Проект по производству высокоточной оснастки из кварцевого стекла

ЭкспертБизнес

Скрепки для промышленности

Российская инновационная компания «Технологии кварцевых кристаллов» запускает проект по производству высокоточной оснастки из кварцевого стекла. Ее цель — заместить импортные аналоги продукции и наладить экспорт в Китай

Софья Инкижинова

Никита Ильин, руководитель компании «Технологии кварцевых кристаллов» (ТКК): «Наша продукция незаметна, она как скрепки. Но для компаний эти скрепки очень важные, они золотые»

«Оснастка из кварцевого стекла — это не более процента в производственных затратах предприятий микроэлектроники, оптоволоконных систем, нефтепереработки и других отраслей. Наша продукция незаметна, она как скрепки. Но для компаний эти скрепки очень важные, они золотые. Без них технологически невозможен производственный процесс. Если нашей продукции не будет, предприятия, оперирующие выручкой в десятки миллиардов рублей, могут попросту остановиться», — говорит Никита Ильин, руководитель компании «Технологии кварцевых кристаллов» (ТКК).

В настоящее время компания ТКК реализует проект по импортозамещению продукции из кварцевого стекла для полупроводниковой промышленности. Например, компании «Микрон» и «Ангстрем» на базе высокоточной оснастки (трубы, стержни, пластины и прочие изделия) из кварцевого стекла создают чипы, транзисторы и всю электронную компонентную базу, на которой основано отечественное приборостроение и оборонно-промышленный комплекс. С февраля 2022 года зарубежные игроки, такие как TEL (Япония), General Electric (США), LTE (Италия), SVGC (Франция), перестали поставлять оснастку в нашу страну, а российские производители не смогли предложить аналоги рынку. Как правило, западная оснастка шла на наш рынок в комплекте с оборудованием «под ключ».

С уходом западных игроков и наступившим дефицитом продукции из кварцевого стекла компания ТТК решила занять их нишу. Несмотря на то что компания относится к предприятиям малого бизнеса (ее оборот — менее 100 млн рублей в год), она является значимым производителем изделий из кварцевого стекла в стране. Ведущая свою историю с 2008 года, ТКК была создана на базе стекольного завода в подмосковных Химках (с 1926 года специализировался на выпуске трубок из электровакуумного стекла, с 1963 года мощности перепрофилированы на выпуск продукции из кварцевого стекла). Сегодня в состав предприятия входят подразделение по проектированию изделий из кварцевого стекла, научно-исследовательский центр, группа НИОКР, производственные линии, департамент контроля качества и экспертизы.

Основные конкуренты ТКК — западные игроки, поставляющие оснастку из кварцевого стекла для микроэлектроники и лазерной техники. Среди российских компаний конкурентов почти не осталось. До недавнего времени в схожей нише работала компания «Технокварц» (бывший завод ОЧКС — особо чистого кварцевого стекла), которая два года назад подала на банкротство. Другой производитель, стекольный завод имени Дзержинского (г. Гусь-Хрустальный), специализируется на более простых изделиях из кварцевого стекла. К примеру, там выпускают бронестекла, триплексы (многослойное безосколочное стекло), лабораторную посуду, где не требуются столь высокие точность и чистота.

С этого года компания ТКК — участник инновационного территориального кластера «Зеленоград» (создавался как аналог американской Кремниевой долины). Сейчас здесь работает целый ряд компаний в области информационных технологий, электроники и микроэлектроники, медицины и робототехники. В бизнес-инкубаторе ТКК снимает офисное помещение на условиях льготной аренды; в непосредственной близости будет построено и новое производство по созданию высокоточных изделий из кварцевого стекла. До конца 2022 года ТКК планирует инвестировать в проект порядка 50–60 млн рублей. А общая стоимость проекта — 400 млн рублей. Плановый срок окупаемости проекта — семь лет. В планах компании полностью импортозаместить в нашей стране кварцевую продукцию для полупроводниковой промышленности и, став крупнейшей в нише изделий высокоточного кварцевого стекла, выйти на экспорт в Китай.

Пустой рынок

Главный продукт компании ТКК — оснастка для диффузионных и эпитаксиальных процессов — является основным компонентом для производственного цикла предприятий микроэлектроники, без нее невозможен выпуск конечной продукции. «Вся электроника основана на полупроводниковых материалах, таких как, к примеру, кремний. А кварцевое стекло — это диоксид кремния, обладающий определенными свойствами для того, чтобы использовать его в качестве оснастки. Химические процессы эпитаксии* и диффузии** позволяют изменить свойства самого полупроводника, для того чтобы впоследствии можно было создать полупроводниковый прибор с нужными свойствами, сделать чип или микросхему», — объясняет Никита Ильин.

