Шанс для отечественной гражданской электроники - специализированный технопарк

Т.Т.Палташев, д.т.н., профессор Северо-Западного Политехнического университета, менеджер по разработке архитектур графических процессоров S3 Graphics Inc., Фримонт, штат Калифорния

Введение

Основной проблемой советской электроники в 50-80-е годы прошлого века было отставание элементной базы, которая в основной своей массе не разрабатывалась в опережающем темпе, а копировалась с существующих западных образцов методом реверсивной инженерии. Причем делалось это в рамках клонирования готовых образцов изделий электронной и вычислительной техники. Элементная база в этих изделиях была уже как минимум трехлетней давности, и учитывая сложности с приобретением образцов в обход СОСОМ, задержка достигала как минимум 4-5 лет с момента начала серийного выпуска электронных компонент на Западе.


Если в 60-70-е годы поколения интегральных схем и технологии прогрессировали  относительно медленно, то в 80-е годы произошел качественный скачок в уровне технологии и степени сложности интегральных микросхем и устройств на их основе. Реверсивная инженерия микросхем с миллионами транзисторов к концу 80-х годов стала исключительно трудозатратным процессом ввиду сложности верификации и практически невозможной ввиду отставания  в СССР базовых технологий производства сверхбольших интегральных схем (СБИС). Переход к ультрабольшим интегральным схемам (УБИС) с сотнями миллионов транзисторов на одном кристалле, происходящий в настоящее время, оставил отечественные полупроводниковые технологии в прошлом веке.

Ввиду массированного разрушения отечественной электронной промышленности в 90-е годы, отставание в базовых технологиях производства электронных приборов достигло 18-20 лет (по оптимистической оценке) при катастрофических потерях производственных мощностей и квалифицированных специалистов.
 
В тоже время многие государства, не имевшие собственной электроники, в те же самые 80-е и 90-е годы сумели с нуля поднять электронную промышленность и выйти на мировой рынок, захватив его значительную часть. Это Южная Корея, Тайвань и Сингапур. Китай теперь тоже присоединился к списку электронных гигантов. Нынешний объем мирового рынка электронных полупроводниковых приборов превышает триллион долларов и имеет устойчивую тенденцию к росту.

Безусловно, в сложившейся ситуации Россия рискует своим будущим, если не будут предприняты  серьезные усилия по развитию базовых технологий разработки и производства электронных приборов, без которых теперь не обходится ни одна сфера человеческой деятельности. Электроника является «мозгом и нервной системой» всех высокотехнологичных изделий индустрии и определяет их качественные параметры, непосредственно влияющие на конкурентоспособность.
 
Общий уровень электронизации гражданских отраслей экономики и инфраструктуры РФ находится на уровне стран третьего мира, что приводит к огромным потерям времени среди активного населения РФ и серьезно снижает как качество жизни, так и производительность труда. Поэтому реальный рост инновационной экономики и улучшение жизни наших сограждан подразумевает массовое внедрение новейших электронно-информационных технологий в гражданские отрасли и общественные институты  с последующим интенсивным развитием базовых технологий электроники в рамках общемирового прогресса. Атомная индустрия, безусловно, может внести свой вклад в развитие гражданской электроники, также же как и в полной мере воспользоваться результатами ее развития для повышения конкурентоспособности и надежности сложнейшего оборудования для атомных энергетических блоков.

Наука и инженерия в России
В первую очередь, необходим анализ некоторых традиционных заблуждений о соотношении науки (имеются ввиду естеcтвенные науки) и производства, существующих еще со времен СССР и также повторяемых в новой России. Далее мы сделаем небольшой экскурс в иерархию производительных сил современного постиндустриального общества и, в качестве примера, в реальную структуру современной электронной инженерии, оценив её состояние в современной России. Это нужно, чтобы все последующие рассуждения были понятны уважаемым читателям.

            Итак, заблуждения «Наука должна стать производительной силой» или «Наука должна внедрять свои достижения в производство». Во-первых, в современном мире каждый должен заниматься своим делом в рамках специализации, и товарищи ученые вовсе не должны общаться с производственниками в ежедневном режиме. Во-вторых, в российское понятие «наука» был загнан совершенно другой тип деятельности, который во всем мире называется инженерией (инжинирингом) и является наиболее затратной и трудоемкой частью тернистого пути между научным результатом и его воплощением  в виде конкретных изделий массового производства.

Традиционная иерархия видов научно-производственной деятельности в постиндустриальном обществе выглядит следующим образом:

  • Фундаментальная наука: обеспечивает научным аппаратом  прикладную науку и инженерия;
  • Прикладная наука: находит способы и создает модели решения насущных проблем, понятные инженерам;
  • Экспериментальная инженерия: создает работающие опытные образцы, макеты и прототипы изделий на основе достижений прикладной науки;
  • Продукционная инженерия: разрабатывает продукционную версию изделия и технологию производства, обеспечивающую гарантированное воспроизведение свойств изделий в серийном или массовом производстве (известно также как ноу-хау);
  • Адаптационная и оптимизационная инженерия: обеспечивает настройку технологии под конфигурацию конкретного завода-производителя и оптимизацию производственных затрат;
  • Малосерийное, крупносерийное и массовое производство: обеспечивает воспроизведение изделий с гарантированными свойствами и качеством на одном или нескольких заводах.

В условиях рыночной экономики все уровни инженерии имеют также существенную маркетинговую коррекцию, позволяющую сделать изделие конкурентоспособным на рынке. Как видно из этого списка, между прикладной наукой и производством имеются не менее трех прослоек и огромный объем работ, который нужно выполнить для доведения идеи до изделия, доступного каждому гражданину.

            В мире существует относительно небольшое число вертикально интегрированных крупных корпораций, которые имеют в своей структуре подразделения, покрывающие всю иерархию (за исключением фундаментальной науки, которая обычно спонсируется государством).  В большинстве случаев производится специализация компаний и организаций по одному или двум уровням, крайне редко – трем.

