По мнению многих экспертов, Китай сильно отстаёт от лидеров полупроводникового сегмента. К концу 2025 года в руках TSMC будет находиться полностью рабочий 2-нм техпроцесс, тогда как в КНР сегодня способны выпускать чипы по 7-нм нормам. Мало того, процент брака на китайских заводах крайне высокий, что делает продукцию дорогой и неконкурентоспособной. Если китайские инженеры не совершат значительного прорыва, то отставание станет ещё более заметным, а пока прогнозы неутешительные. Скорее всего, через 10 лет китайским полупроводниковым гигантам удастся догнать конкурентов, но технологии нужны уже сегодня. Россия долгое время полагалась на зарубежных подрядчиков, предпочитая уделять минимальное внимание собственным технологиям.
Ещё до начала СВО было решено изменить подход в данной области, а сегодня предпринимаются усилия, позволяющие перейти к выпуску продукции на основе зрелых технологических норм к концу текущего десятилетия. Инженеры разрабатывают лазеры, пытаются создать аналоги полупроводниковым металлам, а также работают над выпуском полноценных литографов. До мировых лидеров ещё очень далеко, но первые шаги уже сделаны. Как стало известно, на этот раз удалось добиться успехов в области интегральной фотоники. Важная презентация Национального центра физики и математики (НЦФМ) подтвердила, что силами российских инженеров удалось разработать первые фотонные интегральные схемы (ФИС), которые могут стать основой для создания суперкомпьютеров будущего. Отмечается, что первые две фотонные интегральные схемы были изготовлены с использованием разных технологических норм. Первая, разработанная на заводе «Микрон», использует технологический процесс 90-нм. Вторая, созданная в НИИ измерительных систем им. Ю.Е. Седакова, выполнена согласно 350-нм узлу.
Разработки ФИС ведутся в рамках программы создания гибридной электронно-фотонной вычислительной системы (ФВМ), которая обещает установить новый мировой рекорд производительности до 1 зеттафлопса (10²¹ операций в секунду). По данным НЦФМ, вся работа осуществляется на доступной в России элементной базе. В данном случае неясно, способны ли российские компании выпускать указанные чипы серийно, либо для освоения массового производства потребуется больше времени. Напомним, фотонные интегральные схемы считаются ключевым компонентом для создания высокотехнологичных квантовых, нейроморфных и оптических процессоров. Они обеспечивают сверхбыструю обработку данных и особенно востребованы в системах искусственного интеллекта, нейросетях и оборонных разработках. Ключевой особенностью данной технологии считается то, что построенные на фотонике системы, работают со скоростью света. Это позволяет решать задачи на несколько порядков быстрее современных электронных компьютеров.
Такие технологии создаются в США, Китае и Европе. Например, американский стартап Lightmatter выпускает фотонные процессоры, которые в 10 раз превосходят самые мощные графические ускорители NVIDIA. Российские специалисты отмечают, что именно фотоника может стать основой для технологического суверенитета страны и значительного ускорения процессов в гражданской и оборонной отраслях. Согласно опубликованным подробностям, гибридная электронно-фотонная вычислительная система НЦФМ предназначена для сверхбыстрой обработки данных, включая анализ больших объёмов информации и решение задач с применением нейросетевых методов. Научный руководитель НЦФМ заявил, что всего спустя два года будет создан полностью рабочий прототип, производительность которого будет превышать 10¹⁹ операций в секунду. Академик Александр Сергеев указывает на то, что операции в данной области выполняются со скоростью света, а со временем удастся достичь ещё более высокой производительности. Важно учитывать, что фотонные системы обладают высокой устойчивостью к электромагнитным помехам. Они также имеют низкое энергопотребление и возможность обработки данных в параллельных потоках.
Научно-производственная работа ведётся в тесном сотрудничестве ведущих российских вузов и НИИ. Среди них НИФТИ ННГУ, МФТИ, НИИИС им. Седакова, «Микрон» и ИФМ РАН. Зеленоградский нанотехнологический центр и «Технологический центр» разрабатывают передовые решения для проектирования фотонных схем. Особую роль играют инновационные экраны для фотонных процессоров, созданные в Институте физики полупроводников СО РАН. Эти экраны используют световые волны для распознавания объектов со скоростью, недостижимой для традиционных электронных систем. Национальный центр физики и математики в Сарове, созданный в 2021 году, является ключевым игроком в развитии фотоники и новых вычислительных систем. Центр объединяет более 55 научных институтов, университетов и высокотехнологичных компаний. Финансирование проекта включает 27 миллиардов рублей на период 2024-2027 годы. Основная часть инфраструктуры НЦФМ должна быть готова уже к 2025 году.
