ГЕННАДИЙ КРАСНИКОВ: «НАША ЦЕЛЬ − МЕНЬШЕ, МЕНЬШЕ И МЕНЬШЕ»

Ученый не сомневается, что в скором времени роботы-помощники и люди-киборги станут обыденностью в обществе. 

Выдающийся ученый в области современной микроэлектроники, академик РАН, генеральный директор ОАО «НИИМЭ и Микрон», доктор технических наук, профессор Геннадий Красников поделился в интервью «Rosnauka.ru» текущей ситуацией в микромире, объяснил, почему станок может быть иностранным, а микросхема должна быть только отечественной, а также рассказал о скорой роботизации общества благодаря нанотехнологиям. 

– Геннадий Яковлевич, в Кремле высоко оценили вашу разработку полупроводниковых структур с управляемыми и стабильными электрофизическими параметрами для современного микроэлектронного производства. Поздравляем вас с Государственной премией! Вы могли бы пояснить суть вашей работы? Какие перспективы для развития она открывает? 

− Спасибо. Эта работа, действительно, важна не только для меня, а для направления, которым я занимаюсь всю свою жизнь, – для микроэлектроники. Сам факт поощрения моей деятельности подтверждает, что и государство, и научное сообщество выделяют эту область как перспективную, которой следует и дальше углубленно заниматься. 

Суть исследований состоит в систематизации работы над созданием современных интегральных схем. Сегодня они представляют собой сложнейшие устройства с колоссальными вычислительными и другими функциональными возможностями. Многие повседневные вещи, внезапно появившиеся в нашей жизни и уже ставшие обыденностью – различные гаджеты и даже удобства типа электронной почты и Интернета, без которых мы уже не мыслим свою жизнь, существуют сегодня благодаря успеху ученых, достигнутому в области микроэлектроники. Можно попробовать описать сложность современной микросхемы понятным языком. Если мы представим, что минимальный топологический размер в транзисторе равен 1 миллиметру, то сама микросхема, ее внутренняя «начинка», будет достигать огромных площадей: 1,5 на 1,5 километра с высотой более 100 метров. Современные микросхемы состоят из миллиардов простых транзисторов и других элементов. Это сложнейшее техническое устройство, для создания которого требуется точно и аккуратно выполнить около 8000 различных микроопераций. И, конечно, главное, чтобы после выполнения всех операций эта микросхема правильно работала – в соответствии с заданными техническими параметрами. Поэтому при ее создании важная роль отводится полупроводниковым структурам: транзисторам, тиристорам, диодам и другим элементам. Эти малюсенькие полупроводниковые структуры должны быть воспроизводимы и стабильны. Вот в своей работе я как раз выяснял и описывал, какими способами можно обеспечить стабильность и воспроизводимость электрофизических параметров таких полупроводниковых структур, на основе которых создаются интегральные схемы. 

– То есть нынешняя мода говорить о том, что отечественная наука в упадке, вашим успешным примером ученого-практика опровергается? 

− Конечно! Нельзя сказать, что сегодня наука – в упадке. Другое дело, что важнейшая взаимосвязь между фундаментальной наукой, отраслевой наукой, прикладной наукой и производством, которая раньше эффективно работала, к сожалению, сейчас потеряна. Хотя известно, что любая наука – прикладная, но только в некоторых случаях результаты применения можно получать сразу. В иных случаях результаты фундаментальной науки находят применение только через 50 или даже 100 лет. У нас за годы политических и экономических встрясок научное сообщество оказалось крайне дезорганизовано. Так, многие НИИ продолжают развивать свое любимое интересное дело, но все их исследования оказываются невостребованными, потому что заказчика нет. Или наоборот: отраслевые институты выполняют исследования, которые для них не являются необходимостью. 

– Может быть, позитивный импульс развитию научной интеграции в России даст текущая реформа РАН? 

− Ни для кого не секрет, что любая реформа, особенно на первом этапе, – это всегда большая проблема. Тут приходит на ум древняя китайская мудрость-пожелание: «не жить в эпоху перемен». Время покажет, как все будет складываться. 