            Во времена СССР подобная иерархия в полном виде реализовывалась в первую очередь в военной промышленности и вертикальная интеграция по уровням обеспечивалась постановлениями правительства, назначавшими организации, ответственные за выполнение работ - от институтов Академии Наук до заводов-изготовителей.

            В гражданском секторе такая вертикаль работала крайне плохо и неэффективно ввиду особенностей административной экономики и отсутствия какой-либо конкуренции, побуждающей к внедрению новых изделий в массовое производство. Из-за низкого качества отечественных изделий гражданской промышленности руководством страны в 60-80-е годы производилась массовая закупка зарубежных заводов под ключ  вместе с технологией, что сделало в принципе ненужным существование в СССР гражданской инженерии, которая постепенно деградировала, в том числе и в электронике. Это и породило тезис о ненужности и бесполезности науки, так как она теперь могла работать только на «полку», а реально использовались лицензированные зарубежные технологии (часто не первой свежести).

            Последствием такой ситуации стала массированная «утечка мозгов», причем как внутренняя, так и внешняя. Ученые уезжали туда, где их труд был реально востребован, а инженеры туда, где они могли найти работу по специальности. Либо и те, и другие полностью меняли область профессиональной  деятельности в поисках возможности выживания, не выезжая из страны.

            Развал СССР и реформы 90-х практически уничтожили российскую инженерию в виде многочисленных КБ и отраслевых проектных институтов вместе с их производственной базой и сейчас огромными усилиями он восстанавливается в связи с постепенным возрождением промышленности на уже новой основе.           

Теперь обратимся к современной гражданской электронной инженерии, которая выглядит несколько сложнее, чем описанная выше структура, но имеет очень похожую иерархию или вертикаль. Здесь можно выделить следующие уровни или составные части:

·        Маркетинговые исследования и разработка начальных спецификаций системы/устройства (исследовательские группы, прикладные лаборатории)

·        Разработка модели системы/устройства и верификация идей, заложенных в начальные спецификации (исследовательские группы, прикладные лаборатории)

·        Разработка экспериментальных прототипов  систем с использованием специальных СБИС перепрограммируемой логики (прикладные лаборатории, малые инженерные компании-стартапы);

·        Разработка архитектуры и точных регистровых моделей заказных или полузаказных СБИС (инженерные фаблесс-компании или центры)

·        Разработка топологии СБИС (продукционные дизайн-центры) и изготовление фотошаблонов для производства на кремниевой фабрике

·        Разработка базовых элементов, библиотек и технологии изготовления СБИС (инженерия для кремниевых фабрик массового производства)

·        Массовое производство СБИС (кремниевые фабрики)

·        Системная интеграция одной или нескольких СБИС в встроенные системы и конечные изделия с разработкой всех уровней необходимого программного обеспечения (компании-разработчики встроенных систем и электронных изделий массового потребления)

·        Малосерийное, крупносерийное и массовое сборочное производство встроенных систем и электронных изделий (бытовая электроника, контроллеры, системные платы, телефоны, телевизоры и т.д.)  

Прикладная наука намеренно не включена в состав иерархии, так как из-за сложности процессов разработки и производства электронных изделий, научная поддержка требуется практически на каждом уровне инженерии и массового производства. Обеспечение конкурентоспособности электронной индустрии без интенсивного взаимодействия с прикладной наукой в принципе невозможно.

Многие крупные мировые электронные компании имеют полную вертикаль разработки и производства в своей структуре, хотя в последнее время видна отчетливая тенденция использования специальных кремниевых фабрик массового производства (фаундри), выпускающих СБИС по контрактам и на основе топологий, разработанных заказчиками (см.статью Александра Механика), также как и контрактных сборочных производств. Это дает возможность активно развивать малые и средние фаблесс- и системные компании, которые не имея собственного производства, разрабатывают и заказывают производство изделий на крупных контрактных фабриках.



В каком состоянии находится гражданская электронная инженерия в современной России?

Ответ, к сожалению, краток - в фрагментарном! В России на данный момент нет ни одной компании, которая бы включала все уровни электронной инженерии, сопоставимой с мировым уровнем. Либо это вертикаль, выстроенная еще во времена СССР и сильно уже обветшавшая, либо отдельные фрагменты, которые вынуждены использовать производство на зарубежных фабриках в случае СБИС, либо вынуждены массово использовать импортные компоненты в системной интеграции и массовом производстве. Общее число компаний гражданской электроники крайне незначительно и объем разработок с сопутствующим производством несопоставим даже с некоторыми развивающимися странами. Ситуация действительно патовая и без серьезных усилий всей страны эту проблему не решить.

Отрадными новостями стали сообщения о строительстве совместной полупроводниковой фабрики с технологией  0.18 мкм фирмами «Ситро́никс»  и ST Microelectronics. Вторая фабрика с технологией 0.13 мкм будет построена совместно с фирмой AMD на заводе «Ангстрем» в том же Зеленограде. Учитывая, что этот уровень технологии уже постепенно снимается с производства в ведущих западных компаниях, то уже закладывается отставание в 5-6 лет от передней кромки. А ведь понадобится еще как минимум год-полтора для развертывания стабильного производства. Но и эти фабрики могут столкнуться с серьезной проблемой загрузки мощностей со стороны отечественных разработчиков гражданской электронной техники, так как этот сегмент индустрии находится пока в зачаточном состоянии и успешные фаблесс-компании можно пересчитать по пальцам.

Как воссоздать гражданскую электронную инженерию?
Во-первых, необходимо отметить, что мощная гражданская электроника является одним из ключей для обеспечения выживания страны в форме «технотронной державы», так как других способов выживания у России просто не осталось из-за катастрофических потерь населения в прошлом веке. Альтернатив «технотронной державе» нет также из-за огромной территории и богатства природных ресурсов, которые являются лакомым куском для «интернационализации доступа», пропагандируемой ведущими индустриальными державами мира и транснациональными корпорациями. Числом защитить интересы страны и народа теперь невозможно, остается только умение и всеобщая техническая вооруженность.

