Эксперты РИНКЦЭ о технологических сложностях разработки микроэлектроники для стратегических отраслей
На фоне информации о создании отечественного аналого-цифрового преобразователя (АЦП) эксперты Государственного центра научно-технологической экспертизы (РИНКЦЭ) проанализировали технологические сложности разработки микроэлектроники для стратегических отраслей. Специалисты отмечают, что создание радиационно-стойких компонентов требует не только высокой культуры проектирования, но и развитой химической промышленности для обеспечения особо чистыми материалами.
Высокая скорость и жесткие требования
Комментируя ситуацию, эксперт РИНКЦЭ, преподаватель РАНХиГС Дмитрий Пшиченко пояснил, что такие микросхемы являются основой высокоскоростной электроники.
«Проще говоря, это микросхема, которая переводит очень быстрые аналоговые сигналы в цифровой вид для дальнейшей обработки. Такие микросхемы используются в радиолокации, спутниковых системах связи, космической аппаратуре, бортовой электронике. Без них невозможно построить современную цифровую радиолокационную станцию или систему обработки сигналов на борту космического аппарата».
По словам эксперта, ключевое требование к таким компонентам — радиационная стойкость.
«Чип должен надежно работать в условиях космического излучения или повышенного радиационного фона».
АЦП данного класса применяются в космических аппаратах, спутниковой связи, ядерной энергетике, авиационной электронике. Пшиченко подчеркнул, что разработка относится к высочайшему уровню аналоговой схемотехники.
«На таких скоростях начинают критично влиять шумы, паразитные емкости, нелинейности, требования к синхронизации. Удержать заявленные характеристики крайне сложно и требуется высокий уровень технологий производства».
Он также обратил внимание на невозможность быстрого копирования зарубежных образцов.
«Быстро даже скопировать такой чип невозможно, так как нужен свой техпроцесс, своя школа аналогового проектирования и цикл испытаний. По моей оценке, в России при отсутствии устойчивой школы высокоскоростной аналоговой микроэлектроники и отлаженной радиационной базы сроки запуска в производство таких чипов — 6–8 лет».
Химический фактор: проблема исходных материалов
Другой эксперт РИНКЦЭ указал на системные ограничения, связанные с производством особо чистых материалов, необходимых для выпуска таких микросхем. Доктор технических наук, основатель стартапа «Мембраны будущего» Илья Воротынцев отметил:
«Разработка 12-разрядного радиационно-стойкого АЦП с частотой свыше 1 ГГц — задача очень высокого технологического уровня. По быстродействию такие решения в мире существуют уже, например, Texas Instruments выпускал сопоставимые АЦП ещё в конце 2000-х. Однако ключевая сложность здесь — радиационная стойкость, требующая специализированных технологий (в том числе SOI) и жёсткого контроля одиночных эффектов».
Эксперт подчеркнул важность исходных материалов для производства.
«Для производства таких КМОП-микросхем необходимы силан, дихлорсилан, фосфин, диборан, арсин, фтор- и хлорсодержащие газы для плазмохимии, а также высокочистые водород, азот и кислород. Их чистота должна контролироваться на уровне ppm–ppb-ppt, иначе невозможно обеспечить ни 12-битную точность, ни радиационную стойкость».
По словам Воротынцева, производство части этих веществ и технологий глубокой очистки в России ограничено, что напрямую влияет на устойчивость технологической цепочки.
«Важно понимать, что гигагерцовые микросхемы требуют полноценной промышленной экосистемы. Проблема здесь носит системный, а не исключительно управленческий характер».
Источник: CNews