В обозримом будущем нас ждет электронизация всего и всея

Шелепин Николай

28 декабря 2010 года

Закончился 2010 год, который принес собой много нового. Понятие «наноэлеткроника» стало широко применяться во многих сферах человеческой деятельности, во многих отраслях промышленности – сегодня оно на слуху у каждого. О будущем наноэлектроники,  о сегодняшних проектах, о перспективах, мы побеседовали с главным конструктором завода «Микрон», Николаем Шелепиным.

Существуют национальные проекты,  такие  как ГЛОНАСС и переход на электронные документы – биопаспорта и мультифункциональные социальные и платежные карты. Какие продукты и решения уже есть у «Микрона» для использования в этих проектах, и какие сейчас находятся в процессе создания?   

- Продукция, которую мы планируем выпускать, достаточно разнообразна. В планах по-прежнему остается разработка микросхем для навигационных систем ГЛОНАСС - GPSсовместно с новыми подразделениями в виде компании «М2М телематика», микросхем для цифрового телевидения, различных схем для применения в оборонно-промышленном комплексе и космосе, всевозможных промышленных и индустриальных микропроцессоров и сложных систем на кристалле.

Конечных продуктов и решений по теме ГЛОНАСС у «Микрона» на данный момент времени нет, и они могут появиться только в совместном сотрудничестве с той или иной компанией, которая владеет математикой и компетенциями в области навигации. Создание чипсета для ГЛОНАСС – это не просто разработка микросхем, это весьма сложная программно-аппаратная составляющая со  встроенной программой для реализации математических алгоритмов выделения сигналов ГЛОНАСС из общих сигналов, которые ловит радиочастотная схема. Данная разработка является весьма сложной и специфичной задачей и на «Микроне» ни к чему создавать свои собственные подразделения, которые бы занимались этой проблемой. В данном случае «Микрон» скорее будет выступать в качестве участника проекта. Так, например, одним из направлений, которое активно поддерживает корпорация и в котором мы планируем участвовать, является создание автомобильных терминалов "ЭРА-ГЛОНАСС", это терминалы, похожие на черные ящики для самолетов или кораблей.

Что касается электронных документов (биопаспорт – это упрощенное название, существует специальный термин: паспортно-визовые документы нового поколения), то разработанные у нас микросхемы находятся в данный момент времени на межведомственных испытаниях уже самих бланков и по результатам этих испытаний будут даны рекомендации по последующему производству отечественных микросхем для паспортно-визовых документов нового поколения.

Также у нас ведется работа для участия в проекте по универсальной электронной карте гражданина РФ, и стартовый задел под данную разработку также уже существует. Микросхема представляет собой электронное устройство в одном чипе,  на котором функционирует практически вся часть социальных приложений, которые должны быть в социальной карте. Серьезной, но  преодолимой сложностью является неожиданный пересмотр реализации данной идеи, который произошел  в 2010 году. Смысл данного изменения в том, что вместо создания единой социальной карты создается универсальная электронная карта и фактически во главу угла ставится функционирование в этой карте платежных приложений. Таким образом, решение проблемы производства такой карты замыкается на проблему создания национальной платежной системы, что само по себе представляет достаточно серьезную сложность и одновременно сдвигает сроки нашей разработки. Тем не менее, мы надеемся, что весной 2011 года у нас уже будут образцы чипов, которые мы начнем тестировать и сертифицировать по международным правилам – по наличию в них платежного приложения.

На Фестивале науки, где был представлен стенд Микрон, молодые люди интересовались будущим микроэлектроники. Есть ли какие-то революционные проекты, которые приведут в обозримом будущем к глобальным изменениям в жизни людей, таким, как появление автомобиля или мобильных телефонов?