Во-вторых, принятая федеральная целевая программа (ФЦП) развития электроники действительно поможет военной электронике в определенных пределах, но в обозримое время на мировой уровень ее не выведет. Если будет достигнут статус-кво по вилке технологических возможностей, аналогичный концу 80-х, то это можно будет считать успехом программы. Если удастся достигнуть большего – то это будет просто триумф, которому мы все будем искренне радоваться. Но без мощной гражданской электронной индустрии, позволяющей постоянно развивать технологии, военная электроника либо будет одноногим инвалидом, либо опять умрет или будет жить в режиме "реанимационной палаты".

Развитие гражданской массовой электроники в программе отражено крайне фрагментарно и на ее развитие подпрограмма будет влиять ограниченно в пределах обеспечения госструктур и центральных коммуникаций. Малые и средние инженерные венчурные предприятия, составляющие основу прогресса мировой микроэлектроники, полностью игнорируются.

            Мировой опыт показывает, что создать целую отрасль гражданской электроники практически на пустом месте возможно, разумеется при наличии политической воли, специалистов и некоторых финансовых средств. Наиболее наглядным примером является Тайвань, который в конце 70-х годов переживал стагнацию традиционных отраслей индустрии из-за роста стоимости рабочей силы. Кроме того, крайне высокой была «утечка мозгов» среди ученых и инженеров. В 1980 году правительством было принято решение о создании научно-технологического парка  в городе Шинчу (Hsinchu Science Park), который бы специализировался на микроэлектронике и производстве электронных устройств. Так как построить большую многоуровневую электронную компанию с нуля за короткое время практически невозможно, то упор был сделан на инкубацию и развитие малых и средних инженерных компаний, сосредоточенных в одной географической точке. Т.е. технологическая вертикаль разработки и производства электроники выполнялась в виде кластера взаимосвязанных малых и средних инженерных компаний, расположенных в пределах технопарка. Массированная инкубация малых инженерных компаний оказалась крайне успешной и опиралась на следующие ключевые факторы:

·        Мощная поддержка государства через администрацию технопарка, обеспечившее строительство офисных и произодственных площадей для инкубируемых резидентов

·        Активное привлечение экспатриантов из США для создания новых компаний и миграции технологий (реверс «утечки мозгов»)

·        Создание идеальной среды для индустриальных предпринимателей и инженеров

·        Создание эффективной системы финансирования малых инженерных компаний начиная с их инкубации через систему государственных грантов и венчурные фонды

·        Создание системы устойчивых связей между университетами, исследовательскимим центрами и малыми/средними  инженерными фирмами

·        Терпимое отношение к неудачам при создании новых изделий и технологий (всегда давался следующий шанс, так как отрицательный результат и опыт, при этом полученный, ценились всегда)

В настоящее время технопарк Шинчу является местом концентрации нескольких сотен электронных компаний, среди которых такие гиганты электронной индустрии как ACER, TSMC, UMC и множество других компаний, которые лидируют на мировом рынке.

            Рассмотрим типичный жизненный цикл и активность малой инженерной компании, который проиллюстрирован на Рис.1.  Здесь все начинается с мысли и идеи отдельного ученого или группы специалистов, причем в условиях рыночной экономики идеи часто возникают в одном месте, а воплощаются в другом, а многие пилотные проекты также инициируются государственными структурами в рамках открытых тендеров на проведение исследовательских работ и научно-технических разработок. Но в любом случае от момента появления идеи до момента появления продукции имеются несколько основных стадий жизненного цикла, которые нуждаются в организационном оформлении в виде создания малого инженерного предприятия, инкубации   и соответствующем финансировании его деятельности. Здесь можно выделить:

·        Научно-исследовательскую стадию, которая включает также создание малой инженерной компании (стартапа) и инкубацию с 1-м раундом финансирования через инновационные фонды. На поздних этапах этой стадии происходит активное развитие малой инженерной компании  в рамках инкубатора с возможным привлечением венчурного капитала для 2-го раунда финансирования

·        Опытно-конструкторскую стадию, в которой происходит завершение инкубации  и  венчурный капитал производит следующий 3-й раунд финансирования для вывода изделия в производство

·        Производственную стадию, которая также предусматривает дальнейшее развитие компании  с  4-м раундом финансирования только венчурным капиталом

·        Стадию самофинансирования и развития, которая достигается при коммерческом успехе пилотного проекта малой компании. Как результат возможно публичное акционирование компании или слияние с крупной корпорацией

В реальной жизни может быть все посложнее, но в целом последовательность стадий будет практически всегда такой.





Идея вначале должна быть проработана и проверена на уровне концепции и сравнена с существующими аналогами и конкурентами. Если идея здравая и предполагается коммерческое использование, то необходимы маркетинговые исследования для поиска потенциальных клиентов и заказчиков. Только в этом случае начинается следущая ступень по структуризации и проверки реализуемости идеи.  При этом привлекается доступный математический аппарат и средства моделирования для создания формального описания или модели изделия. Важным условием является доступность требуемых технологий и в случае их отсутствия проект может быть отложен в долгий ящик. Если идея реализуема, то для этого создается малое инженерное предприятие или стартап, которое будет выполнять пилотный проект.

Далее существуют две параллельные ветви проекта – техническая и маркетинговая, которые тесно взаимосвязаны, при этом отрицательные результаты в одной из ветвей могут блокировать другую.

Маркетинговая ветвь включает следующие ступени:

  • Маркетинговые исследования
  • Позиционирование будущего изделия на рынке
  • Маркетинг будущего изделия у потенциальных потребителей
  • Заключение контрактов на поставку дистрибуторам (оптовым покупателям) либо конечным потребителям.
Выполнение этих контрактов и получение выручки от реализации продукции приводит к коммерческому успеху проекта, что в принципе и является основной целью. Но к этой цели ведут технические ступени проекта, которые требуют титанических усилий ученых и специалистов, из которых можно выделить самые важные:

  • Разработка технических спецификаций и конструкторской документации с выпуском опытного образца, которая возможна при наличии развитых средств автоматизации проектирования и возможностей опытного производства;
  • Тестирование и модификация малой серии изделия, которая может отнять массу времени и сил, что необходимо для подгонки параметров изделия под ожидаемые на рынке;
  • Адаптация изделия для производства и разработка технологической оснастки, которые в некоторых случаях могут потребовать небольших изменений в конструкции для снижения себестоимости производства. При этом необходимым является изготовление оснастки и получение лицензий на производство некоторых компонентов от владельцев технологии;
  • Массовое производство изделия на рынок предусамтривающее свободный подвоз комплектующих и вывоз готовых изделий с минимальными издержками.


