Сергей Завьялов: «Рынок СВЧ-решений – огромный и пока забит импортной техникой»::БИТ 09.2018
 
                 
Поиск по сайту
 bit.samag.ru     Web
Рассылка Subscribe.ru
подписаться письмом
Вход в систему
 Запомнить меня
Регистрация
Забыли пароль?

Календарь мероприятий
март    2019
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
24
30
31

показать все 

Новости партнеров

21.03.2019

Как работает IoT-платформа от Bosch? Расскажут 27 марта в Москве

Читать далее 

21.03.2019

OS DAY 2019. Инструменты, их разработка и опыт применения

Читать далее 

21.03.2019

Видео, кинки-вечеринки, гендерное равенство, секс в социальных сетях и другие нестандартные темы Российского Интернет Форума 2019

Читать далее 

20.03.2019

Qrator Labs защитила Универсиаду-2019 от DDoS-атак и взломов

Читать далее 

показать все 

Статьи

22.03.2019

5 вопросов о «цифре»

Читать далее 

21.03.2019

Все под контролем

Читать далее 

12.03.2019

Тренды по UC

Читать далее 

25.02.2019

Корневые причины неудач. Значимость бизнес-процессов в достижении целей организации

Читать далее 

25.02.2019

Зачем нам 5G?

Читать далее 

25.02.2019

Продвигаем ИТ-продукты/услуги

Читать далее 

25.02.2019

Какую модель выбрать?

Читать далее 

25.02.2019

Держим ушки на макушке?

Читать далее 

21.04.2017

Язык цифр или внутренний голос?

Читать далее 

16.04.2017

Планы – ничто, планирование – все. Только 22% компаний довольны своими инструментами для бизнес-планирования

Читать далее 

показать все 

Сергей Завьялов: «Рынок СВЧ-решений – огромный и пока забит импортной техникой»

Главная / Архив номеров / 2018 / Выпуск №09 (82) / Сергей Завьялов: «Рынок СВЧ-решений – огромный и пока забит импортной техникой»

Рубрика: Микроэлектроника


Сергей Завьялов:
«Рынок СВЧ-решений – огромный и пока забит импортной техникой»

Сергей ЗавьяловО «зрении» для беспилотников, кремний-германиевой технологии, санкциях и новой российской элементной базе рассказывает «БИТу» к.т.н., старший научный сотрудник радиотехнического факультета Омского государственного технического университета (ОмГТУ)

С сентября 2017 года в ОмГТУ под руководством Сергея Завьялова ведутся исследования по важному инновационному проекту в области связи и создания элементной базы. Работа включена в Федеральную целевую программу «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы». Бюджет проекта – около 60 млн рублей.

Сложный и амбициозный проект

Начнем с того, что есть «правила игры» от Минобразования: деньги дают, если есть софинансирование. Софинансирование может быть деньгами, а может – совместными работами.

Еще одно правило – софинансирование идет тогда, когда так называемый индустриальный партнер показывает в будущем некую коммерциализацию проекта. Индустриальный партнер у нас – ЦКБА (Центральное конструкторское бюро автоматики).

В связи с этим есть определенные нюансы. Наш проект получается более сложным и продвинутым, чем какой-нибудь прибор, который, грубо говоря, после завершения разработки можно просто собрать и включить в розетку. Поэтому бывает нелегко понять то, что мы делаем, с позиции применимости.

Название нашей работы звучит еще более сложно. Его даже не каждый прочитает до конца: «Исследование возможностей построения и разработка современной отечественной сверхвысокочастотной элементной базы на основе гетероструктурных биполярных транзисторов в части создания супергетеродинных приемных трактов дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн типа сверхбыстродействующая система на кристалле для создания принципиально новых типов аппаратуры, предназначенных для использования в существующих и разрабатываемых летательных аппаратах».

Если коротко говорить, то фактически мы занимаемся исследованиями и разработкой совершенно новой (сверхновой) элементной базы для нашей страны.

Элементная база – это, как известно, компонентная база. Есть широкое понятие «компонентная база» – стоит копейки, выпускается миллионами штук и массово используется в той же микроэлектронике (выпускают много стран, в том числе и Россия).