- Начнем с того, что если считать революционным появление мобильных телефонов, первые из которых мы увидели в середине 90-х годов, и принимать во внимание те темпы, с которыми направление развивалось, то подобного рода изменение правильнее было бы называть эволюционным. Поскольку возможности микроэлектроники, с точки зрения повышения функциональных возможностей электроники, вкладываемых в тот же объем, продолжают развиваться по небезызвестному закону Мура, то и производство всей электронной аппаратуры идет такими же темпами. Мы видим, насколько изменилась функциональная сложность приборов. Если  несколько лет назад мы читали прогнозы о том, что скоро в любой точке земного шара мы будем ходить не просто с телефоном, а с неким подобием коммуникатора, по которому в любой момент времени сможем смотреть через веб-камеру на то, что у нас происходит дома, и перспективы такого изобретения казались нам чем-то еще очень далеким, то на сегодняшний момент наличие коммуникаторов является практикой. Дальнейшее продолжение приведет нас к тому, что из хождения  с мобильными телефонами с функцией коммуникатора мы все будем ходить с компьютерами. Это один из примеров. По всем другим направлениям следует ожидать таких же изменений, вплоть до появления человекоподобных роботов, что раньше считалось фантастикой. На сегодняшний день прототипы таких роботов уже существуют. Так, например, по США осуществляется автопробег, в котором автомобили ведут роботы, а  водитель всего лишь осуществляет функции контроля движения.

Скорее всего, в обозримом будущем нас ждет электронизация всего и всея, распознавание образов, распознавание ситуаций средствами электронной техники. В принципе более или менее серьезный ряд эволюционных изменений назревает в каждой области жизни, активно развиваются такие направления как генетика, биотехнологии. Человечество встало на грани очень тонкого момента – искусственного выращивания человекоподобных существ. Я думаю, что смесь электроники и достижений биотехнологии приведет к чему-то совершенно новому, и как будет выглядеть этот мир и что будет представлять его социальная основа на данный момент - не вполне понятно.

Как вы считаете, когда перестанет действовать закон Мура? Какие последствия может повлечь невозможность дальнейшей миниатюризации приборов?

- Прогноз о том, что закон Мура перестанет действовать, начался примерно 10 лет назад. Тем не менее, на данный момент времени никакой альтернативы тому, из чего традиционно делают цифровые ИС, пока не найдено. Серийные заводы уже строятся под уровень технологии 45 нм, продолжается закономерное движение к уменьшению проектных норм в следующие полтора раза и т.д. Несмотря на то, что часть мировых аналитиков смотрит на это со скепсисом, прогноз на 2 десятка лет еще достаточно четко рисуется, вплоть до упора в чисто физические ограничения, когда ничего меньше уже сделать нельзя и будут превалировать сплошные туннельные эффекты. Предполагается, что традиционная КМОП-схемотехника будет продолжать развиваться до проектных норм 6-10 нм. В данный момент в мире существует много направлений поиска решений, которые дадут принципиально новую элементную базу, но того, что из этого поиска сработает и даст эффект на замену традиционной схемотехнике, на мой взгляд, пока не обозначено. Какие бы элементы мы не разрабатывали, ценность они  будут иметь только в том случае, если мы будем делать традиционные ИС. Если мы будем говорить о принципиально новых решениях, то это должна быть электроника, которая будет действовать не по программам в двоичном коде, а каким-то совершенно иным способом, например, так, как действует мозг человека. К сожалению, электроники, которая действует аналогично мозгу человека, сейчас не существует.

Что в современном мире способствует развитию высоких технологий, а что тормозит?

