Власть без мозгов. Отделение науки от государства - [35]

Ещё в 1959 году произошло значимое событие: два американских инженера, Нойс и Килби, построили первую интегральную схему на кремнии. Это было революционное изменение в полупроводниковой технологии, поскольку именно этим шагом мы перешли от схемных решений, когда отдельные элементы были дискретными и соединялись друг с другом, к использованию полупроводникового кристалла. На интегральных схемах построена вся микроэлектроника. Сегодня электроника — самая динамичная отрасль экономики в мире и для большинства стран является стратегической отраслью.

Что дают вложения в электронику? Один доллар вложений дает сто долларов в конечном продукте. Уровень рентабельности электронной промышленности — сорок процентов. Среднемировой срок окупаемости вложений в электронику — два-три года. Темпы роста в три раза выше темпов ростов внутреннего валового продукта. Одно рабочее место в электронике дает четыре в других отраслях. Один килограмм изделий микроэлектроники по стоимости эквивалентен стоимости ста десяти тонн нефти. Технологии развиваются сегодня бурно. Количество транзисторов в одной интегральной схеме достигло в 2000 году сорока трёх миллионов, а в 2014 году оно составит 4,3 миллиарда. Скорость каналов передачи информации от десяти гигабит в секунду в 2000 году за этот срок возрастёт в тысячу раз, до 10 000 гигабит.

Сегодня шестьдесят пять процентов валового национального продукта Соединенных Штатов Америки определяется промышленностью, связанной с электроникой, основанной на использовании электронных компонентов. В США и Канаде производство электронной техники на душу населения — 1 260 долларов, тогда как в России всего 14 долларов. Объем финансирования научноисследовательских и опытно-конструкторских работ, при сравнении Соединенных Штатов Америки и России, отличается в десятки, если не сотни раз. Говоря об объемах производства электронных компонентов, нужно отметить, что за последние несколько лет Китай резко пошел вверх, а Россия, в общем, находится на бесконечно низком уровне.

Все развитие кремниевой микроэлектроники было связано прежде всего с прогрессом технологии. Основные активные компоненты — полевой транзистор и биполярный транзистор — физически, так сказать, остались такими же, как были открыты в 1947 году, а вот технология совершила гигантский прогресс. Термин "нанотехнологии" возник так: сегодня масштаб измерений кремниевой микроэлектроники переходит от десятых долей микронов в нанометровый диапазон, 45, 60, 70 нанометров — это то, что сегодня осваивается в опытном производстве, а 13 нанометров — это будущее, и не такое отдаленное. Переход на наноразмеры в гетероструктурах произошел уже давно, а в кремниевой микроэлектронике происходит сегодня. Эти изменения будут иметь существенные физические последствия, могут начать работать квантоворазмерные явления и эффекты.

Несколько слов о втором направлении — гетероструктурах. Здесь основой служит развитие технологии выращивания полупроводниковых гетероструктур, представляющих собой новый класс материалов, в которых мы управляем всеми основными свойствами. Если до эпохи гетероструктур мы имели материалы, возникшие естественным образом, а в лабораториях мы просто их повторяли, то эпоха гетероструктур привела к созданию материалов, свойства которых определяются, вообще говоря, замыслом и новыми принципами, которые привносятся в ходе создания гетероструктур. С помощью технологических методов мы даже получаем возможность создания того, что называется теперь созданием "искусственных атомов".

Это сразу же очень много дало для электроники. Возникновение сверхбыстрой электроники связано с биполярными гетеротранзисторами и с так называемыми транзисторами на высокой электронной подвижности. Сверхбыстрая электроника существенным образом изменила скорости всех электронных компонентов и сегодня является основными компонентами в космической связи, мобильных телефонах и во многом другом. В наших российских лабораториях искусственные атомы и их ансамбли выращиваются в гетероструктурах, которые позволили создавать принципиально новые типы полупроводниковых лазеров. Лазеры на двойных гетероструктурах позволили сегодня получить коэффициент полезного действия лазеров в семьдесят четыре процента, и это самый высокоэффективный преобразователь электрической энергии в световую.

Сегодня часто говорится о том, что электронные рынки давно поделены, и что России не удастся войти в мировой рынок электронной техники. Но не стоит забывать о том, что соотношение долей мирового рынка на протяжении двадцатого века не раз изменялось. В начале 1970-х годов Соединенные Штаты Америки были основным производителем полупроводниковых электронных компонентов. В начале 1980-х годов конкуренцию США составила Япония, а затем появился третий сегмент, страны Юго-Восточной Азии, и четвертый — это Европа. Эти четыре части примерно равны по объемам производства. Сегодня Китай бурно развивает эту отрасль промышленности и, скорее всего, в будущем станет пятым основным производителем полупроводниковой электроники.

Практически каждые десять лет в мировой электронной промышленности происходила смена размера кремниевых подложек, на которых изготовляются кремниевые интегральные схемы. И сейчас, после десятилетнего срока развития двухсотмиллиметровых кремниевых подложек, происходит массовый переход на трёхсотмиллиметровые. Те предприятия микроэлектронной промышленности, которые используют новейшие кремниевые подложки, сегодня наиболее бурно развиваются. В Европе первое предприятие такого типа "Инфинеон" появилось около Дрездена, в ближайшем будущем планируется создать еще четыре подобных. В целом во всем мире появилось более тридцати новых предприятий на трёхсотмиллиметровых подложках, и более половины из них будет построено в Китае.