Председателю Правительства были продемонстрированы разработки Курчатовского института для рынка критической информационной инфраструктуры и перспективные микроэлектронные системы.

Прежде всего, это набор микропроцессоров и коммуникационных интегральных схем для создания автоматизированных систем управления технологическими процессами. На базе этих компонентов и программного обеспечения, разработанного в Центре, за последние годы создана линейка программируемых логических контроллеров как унифицированное межотраслевое решение для автоматизации отраслей экономики. Функциональные характеристики данных продуктов позволяют разрабатывать доверенные автоматизированные системы, решая важную государственную задачу обеспечения технологической независимости и информационной безопасности объектов критической инфраструктуры страны.

Разработка и внедрение отечественных технологий, материалов и оборудования для производства пассивных электронных компонентов обеспечивают повышение технологической независимости российской радиоэлектронной промышленности. Одним из важнейших направлений работы Консорциума является поддержка процесса создания и развития системы горизонтальных связей между отечественными предприятиями и научными организациями в целях трансфера передовых разработок в производство ПЭК.

Отсутствие на отечественных фабриках массового производства интегральных бескорпусных микросхем, предназначенных для использования в качестве активной части кварцевых генераторов, и отсутствие выпуска дешевых массовых отечественных металлокерамических корпусов для SMD-монтажа резонаторов и генераторов серьезно сдерживают развитие производства пассивной компонентной базы гражданского назначения в части устройств стабилизации частоты и закрывают выход на экспорт отечественных изделий.

Разработаны два типа измерительных ячеек (микрополосковый циркулятор и щелевая линия) для оперативного неразрушающего контроля магнитных параметров ферритовых пластин. Электродинамическое моделирование подтвердило возможность оценки намагниченности насыщения, ширины линии ФМР и пороговой мощности возникновения нелинейных эффектов. Предложенные решения позволяют осуществлять экспресс-отбраковку дефектных образцов на основе анализа S-параметров в сравнении с эталонными значениями.

В условиях современного рынка кооперация между отраслью печатных плат и российскими производителями химии и материалов играет ключевую роль в обеспечении устойчивости сектора. В настоящее время ведется активная работа с профильными департаментами Минпромторга России, направленная на выстраивание эффективного взаимодействия и партнерства.

Сегодня в России сложилась уникальная ситуация для внедрения технологии Молекулярного Наслаивания. Отечественная школа МН занимает лидирующие позиции в мировой науке, создана система подготовки кадров, имеется технологическая база для промышленной апробации разработок, налажено отечественное производство прекурсоров и разработано базовое отечественное оборудование. Надо только найти оптимальную точку входа и желание разработчиков выйти на производство продукции нового уровня.

В докладе обсуждались вопросы формирования оптических межсоединений с использованием стекловолокна, интегрированного в многослойный объёмный модуль на основе керамики LTCC. Модуль позволяет интегрировать элементы, полупроводниковые кристаллы, а также оптические и электрические линии связи.

ИФТТ РАН имеет большой опыт в разработке методов и технологических методик выращивания кристаллов более чем 70 неорганических соединений, преимущественно диэлектриков, полупроводников, сверхпроводников и материалов с топологически защищенными свойствами.

Вопрос импортозамещения и применения отечественной компонентной базы, особенно пассивных электронных компонентов, уже давно стоит особняком среди основных аспектов обеспечения технологического суверенитета нашей страны. Научно-технические проблемы всегда были, есть и будут. Что касается конденсаторной тематики, особенно если говорить о керамических конденсаторах, то основная из проблем – отсутствие качественных сырьевых компонентов, вспомогательных материалов и готовых керамических композиций для обеспечения параметров конечных изделий, способных конкурировать с ведущими мировыми аналогами.

Для значительного прогресса в развитии отечественных коммутационных изделий требуется внедрение передовых автоматизированных линий с применением инновационных материалов. Мы модернизируем оборудование и формируем команду компетентных специалистов, способных эффективно применять новейшие технологии. Эти меры позволяют создавать аналоги импортной продукции с более высоким качеством и сроком использования.