– В «Микроне» система взаимодействия научных институтов не утеряна: работает производство «полного цикла». Насколько велика потребность, есть ли она вообще, у «Микрона» в поддержке государства? Со стороны вы выглядите очень уверенно и беспроблемно. 

− Конечно, и у нас проблемы есть. Не может быть все безоблачно в переходные моменты, особенно для таких наукоемких производств как наше. Мы ведём свои исследования и производство в так называемых «чистых комнатах». Это масштабные инфраструктурные сооружения, содержание которых, с точки зрения минимизации затрат, очень чувствительно к изменениям рынка. Еще очень мешает несовершенство нашей законодательной базы. У нас то и дело вместо российских стандартов в различных проектах и тендерах применяются фирменные стандарты иностранных компаний, у которых все запатентовано, и мы должны покупать лицензии. А это – еще и технологическая зависимость.
Сложности мы испытываем и из-за нулевых таможенных пошлин на ввоз зарубежной микроэлектронной продукции. У нас самый открытый в мире рынок и нам – российской компании – в России работать сейчас сложнее, чем на экспорт. Потому что здесь, внутри страны, мы вынуждены без какой-либо поддержки государства конкурировать с теми же азиатскими, европейскими производителями. Для отечественного производителя не реализовано пока абсолютно никаких преимуществ. 
Мне кажется, что государству предстоит еще большая работа по обеспечению отечественного производителя хотя бы частью мер поддержки и защиты, которые давно реализованы во многих развитых странах. 

– В конце прошлого года Президент Владимир Путин говорил о дефиците инженеров. В вашей организации есть такой дефицит? Каких специализаций не хватает? С чем, как вы думаете, это связано? 

− У «Микрона» такого дефицита нет. У нас исторически сложилось так, что мы сами себе готовим кадры, напрямую с помощью двух ведущих вузов нашей отрасли. Это НИУ МИЭТ и НИУ МФТИ. С 4-го по 6-й курс на наших кафедрах мы целенаправленно готовим специалистов для «Микрона»: читаем лекции, проводим семинары, формулируем задачи. Большая половина сотрудников выросла на наших глазах. Это уже сорокалетняя история. 

Думаю, что немногие организации смогли сформировать под себя такую систему подготовки кадров. Если предприятие хочет быть самым высокотехнологичным и наукоемким, конечно, оно должно работать на острие достижений науки и техники, и не только отечественной, но и мировой, то есть изучать зарубежный опыт, учиться новым технологиям. Наши студенты выезжают на международные конференции, стажируются не только в отечественных, но и зарубежных центрах – таких, как французский Гренобль, взаимодействуют со Стэндфордским Университетом в Калифорнии, Обществом прикладных исследований им. Фраунгофера в Германии. 


В ИНЖЕНЕРЫ Я БЫ ПОШЕЛ, ПУСТЬ МЕНЯ НАУЧАТ

− Если говорить в общем, то внутри страны, я думаю, с инженерными кадрами, действительно, есть колоссальные проблемы. Во-первых, из-за того, что подготовка специалистов должна вестись на современном технологическом оборудовании, а не все наши предприятия в состоянии обеспечить эту возможность. 
Во-вторых, у нас сейчас очень низкий престиж профессии «инженер». Я считаю, что позиция государства должна быть более четкая по этому вопросу, и потребность общества в инженерах также нужно формировать. Вспомните советские времена – было снято много хороших фильмов, в том числе и художественных, про «людей науки». И началось настоящее поветрие: многие молодые ребята мечтали стать физиками, инженерами...
А что сегодня? Я вот не видел, чтобы передачи или сериалы, которые транслирует телевидение, были посвящены жизни инженера или какого-нибудь технаря. В эфире часто можно услышать чествования с днем рождения известных спортсменов, артистов, но ни разу не было такого, чтобы поздравляли с именинами какого-нибудь ученого или заслуженного инженера. 

