Импортозамещение в космосе: обойдемся своими силами
Проблема импортозамещения актуальна в целом, но есть отрасли, в которых она сверхактуальна: в них зависеть от импортных комплектующих категорически недопустимо. Понятно, что к ним относится военная область в первую очередь, а в первую плюс дельта малое – другие стратегические отрасли, такие как космическая аппаратура. Поэтому очень приятно читать новость о том, что наши специалисты из компании «Ангстрем» приступили к испытаниям образцов современной радиационно-стойкой микроэлектроники. По окончании этих работ станет возможным заменить на отечественную до 90% иностранной микроэлектроники, которая используется сейчас в космической и других стратегических отраслях экономики России.
И когда это будет осуществлено, то, понятно, до импортозамещения оставшихся 10% будет уже рукой подать. Особенно отрадно читать подобное с учетом того, что в советское время микроэлектроника отставала от зарубежной из-за решения копировать зарубежные образцы вместо разработки своих.
«Ангстрем» в настоящее время является одним из ведущих разработчиков и производителей интегральных схем не только в России, но и в странах Восточной Европы, на импорт работает около половины производственных мощностей, вплоть до Японии и США.
Важно понимать, что обывательское мнение о «крутизне гаджетов» не имеет ничего общего с реально сложными научными и производственными проблемами разработки и производства аппаратуры, предназначенной для промышленной и военной, а не офисно-домашней эксплуатации. Ещё более сложная задача – производство элементной базы, надежно функционирующей в космической технике. Что-либо подобное в состоянии разрабатывать и выпускать лишь несколько стран, и «Ангстрем», заявивший о столь высоком уровне импортозамещения, не хвалится «на удачу» – уже сейчас предприятие выпускает радиационно-стойкие приборы электронной компонентной базы как на объемном кремнии в многовыводных многоуровневых металлокерамических корпусах, так и на полиимидном носителе, с полным производственным циклом.
Генеральный директор предприятия Константин Носов обоснованно заявляет:
Проекты, которые собирается освоить в связи с поставленной задачей «Ангстрем», включают промышленную серию быстродействующих n- и p- канальных транзисторов повышенной мощности в металлопластмассовых и металлокерамических корпусах, которые заменят используемые импортные приборы. Конкретно для космической отрасли планируется разработка и производство мощных транзисторов с двойной диффузией.
Работы уже идут на уровне макетных образцов, доступность для тестировщиков планируется в следующем году, а серийное производство – еще через год, в 2018-м.
Столь ударные темпы разработки, включая организацию производства, поражают без преувеличения. Не вдаваясь в тонкие технические подробности, даже исходя из общеизвестных сведений на уровне школьной программы по физике, понятно, что в условиях эксплуатации в космосе на корпусах электронных устройств элементной базы происходит торможение элементарных частиц, что является причиной вторичного гамма-излучения, которое нарушает структуру полупроводников, ионизируя переходы транзисторов. Физически это выражается в продуцировании паразитного проводящего слоя на границе раздела оксида с подложкой, что критически изменяет рабочие характеристики транзисторов. В результате продуцируются рандомные сбои переключения, выход из строя вида «защелкивание» транзистора в одной позиции (потеря управления), повреждения линий питания, возрастание тока утечки. Это, в свою очередь, вызывает увеличение потребления питания и соответствующий сбой теплового режима вплоть до термического разрушения транзистора.
При этом для микросхем энергонезависимых сегнетоэлектрических запоминающих устройств, широко используемых в навигационной аппаратуре и блоках управления, крайне важна радиационная устойчивость. В 2011 году научные данные по радиационным исследованиям и испытаниям FRAM (энергонезависимые сегнетоэлектрические запоминающие устройства) гласили:
«…иностранной литературе представлены недостаточно полно и касаются стойкости к отдельным ядерным частицам, а в отечественных публикациях практически отсутствуют, что требует проведения дополнительных исследований… Отечественные образцы FRAM, освоенные в серийном производстве, отсутствуют».
Но это было пятилетку назад, а сейчас «Ангстрем» осваивает сразу серию полупроводниковых приборов элементной базы.
Летом прошлого года в статье «России нужна чипизация» я писал о государственном продвижении российской элементной базы, но, честно говоря, сам не ожидал столь быстрого развития отечественной микроэлектроники. Впрочем, я, пожалуй, сам попался на шаблон мышления: сейчас как-то принято сводить все к «чем меньше, чем лучше», а в стратегических областях важнее не «меньше», а «надежнее», и наши разработчики идут именно по этому пути. Сначала требуется обеспечить надежность функционала, а затем уже работать над увеличением плотности размещения элементов и т.д. Результат будет в итого тем же самым, но зато рабочая элементная база будет готова в производственных масштабах гораздо раньше, что и требуется. Ассиметричный ответ на пиар гонки нанометров.