Микроэлектроника: драйвер роста и атрибут технологического суверенитета
Предприятия Союзного государства существенно окрепли в производственном и научно-исследовательском плане, поэтому способны произвести любую промышленную, военную и космическую продукцию
В конце января Президент Беларуси Александр Лукашенко посетил ОАО «Планар». Это предприятие — один из лидеров в производстве электронной компонентной базы на территории СНГ. Глава государства отметил: «Именно здесь, на «Планаре», в 60-х годах прошлого века был создан мозг и сердце микроэлектроники Советского Союза».
ОАО «Планар» не просто производитель продукции микроэлектроники, а полноценный современный научно-технический комплекс, который на базе актуальных технологий и синтеза научно-технических достижений обеспечивает разработку и поставку специализированного оборудования для реализации технологий в микроэлектронике. Именно в рамках развития научно-производственной компоненты во время визита Президента торжественно запустили Центр спецтехнологического оборудования для выпуска фотошаблонов и микрооптики.
Ориентир — более сложный технологический уровень
Эффективная работа данного центра должна обеспечить производственные возможности по выпуску изделий 90 нм (фотолитографического оборудования и оборудования для изготовления фотошаблонов), которые сейчас остро востребованы на рынке как компонент современного оборудования электронного машиностроения. И, конечно, это расширит пространство для собственных научных изысканий и их практического преломления. Уже просматривается перспектива для реализации проектов по переходу на более сложный технологический уровень (65 нм).
Способствовать этому будет продолжение инвестиционной активности предприятия, нацеленное на расширение производственных возможностей за счет приобретения современного оборудования, внедрения передовых технологических процессов. Ориентиром выступает обеспечение производителей востребованных и современных изделий микроэлектроники оптико-механическим, контрольно-измерительным и сборочным оборудованием соответствующего техуровня.
Системное развитие ОАО «Планар» как локального центра специализированных компетенций отвечает мировым трендам микроэлектроники. Каковы они сегодня?
Спрос на микроэлектронику в мире растет
Микроэлектроника — это область электроники, которая занимается изучением и созданием малогабаритных электронных устройств интегральных микросхем, микропроцессоров, микросенсоров и других элементов. Ключевыми сферами потребления в мире выступают телекоммуникации, вычислительная инфраструктура, транспорт, станкостроение, потребительские устройства.
По итогам 2024 года мировой рынок микроэлектроники вырос практически до 550 миллиардов долларов (по данным аналитиков Acumen Research and Consulting). Наибольший спрос на продукцию микроэлектроники в мире формируют США, Китай и страны Европейского союза.
Микроэлектроника является незаменимым компонентом конечных устройств. В результате наблюдается тренд на расширение в разных плоскостях — увеличение как общего количества устройств, использующих микроэлектронику, так и количества электронных компонентов, используемых в одном устройстве.