* Эпитаксия — закономерное нарастание одного кристаллического материала на другом. В результате получают слои с разными свойствами, их взаимодействие позволяет создать полупроводниковый прибор с необходимыми параметрами.

** Диффузия — процесс переноса примесей необходимого вещества из области с высокой в область с низкой концентрацией, стимулированный высокой температурой для изменения свойств конечного продукта.

Новый проект в компании ТКК планируют реализовать в три этапа. Первый этап — создание кварцедувного участка. Поскольку небольшие изделия проще заместить технологически, акцентировать внимание здесь будут на ручном производстве и выпуске мелкогабаритной продукции. Например, наибольшей популярностью у заказчиков пользуются так называемые лодочки, или кассеты из кварцевого стекла, как расходная деталь, используемая в диффузионных реакторах.

Второй этап предусматривает создание станочного парка и производство крупногабаритных изделий. Например, самый распространенный реактор (внешне похож на трубу) для микроэлектроники имеет длину почти 2,5 метра и диаметр 20 сантиметров, с кучей хвостовиков и патрубков, чтобы можно было вводить необходимую химию в процесс осаждения кремниевых структур.

И наконец, третий этап — строительство участка печей непрерывного действия для производства всех видов изделий из кварцевого стекла.

На данном этапе компания ТКК имеет сборочное производство в Китае, где закупает до 40–60% самой простой оснастки в виде труб, стержней и пластины из кварцевого стекла, представленных в виде заготовок. Завершающая стадия проекта предполагает увеличение собственной локализации в Зеленограде до 100%.

Сегодняшние задачи для ТКК — создание более высокоточных изделий из спецсплавов, которые ранее не производились в России, например легированного кварцевого стекла. «Раньше мы выпускали до 40 процентов высокотехнологичной продукции, а остальное производство — простые изделия, пользующиеся постоянным спросом. После завершения проекта практически 80 процентов будут составлять высокотехнологичные изделия. Для нас это большой шаг вперед. Кроме того, изменилось и качество продукции: оснастка, которую сейчас требует от нас рынок микроэлектроники, технологически ушла далеко вперед. И нам необходимо наверстать это время», — говорит Никита Ильин. К тому же выпускать продукцию с высокой добавочной стоимостью выгоднее: ее маржинальность доходит до 40%, тогда как более простых изделий — 15%.

Стоимость высокоточных изделий может колебаться от нескольких десятков тысяч рублей до несколько миллионов рублей за единицу. Например, если в среднем кассета для кремния стоит 30–50 тыс. рублей, то реактор для эпитаксии оценивается в 2–3 млн рублей, а отдельные экземпляры реакторов стоят свыше 5 млн рублей за единицу. Конечно, потребности рынка в более дорогостоящей продукции невелики. Если брать реакторы, например, под эпитаксию, то компания ТКК ориентируется на выпуск всего лишь десятка штук в год. Потребности рынка в менее дорогостоящих реакторах под диффузию составляют порядка 150–200 единиц изделий в год.

В ближайшие три года компания ТКК нацелена кратно нарастить выручку. «Если брать микроэлектронику, то мы можем импортозаместить объемы оснастки на сумму 100 миллионов рублей. Если рассматривать наши изделия для последующего производства лазеров, то это еще порядка 30–40 миллионов рублей в год. Однако сейчас к нам также начинают обращаться производители оптоволоконных систем, которые ощущают дефицит импортных комплектующих, — стоимость наших пресс-форм, с помощью которых эти компании могли бы делать вытяжку своего оптоволокна, будет превышать 100 миллионов рублей. А если вдруг в нашу страну совсем перестанут поставлять комплектующие для оптоволоконного кабеля, то это совсем другие потенциальные объемы для производства — порядка двух миллиардов рублей в год», — считает Никита Ильин.

