Свет быстрее электричества. Оптоволокно передаёт данные на 400–800 Гбит/с, медный кабель — упирается в физику на порядок раньше. Каждый ИИ-дата-центр, каждая магистральная линия связи, каждая квантовая сеть работает на фотонных компонентах: лазерах, модуляторах, фотоприёмниках. До сих пор российские разработчики фотонных устройств заказывали прототипы за рубежом — в IMEC (Бельгия), CEA-LETI (Франция) или AIM Photonics (США). После 2022 года большинство этих каналов закрылись.
Сколтех (группа ВЭБ.РФ) закрывает этот разрыв. На конференции «Микроэлектронные системы-2026» ректор института академик РАН Юлия Горбунова объявила о старте приёма заявок на первый в России контрактный запуск изготовления фотонных интегральных схем (ФИС) на платформе «кремний-на-изоляторе» (КНИ). Формат — MPW (Multi-Project Wafer): на одной пластине размещаются проекты разных заказчиков, стоимость делится между всеми. Заявки принимаются до 30 сентября 2026 года. Первая партия — 100 фотонных микросхем. Поставки — первый квартал 2027 года.
Для российской фотоники — переломный момент: переход от «каждый сам в своей лаборатории» к промышленному сервису с библиотекой элементов, обучением и гарантированным результатом.
Что такое фотонная интегральная схема
Фотонная интегральная схема (ФИС) — аналог электронной микросхемы, только вместо электронов по кремниевым дорожкам движется свет. Волноводы направляют световой поток. Модуляторы кодируют информацию. Кольцевые резонаторы фильтруют длины волн. Дифракционные решётки вводят и выводят излучение из оптоволокна.
Всё это — на кремниевой пластине, по технологии, совместимой с обычным КМОП-процессом (тем же, на котором производят электронные микросхемы). Совместимость означает: фотонные микросхемы можно выпускать на тех же фабриках, что и электронные, — с минимальной модификацией оборудования.
Платформа «кремний-на-изоляторе» (КНИ, SOI — Silicon-on-Insulator) — стандарт отрасли. Тонкий слой кремния (220 нм) на изоляторе из диоксида кремния. Разница показателей преломления создаёт оптический волновод: свет распространяется по кремниевому слою, не «утекая» в подложку.
Области применения — уже сейчас и в перспективе
Алексей Денисов, вице-президент Сколтеха по исследовательской инфраструктуре, перечисляет направления:
- Телекоммуникации
Трансиверы 400G/800G для дата-центров и магистральных линий. Фотонные микросхемы — сердце когерентных оптических приёмопередатчиков, без которых невозможна высокоскоростная передача данных. Рынок — миллиарды долларов, и он растёт с каждым новым ИИ-дата-центром
- Квантовая криптография
Генерация и детектирование одиночных фотонов для квантовых сетей связи. Директор Центра беспроводной связи Сколтеха Алексей Фролов сообщил: в лаборатории проходят испытания телекоммуникационной системы, которую «невозможно взломать физически» — перехват квантового канала уничтожает передаваемую информацию
- Сенсорика
Датчики вибраций, деформаций, температуры, давления, химического состава. Устанавливаются на мостах, железных дорогах, авиационных конструкциях — контролируют целостность в реальном времени
- Оптические вычисления для ИИ
Фотонные ускорители — перспективное направление: свет не выделяет тепло при передаче данных, а матричные операции можно выполнять оптически. Пока — исследовательский горизонт, но с конкретными прототипами
- Навигация
Измерение гравитационного потенциала Земли для помехозащищённых систем навигации и геологоразведки
Что получает заказчик
MPW-сервис Сколтеха — не просто доступ к оборудованию. Это полный цикл:
- Заявка — в свободной форме на photonicMPW@skoltech.ru (до 30 сентября 2026);
- NDA — заключение соглашения о неразглашении;
- PDK — заказчик получает Process Design Kit (библиотеку проектирования) — набор типовых элементов, из которых проектируется микросхема;
- Обучение — при необходимости Сколтех обучает работе с PDK;
- GDS-файл — заказчик отправляет финальный проект;
- DRC — проверка правил проектирования;
- Сборка — дизайны разных заказчиков объединяются на одной пластине;
- Производство — изготовление на площадке ЦКП «Чистые помещения для микро- и нанообработки»;
- Поставка — готовые кристаллы в первом квартале 2027 года.