Разумеется, пилотный проект может быть всегда прерван по желанию венчурных инвесторов при получении отрицательных результатов на любой ступени обеих технической и маркетинговых ветвей и неуверенности в последующих положительных результатах. Обычно для снижения финансовых рисков принята многораундовая система финансирования, каждая ступень может иметь свой раунд, либо несколько раундов, если ступень достаточно длительная во времени.

Причем отрицательный результат является не менее ценным, чем положительный, хотя и малая инженерная компания может быть и ликвидирована с возможной продажей созданной интеллектуальной собственности. Во многих случаях ликвидация не производится и коллективу дается следующий шанс, если есть другая идея или проект.

Что необходимо сделать в первую очередь?
Теперь попробуем перечислить и прокомментировать основные шаги, реализация которых действительно окажет влияние на процесс становления саморазвивающейся системы гражданской электронной инженерии:

1.      Массированная инкубация компаний по всем уровням иерархии электронной инженерии и цепи «заказчик-потребитель» для продукции современных кремниевых фабрик;

2.       Целевая расширенная подготовка и переподготовка специалистов по требуемым специализациям на уровне требований мировой индустрии, что предусматривает использование новейших учебных пособий, методик  и инструментальных средств САПР;

3.      Восстановление подготовки специалистов по всем ступеням полупроводникового производства для комплектации персонала будущих кремниевых фабрик (была практически свернута из-за отсутствия спроса в период развала);

4.      Миграция современных электронных технологий на территорию РФ и запуск «технологического насоса», позволяющие максимально быстро адаптироваться в общемировой уровень с одновременным дополнением уже имеющихся в стране технологических заделов;

5.      Создание критической массы для «цепной реакции» саморазвития кластеров СБИС-разрабатывающих и системно-интегрирующих инженерных компаний, обеспечивающих загрузку по крайней мере одной современной кремнивой фабрики.



Массированная инкубация может подразумевать как инкубацию взаимодополняющих кластеров малых инновационных компаний, занимающих один или два уровня иерархии электронной инженерии, так и создание больших вертикально-интегрированных компаний в рамках практикуемых в последнее время корпоративных слияний и создания вертикальных холдингов с участием госструктур. Вопрос только в эффективности создаваемых компаний  и их разворотливости в адаптации новых технологий. Скорее всего, в России должны использоваться оба пути в режиме взаимодополнения.

Целевая подготовка и переподготовка специалистов может быть наименее болезненный шаг, так как в значительной степени поддержан общей реформой высшей школы. Тем не менее, нужны существенные усилия по расширению подготовки высококвалифицированных инженеров в рамках магистратуры и аспирантуры по профильным специальностям. Традиционный в последние годы спрос на системных администраторов и сетевых инженеров перекосил структуру подготовки в пользу последних, а учебные курсы с разработкой СБИС  по современным технологиям существуют лишь в крайне ограниченном числе вузов (в основном московских). Проверка российских книжных магазинов показала катастрофическую нехватку современных учебников по современным технологиям разработки и производства электронной техники. Быстрый перевод и издание в России последних зарубежных учебных пособий в области электронного инженерияа сильно помог бы подъему процесса подготовки и переподготовки на  необходимый уровень. Так же необходимы существенные средства на установку современных средств САПР в профильных вузах для наработки практических навыков в проектировании реальных систем.

      Необходимым является также расширение магистратуры по отдельным специальностям до масштабов отдельных специализированных факультетов или школ, где готовятся только магистры и аспиранты. Опыт работы таких факультетов на Тайване, Сингапуре и Южной Корее показал их исключительно высокую эффективность в подготовке специалистов электронной индустрии. Аналог такого факультета –Научно-Образовательный Центр РАН был создан в Санкт-Петербурге Жоресом Алферовым.  Программа создания в РФ сети инновационных университетов может помочь созданию таких факультетов для подготовки специалистов высшей квалификации.

Отдельной проблемой является подготовка специалистов-технологов для электронной промышленности, она сохранилась в крайне незначительных масштабах, совершенно недостаточных для будущих нужд кремниевых фабрик. Такая же история с современными учебными пособиями по технологии производства наноэлектроники, за редким исключением они отсутствуют. Безусловно здесь также необходимо развертывание подготовки, только в отличие от других иерархий электронной инженерии, это можно сделать в ограниченном числе вузов, обладающих необходимым оборудованием и гермозонами.

Миграция современных технологий в Россию является вопросом достаточно сложным и не решаемым одним единственным способом. Как говорилось ранее, технология – это прежде всего ее носители – высококвалифицированные инженеры с необходимыми знаниями и навыками работы. И реальная миграция технологии без их непосредственного участия невозможна.

Одним из вариантов является лицензирование предварительно отлаженных модулей и макроблоков (IP-ядер) для построения систем на кристалле и последующего их производства в виде полузаказной СБИС. Этот способ достаточно дорогостоящий и используется при массовом производстве СБИС, когда миллионные затраты на лицензирование компонент могут окупиться. Причем в этой ситуации часто невозможно узнать, как эти модули и макроблоки были построены, так как видимым является только интерфейс и фунциональность этих блоков. Поэтому с точки развития собственной инженерии такой вариант является проблематичным.

