Будем растить их сами
Будем растить их сами
«Российская электроника» создает первое в России полномасштабное производство по выпуску отечественных светодиодных чипов и светодиодов на их основе. Но высокая конкуренция и технологическая неопределенность делают этот проект достаточно рискованным.
В последнее десятилетие в сфере общего освещения происходит технологическая революция: классические лампы повсеместно вытесняются на порядок более экономичными и долговечными светодиодами.
На российском рынке общего освещения светодиоды появились в 2006-2007 годах — их принесли зарубежные производители. Спрос на эти инновационные источники света одной из первых предъявила госкорпорация «Ростехнологии», сделавшая светодиодное освещение своим корпоративным стандартом: было принято решение к 2017 году заменить все 100 процентов традиционных источников света на предприятиях госкорпорации на светодиоды.
Оператором этой модернизации выступил входящий в «Ростехнологии» холдинг «Российская электроника»: на базе его предприятий было создано несколько сборочных производств, которые в 2011 году выпустили в общей сложности 60 тыс. светодиодных светильников с импортными светодиодами.
Теперь «Росэлектроника» поставила перед собой цель к 2015 году кардинально расширить свои компетенции в области светодиодного освещения. Для этого госхолдинг намерен создать в Томске современный производственный комплекс, где предполагается выращивать гетероструктуры нитрида галлия (многослойные конструкции, состоящие из тонких пленок полупроводниковых материалов) методом газофазной эпитаксии и формировать из них светодиодные чипы — ключевые компоненты, на базе которых собираются собственно светодиоды. Таким образом «Росэлектроника» планирует освоить самый сложный и самый капиталоемкий этап технологической цепочки создания светотехники со светодиодами.
Бюджет проекта на момент его запуска оценивается в 9 млрд рублей. Кредитное соглашение с ВЭБом подписано, подготовительные работы начинаются уже в конце августа.
Десять судьбоносных реакторов
Очевидный плюс этого проекта в том, что в России создается высокотехнологичное наукоемкое производство на одном из самых молодых и стремительно развивающихся направлений мирового хайтека (к 2020 году, по разным оценкам, от 60 до 80% освещения в мире будет светодиодным, а объем рынка светодиодов и светотехники на их основе достигнет 65 млрд евро). «Инициатива “Российской электроники” — это не столько бизнес-проект, сколько масштабная политическая инициатива. Она окажет огромное влияние на развитие отечественной индустрии светодиодного освещения при любом исходе — и в случае успеха, и в случае провала, — уверен Евгений Долин, генеральный директор Некоммерческого партнерства производителей светодиодов и систем на их основе. — Успех задуманного “Росэлектроникой” проекта будет означать, что в отечественной светодиодной отрасли появится первый крупный вертикально интегрированный производитель светодиодов и светодиодной светотехники, разместивший все стадии серийного производства в России».
Масштабы Томского производственного комплекса по мировым меркам будут невелики: предполагается оборудовать его всего 10 эпитаксиальными реакторами (установки для промышленного выращивания полупроводниковых гетероструктур), тогда как европейские производители располагают 50 и более единицами подобного оборудования, а Samsung LED, крупнейший азиатский изготовитель светодиодных чипов, имеет в своем распоряжении свыше 600 ростовых установок. Все оборудование для нового производства (помимо эпитаксиальных реакторов потребуется еще около 40 типов технологических машин разного назначения) придется покупать за рубежом. Но сама ростовая технология, которую предполагается реализовать на импортном оборудовании, будет отечественной. Она появилась благодаря совместным усилиям ученых Физико-технического института им. А. Ф. Иоффе РАН и специалистов «Светланы» (бывшее Ленинградское объединение электронного приборостроения, ведущий научно-технический и производственный центр отечественной электроники) в 2005-2006 годах по заказу Федерального агентства по науке и инновациям, ко-торое в рамках госконтракта выделило на разработку 440 млн рублей.
Ключевые участники той НИОКР теперь должны стать ядром команды нового НТЦ, который «Росэлектроника» планирует создать в Санкт-Петербурге специально для научного сопровождения запускаемого в Томске производства. Главной задачей НТЦ будет постановка и совершенствование промышленной технологии выращивания гетероструктур нитрида галлия. Это означает, что наработки научной школы Института им. А. Ф. Иоффе, которая с середины 2000-х далеко продвинулась на данном направлении, будут наконец востребованы и на родине. И это тоже бесспорный плюс проекта «Росэлектроники». А востребовать, судя по всему, есть что. «По научно-технологическому уровню разработки нашего института в области наногетероструктур нитрида галлия отстают от мировых лидеров, в частности от результатов, достигнутых в лаборатории американской фирмы Cree (мировой технологический лидер в области светодиодов для общего освещения. — “Эксперт”), совсем ненамного. Года на три, не более», — утверждает Виктор Устинов, заместитель директора Института им. А. Ф. Иоффе.
