, выглядит биосовместимая микромеханика для медицины. Рассуждения о микрохирургических операциях или микророботах в теле человека давно звучат в качестве фантазий о будущем микромеханики. Однако не стоит забывать, что на протяжении истории многие воображаемые технологии рано или поздно реализовались, пусть и не совсем в том виде, в котором представлялись. Так что всё это выглядит скорее неизбежным, чем невозможным. И МЭМС могут стать прародителями для таких технологий.

Что сейчас у нас с МЭМС

Последние 30 лет МЭМС в нашей стране уделялось внимание, у нас имеются компетентные коллективы и производственные площадки. Но на фоне реализованных вложений и отсутствия результатов в виде серийной продукции эта тема в некоторой степени стала токсичной.

Действительно, наша микромеханика, как и многие развивающиеся (догоняющие) высокотехнологичные отрасли, оказалась в ловушке буксования в бесконечных НИОКР. В начале двухтысячных на старте освоения МЭМС разработчики столкнулись с бескомпромиссным отказом потребителей от использования их решений, проигрывающих «топовым» зарубежным. Поэтому, в попытке догнать аналоги, акцент ставился на исследования и освоение новых технологий, а не создание более-менее завершённого продукта, ориентированного на рынок, и его серийное производство.

Сейчас по очевидным причинам отношение потребителей к «отечественному» постепенно меняется. Но разработчикам необходимо время, чтобы скорректировать привычные шаблоны поведения и перестроиться с чисто «научного» восприятия отрасли к более «промышленно-ориентированным» подходам.

Ещё одна проблема - стремление «с нуля» делать контрактное МЭМС производство по аналогии со СБИС или печатными платами. С одной стороны, идея организации производства с аутсорсной разработкой звучит заманчиво, ведь это позволяет изготовителю расширить список заказчиков, снизить риски недозагруженности и сфокусироваться исключительно на производственных проблемах. Но одновременно с этим контрактное производство подразумевает высокий уровень освоения технологий. Изготовитель должен владеть готовыми отлаженными режимами технологических процессов, а также понимать границы своих возможностей, иметь статистику о стабильности и погрешностях технологических операций и знать специфику рынка с требованиями потребителей к изделиям. Производство должно предоставить сторонним разработчикам правила проектирования изделий под свой техпроцесс, а также обеспечить околонулевые затраты на освоение технологий для новых продуктов (изготовить «с первого раза») и гарантировать характеристики. Контрактное производство обычно реализуется либо при передаче технологии «под ключ» от тех, кто уже имеет необходимый опыт, либо после длинного пути освоения технологий на изделиях собственной разработки. В противном случае, работая с сторонними разработчиками, изготовитель «распыляется» на решение нескольких трудоёмких задач, неся издержки внешней кооперации (разработка технологий производства требует компромиссов от разработчиков изделий), и рискует не довести до итога ни одного продукта, потеряв в итоге всех заказчиков.

Примечательно, что в мировой практике среди лидеров отрасли до сих пор изготовление МЭМС плохо работает в контрактном формате. Причины этому - слишком «разношёрстный зоопарк» изделий (и следующие из этого проблемы создания унифицированных блоков для их проектирования), а также высокая доля влияния нюансов производства на функциональные параметры изделий (производители не спешат делиться с конкурентами самыми передовыми технологическими решениями). Мировые лидеры в области инерциальных датчиков, тепловизоров и т.д. изготавливают и развивают «топовые» продукты на собственных производствах. Переход МЭМС к контрактному формату изготовления видится в будущем как следующий эволюционный шаг развития индустрии. На текущем уровне технологий, как показывает практика, плотное взаимодействие разработчиков-конструкторов, схемотехников и технологов оказывается более эффективным и результативным, а любые границы между ними - скорее препятствия и риски, чем оптимизация.

[1] https://strategy.ru/media/uploads/2025/06/Перспективы_развития_рынка_микроэлектроники_в_РФ_Strategy_Partners.pdf

[2] https://yakovpartners.ru/publications/microelectronics-in-russia/

[3] https://www.interfax.ru/russia/925028

[4] В.В. Шпак. Развитие электронной промышленности России в условиях меняющегося мира. Москва, 2024. - 128 с.

[5] https://www.forbes.ru/tekhnologii/520189-bloomberg-uznal-o-planah-zapretit-asml-obsluzivat-stanki-v-kitae-po-vypusku-cipov

[6] https://stimul.online/articles/interview/iz-kolei-arm-k-zvezdam-nad-elbrusom/

[7] Grip, Håvard Fjær; Lam, Johnny N. (2019). "Flight Control System for NASA's Mars Helicopter". NASA/JPL. Archived from the original on 28 June 2021. Retrieved 16 April 2021.