– На ТВ про технарей совсем забыли. 

− К сожалению, забыли. 

– Сегодня бытует мнение, что абсолютно все делается в Китае. А мы в России все-таки делаем что-то особенное? «Микрон» производит что-то, чему нет аналогов в мире? 

− Это мнение, скорее, обывательское. По крайней мере, в области микроэлектроники Китай не является лидером. Он только пытается пройти в лидеры, развить у себя это направление. Конечно, мы очень многое делаем у себя и свою продукцию поставляем на экспорт еще с тех времен, когда в СССР нам дали такое разрешение, а это было в 1990-м году. Сегодня мы поставляем на внешние рынки примерно 20% своей продукции – это и Юго-Восточная Азия (у нас даже свой сборочный завод в Китае), и Европа, и Америка, где у нас есть представительства. 

– А конкретно, что мы экспортируем? 

− Различные интегральные схемы, чипы RFID, продукты, связанные с силовой электроникой (регуляторы напряжения, конвертеры, стабилизаторы, tvs-диоды и т.д. – большая номенклатура), драйверы, которые используются в LCD-экранах. В свое время «Микрон» выиграл конкурс Nokia по разработке специальных микросхем для телефонных аппаратов – фильтров, работающих на частоте 1 ГГц, которые защищают устройство от электростатического разряда. На контракт претендовали многие мировые гиганты в этой отрасли, а выиграли мы с нашим продуктом. 


ПРОДУКЦИЯ «МИКРОНА» ЕСТЬ У КАЖДОГО ИЗ НАС 

– А есть ли рынок сбыта продукции в России? Может быть, мы уже пользуемся чем-то, где есть микросхемы «Микрона», но не знаем об этом? 

− Мы уже обеспечиваем весь московский транспорт бесконтактными билетами: метрополитен, наземный транспорт, карты «Тройка» – всё производится у нас по полному циклу – от микрочипа до готовой карты. Еще мы делаем карты для пригородных электричек и аэроэкспресса. Этими картами каждый день пользуются миллионы жителей Москвы и области. Если у вас есть карта «Сбербанка» или ВТБ – то она тоже наверняка сделана на «Микроне». Еще наши чипы стоят в биометрических загранпаспортах, SIM-картах и многих других изделиях. С помощью RFID-меток, которые были специально разработаны для Олимпиады и помещались в каждый пропуск участника, наши спецслужбы обеспечивали безопасность на объектах, контролируя все перемещения спортсменов, зрителей и персонал. И билеты на спецпоезд «Ласточка», курсировавший от Сочи до Красной Поляны, тоже поставляли мы. 

– Несколько лет назад было очень много разговоров о создании универсальной электронной карты (УЭК) – национального идентификационного документа, которым планировали снабдить чуть ли не всех поголовно россиян и даже пенсию перечислять на нее. Вроде бы как раз «Микрону» и был отдан госзаказ – насколько все успешно получилось? Где эта карта? 

− Государственные проекты всегда способствовали развитию не только промышленности, но и науки, и всего общества. А заказ, сформулированный на уровне первых лиц государства, поднимает еще и экономику. Конечно, люди и предприятия стремятся быстро и четко выполнить задачу, вкладывают свои средства в исследования, ресурсы. Но нередко такие планы тормозятся или от них отказываются совсем. Например, из-за отсутствия финансирования. 

– Это история УЭК? 