Библиотека элементов PDK
Набор базовых компонентов, доступных всем заказчикам:
- Волноводы частичного и полного травления — потери 2 ± 0,5 дБ/см;
- Элементы ввода/вывода: тейперы для волокон UHNA (потери 7 ± 1 дБ), дифракционные решётки (угол 8°, потери 6 ± 1 дБ);
- Делители MMI в конфигурациях 1×2 и 2×2;
- Направленный ответвитель с задаваемым коэффициентом деления;
- Кольцевой резонатор с добротностью до 10⁵;
- Термооптический модулятор — частота переключения до 10 кГц;
- Металлический нагреватель из тугоплавкого металла — управление 0–10 В.
Технологические нормы: толщина приборного слоя кремния 220 ± 10 нм, С-диапазон длин волн (1530–1565 нм), размер ячейки до 5×5 мм², минимальный размер элемента — 85 нм.
Для проектировщиков фотонных устройств — готовый конструктор: из перечисленных элементов собирается модулятор для трансивера, фильтр для мультиплексора, датчик для системы мониторинга или генератор одиночных фотонов для квантовой линии.
Почему это принципиально: от исследований к сервису
Денисов формулирует проблему, которую решает MPW-сервис: «Между заказчиками из реального сектора и отечественными производственными площадками наметился разрыв. Производители пока не владеют необходимым набором технологий, а заказчики не готовы инвестировать в разработку базовых технологий, поскольку заинтересованы в конечных изделиях».
MPW разрывает этот круг. Заказчику не нужно вкладывать миллионы в создание собственной фотонной лаборатории. Достаточно спроектировать микросхему (используя готовый PDK), отправить файл — и получить кристалл через несколько месяцев. Стоимость делится между всеми участниками мультипроектной пластины.
Модель работает в мировой микроэлектронике десятилетиями: MOSIS (США), Europractice (Европа), CMC Microsystems (Канада) предоставляют аналогичные MPW-сервисы для электронных микросхем. Для фотоники — IMEC (Бельгия) и AIM Photonics (США). Теперь — Сколтех (Россия).
КМОП-совместимость: важный пункт
Ключевое слово в описании сервиса — «промышленная КМОП-совместимая технология». Не исследовательский процесс, а промышленный. Разница:
- Исследовательский процесс: каждый запуск — уникальный, параметры «плавают», воспроизводимость не гарантирована. Годится для публикации в журнале, не для серийного продукта;
- Промышленный процесс: стабильные параметры от пластины к пластине, предсказуемые характеристики, совместимость с отраслевыми требованиями к надёжности.
КМОП-совместимость означает ещё одно: когда спрос вырастет, фотонную технологию можно перенести на существующие микроэлектронные фабрики (тот же «Микрон») с минимальными модификациями. Кремниевая фотоника не требует экзотических материалов — только кремний, диоксид кремния и стандартные процессы литографии и травления.
Связь с глобальным контекстом
На канале подробно разбирали кризис фосфида индия (InP) — материала для лазеров и фотоприёмников в оптических трансиверах дата-центров. Пластины InP подорожали на 250% после введения Китаем экспортного контроля. Генеральный директор Coherent летал в Пекин обсуждать лицензии.
Кремниевая фотоника — частичная альтернатива InP для определённых задач. Кремниевый модулятор работает на тех же длинах волн (С-диапазон, 1550 нм), не требует фосфида индия и производится на стандартном КМОП-оборудовании. Лазер на кремнии пока невозможен (непрямозонный полупроводник), но гибридная интеграция — кремниевая ФИС + InP-лазер на одном корпусе — активно развивается.
Для России: собственная платформа кремниевой фотоники снижает зависимость от InP-компонентов и даёт базу для создания отечественных трансиверов. Не полная замена — но существенная часть оптической системы, производимая на собственном оборудовании.
Перспектива: модуляторы 20–30 ГГц
Сколтех планирует создание высокоскоростных модуляторов с рабочей полосой от 20–30 ГГц и выше. Для контекста: модулятор на 25 ГГц обеспечивает скорость передачи данных 50 Гбит/с на одну длину волны. Четыре длины волны × 50 Гбит/с = 200 Гбит/с на один канал. Два канала (приём + передача) = трансивер 400G. Удвоение полосы модулятора — трансивер 800G.
Именно такие трансиверы нужны дата-центрам, магистральным операторам связи и системам ИИ. И именно за ними стоит рынок в десятки миллиардов долларов, на котором доминируют Coherent, Lumentum и II-VI (все — западные, все — зависят от InP).
Сто фотонных микросхем в первой партии. Заявки до 30 сентября. Поставки — первый квартал 2027. Библиотека элементов в комплекте. Обучение — по запросу.
Для тех, кто проектирует оптические устройства, — приглашение к действию. Для остальных — сигнал: Россия строит фотонную инфраструктуру параллельно с электронной. Свет не заменит электричество в микросхемах — но дополнит его там, где электроны уже не справляются.