Кварцевое стекло получают путем высокотемпературного плавления жильного кварца

Десятки долей миллиметра

Для промпредприятий, которым необходима оснастка, важны как особенности стекол, используемых в реакторах, так и высокая геометрическая точность изготовления изделий. «В техническом плане ключевая сложность заключается в том, что кварцевое стекло не поддается литейному производству и его формование происходит в кислородводородной среде, в узком коридоре высоких температур — около 1750 градусов по Цельсию. А ведь помимо плавления есть механическая обработка кварцевого стекла — при сварке и формовании стекла происходит нарушение его геометрических размеров, и нужно выдерживать точность в десятки долей миллиметра», — говорит Никита Ильин.

Примерно 80% своей продукции ТКК выпускает под заказ. Большая часть клиентов — предприятия микроэлектроники, которые, к примеру, обращаются с просьбой разработать высокоточную оснастку для конкретных производств. Оставшиеся 20% — это серийная продукция.

В ТКК считают плюсом то, что компания является небольшим, но узкоспециализированным нишевым игроком на рынке: это дает гибкость в решении узкопрофильных задач для заказчиков. Сейчас в ТКК всего 20 сотрудников, половина из которых — технологи и отдел продаж. В дальнейших планах при реализации проекта персонал будет расширен до 100–115 человек. Прежде всего вырастет количество рабочих — стеклодувов, кварцедувов, травильщиков.

«Мы беремся практически за любую задачу и предлагаем оперативные технические решения без усложненных и длительных согласований, которые свойственны корпорациям, — говорит Никита Ильин. — Например, при эпитаксии есть очень точные изделия со сложной переформовкой, где толщина стекла доходит до миллиметра и даже чуть меньше. И мы понимаем, что в процессе производства вероятность разрушения изделия доходит до 70 процентов. То есть при нагревании кварцевое стекло может лопнуть, поэтому в материале необходимо постоянно контролировать напряжение. Для нас это всегда вызов, потому что западные игроки избегают рисков и отказываются от выполнения подобных заказов».

Кварцевое стекло, как и любое другое стекло, довольно хрупкое. Поэтому самая частая причина замены оснастки — это ее бой. К разрушению кристаллической решетки кварцевого стекла приводят и высокие температуры, когда происходит так называемое раскварцовывание материала. Например, реактор для диффузии на заводах микроэлектроники считается расходным материалом, поскольку выдерживает порядка 20 высокотемпературных теплосмен, после чего изделие требуется заменить.

Среди уникальных разработок ТКК — формоустойчивые реакторы. «Нельзя просто так увеличить толщину стенки реактора, чтоб он дольше служил. Поскольку у кварцевого стекла есть архитектура, как у любого материала, то оно просто под собственным весом начнет разрушаться. Поэтому мы разработали ребра жесткости, которые позволяют на 15–30 процентов увеличить количество теплосмен реактора. Кроме нас, подобное никто не использовал серийно, даже на европейском рынке. В числе наших разработок также плазменное напыление на наружную часть реактора, благодаря которому в процессе эксплуатации изделие будет меньше деформироваться», — рассказывает Никита Ильин.

Выход в Китай

В целом предприятия, которые закупают продукцию ТКК из кварцевого стекла, позитивно отзываются о ней. К примеру, для одного из производителей микроэлектроники (здесь и далее названия компаний не приводятся из-за влияния санкций), у которого возникла необходимость замещения оснастки для диффузионных процессов в оборудовании японского производителя, решающим фактором оказалось умение компании проектировать всю оснастку с нуля. Предприятия из других сфер также опирались на сухие факты — им требовалось комплексное замещение импортной оснастки итальянского производства на эпитаксиальном участке производства, поэтому они оценили опыт команды в выпуске крупногабаритных изделий по сложным чертежам. Кроме того, при оценке компании ТКК специалисты обращают внимание на ее компетенции в специальных сплавах кварцевого стекла и отражающих покрытий.

Сейчас основной кейс для компании ТКК — технологический. Существенная часть ее расходов уходит на научные исследования и разработки. Основная сложность — в анализе и расшифровке технологий, которые «спрятаны» в оснастке зарубежных компаний. Так, на данном этапе в компании разбирают реактор, который ранее поставляла итальянская LTE. И если метод напыления, отражающего инфракрасное излучение, уже смогли воссоздать в собственной лаборатории, то необходимой защиты этого покрытия пока добиться не могут. А поскольку нельзя допустить, чтобы промпредприятия простаивали, время такой расшифровки весьма ограничено. В ТКК уверены, что смогут заместить высокотехнологичную оснастку в первом полугодии 2023 года.