А есть специфическая элементная база, связанная со сверхвысокочастотными диапазонами. У нас в России есть те, кто что-то выпускает, но ассортимент и возможности российской промышленности здесь ограничены. В основном на рынке американцы. Причем американцы вытеснили даже европейцев с этого рынка в силу наличия почти бесконечного финансового ресурса и развитых технологий. И вот мы ввязались практически в такой сегмент со своей новой разработкой сверхвысокочастотного (СВЧ) и одновременно сверхширокополосного приемника. Стоит заметить, что два слова «сверхвысокочастотный» и «сверхширокополосный» означают, что в плане реализации наш проект крайне сложный и амбициозный. Почему?

Американцы вытеснили даже европейцев с рынка СВЧ. И вот мы ввязались практически в такой сегмент со своей новой разработкой сверхвысокочастотного и одновременно сверхширокополосного приемника

Даже наша промышленность сейчас выпускает какие-то части этих приемников, целые никто в России не делает. У нас тоже не совсем целый приемник, сказать точнее, это главный тракт приема, сверхвысокочастотного и сверхширокополосного. Есть дециметровый диапазон волн, а тут 20 ГГц: это уже к сантиметрам подходит.

Какое может быть его бытовое назначение? Довольно широкое и разнообразное: это все, что летает автономно, все, что ездит. Все парктроники, роботы-автомобили, дроны – все они должны уметь видеть. Фактически они используют в своем составе некие обязательные устройства, которые должны иметь радиолокационные компоненты, как часть, например, активного или пассивного радара. Это и есть радиолокационный приемник. Наша задача – сделать первичный преобразователь: он принимает, обрабатывает предварительно, отфильтровывает и отдает дальше полученные радиолокационные сигналы. Дальше начинается зона ответственности тех, кто работает над устройствами обработки сигнала.

Арсенид-галлиевые vs кремний-германиевых

У нашего технологического партнера есть сверхвысокочастотная продукция. ЦКБА выпускает ее на протяжении десятков лет. На предприятии наработан в этом направлении большой опыт. Как и все заводы, сейчас Центральное конструкторское бюро автоматики заинтересовано в так называемой диверсификации производства – появлении коммерческой продукции.

Мы находили при поиске информации по нашей теме миниатюрные микросхемы радаров, сделанные на Тайване. Такие материалы помогли лучше обосновать нашу работу, поскольку это мировая тенденция: все, что движется, летает и т.д., сейчас снабжается устройствами технического зрения.

Эта техника должна все видеть, причем в том самом радиолокационном диапазоне, о котором я говорил. Есть современные оптические решения, но они не позволяют полностью закрыть потребности движущегося объекта: тому виной сильный дождь, снег, туман и другие атмосферные явления.

Еще одно применение кроме сферы радиолокации – охранные системы, где требуется обнаружение приближающихся объектов. В итоге все это вошло в будущую коммерциализацию нашего проекта.

Но это будущее, а на нынешнем этапе нам необходимо разработать микросхему приемника. Что это за приемник? Представим себе его как систему, состоящую из некоторого числа кубиков. Каждый «кубик» можно выделять как тему для отдельной научно-исследовательской работы. Открываем элементную базу: отдельно компонент такой, отдельно – другой. Наша задача многогранная, создать все «кубики» и свести их воедино. При создании каждого «кубика» сверхвысокочастотные и сверхширокополосные технологии добавляют массу сложностей.

Какие подходы, методы решения? В Омском государственном техническом университете создали группу разработчиков «систем на кристалле». Речь идет не о приемнике, готовой плате, а о микросхеме, это – кристалл. Существует множество технологий кристаллов. У нас в стране традиционно любят арсенид-галлиевые технологии применительно к СВЧ: есть предприятия, которые по ним работают. Но за пределами России в последние годы получили развитие более совершенные решения на кремний-германиевых технологиях (не путать с просто кремниевыми).

У нас нет предприятий, работающих с такими технологиями. Это технологическое отставание необходимо преодолевать. Если говорить о финансировании, то стоимость такого предприятия далеко не «космическая».

Про Евросоюз, санкции и импортозамещение

Мы не просто разрабатываем решения, но на каждом этапе выпускаем экспериментальные образцы. Данные образцы мы обмеряем, процедура, надо сказать, небыстрая. От момента сдачи разработанной нами документации до момента появления экспериментального образца проходит шесть и более месяцев. Поэтому у нас довольно жесткие темпы реализации, сроки ограничены. Приходится не просто быстро учиться, но и также оперативно преодолевать все возникающие ошибки и трудности.

