На Физтехе завершилась Вторая Всероссийская конференция по печатной и гибкой электронике, в которой приняли участие сотрудники более 40 предприятий отрасли, представители РАН, ведущих университетов, в том числе АО «НИИМЭ», АО «Микрон», АО ЦД Кристалл, АО «НПП «Исток», НПО «Орион», АО «Нанотроника», АО «ЗПП», НИЦ «Курчатовский институт», ИМЕТ им. А.А. Байкова РАН, ИНМЭ РАН, ИСПМ РАН, ИЭФ УрО РАН, ИАП РАН, ФИЦ КНЦ СО РАН, ИХТTМ СО РАН, ИФМК УФИЦ РАН, МГУ им. М.В. Ломоносова, ННГУ им. Н.И. Лобачевского, МГТУ им. Н.Э. Баумана, МИЭТ, ТПУ, ИТМО, РХТУ им. Д.И. Менделеева и другие.
Журнал «За наука» решил подвести итоги этого масштабного мероприятия и провел беседу с ключевыми участниками о текущем состоянии рынка микроэлектроники, его перспективах и представленных проектах.
Виктор Иванов, директор Института квантовых технологий МФТИ
— Как вы считаете, в каком направлении развивается рынок микроэлектроники? Какие основные тенденции можно выделить?
— Сегодня рынок сталкивается с множеством актуальных задач, требующих решения как можно скорее, особенно в тех областях, где мы пока что отстаем. К примеру, с началом эры электродвижения возникла острая необходимость в силовой электронике. Для того чтобы облегчить конструкции и развивать мобильные технологии, необходимо внедрять аддитивные технологии, что по сути подразумевает использование печатной электроники. Это направление требует активного развития сейчас, а в будущем — постоянного совершенствования.
Если же говорить о горизонте 10–20 лет, то перед нами стоит задача поиска новых идей для снижения себестоимости производства. Дорогая электроника, на которой основывается современный мир, включая процессоры, используемые в бытовой технике, создается с применением весьма затратных технологий. Нам необходимо искать более экономичные альтернативы. Среди уже намечающихся решений можно выделить микросхемы на двумерных материалах, разработкой которых в МФТИ в НЦМУ Перспективной микроэлектроники уже серьезно занимаются.
— Какие перспективные разработки и исследования в области микроэлектроники вы могли бы выделить в работе вашего института?
— Среди перспективных проектов стоит упомянуть исследования в области двумерных материалов и те же аддитивные технологии в микроэлектронике, важно их совершенствование. Разработка нового оборудования для литографии на сегодняшний день также является крайне актуальной задачей.
— Что хотелось подчеркнуть на самой конференции?
— Наша площадка предоставляет уникальную возможность найти подходящих партнеров и построить успешные кооперации. Конкурировать не обязательно; наша сила заключается в сотрудничестве. Все интересное впереди!
Алексей Большаков, директор Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ
— Как, по вашему мнению, развивается рынок микроэлектроники? Какие тенденции наблюдаются?
— В целом развитие микроэлектроники — стратегическая задача, которая позволяет наращивать технологический суверенитет страны, столь необходимый в последние годы. Но догонять, а тем более пытаться перегнать существующие решения в микроэлектронике на основе кремния и других, ставших уже классическими полупроводниковых материалов, весьма сложная задача. Быть в роли догоняющего всегда тяжело. При этом надо понимать, что многие технологии развивались на Западе, а теперь уже и в Азии на протяжении десятилетий, а мы много чего успели утратить, включая некоторые разработки Союза.
Но анализируя текущую ситуацию в отрасли, можно выделить как минимум два действительно перспективных направления, в которых можно двигаться вперед с существующими заделами. Это новые материалы и перспективные фотонные подходы. В частности, двумерные материалы, которыми мы занимаемся,— не единственный вариант, но один из важных. И здесь есть свои прорывы. Так, недавно была продемонстрирована масштабируемая технология создания элементов микропроцессоров на основе двумерных материалов. А в области фотонных подходов можно выделить передачу оптических сигналов и процессинга оптических сигналов на чипе.
— Какие перспективные разработки и исследования в области микроэлектроники вы могли бы выделить в работе вашего центра?
— Их много. Основной задел в нашем центре есть, как минимум, по двум направлениям. В свете конференции особо хочется выделить проекты группы под руководством Дмитрия Свинцова, заведующего лабораторией оптоэлектроники двумерных материалов нашего центра. Они развивают подходы миниатюрных фотодетекторов на основе двумерных материалов, в частности, графена и не только. Это проект НЦМУ перспективной микроэлектроники МФТИ, в рамках которого и реализуются инновационные технологии на основе новых функциональных материалов и фотонных устройств нового поколения.
В проекте группы Дмитрия Свинцова уже есть несколько ноу-хау в применении двумерных материалов и обработки сигнала. Не буду вдаваться в подробности, скажу лишь, что миниатюризация детекторов — как раз и есть один из шагов на пути создания оптических чипов для оптических фотонных вычислений. И это очень перспективная технология.
— Думаю, посетители конференции поймут. И здесь я хочу спросить, на что вы бы хотели обратить внимание, какие доклады или темы хотели бы выделить?
— Интересно послушать все: в программе было очень много интересных докладов.
