Алексей Паевский, главный редактор, журнал «За науку», МФТИ

Ключевая проблема отечественного приборостроения – импортозависимость вооружений, военной и специальной техники (ВВСТ) от ЭКБ иностранного производства (ЭКБ ИП) как следствие многолетнего отсутствия у российских разработчиков аппаратуры отечественных оборудования, технологий и средств проектирования перспективной ЭКБ и полное отсутствие государственного контроля и регулирования применения ЭКБ ИП.

Следствием импортозависимости в области ЭКБ является постоянное гарантированное отставание тактико-технических характеристик (ТТХ) российской радиоэлектронной аппаратуры (РЭА), создаваемой из доступной покупной, а, следовательно, не новейшей импортной ЭКБ, от ТТХ аппаратуры зарубежных конкурентов-противников. Результат – более тяжелые и объемные, более энергоемкие и дорогие образцы отечественной аппаратуры, которые уже в момент своего появления уступают по этим параметрам зарубежным конкурентам, а то и оснащенные несанкционированными закладками.

Никто не сомневается, что собственная ЭКБ стране и ОПК (как минимум!) нужна. Но сколько необходимо изготавливать, ежегодно разрабатывать и осваивать на российском производстве типов и типономиналов ЭКБ, чтобы избавиться от импортозависимости? Давайте поговорим о твердотельной ЭКБ как о наиболее технологически сложном сегменте ЭКБ, имея в виду полупроводниковые приборы (ППП), интегральные схемы (ИС, БИС, СБИС, СнК), СВЧ монолитные ИС (СВЧ МИС) и микромодули.

В подготовленный ФГУП «МНИИРИП» Перечень ЭКБ за 2014 г. включено около 6,6 тыс. типономиналов твердотельной ЭКБ отечественного производства. Структура ее номенклатуры приведена в таблице.

Давайте внимательно рассмотрим ту часть номенклатуры ЭКБ, о которой постоянно и повсеместно говорят и пишут как о самой проблемной в сегменте ЭКБ ИП – процессоры, ЗУ, ПЛИС, АЦП, ЦАП, БИС и СБИС. Доля этой части номенклатуры как отечественной ЭКБ, так и ЭКБ ИП, применяемой в отечественной РЭА, составляет 14–15%. Поскольку при всей важности этой части номенклатуры разработчикам отечественной РЭА необходим весь спектр ЭКБ, следует заместить импорт не только технологически более сложных 15% изделий, но и менее сложных 85% – или хотя бы критически важных ее типов, к которым относятся, например, усилители с очень малым шумом, особо стабильные преобразователи и т.д.

Обратимся к ЭКБ ИП, которая уже нашла применение в отечественной РЭА, сосредоточившись на РЭА ВВСТ как наиболее критической области импортозависимости. К сожалению, в области РЭА промышленного, профессионального и медицинского назначения, не говоря уже об электронном ширпотребе, картина применяемой ЭКБ в еще меньшей степени вызывает чувство гордости за отечественную электронную промышленность.

Как известно, к 2015 г. в отечественной РЭА ВВСТ использовалось более 30 тыс. типов твердотельной ЭКБ ИП. После жесткой унификации, выполненной ФГУП «МНИИРИП», предполагается возможным свести задачу импортозамещения к критически важным 500 типам ИС, БИС, СБИС [1].

Как быстро могут появиться отечественные импортозамещающие аналоги этой ЭКБ? Известно, что за последние 15 лет российская электронная промышленность разработала и может производить (правда, по большей части на зарубежных фабриках!) всего около 200 типов современной твердотельной ЭКБ, примерно половина которой теоретически имеет перспективы применения в РЭА как импортозамещающие аналоги либо функциональные, либо полные («ножка в ножку»). Еще примерно столько же (200–300 типов) можно разработать в ближайшие 10–15 лет. Таковы собственные мощности «современной» отечественной электронной промышленности: разработка и освоение производства не более 20–30 типов новых ИС, БИС и СБИС в год.

Таким образом, вся номенклатура жестко унифицированной импортозамещающей ЭКБ может появиться в России не ранее 2028–2035 гг., если исходить из предположения, что вся ЭКБ должна производиться только электронной промышленностью независимо от объема потребления каждого конкретного типа ЭКБ и независимо от экономики такого производства при малой или даже единичной потребности в этом типе ЭКБ.

Возникает временной парадокс: через 13–20 лет, когда завершится программа жестко унифицированного импортозамещения, практически вся разработанная ЭКБ морально весьма устареет: поскольку смена поколений ЭКБ осуществляется каждые 3–5 лет, разрабатываться должно ежегодно не менее 20–30% новой ЭКБ на смену ранее созданной. Даже если ограничиваться только упомянутыми выше 500 типами импортозамещающей ЭКБ, унифицированной и, следовательно, не учитывающей в полной мере требований конкретных видов аппаратуры, как и того, что в России создаются новые типы техники, мы должны ежегодно разрабатывать не менее 100–150 типов новой ЭКБ. Это в 5–7 раз превышает возможности российской электронной промышленности в настоящее время.