Среди ключевых факторов, которые окажут влияние на развитие мирового рынка микроэлектроники до 2030 года, профильными экспертами выделяются:
• увеличение общей потребности в микроэлектронной продукции как незаменимых компонентах современных устройств. По данным ТехИнсайтс, доля электронной продукции в стоимости конечного продукта за последние 20 лет практически удвоилась, превысив уровень в 35 процентов;
• развитие новых технологий (AI, 5G, IoT, cloud computing и других), рост продукции с применением искусственного интеллекта, а также повышенный спрос на услуги по хранению, анализу и передаче больших данных;
• развитие локальной инфраструктуры для производства микроэлектроники отдельными странами (США, ЕС, Китай, Индия, Россия и другие) с целью формирования собственной ресурсной базы в таком стратегическом направлении (снижение зависимости от мировой конъюнктуры и связанных с ней рисков дефицита);
• постепенный технологический переход мировой энергетики к возобновляемым источникам энергии, который формирует повышенный спрос на солнечные и ветряные электростанции (их электронную начинку), рост доли электрического транспорта как в потребительском, так и в коммерческом сегментах;
• увеличение государственной поддержки отрасли на национальном уровне в крупных мировых центрах микроэлектроники (таких как США и Китай) и в прорывных локальных центрах (Индия, Бразилия, Саудовская Аравия, ОАЭ);
• эволюция технологии в сфере транспорта — развитие самоуправляемых и иных систем. Автомобили оснащаются большим количеством всевозможных бортовых систем, которым необходимы высокоскоростная обработка данных и обмен информацией в режиме реального времени;
• технологические достижения, которые включают миниатюризацию электронных компонентов и применение улучшенных производственных процессов. Наблюдается сдвиг в сторону выпуска изделий с пониженным энергопотреблением. В частности, использование наноматериалов и нанокомпонентов позволяет создавать более компактные устройства с пониженным расходом энергии. Рост применения перспективных материалов (в частности, нитрида галлия в силовой, радиочастотной и оптоэлектронике, карбида кремния (SiC) в силовой электронике) и исследование применимости двухмерных материалов (например, графена), алмаза и др.;
• интеграция искусственного интеллекта в проектирование и производство продукции микроэлектроники. Компании все чаще используют ИИ для дизайна микросхем и управления производственными процессами, просчета новых методов корпусирования, разработок в сфере физических и логических принципов: кубиты, нейроморфные вычисления, интегральная фотоника;
• внедрение квантовых технологий. Лидеры глобального рынка заняты созданием квантовых компьютеров, способных решать сложнейшие задачи. Ожидается, что в перспективе квантовые системы позволят совершать фундаментальные прорывы в разных прикладных отраслях.
В качестве сдерживающих факторов эксперты рассматривают высокие затраты на исследования, проектирование и производство современной микроэлектроники (большие капиталовложения ограничивают круг организаций-инноваторов); сбои в цепочках поставок (сырья и компонентной базы) из-за геополитического фактора; строгость нормативных требований в части безопасности, охраны окружающей среды, сертификации.
В период до 2030 года наибольший спрос на микроэлектронику в мире придется на: во-первых, вычислительную инфраструктуру за счет роста спроса на оборудование для хранения, обработки и передачи данных, в том числе на основе разноформатного внедрения искусственного интеллекта в процессы. Во-вторых, транспорт за счет внедрения умных систем и помощников, а также его электрификации. В-третьих, промышленность за счет цифровизации процесса производства в рамках перехода к индустрии 4.0 и 5.0.
Важно отметить, что мировые производственные мощности отрасли микроэлектроники характеризуются относительно высокой концентрацией игроков — на топ-5 поставщиков приходится около 40 процентов мирового рынка (по объему выручки).
При этом с целью повышения операционной эффективности такие компании обеспечивают географическую диверсификацию своей деятельности, что способствует формированию в отдельных странах локальных центров компетенций.
Крупнейшими мировыми центрами развития отрасли микроэлектроники являются США, Китай, Южная Корея, Япония, Тайвань, ЕС. При этом Тайвань и Япония — крупнейшие страны в сегментах производства, сборки и тестирования, а США — лидер в сегменте проектирования и разработки. Наиболее масштабное строительство новых мощностей на горизонте до 2030 года запланировано на территории Тайваня, США и Южной Кореи (ожидается ввод более 20 новых производственных площадок).
Тренд на локализацию
Несмотря на географическую диверсификацию отрасли, в настоящее время отмечается тренд на суверенитизацию (локализацию) инфраструктуры для производства электроники в отдельных странах и регионах с целью снижения зависимости от мировой конъюнктуры. Не является исключением и Российская Федерация, активно работающая в данном направлении в союзе с Республикой Беларусь.
Российский рынок продукции микроэлектроники последние пять лет демонстрирует устойчивый и интенсивный рост — в среднем на 20—25 процентов в год. Такое динамичное развитие было обусловлено цифровизацией экономики и потребительского поведения. Использование цифровых решений возросло во время пандемии в связи с потребностью в удаленном общении и быстрой передаче информации.