Физтех выступает на передовых ролях, в моем представлении, в частности в разработках Института квантовых технологий под руководством Виктора Владимировича Иванова. Они сейчас реализуют технологии для создания уникальных принтеров для масштабируемой печати функциональных элементов. За печатными технологиями большое будущее, пускай пока сейчас еще есть серьезные ограничения по размерам, по компактности элементов, но это будет развиваться и будет востребовано как альтернатива классическим подходам с использованием методов литографии и травления.
Василий Столяров, директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ
— Как, по вашему мнению, развивается российский рынок микроэлектроники? Какие тенденции сейчас наблюдаются?
— Сейчас в этом направлении идет активное развитие, но для ощутимого результата требуются еще большие вложения. Мы до сих пор испытываем дефицит приборов, площадок, технологий и, к сожалению, кадров. Специалисты в этой области очень востребованы, но многие уходят в IT, хотя микроэлектроника обладает не меньшим потенциалом для успешного карьерного развития.
IT — во многом результат развития микроэлектроники: в его основе лежат те же чипы. При этом поддержка IT-рынка в России сегодня выше. Но именно микроэлектроника, а не IT, обеспечивает стране технологическую независимость.
В качестве примера можно привести США. Благодаря своим передовым разработкам эта страна может оказывать серьезное влияние на Китай просто потому, что располагает чипами, которые очень нужны китайской промышленности. Китай, в свою очередь, может влиять на другие страны. На наших глазах уже выстроилась определенная иерархия управления. Тот, кто контролирует микроэлектронику, опосредованно контролирует весь мир.
— В каком направлении стоит развиваться именно российскому рынку? Многие отмечают, что нам нужно найти свою нишу, а не просто догонять лидеров.
— Техническая база и технологии в целом универсальны. Поэтому, вне зависимости от выбранной ниши, необходима материально-техническая база для реализации этих процессов. На хорошей базе можно создавать разные виды микроэлектроники. А значит, в любом случае придется догонять лидеров, как минимум с точки зрения приборостроения и инфраструктуры, необходимых для реализации микроэлектронных процессов. Речь идет о литографии, напылении, имплантации, плазменном и химическом травлении, специальных газах для технологических процессов, выращивании кристаллов для подложек и многом другом. Это большой и крайне важный комплекс задач.
— Какие перспективные разработки и исследования в области микроэлектроники вы могли бы выделить в работе вашего центра?
— У нас широкий профиль. Мы работаем как со сверхпроводящей, так и с полупроводниковой микроэлектроникой, занимаемся магнитными, то есть спиновыми, системами. У нас много разработок, связанных со сверхпроводящей микроэлектроникой, включая аналоговые, цифровые и квантовые технологии.
Особенно сейчас важно развивать новые функциональные материалы с уникальными электронными подсистемами. В частности, это редкоземельные пниктиды, слоистые халькогениды, гетероструктуры на их основе, а также всевозможные нанопровода.
Мы создаем гибридные системы, которые позволяют совмещать полупроводниковые материалы со сверхпроводящими, магнитными или топологически защищенными системами. Это перспективное направление для микроэлектроники будущего. Здесь мы можем получить преимущества по сравнению с современными классическими микроэлектронными устройствами, поскольку уникальная контролируемая организация тонкой электронной структуры материала помогает создавать одноэлектронные транзисторы и сенсоры. Кроме того, материалы с подобными свойствами могут применяться в вычислительных устройствах различного типа, включая квантовые.
В частности, мы синтезируем новые материалы, исследуем их электрофизические свойства, разрабатываем и реализуем чипы на их основе, предлагаем решения для их успешного применения в микроэлектронике и развиваем предсказательную теоретическую базу. Ведь для того чтобы что-то предсказывать, необходимо иметь доказанную теорию и подтвердить ее работоспособность. А дальше все упирается в материально-техническое обеспечение и развитие приборостроительной базы.
Особо я бы выделил приборостроение. В нашем центре мы сами для себя проектируем и создаем технологические и исследовательские приборы лабораторного масштаба. Для изготовления чипов разрабатываем установки магнетронного и электронно-лучевого напыления, плазмохимического травления и литографии. Для исследований собираем и отлаживаем измерительные комплексы для аттестации чипов, которые сами изготавливаем. Кроме того, мы разрабатываем и производим криогенные исследовательские системы.
— Какие доклады или темы вы бы выделили на прошедшей конференции?
— Все очень интересно, поэтому трудно что-либо выделить. Сама гибкая электроника — специфическое и не самое широкое направление в микроэлектронике. В первую очередь оно ориентировано на устройства и области, где сложно использовать классические чипы и общепринятые промышленные технологии микроэлектроники: мягкие поверхности, гибкие мониторы и дисплеи и прочее. Кроме того, это направление интересно для космических технологий и хорошо подходит для 3D-печати.
На конференции, конечно, выступали сотрудники нашего центра, которые представляли проект, реализуемый в рамках НЦМУ,— создание уникальных сенсоров горючих газов, более энергоэффективных по сравнению с мировыми аналогами. У нас действительно есть разработки, которые позволяют предложить конкурентный продукт в этом направлении, востребованный индустриальными партнерами.
Важно отметить, что такие сенсоры имеют широкую сферу применения. Они востребованы в разных отраслях: в нефтяной и горнодобывающей промышленности, в автомобилестроении, в медицине, а также для мониторинга безопасности жизнедеятельности.