Другая сложность для ТКК при реализации ее проектов связана с дефицитом спецоборудования. «Большую часть оборудования нам приходится разрабатывать самостоятельно. Например, в нашей стране нет больших печей отжига, которые нам требуются по микроэлектронике. Базовые печи отжига отечественных производителей рассчитаны на керамику или металл — у них один спуск-подъем, а нам необходима многоступенчатость. Поэтому нам приходится отдельно заказывать печь, отдельно блок управления и его программировать. Хотя задача с виду простая», — рассказывает Никита Ильин.

Часть техники все-таки удается приобрести в России. Сейчас ведутся переговоры с рядом отечественных предприятий о создании оборудования для химической очистки изделий из кварцевого стекла бесконтактным способом. Поскольку изготовление кварцевого стекла — это опасный вид производства, то его химическое травление необходимо делать максимально безвредным для сотрудников. И в компании рады, что разработка такой установки становится технически возможной в нашей стране.

Однако более высокотехнологичное оборудование в России пока не производится. На данном этапе ТКК требуются фрезерные станки с числовым программным управлением (ЧПУ) для высокоточной мехобработки, но они есть только иностранного производства. Если раньше компания планировала приобрести японскую или немецкую систему управления, то из-за санкций это сделать невозможно. Кроме того, важно понять, как дальше обслуживать имеющееся импортное оборудование, запчасти которого в нашу страну не поставляются. Сейчас в компании ТКК смотрят в сторону китайских производителей спецоборудования.

Большие надежды связывают с экспортом. До недавнего времени поставки ТКК осуществлялись в основном в прибалтийские страны. Теперь из-за ограничений в работе на территории Европы экспорт ограничен только Белоруссией, где работают крупные предприятия микроэлектронной промышленности, такие как «Интеграл». И несмотря на то, что поставки ТКК примерно на 80% ориентированы на внутренний рынок, свой дальнейший рост в компании связывают с международной экспансией — прежде всего с выходом на китайский рынок.

«Во-первых, там всегда есть спрос — даже по одному направлению микроэлектроники китайский рынок в разы превышает европейский. Во-вторых, китайские предприятия полупроводниковой промышленности специализируются на выпуске более массовой продукции из кварцевого стекла — труб, стержней и прочего. А высокоточные изделия и спецсплавы из кварцевого стекла в Китае почти не производят, так как это требует более сложной организации менеджмента и гибкости предприятий, поэтому они тоже зависят от оснастки западных игроков. И мы уверены, что в конкуренции с западными компаниями сможем добиться экономического превосходства», — заключает Никита Ильин.

Кварцевое стекло получают путем высокотемпературного плавления жильного кварца

Фото: Олег Сердечников

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Когда встают поезда Когда встают поезда

В России создан железнодорожный кран большой грузоподъемности

Эксперт
«Красный Содом» или политическая необходимость: сексуальная жизнь общества в первые годы советской власти «Красный Содом» или политическая необходимость: сексуальная жизнь общества в первые годы советской власти

Первые годы советской власти нередко считают расцветом сексуальной распущенности

Правила жизни
Закат Европы Закат Европы

Старый Свет лишается дешевой энергии — основы своей промышленности

Эксперт
Ностальгия в глаз попала: 7 редких фотографий из СССР, которые вызывают неподдельные эмоции Ностальгия в глаз попала: 7 редких фотографий из СССР, которые вызывают неподдельные эмоции

Перед вами — малоизвестные фотографии, сделанные в СССР

ТехИнсайдер
Об этике применения программных средств с элементами искусственного интеллекта Об этике применения программных средств с элементами искусственного интеллекта

Как пересекаются этика и искусственный интеллект?

Эксперт
Пережить черную полосу: что происходит с психикой при затяжном стрессе Пережить черную полосу: что происходит с психикой при затяжном стрессе

Что происходит с психикой, когда стресс и неопределенность становятся затяжными?