Создание материалов для пассивных электронных компонентов требует решения целого круга задач. Прежде всего – это поиск исходного сырья для получения материалов на территории Российской Федерации. Далее необходимо создание специализированного оборудования для чистки исходного сырья и конечного материала. Имеет значение и выращивание монокристаллов востребованных материалов, так как это дополнительный процесс для чистки материалов. И на конечном этапе необходимо использование аналитических методов диагностики чистоты полученного материала.

Во всем мире научные исследования в материаловедении направлены на поиск новых материалов с уникальными свойствами, на повсеместное внедрение технологий искусственного интеллекта, а также на поиск способов снижения негативного антропогенного воздействия на нашу планету. И радиоэлектронная отрасль здесь не исключение – развитие науки о радиоэлектронных материалах идет в соответствии с данными трендами.

Разработка собственных рецептов материалов позволит значительно поднять технический уровень пассивной электроники и убрать его зависимость от влияния извне, что, в свою очередь, приведёт к развитию отрасли в целом. А организация полного технологического цикла изготовления материала под конкретную задачу избавит производителей ЭКБ от необходимости корректировки технологии под каждую конкретную партию сырья.

Чтобы обеспечить технологический суверенитет России на растущем рынке гибкой электроники, необходимо действовать сейчас. Считаю, что должна быть разработана отечественная платформа для производства широкой номенклатуры гибких ПЭК: от резисторов до антенн.

Аморфный кремний не является хорошим материалом для увеличения селекторных свойств, а введение оксида тантала увеличило селекторные свойства и, как минимум, не ухудшило комплекс мемристорных свойств. В результате исследования мы пришли к выводу, что оксиды тантала гораздо лучше в данном случае, чем оксиды хрома или молибдена.

Импульсные нейронные сети, реализуемые на мемристоре, работают на основе пластичности. Мемристор позволяет реализовать пластичность между нейронами, но пластичность, наблюдаемая в биологии, гораздо шире, что связано с изменением уровня дофамина в системе, который на аппаратном уровне позволяет организовать обучение с подкреплением, когда ген после выполнения каких-то действий получает награду. На мемристорах возможна реализация аналогичного поведения синаптической связи за счет изменения формы пре- и постимпульсов.

Сегодня мы пытаемся воспроизвести все чувства человека, в том числе продвинутое направление – это воспроизведение зрительных систем, поскольку человек воспринимает извне более 80% информации через органы зрения. Мы создали модель нейронной сети для распознавания рукописных цифр, и в своей работе использовали мемристоры на основе поли-пара-ксилилена, их механизм переключения связан с электрохмической металлизацией. Точность распознавания составила около 98%.

Мы пытаемся создать систему in sensor, которая объединяет – в идеале, на основе одного материала – свойства как вычислителя, так и сенсора. Для создания такой системы мы используем титанат бария, который получаем методом импульсного лазерного осаждения. Такой метод является наиболее перспективным при работе с оксидными материалами.

Нейроморфная архитектура работает по принципу биологического мозга, в ней процессор и память объединены в одно устройство. Однако биологический мозг – это чрезвычайно сложная структура, поэтому, если мы хотим попытаться воссоздать хотя бы его примитивное подобие, нужно подобрать технологии и материалы, которые будут вести себя как нейроны и синопсы. К таким технологиям относятся мемристивные структуры, а также технология «Кросбар», которая дает возможность соединять в себе элементы так же, как соединяются между собой нейроны в мозге. К сожалению, в настоящий момент не существует памяти, которая могла бы применяться в нейроморфных системах. Однако есть технология резистивной памяти, удовлетворяющая многим параметрам, требуемым для создания нейронных систем.

При разработке систем машинного зрения можно использовать два подхода. Один из них традиционный и применяется уже сейчас. В этом варианте сначала работает смарт-камера, а затем обрабатываются полученные данные. Второй подход предполагает использование мемристорной архитектуры, которая позволяет объединить смарт-сенсор и постобработчик данных в одно устройство. Благодаря миниатюризации мемристоров и их довольно эффективным параметрам этого добиться можно уже сейчас.