Российский полупроводниковый рынок стоит на пороге технологического сдвига: страна официально вступает в гонку вооружений в сфере интегральной фотоники. Сколковский институт науки и технологий («Сколтех») объявил о запуске первого в России контрактного производства фотонных интегральных схем (ФИС).
Это решение открывает отечественным разработчикам доступ к созданию чипов нового поколения, которые используют для передачи и обработки данных не электроны, а фотоны (свет), что критически важно для ИИ-систем, суперкомпьютеров и высокоскоростной связи будущего.
Кремний на изоляторе: мост между электроникой и оптикой
В основе нового производства лежит базовая технология «кремний на изоляторе» (КНИ). Это стандартная промышленная платформа, которая позволяет формировать оптические компоненты (волноводы, модуляторы, детекторы) непосредственно на кремниевой подложке.
Главное преимущество КНИ-платформы – ее полная КМОП-совместимость (CMOS-compatible). Это означает, что фотонные чипы можно производить на том же оборудовании и с использованием тех же технологических процессов, что и обычные кремниевые процессоры. Такой подход позволяет масштабировать производство в будущем без необходимости строительства полностью новых фабрик с уникальными станками.
Модель MPW: доступная фотоника для всех
Для запуска контрактного сервиса «Сколтех» выбрал наиболее эффективную для рынка модель – Multi-Project Wafer (MPW), или «многопроектная кремниевая пластина».
Суть модели заключается в том, что на одной стандартной кремниевой пластине одновременно размещаются и изготавливаются дизайны чипов от нескольких разных заказчиков. После экспонирования и травления пластина разрезается, и каждый клиент получает свои прототипы.
Такой подход позволяет:
- Радикально снизить стоимость
Расходы на изготовление фотомасок и запуск конвейера делятся между всеми участниками пула.
- Сделать прототипирование доступным
Небольшим стартапам, вузам и дизайн-центрам больше не нужно оплачивать полную стоимость аренды фабрики для выпуска тестовой партии из нескольких десятков чипов.
В «Сколтехе» подчеркивают, что MPW-сервис будет доступен как российским, так и зарубежным высокотехнологичным компаниям.
Применение: от дата-центров до нейросетей
Интегральная фотоника считается одним из ключевых векторов развития вычислительной техники, поскольку позволяет преодолеть «электронный тупик» – ограничение скорости передачи данных по медным проводникам из-за перегрева и затухания сигнала.
Разработчики ожидают, что произведенные в «Сколтехе» КНИ-чипы найдут применение в самых передовых областях:
- Системы высокоскоростной связи
Оптические приемопередатчики для сетей 5G/6G и магистральных линий.
- Центры обработки данных (ЦОД)
Оптические интерконнекты для беспрецедентно быстрого обмена данными между серверными стойками.
- Сенсорика и лидары
Компактные оптические датчики для беспилотного транспорта и медицины.
- ИИ и оптические вычисления: Создание энергоэффективных фотонных сопроцессоров для ускорения обучения нейросетей.
Дорожная карта: запуск в 2027 году
Запуск контрактного производства – это финальный этап длительной работы. В 2023–2024 годах на базе «Сколтеха» уже был создан первый в России центр быстрого прототипирования устройств интегральной фотоники. Ученым удалось выстроить полный стек: от проектирования топологии ФИС до сборки и финальных испытаний готовых оптоэлектронных модулей.
Согласно обнародованным планам, выпуск первой партии фотонных кристаллов, произведенных по MPW-модели, запланирован на первый квартал 2027 года. Появление независимого контрактного производителя фотоники в России позволит отечественным дизайн-центрам вести R&D-разработки в обход внешних санкционных ограничений и заложит фундамент для суверенного производства высокоскоростного сетевого оборудования и ИИ-ускорителей.