Forbes
Африка играет за себя Африка играет за себя

Современная Африка формирует субъектную суверенную политику

Эксперт
Деликатная тема Деликатная тема

Все о неприятных инфекциях – мифы, правда и анализы

Лиза
9 токсичных привычек, из-за которых слабеют тело и дух 9 токсичных привычек, из-за которых слабеют тело и дух

Как справиться с вредными привычками

Maxim
Пак Чхан Ук Пак Чхан Ук

Правила жизни режиссера Пак Чхан Ука

Правила жизни
Биологическое старение Биологическое старение

Можем ли мы отложить старение и так ли эффективен правильный настрой

Добрые советы
На вобле как на вобле: удивительные факты о данном виде рыб На вобле как на вобле: удивительные факты о данном виде рыб

Какие рыбы могут стать воблами и кого еще так называют

Правила жизни
«Дьявол заставил меня это сделать»: история об одержимости демоном, которая попала в суд «Дьявол заставил меня это сделать»: история об одержимости демоном, которая попала в суд

Процесс над Арне Шайенном Джонсоном — один из самых необычных в XX веке

VOICE
Живее всех живых. Посмотрите, какие машины все еще выпускают Живее всех живых. Посмотрите, какие машины все еще выпускают

Kегендарные автомобили, которые все еще можно купить новыми

РБК
Вино для друзей Вино для друзей

Российские виноделы меняют вектор экспортных поставок

Агроинвестор
Новости медицины Новости медицины

Как быть счастливыми и здоровыми, почему музыка помогает после инсульта и другое

Лиза
На изящном: история «Ночных птиц» Эдварда Хоппера — картины, повлиявшей на кинематограф На изящном: история «Ночных птиц» Эдварда Хоппера — картины, повлиявшей на кинематограф

Какой мир конструировал художник Эдвард Хоппер в своих полотнах?

Правила жизни
«Наркомовские сто грамм»: как пили на фронте «Наркомовские сто грамм»: как пили на фронте

Воспоминания ветеранов о Великой Отечественной сильно разнятся

Maxim
Как общаться с инспекторами ГИБДД, что говорить нельзя: советы сотрудника Как общаться с инспекторами ГИБДД, что говорить нельзя: советы сотрудника

Какие вопросы не стоит задавать сотрудникам ГИБДД при остановке?

РБК
Памук, Сёнмез и Кича: 5 книг о Стамбуле Памук, Сёнмез и Кича: 5 книг о Стамбуле

Пять книг, которые помогут влюбиться в магический город Стамбул

СНОБ
Как начать действовать, когда нет ни сил, ни желания Как начать действовать, когда нет ни сил, ни желания

Время от времени понимаем, что в жизни нужно что-то менять, но… ничего не делаем

Psychologies
У пациентов с недавно диагностированной деменцией выявили повышенный риск суицида У пациентов с недавно диагностированной деменцией выявили повышенный риск суицида

Как риск суицида зависит от диагностированной деменции

N+1
Месть умершей ведьмы: история проклятого дома в Харрисвилле Месть умершей ведьмы: история проклятого дома в Харрисвилле

Фильм ужасов «Заклятие» считается одним из самых страшных в истории жанра

VOICE
Почему вся жизнь на Земле использует в качестве источника энергии специфическую молекулу? Почему вся жизнь на Земле использует в качестве источника энергии специфическую молекулу?

Почему одной из важнейших молекул оказалась именно АТФ — аденозинтрифосфат

ТехИнсайдер
«Он был совсем тяжелым»: Виктор Чайка рассказал о состоянии Бориса Моисеева перед смертью «Он был совсем тяжелым»: Виктор Чайка рассказал о состоянии Бориса Моисеева перед смертью

Виктор Чайка разоткровенничался о последних днях жизни Бориса Моисеева

VOICE
Фотокатализ помог получить нитрилы электрохимически Фотокатализ помог получить нитрилы электрохимически

Разработан метод введения цианогруппы в бензильное положение молекул

N+1
Кому идет шегги — удобная стрижка с быстрой укладкой Кому идет шегги — удобная стрижка с быстрой укладкой

Легкая взлохмаченность и рваные пряди — шегги идет практически всем

РБК
Самый полезный фрукт, который по праву зовется фаворитом осени — гранат! Самый полезный фрукт, который по праву зовется фаворитом осени — гранат!

Чем же так полезны для здоровья гранатовые зерна и сок?

ТехИнсайдер
«Грязные танцы», «Событие», «Священные узы»: 6 фильмов о самом сложном выборе женщины «Грязные танцы», «Событие», «Священные узы»: 6 фильмов о самом сложном выборе женщины

Фильмы о том, как чувствуют себя женщины, лишенные права на аборт

Forbes
Между свободой и концлагерем: зачем нацисты создавали гетто и что в них происходило Между свободой и концлагерем: зачем нацисты создавали гетто и что в них происходило

Нацисты стремились не только уничтожить евреев, но сделать процесс «эффективным»

Forbes
Открыть в приложении