Компонентная база: в СамГТУ создали дизайн-центр микроэлектроники

В Самарском государственном техническом университете в 2022 г. был создан Поволжский дизайн-центр микроэлектроники. Междисциплинарные исследования ученых вуза в области микроэлектроники помогут вывести отечественную промышленность, в том числе оборонную, на новый технологический уровень.

Среди главных проблем отрасли, перечисленных в  концепции государственной политики по  развитию российской микроэлектроники до  2030 года, названы отставание отечественных технологий от  мировых на  10-15 лет и  зависимость от  зарубежных поставок. Решить их  должны специалисты системы дизайн-центров, открывающихся в  стране, чтобы упростить кооперацию между разработчиками и  потребителями. По  сути, это конструкторские бюро, в  которых инженеры будут создавать компоненты, способные заменить импортные.

"Единственным драйвером здесь может быть оборонно-промышленный комплекс, и  неслучайно дизайн-центр создан на  оборонном факультете,  — считает директор дизайн-центра, декан инженерно-технологического факультета, заведующий кафедрой "Радиотехнические устройства" СамГТУ, доктор технических наук Сергей Ганигин. —  У  нас большой задел в  проектировании систем вооружений, лицензия на  проектирование боеприпасов, огромный опыт работы в  системе гособоронзаказа и  потенциал для разработок в  сфере электронных технологий".

Только в  прошлом году университет выполнил 66% от  общего числа научно-исследовательских работ российских вузов в  системе гособоронзаказа. Например, политеховцы совместно с  дизайн-центром московского Научно-исследовательского института микроэлектронной аппаратуры "Прогресс" ("НИИМА "Прогресс") работают над адаптацией их  продукции под потребности самарских предприятий. В  их  числе  — НИИ  "Экран", выпускающий системы радиоэлектронной защиты боевых самолетов и  вертолетов.

Однако новые инженерные решения применяются как в  "оборонке", так и  в  "мирных" проектах. Так, на  инженерно-технологическом факультете занимаются технологией применения технических алмазов детонационного синтеза, которая востребована при шлифовке или полировке полупроводниковых пластин  — кремния, карбида кремния, а  также оптических стекол. Ее  внедрение позволяет оборонным предприятиям диверсифицировать производство, выпуская продукцию гражданского назначения.

В  микроэлектронике также нередко используются чистые химические вещества в  качестве проявителей, травителей, фото-, рентгеночувствительных и  абразивных материалов. Их  политеховцы получают из  отечественного сырья в  сотрудничестве с  НИИ  молекулярной электроники (Московская область, г.  Черноголовка), где у  СамГТУ есть базовая кафедра.

Научная группа под руководством профессора кафедры "Радиотехнические устройства", доктора химических наук Юрия Мощенского разрабатывает устройства, позволяющие определять тепловые свойства энергонасыщенных материалов с  помощью дифференциально-термического анализа. Приборы, работающие со  взрывчатыми веществами от  пороха и  топлива до  угля,  — один из  основных элементов измерительной техники в  отрасли.

Здесь  же, на  факультете, создаются для горнодобывающей промышленности системы управления взрывом и  регистрации процессов, возникающих при детонации. Ежегодно эта отрасль потребляет пять миллионов единиц электронных детонаторов. В  каждом средстве инициирования установлен микроконтроллер, стоимость которого, при рентабельном производстве, не  должна превышать 4-7 рублей. Однако с  введением санкций эти преимущественно американские микросхемы выросли в  цене в  десять раз и  стали практически недоступны отечественным предприятиям. Задача ученых Политеха  — адаптировать для сверхминиатюрных корпусов существующие архитектуры микроконтроллеров. Фактически эта перспективная для импортозамещения ниша не  занята.

Еще одно прикладное направление  — геофизическое приборостроение. Устройства, управляющие процессами в  нефтяных и  газовых скважинах, состоят, в  том числе из  компонентов цифровой и  аналоговой микроэлектроники, как правило, зарубежного производства. В  Политехе  же разрабатывают комплексы управления перфорацией скважин с  гидравлическим каналом связи, то  есть с  передачей сигнала по  насосно-компрессорным трубам. Вся элементная база, системы тестирования и  калибровки рассчитаны на  жесткие условия эксплуатации в  критическом для них диапазоне температур  — до  125 градусов, то  есть превосходят по  своим возможностям импортные аналоги.

У  факультета есть собственная учебно-производственная база "Роща", на  которой недавно появилась площадка летных испытаний. Там ученые испытывают разработанные ими системы точного позиционирования, встраивая их  в  беспилотные летательные аппараты, а  также настраивают и  калибруют  их. Также политеховцы создают на  отечественной элементной базе системы сигнализаторов, пожарных извещателей и  промышленных контроллеров во  взаимодействии с  самарскими предприятиями  — ООО  "Открытый код", РКЦ "Прогресс" и  отделением НИИ  Радио.

Технологии программно определяемого радио  — еще одно научное направление, в  рамках которого специалисты университета разрабатывают приемопередатчики, модуляторы, демодуляторы, смесители, малошумящие усилители. Из  них выстраивается целый комплекс, который может выполнять поставленные задачи, например, передавать сигналы и  определять координаты объекта в  пространстве, вести обмен данными.

Внутри специальности "Радиотехника" в  вузе есть профили, связанные с  микро- и  наноэлектроникой, однако в  Политехе планируют открыть самостоятельные образовательные модули в  сотрудничестве с  Московским институтом электронной техники (МИЭТ) и  НИИМА "Прогресс". С  МИЭТ уже заключен договор, в  рамках которого в  прошлом году, окончив бакалавриат в  Самаре, в  московскую магистратуру поступили два, а  в  этом  — еще пятеро выпускников вуза. В  дизайн-центре хотят видеть инженеров, которые смогут работать с  конструкторской документацией, разрабатывать архитектуры и  структуры микросхем, понимать принципы работы аналоговой и  цифровой схемотехники.

Программа развития нового подразделения Политеха предполагает проведение целого спектра измерений, связанных с  разработкой устройств сверхвысоких частот, на  которых функционируют навигационные системы GPS и  ГЛОНАСС,  — это 1,5, 1,6 гигагерц и  выше. Также ученым доступны разработки автоматизированных рабочих мест, с  частотой до  6 гигагерц, а  в  перспективе  — и  до  44-46 гигагерц.

Тут  же будет вестись сквозное проектирование электронных систем от  подготовки технического задания до  проектирования электронных модулей и  конструкторской документации к  производству опытных образцов.

Кроме того, университет вошел в  ассоциацию вузов по  электронной компонентной базе, что даст возможность обмениваться наработками с  профильными научными, образовательными организациями и  предприятиями реального сектора.