Таким образом, имеются основания считать, что предлагаемая жесткая унификация номенклатуры не обеспечит импортонезависимости.

Предположим, что отечественные аналоги жестко унифицированной номенклатуры твердотельной ЭКБ, те самые 500 ее типов, уже появились. Достаточно ли этой номенклатуры и удовлетворит ли она хотя бы на короткое время разработчиков аппаратуры? Имеются серьезные основания полагать, что этого не произойдет. В то же время, жесткое отсечение от импортной ЭКБ приведет к существенному ухудшению ТТХ аппаратуры по таким показателям как вес, габариты, потребляемая мощность, а также к увеличению себестоимости ее производства.

Сколько же номиналов твердотельной ЭКБ необходимо создавать в России, чтобы учесть особенности и многообразие разрабатываемой аппаратуры?

И анализ номенклатуры, фактически применяемой уже в настоящее время ЭКБ ИП, и независимые оценки сходятся приблизительно на пяти тысячах типах и типономиналах ЭКБ [1], которые необходимы разработчикам для сохранения достигнутых и совершенствования ТТХ РЭА. Это значит, что в настоящее время мощности отечественной электронной промышленности даже чисто теоретически в состоянии обеспечить создание и развитие не более 2–3% требуемой номенклатуры твердотельной ЭКБ.

Возникает резонный вопрос: кто и на каких предприятиях будет создавать 97–98% необходимой номенклатуры ЭКБ, ежегодно разрабатывая 1500–2000 типов и типономиналов твердотельной ЭКБ?

Но и это еще не все. Попав в опытные, а затем в серийные образцы РЭА ВВСТ, данный конкретный тип ЭКБ должен производиться и поставляться в течение всего многолетнего жизненного цикла этой РЭА. Это значит, что ежегодная разработка и постановка на производство 1500-2000 типов новой номенклатуры ЭКБ не дает основания выводить из производства всю ранее разработанную ЭКБ и ее номенклатура в производстве с каждым годом только нарастает. Кто же и где будет осваивать в производстве и изготавливать нарастающую ежегодно на 1500–2000 типономиналов номенклатуру ЭКБ? И это притом, что потребности в 90% изделий из всей этой номенклатуры, а именно в тех изделиях, которые не попали в упомянутый перечень 500 жестко унифицированных типов, могут оказаться весьма незначительными (но без них не обойтись!) вплоть до единиц штук ежегодно?

Как российскому ОПК обеспечить импортонезависимость в области ЭКБ?

Мы исходим из того, что «спасение утопающего – дело рук самого утопающего». По опыту ВПК Советского Союза разработками и производством специализированной ЭКБ для РЭА ВВСТ должны заниматься предприятия спецмикроэлектроники в составе крупных оборонных компаний и интегрированных структур. Однако делать это необходимо, разумеется, по-новому, не собирая всю разработку и производство на одном предприятии.

Внимательное наблюдение и анализ [2] ряда программ Японии (HALCA Project, MINIMALFAB) и США (American Mini Foundry, Furtfab) выявляет стремление создать недорогие полупроводниковые фабрики для мелкосерийного многономенклатурного производства ИС как альтернативу крупным фабрикам. Последние с уменьшением проектных норм и увеличением диаметра пластин становятся все менее экономически доступными для растущего числа разрабатывающих компаний. С такой ситуацией радиоэлектронная отрасль не станет мириться, и выход, несомненно, будет найден – появятся небольшие фабрики стоимостью на два–три порядка меньшей, чем у крупных фабрик с аналогичным технологическим уровнем.

Мы полагаем, что в России в стремлении к импортонезависимости в критически важных для ее безопасности и свободного развития сферах можно подготовить и реализовать в ближайшие 8–10 лет программу разработки, организации производства и освоения предприятиями-разработчиками аппаратуры и техническими вузами отечественных средств САПР, гибких технологических линий – небольших фабрик, специальных материалов, измерительного и сборочного оборудования, а также технологий проектирования и изготовления единичных образцов и мелкосерийного производства широкой номенклатуры специализированных СВЧ МИС и СБИС уровня «система-на-кристалле» с проектными нормами 22–20 нм (с перспективой 10–7 нм), а также микроэлектронных модулей уровня «система-в-корпусе».

Мы полагаем, что при введении такой программы в действие не позднее 2017 г. в российском ОПК в 2025–2030 гг. должно появиться 20–30 проектно-производственных комплексов на основе отечественных мини-фабрик, что коренным образом измени

т весь «пейзаж» и возможности отечественной военной радиоэлектроники, вернув ей импортонезависимость, столь недавно и столь ясно осознанную. Однако необходимо понимать, что если не поторопиться, то технологический разрыв и зависимость от зарубежных комплектующих станут непреодолимыми.

1. М.И. Павлюк. Электроника НТБ. №7. 2015.

2. Д. Боднарь. Электронные компоненты. №3. 2015.