Другим вариантом может быть приобретение малых и средних существующих электронных компаний и создание на их базе филиалов российских компаний в Кремниевой долине или других центрах электронной промышленности США или ЮВА. Это опробованный путь, по которому прошли практически все известные электронные компании Сингапура, Южной Кореи и Тайваня. Теперь по этому же пути идут индийские и китайские электронные компании. Это позволяет в значительной степени упростить проблемы с интеллектуальной собственностью за счет приобретенного вместе с местной компанией патентного портфолио и наладить постоянный переток технологий за счет использования местных квалифицированных инженеров для работы в командах со стажерами из главного офиса компании, которые сменяются каждые три-четыре месяца. Такой «технологический насос», работающий в течении нескольких лет позволяет перекачать технологии даже в страны без каких-либо серьезных традиций в развитии электроники. Разумеется, инженеры-стажеры должны быть подготовлены в рамках стандартов высшего инженерного образования, принятых в США или Европе и знать английский язык на уровне профессионального общения, в противном случае  могут возникнуть трудности.

Для доведения инженеров до таких стандартов их часто посылают на краткосрочную учебу в специализированные университеты центров электронной промышленности. За последние  6 лет автор этих строк обучил несколько сотен инженеров из Индии, Тайваня, Сингапура и Южной Кореи, преподавая по вечерам компьютерную архитектуру и разработку систем на кристалле. Недавно к ним присоединились студенты и инженеры из Казахстана, т.е. «технологический насос» начал работать и в сторону этой республики СНГ.

Другим вариантом «технологического насоса» является приглашение определенного числа высоквалифицированных инженеров и предпринимателей из стран-лидеров электронной индустрии в Россию для работы с командами российских инженеров. Такой вариант, особенно в рамках создания венчурных инженерных компаний, мог бы быть интересен тысячам российских инженеров, работающих в настоящее время в США, Западной Европе и странах ЮВА. В последние годы Тайвань, Китай, Индия и Южная Корея получили огромные преимущества за счет массированного «реэкспорта»  собственных квалифицированных инженеров из  США и теперь центр инновационной и венчурной активности в мировой электронной индустрии переместился из Кремниевой Долины в эти страны. В частности в Китай из США выехало около 100 000 специалистов и предпринимателей, в Индию – не менее 50 000. Разумеется, это далеко не полный реверс «утечки мозгов», но сам факт восстановления баланса должен быть отмечен.

 Многие мои коллеги по индустрии из разных стран высказывали интерес принять участие в инновационном электронном бизнесе в России и даже поехать туда жить постоянно. Но безусловно, главным резервом являются российские инженеры с многолетним опытом работы в мировой электронной индустрии. Создание условий для их массового возвращения или работы в филиалах российских компаний способствовало бы резком рывку в развитии электроники, произошедшему при аналогичных условиях в странах ЮВА.

Теперь несколько слов о критической массе, которая подразумевает концентрацию кластера предприятий в определенном регионе для заполнения всех клеток иерархии электронной инженерии, обеспечение постоянного  притока квалифицированной рабочей силы и организацию замкнутого цикла «разработка-производство-продажа-новая разработка». Примерами такой компактной концентрации служит  Зеленоград и региональной концентрации – Москва.  Причем в 60-70-е годы Зеленоград сыграл ключевую роль в развитии советской электроники. Почему бы не продолжить хорошие традиции и сделать упор на развитие гражданской электроники в этих же центрах? Есть три главные причины, по которым сделать это будет крайне проблематично.

Первая причина заключается в том, что этот регион уже является главным фигурантом подпрограммы развития военной электроники и сейчас активно создаются вертикально-интегрированные холдинги, объединяющие существующие предприятия электронной промышленности этого региона.

Второй причиной являются реальные возможности расширения мегаполиса «Москва», которые практически исчерпаны, транспортные проблемы, рост стоимости земли и жилья уже относятся к астрономическим категориям. Поэтому строительство нового крупного регионального центра гражданской электронной промышленности (технологической зоны) в Московском регионе невозможно без гигантских затрат на жилую и производственную инфраструктуру. Кроме того,  необходимость постоянного расширения центра с ввозом рабочей силы, близость бюрократических структур и удаленность от границ создают дополнительные проблемы.

Третьей причиной является специфика предприятий Зеленограда в виде традиционной ориентированности на оборонный комплекс и это является определенным препятствием к реализации принципа «открытой архитектуры», без которой реальное развитие гражданской электроники в России невозможно.

Поэтому встает вопрос о создании по крайней мере еще одного центра для развития гражданской электроники с концентрацией в виде кластера инкубированных компаний всех уровней электронной инженерии и последующим строительством кремниевой фабрики. Причем географическое расположение и архитектура этого центра должны быть определены с учетом множества факторов, влияющих на успех строительства аналогичных глобальных технопарков в мировой практике. 

 Кроме того, в России должно быть не менее двух независимых центров развития электронной инженерии, что необходимо для устойчивости развития индустрии и создания условий для внутренней конкуренции. Для примера, в США таких крупных центров шесть: в окрестностях Бостона, в Остине-Техас, в Сан Хосе - Кремниевая Долина, в Сан-Диего – Калифорния, в Фениксе-Аризона и растущий новый центр в Хиллсборо-Орегон. В Китае уже два крупных центра в Пекине и Шанхае, аналогичные центры также создаются в других регионах.


Организационные варианты решения проблемы гражданской электроники
Существуют несколько возможных организационных вариантов решения проблемы развития гражданской электроники

            1) Фантастический: Приобретение крупной транснациональной электронной компании, обладающей полной вертикалью разработки и производства электронных приборов с последующим открытием научно-исследовательских,  опытно-конструкторских и производственных филиалов в РФ;

            2) Бюрократический: Создание холдинга гражданской электроники с консолидацией оставшихся в живых активов российской электроники, не вошедшей в военные холдинги;

            3) Традиционный: Финансирование существующих отечественных производителей электронных приборов через государственные инновационные фонды в рамках целевых программ по развитию гражданской электроники;

            4) Благотворительный: Финансирование исследовательских институтов РАН и ведущих ВУЗов через РФФИ и государственные инновационные фонды в рамках целевых программ по развитию гражданской электроники;

            5) Традиционно-благотворительный: Комбинация варианта 3 и варианта 4 с возможной кооперацией существующих научных учреждений и производственных компаний;

             6) Контрактный: Немедленное строительство крупной современной кремниевой фабрики в надежде обеспечения её госзаказами и зарубежными заказами для контрактного производства, пока отечественная гражданская электроника будет подниматься до этого уровня технологии  и отечественные потребности приблизятся к мощностям фабрики;

            7) Поэтапный и проверенный мировой практикой: Поэтапное создание нового специализированного научно-технологического инкубационного центра с открытой архитектурой, обеспечивающим полные циклы проектирования СБИС и технологий производства микро- и нано-электроники при возможном партнерстве с одним из лидеров мировой индустрии и привлечением российских и иностранных специалистов из ведущих мировых центров развития микроэлектроники.

