Или как Восток превращает западный кремний в новые вакуумные лампы
Великий обман полупроводниковой гонки
Представьте шахматную партию, где один игрок отчаянно защищает ферзя, вкладывая все ресурсы в его оборону, не замечая, что противник проводит матовую комбинацию с совершенно другой стороны доски. Именно это сейчас происходит в мировой технологической гонке.
Западные корпорации и правительства вливают сотни миллиардов долларов в удержание лидерства в производстве кремниевых чипов. США запустили CHIPS Act на $52 млрд, Европа — свой Chips Act на €43 млрд с амбицией довести долю в производстве до 20% к 2030 году. TSMC строит фабрики в Аризоне за $40 млрд, Intel обещает 2-нанометровые чипы к 2025 году, ASML продаёт свои High-NA EUV-сканеры за $380 млн за штуку.
А в это время в лабораториях Шанхайского института оптики и точной механики (SIOM) и Национального центра физики и математики в Сарове создают прототипы устройств, которые могут сделать всю эту гонку бессмысленной.
Кремниевый тупик: когда атомы становятся слишком большими
Современная полупроводниковая индустрия подошла к физическому абсурду. В 3-нанометровых транзисторах активная область состоит буквально из нескольких десятков атомов. При дальнейшем уменьшении квантовое туннелирование становится неконтролируемым: электроны проходят сквозь барьеры, заряд невозможно удержать, а сам транзистор перестаёт быть надёжным переключателем.
Но дело не только в физике. Каждое новое поколение техпроцесса стоит экспоненциально дороже предыдущего. TSMC Fab 21 для 3-нанометрового производства обошлась в $19,5 млрд. Планируемая фабрика Intel в Огайо потребует $28 млрд инвестиций. Окупаемость таких вложений становится всё более сомнительной, а прирост производительности — всё более скромным.
Самое забавное — индустрия это прекрасно понимает. Закон Деннарда мёртв уже 15 лет: уменьшение транзисторов больше не даёт пропорционального снижения энергопотребления. Частоты процессоров застряли на отметке 3-5 ГГц базовой частоты (до 6 ГГц в турбо-режиме) и отказываются расти, потому что каждый дополнительный гигагерц превращает чип в миниатюрную печку.
Свет в конце туннеля (буквально)
Пока западные гиганты бьются головой о кремниевый потолок, в Китае произошло событие, которое прошло мимо радаров большинства аналитиков. В июне 2025 года команда SIOM представила интегрированный оптический процессор размером с ноготь, использующий солитонные микрогребни для параллельной обработки данных.
Цифры впечатляют: 2,56 петаоперации в секунду (POp/s) при оптической частоте 50 ГГц. Для сравнения — NVIDIA H100 достигает максимум 2 POp/s на операциях INT8, потребляя при этом 700 ватт и требуя жидкостного охлаждения.
Секрет — в физике. Фотоны не имеют массы покоя, не создают сопротивления при движении, не нагревают среду. Оптический процессор выполняет параллельно сотни вычислений на разных длинах волн, используя один луч света. Это как заменить однополосную дорогу на стополосное шоссе, где машины к тому же могут проезжать друг сквозь друга.
Китайские исследователи используют тонкоплёночный ниобат лития (LiNbO₃) — материал с уникальными электрооптическими свойствами, позволяющий модулировать свет на частотах свыше 110 ГГц. И самое пикантное — для производства таких чипов не нужна EUV-литография от ASML, на которую наложены экспортные ограничения. Достаточно 150-нанометровой DUV-литографии, которая свободно продаётся.
Терагерцовая мечта и российский гамбит
Параллельно развивается ещё одно направление — терагерцовые коммуникации и вычисления. Если кремниевые процессоры работают на частотах 3-6 ГГц, то терагерцовые системы оперируют на частотах от 100 ГГц до нескольких ТГц — в десятки и сотни раз выше.
В MIT создали компактный терагерцовый чип-генератор на основе квантовых каскадных лазеров. Исследователи из Cornell и NIST демонстрируют передачу данных со скоростью 40-72 Гбит/с на канал в диапазоне 0,3 ТГц — это в 5-10 раз быстрее реальных скоростей 5G (которые в среднем составляют 100-500 Мбит/с, а не обещанные 10 Гбит/с).
Россия, отрезанная от западных полупроводниковых технологий, делает ставку именно на альтернативную физику. Команда Самарского университета им. Королёва при поддержке госкорпорации «Росатом» создала прототип фотонного нейропроцессора, демонстрирующий производительность в сотни раз выше классических GPU при энергопотреблении всего 0,1 Вт (против 700 Вт у H100).
В Национальном центре физики и математики в Сарове разрабатывают гибридный электронно-фотонный суперкомпьютер с расчётной мощностью 1 зеттафлопс (10²¹ операций в секунду). Для сравнения — самый мощный классический суперкомпьютер Frontier выдаёт 1,2 экзафлопса — в тысячу раз меньше.
Геоэкономическая ловушка: когда успех становится проклятием
Здесь мы подходим к самому интересному. Западная полупроводниковая индустрия стоит перед классической дилеммой инноватора, описанной Клейтоном Кристенсеном в книге "The Innovator's Dilemma".
Intel, NVIDIA, TSMC, ASML — их совокупная капитализация превышает $3 триллиона (только NVIDIA стоит больше триллиона). Вся эта стоимость основана на предположении, что кремниевые чипы будут востребованы ещё долгие годы. Признать, что технология подходит к концу — значит обрушить акции, испугать инвесторов, запустить панику на рынках.
Поэтому официальная риторика остаётся оптимистичной: "Закон Мура жив", "впереди ещё много поколений техпроцессов", "3D-упаковка и чиплеты откроют новые горизонты". Публично никто не хочет быть вестником апокалипсиса для индустрии стоимостью в $600 млрд.