Технологическое распутье
Главная неопределенность этого проекта и основная интрига для рынка — каковы будут параметры росэловских светодиодов. «Неизвестны ни их световая отдача в люменах на ватт, ни их ценовые характеристики в долларах за люмен, — говорит Евгений Долин. — Строго говоря, просчитать эти параметры сейчас невозможно, потому что непонятно, каков будет конечный продукт — еще не выбрана технология, по которой на новом заводе будут производить светодиодные чипы».
Выбор предстоит сделать в самый, пожалуй, неудачный момент — когда мировая светодиодная отрасль подошла к технологической развилке: на смену изжившей себя технологии выращивания гетероструктур нитрида галлия на подложке из сапфира должна прийти новая технология производства светодиодных чипов. «Существует несколько альтернативных вариантов. Прежде всего, нитрид галлия на подложке из карбида кремния, но это поле уже застолбила Cree. Она сделала ставку на карбид кремния еще в начале 2000-х и сегодня владеет огромным количеством патентов как на корневые технологии выращивания самого карбида кремния и гетероструктур нитрида галлия на нем, так и на сопутствующие технологии. Наработки есть также по нитриду галлия на подложке из просто кремния и по так называемому объемному нитриду галлия — когда структуры нитрида галлия выращиваются на подложке из того же нитрида галлия, — рассказывает Евгений Долин. — Какая из этих технологий возобладает на рынке? Этот вопрос должен решиться в ближайшие три-пять лет. А “Росэлектронике” придется принимать решение раньше и вкладывать в оборудование своего производства заемные средства в условиях технологической неопределенности. В дальнейшем холдинг станет заложником выбранной технологии, и здесь возможны любые сценарии: от выхода на уровень мировых лидеров до банкротства».
Это технологическое распутье вкупе с массой проблем, которые неминуемо возникнут при масштабировании и отработке новой технологии на промышленных реакторах, — первый и основной риск проекта «Росэлектроники». Потери времени на этом этапе непредсказуемы — на то, чтобы добиться стабильного качества выращиваемых полупроводниковых структур, может уйти несколько лет. К примеру, у уже упоминавшейся американской Cree достигнутые в лаборатории параметры светодиодных чипов воплощаются в серийных светодиодах не раньше чем через два с половиной — три года. А это уже угроза в плане возврата заемных средств.
Еще одна проблема технического плана возникнет на этапе перехода с чужих светодиодов на свои. «Смена поставщика светодиодов — большая головная боль для любого производителя светильников. Так что когда “Росэлектроника” перейдет на массовое произ-водство собственных светодиодов, перед ней встанет вопрос, как переналадить все шесть своих сборочных предприятий, которые пока используют для своих светильников светодиоды фирм Cree, Philips Lumileds, Seoul Semiconductor и др. Им всем придется менять оснастку для производства светодиодных модулей, по-другому делать печатные платы, затачивать под светодиоды с новыми параметрами электронику и переделывать под новые источники света всю светотехническую продукцию, которую они до сих пор выпускали», — описывает масштаб проблем Евгений Долин.
Распределение участников рынка по этапам технологической цепочки создания светотехники со светодиодами
1-й этап
Выращивание гетероструктур методом газофазной эпитаксии и создание светодиодных чипов.
Элита светодиодной индустрии — 8—10 фирм
Современная светодиодная индустрия представляет собой пирамиду, на верхушке которой — несколько фирм, которые занимаются самым сложным — выращиванием гетероструктур на подложках из сапфира или карбида кремния методом газофазной эпитаксии. Суть данного метода состоит в том, что в газовой среде на подложку осаждаются пары различных соединений, прежде всего, нитрид галлия. Оседая, они формируют гетероструктуру, которая при прохождении постоянного электрического тока светится ровным синим светом. После того как гетероструктура выращена, ее режут на отдельные чипы и на каждом чипе формируют миниатюрные площадки для электрических контактов.
Серийно выращивать гетероструктуры и делать из них светодиодные чипы способны всего около десяти компаний в мире. Это прежде всего американская Сгее и японская Nichia — мировые лидеры в промышленной эпитаксии, а также Epistar, Osram OptoSemiconductor, Philips Lumileds, Seoul Semiconductor и проч.
2-й этап
Корпусирование светодиодов
Количество игроков исчисляется СОТНЯМИ
Дальше следует этап корпусирования — нужно поместить чип в тот или иной корпус, подсоединить электрические контакты и нанести на каждый чип люминофор — чтобы получить привычный белый свет. На выходе из этапа корпусирования получается готовый светодиод. Этап корпусирования светодиодов технологически гораздо проще эпитаксии, поэтому здесь игроков больше на порядок. Все они покупают готовые чипы у вышеназванных компаний.
3-й этап
Производство светотехники со светодиодами
Количество игроков исчисляется ТЫСЯЧАМИ
Что касается конечного продукта — светодиодных светильников, то на этом уровне пирамиды передела игроков — море, и среди них велика доля непрофессионалов. В одной только России — несколько десятков серьезных производителей светотехники со светодиодами и еще около полумиллиона случайных.