            Первый вариант может казаться наиболее простым с организационной точки зрения точки зрения, но стоимость активов такой компании может оказаться исключительно высокой и легко превышать десяток миллиардов долларов. К этому следует добавить политическую составляющую при продаже столь крупных активов, сделка может быть блокирована иностранными правительствами по тем или иным надуманным причинам. Могут возникнуть также организационные и финансовые проблемы при миграции высокотехнологичных производств и исследовательских работ на территорию РФ, что потребует значительных дополнительных затрат. Важным вопросом, не решаемым при этом варианте является безопасность использования  полученных технологий – возможность мониторинга со стороны в рамках крупной корпорации никогда не исключена. Вовлечение отечественных специалистов в рамки корпоративных научно-исследовательских работ и разработку технологии может оказаться достаточно медленным. В принципе такой вариант возможен при привлечении российского олиграхического капитала, но рассматривать его как основной  было бы опасным.

Второй вариант с консолидацией существующих предприятий в рамках гражданского холдинга теоретически возможен в случае, если останутся предприятия, которые не вошли ОАО «Российская электроника» и вновь создаваемый Рособоронпромом ОАО «Электронные Системы». Во-первых, есть сомнения, что такие предприятия будут. Во-вторых, нет необходимости повторять варианты уже  существующих или создаваемых корпоративных структур.

Третий, четвертый и пятый варианты
являются общепринятыми со времен СССР и в значительной степени используются в новой России.  И с таким же малопредсказуемым конечным результатом, когда «одеяло» новых технологий сшивается из сплошных заплат, несовместимых друг с другом. При этом масса времени и сил тратится на межведомственные и внутриведомственные разборки. Поэтому основной проблемой для этих вариантов являются столкновение мировых стандартов управления развитием электронной индустрии с традициями современного российского бизнеса и архаичной организацией российской науки. Наиболее серьезным риском является проблематичность получения требуемых конкурентоспособных результатов и возможность построения саморазвивающейся системы, адаптированной к условиям мирового рынка.

Шестой вариант с немедленным строительством крупной кремниевой фабрики был предложен в статье Александра Механика и проекте «Всемирный Диалог» Жореса Алферова. Он предусматривает огромные разовые вложения в строительство современной кремниевой фабрики в надежде загрузки этой фабрики зарубежными заказами по контрактному производству СБИС. В проекте «Всемирный Диалог» зарубежный партнер предлагал 15%-е участие государства в строительстве фабрики и  гарантировал сбыт 25% продукции через свою систему сбыта.  Главным вопросом было, где взять разработанные отечественные СБИС для полной загрузки фабрики – на 2003 год их в России не было, также как имеются большие проблемы и в настоящее время. Идея безусловно хорошая, но без сформированного массовой электронной инженерии всех уровней и активно формируемого усилиями маркетинга внутреннего спроса, она работать не будет.  

Седьмой вариант с поэтапным созданием нового специализированного технопарка - инкубационного центра развития гражданской электроники является безусловно сложным и дорогостоящим мероприятием, но в целом может оказаться эффективнее (а может и дешевле) предыдущих вариантов, так как изначально предполагает интегрированность в мировую электронную индустрию и использование общепринятых в этой индустрии стандартов и методик в управлении научно-технологическими разработками, организацией производства электронных компонент и финансирования инновационной деятельности. Кроме того, открытая архитектура и гражданская направленность такого центра позволит обеспечить быструю миграцию технологий и привлекать иностранных инвесторов без каких-либо ограничений, характерных для оборонной промышленности.

При этом, возможно, потребуется некоторая степень защиты инкубационного центра, прогрессирующего в глобальный технопарк, от существующей структуры управления наукой  и образованием, также как и от существующего окружения в географическом месте расположения.

Одним из ключевых моментов являются рыночные аспекты развития гражданской электроники, так как конечным мерилом успеха как отдельных компаний, так и всего проекта в целом будут продажи готовых изделий и ноу-хау.

Построение полного цикла маркетинга и коммерциализации по всем уровням инженерии и производства электронной промышленности является еще одним сложным процессом, сопровождающим создание инкубаторов технологических компаний. Если в России имеется богатый опыт в области технологий и научных разработок,  то специалисты по маркетингу и инфраструктура коммерциализации продукции электронной инженерии в значительной степени отсутствуют. Поэтому нужно инкубировать также и инфраструктуру венчурного финансирования, готовить специалистов по маркетингу и инженерно-производственной интеграции.

«Византийский стиль» управления развитием науки и технологий в российских бюрократических структурах не соответствует  сложившимся мировым моделям развития электронной индустрии. Кроме того, этот стиль отпугивает профессиональных инженеров и менеджеров вне зависимости от страны происхождения.  Поэтому ограничение прямого вмешательства российских бюрократических структур было бы крайне полезным. 

Географическая локализация в определенном регионе с построением всей необходимой инфраструктуры является необходимым условием для устойчивого выживания и эффективной работы российских и зарубежных специалистов, массированное привлечение которых необходимо для быстрого старта и последующей эффективной работы центра с  наращиванием кластеров из небольших компаний по всему спектру электронной инженерии. Локализация мест работы и проживания также крайне полезна для инженеров, которые не тратили бы существенное время на транспорт, что характерно для всех больших городов РФ.