− Да, к сожалению. Были грандиозные планы по ее внедрению, причем на самом высоком уровне. Это должен был быть единый электронный идентификационный документ, с помощью которого можно было бы пользоваться самым широким спектром госуслуг. Интегральная схема, которая управляла бы всеми процессами идентификации, работой приложений, в том числе банковским, должна была бы стать уникальным продуктом, отвечающим всем высочайшим мировым требованиям. И мы ее сделали! В УЭК применяется разработанный и произведенный на «Микроне» однокристальный микропроцессор с поддержкой криптографии и дуальным интерфейсом. Были пройдены необходимые международные сертификационные тесты, в том числе MasterCard, а также получено положительное заключение наших компетентных государственных органов. Мы, фактически, стали одной из семи компаний в мире, которые сертифицированы на выпуск банковских чипов по стандартам Visa/MasterCard. УЭК получил все возможные функции, которые только можно придумать. В одном чипе реализовано и id, и платежные, и транспортные приложения, и Java-машины стоят, на которых можно прописать дополнительные услуги. Но этот проект, к сожалению, не получил дальнейшего развития. 


НА ЗАМЕНУ ПАСПОРТУ – ЭЛЕКТРОННОЕ УДОСТОВЕРЕНИЕ 

– Объявленный курс на импортозамещение как-то компенсирует убытки? 

− Пока только с точки зрения моральной поддержки. Раньше была философия такая: зачем вообще что-то здесь делать, если нам и так все привезут, за что мы заплатим? Сейчас, наконец-то, стали понимать, что не все привезут – многое нам самим необходимо делать, если не хотим оказаться вообще без технологий. А импортозамещение само по себе – это долгий процесс. Разрушить все очень легко было, а вот выстраивать будет намного сложнее. Но вектор задан, процесс понемногу пошел, и мы в нем участвуем. Надеемся, что в ближайшие годы это нам поможет. 

– А что будете импортозамещать? 

− Например, мы готовы производить чипы для нашей национальной платежной системы «Мир». Есть очень интересные проекты в области SIM-карт, которые мы сделали с электронной цифровой подписью и сейчас проводим испытания. Много есть интересных проектов. И новое электронное Удостоверение личности гражданина, которое заменит бумажный общегражданский паспорт. Уже несколько лет выпускаются биометрические загранпаспорта с нашими чипами. Проектов очень много у нас особенно в области RFID, ведь очень удобно, когда вы фактически бесконтактно можете проводить очень многие операции. 


ПРОИЗВОДСТВО С МИНИМАЛЬНЫМИ РАЗМЕРАМИ 

– А расскажите, как так получается, что санкции между государствами не мешают науке? Насколько я знаю, на вашем производстве сейчас голландцы устанавливают голландскую же установку для реализации технологии топологического уровня 65 нм? 

− Недавно мне задали вопрос: «Вот вы клей импортный используете при сборке банковских карт. Какое же у вас тогда импортозамещение?». На самом деле ни одна страна мира не может делать все производственное оборудование и все компоненты. Конечно, мы берем импортное оборудование – это нормальное явление, особенно в ситуации, когда отечественного аналога не существует, а результат выдать нужно. А наш результат – это создание технологии. Сама технология создания схем стоит намного больше, чем вся инфраструктура производства. И мы используем различные технологические установки примерно 30-ти мировых компаний для отработки технологии и создания конечного продукта.
Установка голландской ASML позволит нам реализовывать производство с минимальными размерами. Тут надо понимать, что говоря «минимальные размеры», мы имеем в виду не общий размер микросхемы, а топологический размер элементов микросхемы. По вертикали точность процесса производства может достигать одного атомного слоя. По горизонтали точность размещения элементов достигает размера нескольких нанометров, и, далее, что намного сложнее, нужно совместить все слои по вертикали. Иногда при создании схемы мы накладываем один атомный слой за другим, а по горизонтали при этом технологический цикл состоит более чем из 40 литографий. 
На таком субмикронном уровне – а мы говорим о 65-ти нанометрах – отклонение на несколько нанометров уже даст брак. Кроме того, это должна быть машина, исключающая любые вибрации. Все входящие материалы имеют высочайшую степень чистоты: у нас требование по посторонним частицам в 1 ppt, то есть примерно один атом постороннего вещества на 10 в 12-й степени всех атомов. Вот такие установки позволяют работать с минимальными размерами. Мы их создаем через специальные шаблоны эксимерным лазером. Лазер имеет длину волны 193 нанометра в этой установке. А минимальный размер еще меньше – мы хотим на ней, например, 45 нанометров выполнить. То есть длина волны эксимерного лазера получается почти в 4 раза больше, чем сам минимальный размер. Есть математика определённая, как можно нарисовать на ограниченной поверхности вот этот миллиард транзисторов. Но она рисуется на дифракционной картине. Она рисует то, что мы никак не можем увидеть невооруженным глазом. 