Почему это сложная задача даже для ученых Омского политеха? Потому что это новое направление, мы его создаем с нуля. Почему мы уверены, что у нас в итоге все получится? В составе группы разработчиков молодые ученые, многие уже с кандидатскими званиями, в основном окончили наш университет.

Есть в вузе своя современная лаборатория «систем на кристалле», дизайн-центр. Таких дизайн-центров на всю Россию всего лишь около 50. Специалистов подобного рода в стране немного.

Кстати, не так давно на совещании у Президента России по радиоэлектронике об этом тоже шла речь и подчеркивалось, что данный рынок колоссальный внутри нашей страны –сотни миллиардов можно заработать.

Самое время вспомнить о нашем любимом слове «импортозамещение». От перехода на свою продукцию все равно никуда не деться: повсюду американские микросхемы

Взять тот же рынок СВЧ-решений – он огромный, сейчас пока буквально забит импортной техникой. Он более дорогой, не такой массовый, но крайне перспективный.

Самое время вспомнить о нашем любимом слове «импортозамещение». От перехода на свою продукцию все равно никуда не деться: повсюду американские микросхемы. Мы их тоже изучаем, используя мощный технический инструментарий. Вообще речь идет не о слепом копировании западного образца, а об изучении технической реализации той же микросхемы.

Одно дело, когда мы предполагаем, что это можно сделать, другое – когда видим на практике, как это реализовали другие, и мы понимаем, куда двигаться дальше в этом направлении. Появляется четкая логика в наших исследовании.

Вернемся к передовой кремний-германиевой технологии, которую мы начали использовать в своей работе сразу после создания дизайн-центра ОмГТУ (или лаборатории «систем на кристалле»).

После запуска дизайн-центра ОмГТУ вступил в Европейскую ассоциацию вузов – Europractice. Фактически в ней состоят все основные вузы Евросоюза и часть российских. После вступления наш университет получил доступ к исследовательской базе и фирменному программному обеспечению на фоне санкций. Тут стоит заметить, что есть очень тонкая грань в отношениях европейцев с российскими исследователями из вузов.

Например, некоторые вузы буквально «отрублены» от участия в Europractice, да и вообще от всех научных центров в странах, которые поддерживают санкции.

Фирменный программный продукт, который мы получили в рамках ассоциации Europractice, к сожалению, не имеет российских аналогов. Я специально акцентирую внимание: нет отечественного импортозамещающего софта, аналогичного используемому нами в рамках партнерства с европейцами.

И нет уверенности, что появится этот аналог из-за сложности темы, ее специфики, постоянного развития технологий и богатого арсенала разработчиков, которых ЕС привлекает в данную тему со всего мира. Цена подобного продукта измеряется от 20 млн рублей за рабочую версию до сотен миллионов.

Зачем европейцам в целом продолжать сотрудничество с российскими вузами при нынешнем глобальном раскладе? Думаю, они прекрасно понимают, что им нужны квалифицированные ресурсы из других стран, и Россия здесь как раз является производителем интеллектуального ресурса. Кроме того, они имеют доступ к нашим разработкам, лабораторной базе всех вузов участников программы, а их порядка двухсот!

Мало того, в Europractice собирают заказы со всех вузов на изготовление экспериментальных образцов, зарабатывая и на этом: собрали все воедино и заказали большую промышленную пластину размером 10 и более сантиметров. Потом это буквально «распиливается»: для каждого вуза отгружается заказчику. Все четко, честно, в сроки и т.д. В итоге за приемлемую цену мы можем получить образцы чипов. Эти чипы могут быть сделаны на всех мировых известных фабриках полупроводников в Малайзии, Германии, Тайване.

Кремний-германиевая продукция есть у немцев и у тайваньской TSMC. Причем у немцев эти полупроводниковые фабрики уже анонсируют прогноз своих технологических достижений – граничные частоты транзисторов в 500 ГГц, американцы даже отстают от них (в США – около 400 ГГц).

Может быть, здесь и есть та причина, по которой европейцы играют сами, по своим правилам, продолжая работу с той же Россией. На этом глобальном фоне наша задача – используя доступ к международным наработкам, реализовать создание СВОЕЙ современной элементной базы.

