В этот сентябрьский четверг в московском корпусе МФТИ по адресу Климентовский пер., 1 вновь собрались научные журналисты, блогеры и ученые из ведущих российских научных центров. Темой встречи стало будущее электроники — область, где Россия сталкивается с серьезными вызовами, но одновременно имеет и прорывные научные заделы.
Докладчиками выступили: Алексей Большаков, директор Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ: Андрей Зенкевич, заведующий лабораторией функциональных материалов и устройств для наноэлектроники МФТИ; Сергей Пономаренко, директор Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова РАН; Ансар Сафин, заместитель директора ИРЭ им. В.А.Котельникова РАН, руководитель молодежной лаборатории в РАН; Иван Круглов, заведующий лабораторией компьютерного дизайна материалов Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ; Виктор Казанцев, заведующий лабораторией нейробиоморфных технологий МФТИ, и Алексей Фаустов, заместитель директора департамента индустриальных программ Сколково.
После краткого приветственного слова от Егора Быковского, сессию открыл Алексей Большаков, рассказав о смене парадигмы в микроэлектронике и фотонике, переход от кремния к двумерным материалам. Он упомянул об известном законе Мура и о том, что пределы кремниевых технологий могут преодолеть новые технологии и материалы, такие как графен, фотонные интегральные схемы, двумерные гетероструктуры.
“Для бизнеса это означает практическую революцию в ключевых отраслях. В телекоммуникациях переход на 2D-материалы позволит на порядок увеличить скорость передачи данных для сетей 6G и дата-центров. В потребительской электронике их гибкость является ключом к созданию нового поколения небьющихся гибких дисплеев и носимой «умной» одежды. А в медицине эти материалы уже становятся основой для сверхчувствительных сенсоров для экспресс-диагностики и таргетной терапии рака”, — отметил Алексей Большаков.
Затем выступил Андрей Зенкевич, рассказав о перспективах энергонезависимой сегнетоэлектрической памяти (FeRAM). Он подчеркнул, что недавнее открытие сегнетоэлектричества в диоксиде гафния, уже используемом в индустрии, стало настоящей революцией.
«Это позволяет нам интегрировать память непосредственно над логическими элементами чипа, используя существующие техпроцессы. Такая архитектура “вычислений-в-памяти” — огромный шаг к созданию более быстрых и энергоэффективных процессоров, в том числе для нейроморфных систем», — отметил Зенкевич.
Затем Сергей Пономаренко представил мир органической электроники. Он продемонстрировал, как органические полупроводники уже изменили нашу жизнь благодаря гибким OLED-дисплеям и открывают новые горизонты в биосовместимой электронике.
«Органические транзисторы могут работать в водной среде, что делает их идеальными биосенсорами, способными детектировать сверхмалые концентрации вирусов или антител. Возможно, именно органическая электроника станет тем мостиком, который соединит человека и машину в будущем, о котором говорит Рэймонд Курцвейл», — поделился своим видением ученый.
Следующий докладчик, Ансар Сафин, перенес аудиторию на передний край физики — в область терагерцовой спинтроники. Он объяснил, что традиционная электроника достигает своего частотного потолка, в то время как устройства на антиферромагнетиках способны работать на терагерцовых частотах, открывая путь к системам связи нового поколения.
«Ключевая проблема — для работы этих устройств требуются огромные плотности тока. Сейчас мы работаем над снижением этого порога и увеличением выходной мощности, чтобы сделать технологию практичной», — пояснил Сафин.
После него Иван Круглов объяснил, как искусственный интеллект превращает многолетние научные поиски в быстрый и точный инжиниринг. Вместо дорогостоящих экспериментов методом проб и ошибок, его команда использует нейросети для целенаправленного «проектирования» материалов с заданными свойствами — от жаропрочных сплавов для авиадвигателей до сверхтонких материалов для электроники нового поколения.
«Синергия ИИ и реальных испытаний — наш главный инструмент для создания прорывных технологий. Мы уже видим конкретные результаты: так, путь к созданию новых сверхпрочных сталей для атомных реакторов мы сократили с двух лет до двух месяцев, что кардинально меняет скорость R&D в отрасли», — подчеркнул Иван Круглов.
Затем Виктор Казанцев рассказал про нейроэлектронику и нейробиоморфные технологии. В электронике появились нейроморфные вычисления, использующие принципы построения нейронных сетей мозга. Мемристоры – резисторы с памятью, имитирующие синапсы – обеспечивают значительное преимущество в энергоэффективности по сравнению с традиционными вычислительными системами и позволяют аппаратно выполнять операции, необходимые для обучения нейронных сетей. Нейроэлектронные устройства на основе мемристоров могут применяться в качестве бортовых вычислительных систем для биоморфных роботов. Преимущества нейроморфных/нейробиоморфных технологий – прежде всего энергоэффективность, на порядки превосходящая существующие технические решения. Хотя проблема материалов важна, основным препятствием для создания биоморфных роботов, например, роботов-птиц, является сложность управления большим количеством исполнительных механизмов в реальном времени. Искусственный интеллект даёт надежду на решение задачи адаптивного управления такими системами.
«…энергопотребление будет на несколько порядков ниже, чем у тех технических решений, которые мы используем», — резюмировал Казанцев.
Завершил деловую часть Алексей Фаустов, заместитель директора департамента индустриальных программ Сколково, представив взгляд со стороны индустрии. Он честно обозначил болевые точки: технологическое отставание в литографии, критическую зависимость от зарубежных систем проектирования (EDA) и главный барьер — отсутствие у российских компаний долгосрочного планирования.
«Горизонт планирования в 2-3 года не позволяет инвестировать в науку, где цикл разработки занимает 10-15 лет. Мы не должны пытаться догнать Запад в гонке нанометров. Вместо этого нужно сфокусироваться на тех нишах, где у нас есть и научный задел, и технологическая база, например, в интегральной фотонике», — заключил Фаустов.
После докладов участники переместились в кулуары, где завязались оживленные дискуссии, продолжавшиеся до позднего вечера.