Недавно разработанная концепция малоэтажного и усадебного строительства может стать наиболее подходящей формой создания комфортабельной жилой инфраструктуры такого центра, которая могла бы служить дополнительным стимулом для привлечения квалифицированных специалистов из российских регионов и зарубежных стран.

Активная миграция технологий и запуск всех вариантов «технологического насоса» с использованием объединенных команд отечественных и зарубежных  специалистов,  является одним из главных условий быстрого старта и эффективной работы такого инкубационного центра и растущих кластеров инкубированных электронных компаний.

С нарастанием критической массы инкубированных венчурных компаний этот центр должен стать  ядром саморазвивающейся популяции компаний электронной инженерии, ориентированных на разработку базовых библиотек IP-модулей и самих СБИС, систем на кристалле, встроенных систем, технологий производства полупроводниковых приборов, САПР электронных изделий и прикладного программного обеспечения. Создание конкурентной среды  позволит успешно реагировать на новые гражданские приложения, которые будут возникать с развитием российской экономики и общества.

Прогресс в массированной инкубации компаний электронной инженерии должен позволить этому центру электронной промышленности развиться в глобальный технологический парк, для которого должны быть предусмотрены территориальные резервы для расширения.

Теперь встает вопрос – где географически построить такой центр? Вариантов оказывается не так много, так как они ограничены шестью базовыми условиями, при которых технопарки любых размеров могут быть созданы и успешно развиваться в будущем:

  • Низкие и умеренные цены на землю и недвижимость в регионе размещения;
  • Наличие поблизости одного или нескольких университетов с серьезным научно-техническим потенциалом;
  • Развитые коммуникации: наземный и воздушный транспорт, надежная проводная и беспроводная связь,  неограниченный доступ в интернет;
  • Научно-исследовательская и производственная инфраструктура: помещения для лабораторий и опытных производств, удобные офисы для научно-технического персонала;
  • Доступная жилая инфраструктура: гостиницы всех уровней цен, наличие жилья в аренду и для приобретения в собственность, медицинское обслуживание, развитая торговая сеть и сеть общественного питания;
  • Комфортная общественная атмосфера: расовая и этническая толерантность, отсутствие классовой и конфессиональной вражды
Одним из частично удовлетворяющих этим условиям регионов является Северо-Западный, конкретно Ленинградская область. В следующей секции приведено краткое описание проекта «Балтийская  Кремниевая Долина-2» или БКД-2, который в значительной степени включает все представленные ранее концептуальные представления о развитии электронной инженерии в России.

Проект «Балтийская Кремниевая Долина-1» или БКД-1 по производству сверхчистого монокристаллического кремния и пластин в Сосновом Боре был разработан лауреатом Нобелевской премии покойным академиком А.М.Прохоровым в середине 90-х годов и сейчас успешно осуществляется его коллегами во главе с Г.Н.Петровым. Проект БКД-2 логически его продолжает, ставя целью создание крупного кластера электронных инженерных компаний и фабрик, которые могут стать массовыми потребителями производимых в Сосновом Боре кремниевых пластин.  Причем предприятия атомной отрасли региона  с их опытом работы с сверхчистыми материалами и изготовлением сверхточных  деталей могут существенно помочь становлению компаний, обеспечивающих электронное производство.



«Балтийская Кремниевая Долина-2» – создание специализированного технопарка  как центра развития российской гражданской электроники
Предлагаемая концепция научно-технологического инкубационного центра электронной промышленности является антиподом  ныне строящихся технопарков, рассчитанных на аутсорсинг и использование российских инженерных ресурсов крупными западными компаниями без развития базовых технологий в самой РФ.

В России свободных людских ресурсов, как в Индии или Китае, просто нет, и страна остро нуждается в их использовании на собственное благо, также как и в привлечении высококвалифицированных инженеров, предпринимателей и менеджеров индустрии из других стран.

Проект БКД-2 предусматривает поэтапное создание нового научно-технологического центра гражданской электронной промышленности с полным циклом разработки и производства при возможном партнерстве с одним из лидеров мировой индустрии и привлечением носителей технологии, как российских, так и иностранных специалистов и предпринимателей из ведущих мировых центров развития микроэлектроники.

Особенности географического расположения в Северо-Западном регионе позволяют постепенно превратить этот центр электронной промышленности в глобальный инновационный парк мирового значения, который может радикально изменить положение РФ в мировом разделении труда. Развитие аналогичного технопарка Шинчу (Hsinchu Science Park) на Тайване полностью изменило профиль экономики страны, превратив ее в одного из «азиатских тигров». Отметим, что при территории примерно в 1000 гектаров, в этом технопарке производится электронной продукции на 30 миллиардов долларов в год.                  

Концепция поэтапного развития предусматривает скорее ускоренный эволюционный подход по сравнению с традиционным революционным подходом, использованном  в индустриализации 30-х годов. Причем она предусматривает в значительной степени рыночные и конкурентные механизмы развития в отличие от жесткого административного управления в рамках вертикальных корпоративных структур.

Государственный и административный ресурс безусловно должен использоваться для строительства технопарка, обучения, создания условий работы и обеспечения необходимым дорогостоящим инструментарием на начальной стадии инкубации и развития инновационных компаний. Таким образом, первичной функцией государственно-административного ресурса является создание бизнес-среды и инкубация компаний до определенного уровня развития, когда наработанная критическая масса научно-технологических разработок достаточна для работы с потенциальными венчурными инвесторами и последующего превращения в венчурное предприятие. К примеру, возможно создание специальных ФГУП в качестве управляющих компаний для инкубаторов.

В дальнейшем государственно-административный ресурс может выступать в качестве координатора, заказчика и инвестора для проектов, важных с точки зрения национальных интересов и государственного строительства. При этом прямое вмешательство бюрократических структур в деятельность инженерных компаний, завершивших период инкубации, должно быть  разумно ограничено. 