– Это самая передовая машина, которая у вас сейчас есть? 

− Да, это одна из самых передовых машин. 

– А в России мы вообще могли бы такую производить? Или нам не надо, проще купить? 

− Конечно, мы можем воспроизвести. Но экономически это абсолютно невыгодно, потому что под это нужен рынок сбыта, а у нас весь рынок образован только нашим предприятием. Владимир Владимирович Путин говорит, что главное − вовремя остановиться. Когда мы говорим «импортозамещение», мы имеем в виду ключевые моменты, которые крайне важны. Почему микросхемы надо свои иметь? Вы знаете − почему? 

– Ну, чтобы никто не мог управлять со стороны, дистанционно. Чтобы быть независимыми. 

− Совершенно верно. Микросхемы имеют сейчас, как мы это называем, «недекларированные возможности». То есть какой-то дополнительный функционал, который известен только разработчику и о котором не рассказывают потребителю. И это может быть все, что угодно. Потому что когда миллиарды транзисторов, конечно, среди них легко «затерять» недружественные «закладки». Эти негласные возможности опасны не только с точки зрения управления, а иногда и просто с коммерческой точки зрения – чтобы вынуждать к постоянным upgrade’ам и покупкам. Зачастую почти все иностранные микросхемы имеют недекларированные возможности. И это самое опасное. У нас все практически гаджеты сделаны на импортной элементной базе, и в какой-то момент они могут начать вести себя совершенно непредсказуемо для нас. А нам в системах транспорта, связи, финансовом секторе нужно гарантированно послушное устройство. Таковым оно может быть только, когда ты сам разработал и сам произвел эту микросхему. Вот – настоящая цель, а вовсе не то, что все подряд нужно импортозамещать. Нужна разумность. 

– Когда-то вы начинали свой профессиональный путь инженером. Насколько тогда и сейчас отличаются пределы ваших мечтаний? Насколько расширились научные горизонты? 

− Предметом моей деятельности всегда была микроэлектроника. Это одна из самых динамично развивающихся отраслей – «я других таких не знаю», где столь колоссальная динамика сохраняется в течение десятилетий. И что самое главное – она и дальше будет показывать динамику через уменьшение минимальных размеров. Сегодня то, что мы называем «микроэлектроника», имеет уже наноразмеры. Процессы создания интегральных микросхем учитывают уже квантовые свойства материалов. Несмотря на временами возникающие сомнения на счет дальнейшего уменьшения – когда кажется, что уменьшать дальше невозможно, − тем не менее, движение в нашей области идет таким образом, что эти пределы каждый раз отодвигаются, и то, что было невозможно вчера, сегодня стало возможно. Поэтому и инвестиций здесь вкладывается больше, чем во все остальные отрасли. Основное мое профессиональное желание – это дальнейшее движение в сторону минимизации размеров. Цель: меньше, меньше и меньше. 

– А зачем? Куда меньше? 

− Я приведу пример: в конце 80-х нам надо было разработать машину, которая будет производить миллиард операций в секунду. Мы сделали тогда «Эльбрус 3.1» совместно с институтом ТМиВТ (точной механики и вычислительной техники). Эта машина с водяным охлаждением была размером с мой кабинет. Но прошло 24 года, и сейчас на одном нашем чипе легко уместится 12 таких машин. Или вот еще: мы участвовали в создании «Бурана» и даже получили Ленинскую премию за это. Он мог в автоматическом режиме летать, на нем были установлены вычислительные комплексы, которые позволяли осуществлять посадку без пилотов. Сегодня же только одна микросхема соответствует по вычислительной мощности 2000 таких микросхем, которые стояли в «Буране». Представьте, что будет через 20 лет! И это не только по размеру чипа. Это означает, что потребление электроэнергии сократится, и быстрее будут вычисления, то есть это даст новые возможности менять наш мир. 


