Невероятное-18: Русская фотонная интегральная схема перевернула мир

Если бы не Чубайс, Россия могла освоить выпуск сверхбыстрых чипов для национальной связи 5G еще 10 лет назад

Сенсация мирового масштаба в области высоких технологий пришла откуда не ждали. Вроде как рутинное мероприятие, один большой начальник рассказывает совсем уж большому начальнику о достижениях во вверенном ему хозяйстве. И вдруг такое! Впрочем, давайте придерживаться хронологии.

В ходе ежегодного Форума будущих технологий на стенде правительства Москвы Сергей Собянин представил Владимиру Путину инновационные разработки столичных предприятий. По словам мэра, наделавших в результате много шума в IT-сообществе, правительство Москвы обеспечит гарантированный заказ российских базовых станций мобильной связи 5G для технологической связи в метро в объеме около 1,1 тыс. единиц в течение трех лет.

Причем речь идет об уже освоенных технологических компетенциях, позволяющих уже в этом году запустить первый беспилотный поезд на Большой кольцевой линии (БКЛ) столичной подземки, на которой движение осуществляется с самыми короткими в мире интервалами, всего 60−90 секунд.

Одно это предъявляет очень жесткие требования по надежности к связи 5G, посредством которой будут управляться поезда через Li-Fi, аналогично Wi-Fi, но использующей свет.

Безусловно, новость о беспилотном общественном транспорте интересна сама по себе, но куда важнее сообщение о начале выпуска отечественных станций 5G. Согласно обзору западной технической прессы, для этого нужны чипы, произведенные, как минимум, по техпроцессу 28 нм, лучше по 14 нм, который в нашей стране, к сожалению, не освоен.

Можно предположить, что «железо» будет китайским, тем более что КНР объявила о снижении на 25% стоимости чипов 28 нм при крупных заказах. Но здесь есть нюансы: что хорошо для бытовых компьютеров и смартфонов (соотношение цены и качества), то плохо для по определению обязанной быть неубиваемой 5G связи для метро.

Она должна быть безотказной от слова совсем, то есть базироваться на оборудовании, изготовленном в нашей стране под тщательным контролем именно российских спецов.

Ответ на вопрос, за счет чего это будет достигнуто, можно найти на том же Форуме, на котором Собянин сообщил, что в Москве строится московский центр фотоники — первое в России производство фотонных интегральных схем (ФИС). Оно откроется на площадке «Алабушево» особой экономической зоны «Технополис Москва» в Зеленограде и будет выпускать 100 тысяч ФИС в год.

Независимо от западных санкций, наш прорыв в 5G собственного производства обеспечат именно зеленоградские фотонные чипы. Они однозначно быстрее электронных чипов, так как скорость электрического тока составляет всего 10% от скорости света, но и это не всё. В отличие от электрического тока, инфракрасные лучи и видимый свет могут проходить друг сквозь друга, не взаимодействуя. Несколько лазерных лучей можно спроецировать так, чтобы их траектории пересекались, но лучи не будут мешать друг другу, даже если они ограничены двумя измерениями.

В итоге скорость вычислений фотонного чипа примерно на три порядка выше, чем у электронного (изготовленных по одному и тому же техпроцессу). Так, скорость вычислений процессора Intel Core i7−12700 (выполненного на базе архитектуры Alder Lake-S и использующего техпроцесс 10 нм) составляет 0,77 терафлопс, тогда как его фотонный клон (в теоретических расчетах — в реальности не изготовлен) — 320 терафлопс.

Более того, закон Мура уперся не только в размеры транзистора 5−3 нм, но и в частоту 4 ГГц. Заявленные более высокие характеристики являются рекламным ходом и достигаются за счет хитрых (очень дорогих) «интеллектуальных» схем. А нынешние ФИС могут выполнять высокоскоростные вычисления с ультраширокой полосой пропускания 67 ГГц и превосходной точностью вычислений.

Фотонный чип состоит частично из транзисторов, обеспечивающих ввод и вывод данных, а также управления «световыми ядрами», которые в свою очередь включают электрооптические (LD Chip) преобразователи, лазеры, соединительные волноводы, разделители мощности, оптические усилители, оптические модуляторы, фильтры и на выходе фотоэлектрические (PD Chip) преобразователи.

Технологии изготовления фотонных чипов мало чем отличаются от техпроцессов, используемых для печатания электронных интегральных схем в литографах. Разница в том, повторимся, что, в отличие от электроники, где основным элементом является транзистор, в ФИС нет одного доминирующего устройства. Таким образом, и здесь требуется множество различных материалов и сложных технологических компетенций.

Собственно, Россия стала третьей страной в мире после США и Китая, которая смогла выйти на свои родные ФИС. По большому счету, мы могли уже в 2011 году начать промышленный выпуск фотонных чипов, поскольку первый рабочий фотолитограф был уже к тому времени разработан. А еще у нас создан, тоже несколько лет назад, свой проекционный трехзеркальный объектив с 400-кратным уменьшением, который обеспечивает разрешение до 20 нм.

Однако Чубайс саботировал эти программы, дескать, куда «русским с их свиным рылом в западный калашный ряд», и только когда США и ЕС ввели тотальные санкции, российские власти вспомнили про отечественные разработки.

После того, как 2 июня 2023 года Мишустин посетил с рабочим визитом город Саров, побывал в филиале МГУ имени М.В. Ломоносова и в институте лазерно-физических исследований, премьер-министр дал поручения Минпромторгу и Минэкономразвития активизировать проекты, касающиеся, кроме всего прочего, фотонной компонентной базы и фотонных вычислительных модулей на её основе, в том числе для высокопроизводительных вычислений, сверхбыстрых телекоммуникаций и радиофотоники.

Причем срок исполнения был назначен предельно короткий — 30 августа 2023 года, что означает, что многое уже было сделано, нужно только стряхнуть пыль с научных папок и засучить рукава.

Судя по всему, это и было сделано. Неслучайно многие наши политики, ученые и производители с иронией говорят «спасибо» Байдену за «санкции животворящие». Без них Россия не узнавала бы всю подленькую сущность Анатолия Чубайса, который на корню «резал» российское производство передовой электроники.

Кто знает, быть может, именно успехи россиян в области ФИС заставили США иначе взглянуть на ситуацию с санкциями и на СВО в целом. Во всяком случае за океаном, у кого есть мозги, догадались, что, ввиду отсутствия бесспорного технологического преимущества, Западу Россию не победить, зато можно получить смертельную ответку.

Никита Ростовский

Всё смешное здесь: телега "Ржака" - Играем в прятки