- Если данный вопрос перевести в вопрос о российской действительности, то ответить было бы легче, тем более что российскую действительность можно сравнивать с состоянием в мире. Неоднократно отмечалось, что в России существуют проблемы, с которыми нужно бороться на уровне правительства. В первую очередь – это отсутствие смежных высоких технологий, которые потребляют ИС. В результате предыдущего 30-летнего исторического периода развития мы пришли к тому, что у нас нет элементной базы, нет микроэлектроники. После того как на «Микроне» построили фабрику, мы обнаружили что у нас нет производителей электронной аппаратуры, потребляющих эти ИС. Таким образом, одним из самых серьезных тормозов, с точки зрения развития микро- и наноэлектроники в России, является отсутствие в спроса на эти ИС. Если обратить внимание на такие совместные проекты, как производство телевизоров  в Калининграде и завод фирмы Samsung по производству телевизоров в Калуге, то мы увидим, что эти заводы не потребляют интегральные схемы, они потребляют уже готовые блоки для сборочного производства. Соответственно вопрос правительственного регулирования состоит в том, чтобы появился ряд заказчиков, которые в нужных объемах смогут потреблять ИС.

Далее, другой ряд вопросов состоит в том, что у нас есть трудности, которые неоднократно подчеркивали иностранные партнеры и которые заключаются в отсутствии законодательных  и нормативных решений для оперативного управления и покупки запчастей за рубежом.  Время уходит на решение проблем с таможней, составление и согласование международных договоров, в результате чего необходимое оборудование и материалы приходят к нам с существенным опозданием. Это также сдерживает развитие. Ускорению же способствуют,  во-первых, общемировые тенденции развития, а, во-вторых, намерения руководства страны, политика которого направлена на то, что мы пытаемся из страны, которая главным производит сырье, превратилась в страну, которая производит продукцию высоких технологий

Какие НИОКР проводятся сейчас специалистами Центра проектирования?

- Главное направление научных работ – это модификация лицензированных технологий. На данный момент времени осуществляется широкая модификация лицензированных технологий с проектной нормой 180 нм и далее 90 нм. Чтобы делать самую разнообразную электронную  компонентную базу, нужно иметь достаточно количество опций к тому технологическому оборудованию, которое позволяет реализовать минимальные размеры 0,18 мкм. Мы ведем собственную разработку по освоению наработки элементов, их описание и включение в состав библиотек для проектирования специфичных компонентов, что позволит проектировать аналоговые цифровые ИС.  Второе направление – это реализация собственной серии конструктивно-технологических решений, которые бы позволили сделать технологию с однократным электрическим программированием.  У нас есть технология с энергонезависимой, электрически перепрограммируемой памятью EEPROM, и эту опцию мы лицензировали, однако существует ряд приложений, в которых гораздо лучше использовать однократно программируемую память. Такой опции среди лицензионных у нас не было. Большой объем работы осуществляется также по разработке новых библиотек, обеспечивающих стойкость к спецвоздействиям, например, для применения в космических условиях. С точки зрения федеральных нужд, мы продолжаем работы по освоению и последующему внедрению в наш участок технологии формирования гетероструктурных биполярных транзисторов дополнительно к КМОП и получение технологии Би-КМОП с гетероструктурными биполярными транзисторами, которая обеспечивает получение радиочастот и сверхвысоких частот вплоть до 10 ГГц. Здесь мы выступаем как разработчики технологии и библиотек и в последующем сможем передать эти разработки другим дизайн-центрам.

Вы стали лауреатом премии Правительства РФ в области науки и техники, какие знания вам помогли в первую очередь?

- Я дважды становился лауреатом данной премии: за 2001 и 2007 год. Премию за 2007 год я получил в составе коллектива авторов по месту моей прошлой работы, за разработку серии микроэлектронных датчиков и преобразователей физических величин. Если отвечать на вопрос, какие знания помогли, то в первую очередь общие знания, которые дал университет, и специальные, которые я приобрел в процессе работы. Именно они и были применены  к тому предмету разработки, за который была получена эта премия.

Сегодня автоматика и электроника позволяют человеку элементарно не помнить таблицу умножения. Скажите, нужно ли сегодня учить математику классическим методом (как в былые времена – делить и умножать  «столбиком», считать «в уме» и т.п.) или идти «в ногу со временем» и довериться технике?