Добавлю еще один плюс кремний-германиевой базы в нашем случае. Есть аналоговая схемотехника тех же самых микросхем, есть цифровая. А кремний-германиевые технологии позволяют совмещать и то, и другое. Можно делать аналоговые узлы и прямо тут же можно внедрять цифровые, включая интерфейсы, узлы преобразователей, коммутаторы.

Дальше уже может быть обработка, если все это развивать системно. Например, после того как будет готов наш «кусок приемника», кто мешает дальше взяться за тему обработки сигнала?

То есть оцифровка, преобразование, туда даже можно процессоры внедрять. А это уже вычислитель получается, причем с использованием СВЧ- и широкополосных решений. «Система на кристалле» и предполагает умение все это создавать самим. Возьмем наших известных производителей, работающих по арсенид-галлиевой технологии. Они не могут внедрить такую обработку в свои продукты. Они могут только аналоговую часть туда внедрить, и все.

О вузе, разработке и больших перспективах

Наш проект планомерно развивается. Сроки у нас по проекту ограничены концом 2019 года. Нужно многое успеть: разработать, проверить, внести необходимые корректировки. Наша команда, которая работает над проектом, по большей части воспитана в аналоговой схемотехнике (здесь у нас большой опыт), с цифровой при этом тоже знакома.

За 2018 год мы сделали уже четыре варианта микросхем, получили экспериментальные образцы. Приходится очень четко работать с финансами, они ограничены бюджетом финансирования проекта. Но мы к этой работе были готовы, нашему коллективу уже много лет.

Работали раньше с другими диапазонами, технологиями, приемниками, передатчиками и даже системами, что позволило поставить себе новую планку достижений.

За последние 8-10 лет вуз вложил очень много денег в свои основные фонды, в развитие разных направлений (химия, машиностроение, радиоэлектроника). Имевшиеся деньги после сложных лет не распылили, куда попало, а именно инвестировали в оборудование целевыми вложениями. Причем в нашей отрасли эти вложения себя полностью окупили.

Если касаться процедуры разработки, то она сложная. Во-первых, это анализ технического уровня, изучение современных решений в СВЧ- и широкополосных приемниках –максимальный сбор открытой информации.

В том числе патенты: замечу, что наших совсем мало, преобладают иностранные. Тематика их разнобойная, потому что в нее пытаются включать все системы беспроводной передачи информации.

Наш приемник, кстати, можно назвать заготовкой для систем передачи информации. Поэтому еще раз хочется сказать о широком потенциальном фронте применения разработки: техническое зрение, системы связи, обнаружения, передачи данных, системы радиолокации и т.д.

Например, есть перспективное направление работ, связанное с тем, что сейчас города насыщены электромагнитным излучением: мобильные сети, теле- и радиоканалы. Излучать практически уже нельзя больше ничего. Есть практически наработанные способы обработки сигналов, которые позволяют на основе анализа этого пассивного фона реализовать новые технологии.

Например, пропал после вылета беспилотник, как его обнаружить? Понятно, что не только сам дрон должен «смотреть», куда он летит, его-то тоже надо обнаружить и отслеживать. И вот, чтобы его не «подсвечивать», специально не облучать, можно использовать пассивное городское излучение для его обнаружения.

И тут как раз нужен первичный приемник, преобразователь. Во всех существующих диапазонах ведется анализ данных, можно даже координаты рассчитать, – это уже другая работа, требуется специфический вычислитель.

Мы когда начали изучать эти проблемы, сразу оценили, насколько большое будущее у разработок, которыми мы занимаемся. И еще нам повезло с индустриальным партнером –омским предприятием ЦКБА, у них очень серьезные компетенции в СВЧ-технологиях.

Подготовил Евгений Белкин

В начало⇑

 

Комментарии отсутствуют

Комментарии могут отставлять только зарегистрированные пользователи

Выпуск №02 (85) 2019г.
Выпуск №02 (85) 2019г. Выпуск №01 (84) 2019г.
Вакансии на сайте Jooble

           

Tel.: (499) 277-12-41  Fax: (499) 277-12-45  E-mail: sa@samag.ru

 

Copyright © Системный администратор

  Яндекс.Метрика