Каждый этап проекта БКД-2 является самодостаточным и рассчитан на достижение конкретных результатов, которые могут быть использованы в независимости от дальнейшего продолжения проекта. Предлагаются следущие основные этапы развития специализированного  центра (технопарка)  гражданского электронной инженерии и массового производства:

Этап 0: Стартовый: Развертывание подготовки специалистов в профильных вузах и проектирование технопарка (1.5 года)

Этап 1: Инкубация компаний и исследовательских лабораторий (1.5 -2 года)

Этап 2: Запуск кремниевой минифабрики и создание мини-кластеров (2 года)

Этап 3: Расширение центра электронной индустрии и публичное акционирование компаний ядра специализированного технопарка электроники (2-3 года)

Этап 4: Создание кластеров электронной индустрии и массовое производство (2-3 года)

Этап 5: Развитие кластеров электронной индустрии в глобальный инновационный парк (3-5 лет)      

Строгая последовательность этапов необязательна, они могут в значительной степени параллельными и каждый последующий этап может начинаться до завершения полного цикла предыдущего в зависимости от обстоятельств. Кроме того, возможны варианты ускорения отдельных этапов. Ниже приводится краткое содержание активности на каждом этапе БКД-2 с соотвествующими диаграммами.



Этап 0: Развертывание подготовки специалистов и проектирование технопарка

На Рис.2 представлена диаграмма, иллюстрирующая необходимые действия с момента утверждения проекта технопарка в федеральных и региональных структурах и создания оператора технопарка. В примерный список включены:

·        Инвентаризация и консолидация имеющихся ресурсов высшей школы и академических институтов региона 

·        Коррекция профиля подготовки магистров в технических университетах согласно иерархии электронной инженерии

·        Издание современных учебников для подготовки и переподготовки специалистов

·        Разработка концепций инкубаторов для всех уровней электронной инженерии

·        Разработка предварительной конфигурации кремниевой минифабрики

·        Работа с стратегическими партнерами и потенциальными инвесторами

·        Разработка детального бизнес-плана следующего этапа

·        Подготовка рамочного проекта по всем этапам БКД-2


В качестве краткой иллюстрации реализации отдельных шагов этапа 0 рассмотрим содержательную часть некоторых блоков диаграммы на Рис.2.
Издание современных учебников для подготовки специалистов (включая перевод имеющихся зарубежных). Примерный список разделов включает:
  1. Архитектура микропроцессоров и систем на кристалле
  2. Производство микроэлектроники (современные кремниевые фабрики)
  3. Проектирование цифровых и аналоговых элементов микроэлектронных устройств и библиотечных элементов в нанометровом масштабе
  4. Языки проектирования Verilog и SystemVerilog
  5. Моделирование архитектур СБИС с использованием UML и SystemC
  6. Средства и языки моделирования аналоговых и цифровых электронных схем
  7. Основные полупроводниковые технологии изготовления микросхем

Разработка концепции Инкубатор-А и Инкубатор-Б, включающей следующие детали:
       I.     Структура инкубаторов
     II.     Примерная конфигурация оффисной части и размещения персонала/оборудования инкубируемых компаний
   III.     Техническое оснащение инкубаторов (экспериментальное и опытно-конструкторское оборудование,  серверы, лицензии на средства автоматизации проектирования)
   IV.     Требования к потенциальным резидентам инкубатора и условия инкубации малых компаний
     V.     Варианты финансовых моделей взаимодействия резидентов и управляющей компании инкубатора

Разработка спецификации и предварительной конфигурации кремниевой минифабрики включает в себя:
a)      Изучение зарубежного опыта в использовании минифабрик и поиск аналогов
b)     Изучение отечественного опыта использования минифабрик
c)      Определение списка компаний и технологий для возможного партнерства
d)     Оценка политических и экономических рисков для партнеров по строительству минифаба
e)      Конфигурация и предварительная оценка стоимости минифабрики в различных вариантах: с лицензированием технологии и обучением производственного персонала, совместное предприятие с технологией родительской фабрики, минифабрика как филиал зарубежного  партнера

На рис.3 и рис.4 представлены диаграммы с иллюстрацией этапа 1 и этапа 2 развития парка с основными действующими субъектами на каждом этапе.  В центральном столбце диаграммы представлено последовательное развитие производственной и экспериментальной базы полупроводниковых технологий - кремниевых фабрик, которые являются технологической основой развития проекта. В левом столбце представлено развитие основных потребителей продукции кремнивых фабрик (проектировщики УБИС и систем на кристалле, разработчики базовых библиотек для проектирования, производители встроенных систем). В правом столбце представлено развитие разработчиков базовых технологий производства полупроводниковых приборов, которые  обеспечат развитие технологической базы производства на кремниевых фабриках.

назад

Материалы из архива

5.2007 Атомная тройня

Дмитрий Кудряшов "РБК daily"Росатом выведет клонов «Атомстройэкспорта»Хотя структура «Атомэнергопрома» (АЭП) еще не определена, у чиновников уже появилось понимание, что в новый холдинг должно входить сразу несколько компаний, способных заниматься возведением новых АЭС под ключ. Такие структуры могут возникнуть на базе проектных НИИ в Москве, Санкт-Петербурге и Нижнем Новгороде, после акционирования они могут быть усилены инжиниринговыми, монтажными и строительными активами.

8.2006 Молодые ученые – вымирающий вид?

"Чтобы сохранить сложившееся соотношение научных сотрудников и персонала, сокращение коснется обеих групп примерно поровну. Может показаться, что вспомогательного персонала многовато, но это не так. Площадь серьезных установок, скажем, в институтах ядерных исследований, в химической отрасли доходит до сотен квадратных метров, и, чтобы поддерживать их, нужны многочисленные инженеры, техники, лаборанты…

8.2008 А Дерипаска против

О.Дерипаска, основной владелец UC Rusal: - Он (Стржалковский – ред.) хороший человек, достигший многого на госслужбе, но управлять такой компанией, как “Норникель”, должен профессиональный гендиректор, разбирающийся в металлургии… Стржалковского ввели в заблуждение, дав ему понять, что нам нужны посредники. Это не так. У компании нет проблем с государством. Она платит налоги и ответственно подходит к социальным вопросам.