КАЖДЫЙ ИЗ НАС СМОЖЕТ СЕБЕ ПОЗВОЛИТЬ СОДЕРЖАТЬ ПЕРСОНАЛЬНОГО РОБОТА 

− Уже сегодня можно прогнозировать, какие будут научно-производственные возможности через 20 лет. Уже понятно, какой потенциал развития микроэлектроники, какой сложности будут создаваться схемы. Из этого следует, что каждый человек сможет себе позволить содержать персонального робота. То есть каждый человек будет иметь не персональный компьютер, а персонального помощника – машину водить, например. Некоторые роботы будут вести все хозяйство, сами ездить по делам. 

– То есть и перспектива появления людей-киборгов – это уже не фантастика? 

− Конечно! И уже сам человек будет использовать вживленные чипы и отчасти будет становиться киборгом. 

− Страшно как... 

– Ну почему? Совсем не страшно. Они будут вживляться, например, в глаза, тем самым улучшая зрение. И можно будет видеть в другом, более широком, диапазоне – не только в том, стандартном, к которому вы привыкли, а в ультрафиолете, в инфракрасном спектре. Продолжительность жизни будет увеличиваться, и у человека появится дополнительное время использовать возможности своего мозга, которые сейчас, как говорят ученые, мы эксплуатируем лишь на 5−10%. Это ведь неправильно. Можно будет подключать блоки памяти, которые намного обогатят возможности человека. Можно будет и другие функции подключать. 

– Ведутся ли уже такие исследования в России? Может быть, уже есть первый тестовый экземпляр такого человека-киборга? 

− Ведутся, конечно. Очень много исследований на стыке наук – колоссальные работы идут, в том числе и по возможности вживления чипа человеку. 

– Добровольцам? 

− Да. Сегодняшний обычный чип в пластиковых картах – это уже своего рода «живой» организм: он сам заряжается, сам проводит определенные операции, сам ищет контакт с ридером, происходит обмен различными криптографическими ключами. Чип реагирует на свет, тепло, сверхвысокие частоты, защитные экраны. Машина сама себя тестирует, реагирует на ошибки – стирает информацию, обновляется и прочее, и прочее
Сегодня ведется работа по приспособлению материалов, которые используются для контактных площадок интегральной микросхемы, под контакт с биологическими материями. Такое важное направление, которое позволит сделать своеобразный «интерфейс» человеку для обеспечения контакта с электронным устройством. То есть, помимо различных интегральных схем, это будет фактически законченное устройство, которое сможет вживляться в организм человека. 

– А «Микрон» участвует в этих исследованиях? 

− Что касается нашего участия, мы делаем специальные микросхемы, которые позволяют изучать клетку. Сегодня много задач и большой прогресс на стыке наук: микроэлектроника, биология, где открывается в перспективе масса новых возможностей. Например, сейчас активно изучают влияние лекарств на человека. Но на уровне клетки у нас по-прежнему мало понимания, какие именно процессы запускаются при введении того или иного вещества. А с помощью специальных микросхем, имея контакты к клетке, можно ее исследовать – смотреть, как меняется ее функционирование под воздействием разных химических элементов. 

– Вы, как очень занятой человек, на себе рискнули бы попробовать чип – чтобы больше успевать, например? 

− Я в этом не участвую. Для нас это не магистральный путь развития электроники. Я участвую в таком магистральном пути, как общее развитие технологий. Это разные ответвления того, как работают нанотранзисторы с минимальными размерами, которые в перспективе являются если не одноэлектронными, то со считанным количеством электронов. Мы, фактически, живем в этой области и, закрывая глаза, можем запросто представить, как сами словно находимся между электронами, наблюдая за всеми процессами наяву.