Ключевыми факторами, влияющими на развитие рынка микроэлектроники в России до 2030 года (в дополнение к глобальным технологическим трендам), выступают: общая динамика макроэкономического развития и состояние дел в основных отраслях — потребителях продукции; активное развитие процессов импортозамещения и принципов национальной безопасности (суверенитизации); усиленная государственная поддержка отрасли, научных разработок и проектной деятельности на национальном и межгосударственном уровнях, в первую очередь в рамках Союзного государства.
В настоящее время в России основной спрос на микроэлектронную продукцию обеспечивает промышленность (около 2/3 всего рынка, что значительно отличается от мировой структуры потребления микроэлектроники), включая городскую инфраструктуру и ЖКХ. Более низкий спрос со стороны ключевых (в мировой структуре) сегментов — вычислительной инфраструктуры и телекоммуникаций — объясняется низким уровнем локализации производства в данных направлениях.
Развитие рынка микроэлектроники в России на горизонте до 2030 года будет обеспечено углублением уровня локализации производства отраслей потребления микроэлектронной продукции, а также реализацией инвестиционных проектов (в том числе таких амбициозных, как национальное производство смартфонов и планшетов, устройств умного дома, локализация коммутаторов и базовых станций), направленных на модернизацию и расширение производства в области микроэлектроники при активной поддержке государства в рамках стратегии импортозамещения.
Ожидается, что в текущей пятилетке российский рынок микроэлектроники будет прирастать в среднем на 15 процентов (при среднемировом приросте на уровне от 7 процентов (по оценкам Acumen Research and Consulting) до 8,5 процента (Spherical Insights & Consulting) и к 2030 году приблизится к 800 миллиардам рублей. Положительная динамика будет обеспечиваться интенсивным развитием собственных производств, что повысит долю отечественной продукции на рынке с 20 процентов до 45 процентов (по оценкам аналитиков Kept).
Для поддержания опережающих темпов роста объемов российского производства необходимо ускорить разработку продукции микроэлектроники, производимой в том числе по базовым и продвинутым топологиям (≤ 65 нм) с конкурентоспособными характеристиками и ценовыми параметрами.
Существующих производственных мощностей не хватит для обеспечения потребности к 2030 году, особенно в условиях жесткой внешней политики ограничений по поставкам иностранной компонентной базы на рынок России и дружественной Беларуси.
Для полного покрытия дефицита необходимо реализовать все запланированные проекты по созданию и модернизации производственных площадок как на национальном уровне, так и в рамках интеграционного взаимодействия (в первую очередь по линии Союзного государства).
В целом устойчивое развитие отрасли микроэлектроники требует реализации сбалансированной государственной политики:
• определения приоритетов технологического развития;
• расширения механизмов долгосрочной контрактации для производителей микроэлектроники в целях поддержки долгосрочных инвестиций;
• сохранения механизмов поддержки/регулирования отрасли с акцентом на технологическое развитие и масштабирование;
• создания научно-производственных площадок для комплексной разработки и тестирования технологий, оборудования и материалов.
Предприятия микроэлектроники, расположенные в России и Беларуси, в последние годы существенно окрепли как в производственном, так и в научно-исследовательском плане. Сейчас уже есть возможность разработать и произвести любую промышленную, военную и космическую продукцию — процессоры, микроконтроллеры, силовую электронику, радиационно стойкие микросхемы, микросхемы для радиосвязи, ГЛОНАСС и системы радиолокации.
В микроэлектронике нет «устаревшего» производства, продукция по любым нормам имеет свой рынок и цену. Даже советские заводы до сих пор работают на экспорт, выпуская микросхемы питания, дискретные элементы (силовые транзисторы и диоды), которые широко используются в системных платах компьютеров, сотовых телефонах и других устройствах под известными зарубежными торговыми марками.
Андрей МИШИН, аналитик БИСИ