Но за кулисами картина иная. Google, IBM, Microsoft вкладываются в квантовые компьютеры. Intel создал подразделение Silicon Photonics, NVIDIA тихо скупает стартапы в области оптических интерконнектов. Только делают это осторожно, чтобы не спугнуть основной бизнес.
Восточный гамбит: как проиграть битву, чтобы выиграть войну
Китай и Россия находятся в принципиально иной ситуации. Им нечего терять в кремниевой гонке — да, SMIC освоил 7-нанометровый техпроцесс, но с большими ограничениями и без доступа к передовому оборудованию. Зато есть всё, чтобы выиграть в следующей технологической волне.
Представьте стратегию: пока Запад тратит сотни миллиардов на достижение техпроцессов в 2 нм и 1 нм, Восток вкладывается в фотонику, терагерцовые технологии, нейроморфные процессоры. Пусть противник строит всё более совершенные паровозы, пока ты втайне разрабатываешь реактивный двигатель.
Китайские стратеги в официальных документах программы "Сделано в Китае 2025+" открыто говорят о возможности "обгона на повороте" (弯道超车). Shanghai CHIPX Center при университете Цзяо Тун уже запустил пилотную линию по производству LiNbO₃ фотонных чипов мощностью 12 000 пластин в год — пока скромно, но это только начало.
Каннибализм как бизнес-модель
Самое изящное в этой стратегии — использование главной слабости противника против него самого. Западные корпорации не могут агрессивно развивать технологии, которые обесценят их текущие активы. Это классический технологический каннибализм — когда новый продукт съедает рынок старого.
Стивен Сассон из Kodak изобрёл цифровую камеру ещё в 1975 году, но компания похоронила технологию, чтобы не убить бизнес на фотоплёнке — и в итоге обанкротилась. Nokia имела прототипы смартфонов задолго до iPhone, но не хотела отказываться от прибыльных кнопочных телефонов — и потеряла рынок. История полна примеров, когда лидеры становились жертвами собственного успеха.
Теперь эта драма может повториться в планетарном масштабе. Запад создал совершенную машину по производству кремниевых чипов — настолько совершенную, что не может от неё отказаться. А Восток может позволить себе роскошь начать с чистого листа.
Новый мир: где вычисления быстрее мысли
Что нас ждёт в мире победившей фотоники и терагерцовых технологий? Изменения будут радикальными.
ИИ получит второе дыхание. Сейчас прогресс в области искусственного интеллекта упирается в вычислительные мощности. Обучение GPT-4 потребовало 25 000 GPU и несколько месяцев времени. Оптические нейропроцессоры смогут выполнять те же операции за часы, потребляя 10-50 ватт вместо мегаватт.
Дата-центры перестанут быть печками. Современные гипермасштабируемые ЦОДы имеют PUE (Power Usage Effectiveness) 1,1-1,2, то есть тратят 10-20% энергии на охлаждение. Но это в лучшем случае — многие центры работают с PUE 1,5-2,0. Фотонные системы почти не греются — можно будет размещать экзафлопсные мощности в обычном офисном здании.
Появится настоящий edge computing. Когда нейропроцессор потребляет 0,1 ватта и работает на скорости света, можно встроить полноценный ИИ уровня GPT в смартфон или AR-очки без облачных вычислений.
Изменится сама архитектура вычислений. Вместо последовательной обработки данных по модели фон Неймана — массивно параллельные оптические вычисления на интерференции световых волн, больше похожие на работу человеческого мозга.
Точка невозврата
Когда произойдёт переломный момент? Индустриальные революции редко случаются в один день. Но маркеры перехода уже видны.
Китай объявил фотонику одним из семи приоритетных направлений в 14-м пятилетнем плане (2021-2025). Россия включила "Фотонику и оптоинформатику" в перечень критических технологий в рамках нацпроекта "Цифровая экономика". Даже в США DARPA запустила программу LUMOS (Layered Ultra Mobile Optical Systems) с бюджетом $100 млн для создания оптических процессоров военного назначения.
Первые коммерческие применения уже здесь: Lightmatter поставляет оптические интерконнекты для ИИ-кластеров, Lightelligence (теперь Multiverse Computing) демонстрирует оптические ускорители для финансовых расчётов, российский PICsTech в Сколково создаёт фотонные трансиверы для телекома.
Вероятно, через 10-15 лет мы будем вспоминать эпоху кремния с той же ностальгией, с какой сейчас вспоминаем ламповые ЭВМ. А те, кто вовремя сделал ставку на новую физику вычислений, будут писать правила игры в посткремниевом мире.
Эпилог: выбор Атласа
Западная технологическая цивилизация стоит перед выбором Атласа — продолжать держать на плечах всё более тяжёлый груз кремниевой индустрии или сбросить его и начать заново. Проблема в том, что когда ты держишь небо, трудно отпустить руки даже на секунду.
Восток этого груза не несёт. И в этом, парадоксально, его главное преимущество в грядущей технологической революции. История учит: империи редко падают от внешних ударов. Чаще они рушатся под весом собственного величия, не сумев вовремя измениться.
Кремниевая эра подарила нам цифровой мир. Но любая империя имеет свой закат. И похоже, мы присутствуем при начале этого заката.
Вопрос лишь в том, кто напишет первую главу следующей эпохи.
P.S. Пока вы читали эту статью, в лаборатории SIOM собрали ещё один фотонный процессор. А в Санта-Кларе потратили ещё миллион долларов на оптимизацию очередного варианта 3-нанометрового техпроцесса. Догадайтесь, кто победит в этой гонке.