- На мой взгляд, необходимый уровень базовых знаний у любого человека должен быть. Не имея базовых знаний, люди будут очень плохо понимать то, что делают компьютеры, и смогут работать только повторителями ранее созданных идей. Если человек не понимает не просто арифметики, а высшей математики, если он не имеет понятия о том, как происходит процесс расчета, процесс измерения в аппаратуре, он никогда не создаст ничего нового. Поэтому, если у человека нет базовых знаний, он, допустим,  включает в интегральную схему какой либо измерительный прибор, видит, что прибор что-то показывает и начинает  записывать эти показания в компьютер. При этом, если он мгновенно не подумал о том, что показания прибора не соответствуют физическому смыслу, в столбик не разделил одно на другое, то через несколько дней обнаружит ошибку в измерениях. А это значит, что качество и объем работ будут страшно не соответствовать тому, что мы ожидаем. Если ты проводишь измерения, то либо на уровне моделирования, либо на уровне простого физического свойства необходимо понимать, соответствует ли то, что показывает прибор, физическому свойству, повторяется ли оно в показаниях. В книге Артура Блоха «Закон Мёрфи» есть самое замечательное правило научных исследований – «решая какую-либо задачу, неплохо знать ответ».

На «Микроне» работает много молодых людей. Что вы можете сказать о современной молодежи и их подготовке, об их приоритетах и знаниях? Какие перспективы могут быть открыты в направлении микроэлектроники для будущих молодых специалистов? Им будет сложнее, чем вашему поколению, так как уровень базовых знаний для начала работы повышается из года в год? Или наоборот – им откроются новые и обширные перспективы? Что вы можете пожелать или порекомендовать подрастающему поколению, стремящемуся работать в сфере высоких технологий?

Понятие «современная молодежь» достаточно сложно обобщить и применить ко всем ее представителям. Исходя из того, что я знаю, общаясь плотно со студентами МИЭТа, общий уровень базового школьного образования с которым абитуриенты идут в вуз, к сожалению, падает по всей стране. В какой-то степени это связано с демографической ситуацией в стране и тенденциями, по которым развивалось высшее образование. В данный момент времени сложилась парадоксальная ситуация, при которой  количество мест в вузах страны практически равно количеству выпускников. Такое развитие событий прогнозировалось уже давно, но, к сожалению, вовремя не было принято оперативных мер по ее исправлению и увеличению конкурса. Хотя на сегодняшний день и наметилась тенденция к повышению рождаемости, благодаря поддержке государством социальных программ, однако результат мы сможем наблюдать лишь в долгосрочной перспективе. Сложность для нас сейчас остается в том, что общий уровень подготовки студентов остается более низким, чем 20-30 лет назад. Однако хочу также отметить, что среди учащихся существует небольшое количество студентов, элита, которая обладает хорошими знаниями, интеллектом и практически сразу весьма квалифицированно включается в процесс разработки. Говоря об этом, можно привести в пример людей, которых мы отбирали в магистратуру. Параллельно с этим мы видим другую картину – молодой человек поступает в МИЭТ не потому, что имеет высокий проходной балл, а потому, что есть места,  во время учебы демонстрирует среднюю успеваемость и впоследствии оказывается таким же посредственным работником. В условиях, где ведутся исследования и разработки, взаимодействовать с такими специалистами проблематично. Такие примеры тоже есть. Подрастающее поколение, которое интересуется, сохранится ли востребованность в этом направлении, может быть уверено, что потребность в специалистах данного класса будет оставаться. У нас уже был период, когда все бросились в гуманитарии, в экономисты, но этот период прошел. Какое-то время люди скорее по инерции  еще несколько лет стремились освоить эти специальности, однако наяву был факт, что средняя зарплата выпускников технических специальностей была выше, чем гуманитарных. С учетом тех перспектив развития, о которых я  говорил выше, в нашей технической отрасли, в области информационных технологий, в наноэлектронике и прочих смежных отраслях работы останется много. Главное – это целеустремленность, повышение своего уровня компетенции и последующего нахождения себя на конкретной работе.

 

Все интервью