CC BY
40
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
Инновационная инфраструктура для целевого инкубирования стартовых высокотехнологичных компаний
аМ
В.А. Беспалов
генеральный директор ОАО «ЗИТЦ», д.т.н.
Д.Б. Рыгалин
руководитель «ЦКТТ» МИЭТ, к.э.н.
А.В. Леонтьев
экономист «ЦКТТ» МИЭТ
С.Е. Зайченко
менеджер проектов ОАО «ЗИТЦ»
Задача построения экономики инновационного типа требует принятия комплексных мер к активизации бизнеса в сфере высоких технологий, в том числе увеличения числа действующих малых наукоемких компаний.
В настоящее время Министерством образования и науки РФ и Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Фонд содействия) реализуется программа «СТАРТ», направленная на поддержку инновационных проектов, находящихся на ранней стадии развития. Основные усилия программы сосредоточены на вовлечении незадей-ствованной интеллектуальной собственности в хозяйственный оборот, стимулировании процесса создания и инкубирования малых высокотехнологичных компаний, обеспечении притока венчурного финансирования в инновационную сферу.
В то же время, помимо финансовых механизмов поддержки стартовых компаний, реализуемых в рамках программы «СТАРТ», необходима и соответствующая инновационная инфраструктура, которая обеспечит благоприятную среду для развития новых наукоемких производств. Неразвитость такой инфра-
Рис. 1. Технологическая Деревня МИЭТ.
структуры на сегодняшний день является одним из основных факторов, сдерживающих активизацию инновационного бизнеса в секторе малого высокотехнологичного предпринимательства. Требуется обеспечить доступ начинающих научных коллективов к современным технологиям для освоения инноваций в производстве и генерации новых научных разработок, сформировать условия для подготовки кадров, ориентированных на развитие собственного бизнеса в высокотехнологичном секторе экономики.
Для повышения эффективности реализации программы «СТАРТ» Федеральным агентством по науке и инновациям совместно с Фондом содействия был проведен конкурс на право реализации пилотного комплексного проекта «Создание инновационной инфраструктуры для целевого инкубирования стартовых высокотехнологичных компаний». По результатам конкурса получил поддержку проект, представленный ОАО «Зеленоградский инновационно-технологиче ский центр».
Реализация комплексного проекта предполагает проведение мероприятий по созданию инновационной инфраструктуры для активизации процесса инкубирования малых наукоемких предприятий, в том числе:
1) Развитие сети центров коллективного пользования (ЦКП) для доступа начинающих научных коллективов и стартовых инновационных компаний к современному оборудованию и технологиям, обеспечивающим возможность разработки и организации производства конкурентоспособной продукции в быстрорастущих сегментах мирового рынка.
2 ) Освоение перспективных базовых технологий, обеспечивающих создание широкой номенклатуры новой инновационной продукции, обладающей высоким потенциалом коммерциализации.
Структура единого распределенного центра коллективного пользования Технологической Деревни МИЭТ
1.1. Дизайн-центр «Электронная компонентная база»
1.2. Участок изготовления фотошаблонов
1. цкп
«Микросистемная техника и электронная компонентная база»
1.3. Дизайн-центр «Микросистемная
1.4. Участок плазмохимического травления
Конкурентоспособная современная электронная компонентная база и изделия микросистемной техники
2.1. ЦКП «Печатные платы
2.1.1. Участок однослойных печатных плат (до 5 класса точности и выше)
2.1.4. Участок гибких печатных плат
2. ЦКП «Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры»
2.2. ЦКП «Сверхточный монтаж электронных изделий и аппаратуры»
2.2.3. Участок многокристальных модулей
Электронные сборки
2.3. ЦКП «Механообработка и корпусирование электронных изделий»
2.3.1. Участок токарных обрабатывающих центров
2.3.3. Участок изготовления пресс-форм
2.3.4. Сборочный участок
Прецизионные корпуса
2.4. ЦКП «Измерения и контроль»
2.4.1. Участок измерения электрических параметров
2.4.2. Участок механических испытаний (вибро- и ударопрочность)
Полный цикл измерений
Конкурентоспособные современные электронные изделия и аппаратура на основе собственной элементной базы
Рис. 2. Структура единого распределенного центра коллективного пользования Технологической деревни МИЭТ.
3) Развитие инновационной научно-образовательной инфраструктуры, реализующей подготовку высококвалифицированных научных коллективов по актуальным направлениям высоких технологий с последующим инкубированием на базе этих коллективов стартовых инновационных компаний.
Развитие сети центров коллективного пользования современными технологиями.
Мероприятия по созданию ЦКП «Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры» проводит ОАО «ЗИТЦ» на базе Технологической Деревни Московского государственного института электронной техники (технический университет) (МИЭТ) (рис.1). Со-здание ЦКП «Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры» проводится в рамках формирования Единого распределенного центра коллективного пользования Технологической Деревни МИЭТ (ЕРЦКП) наряду с ЦКП «Микросистемная техника и электронная компонентная база». Структура ЕРЦКП представлена на рис. 2.
ЕРЦКП обеспечивает полный цикл создания конкурентоспособной современной продукции в области электроники, включая возможность разработки и организации производства современной электронной компонентной базы с топологическими нормами 0,18 - 0,13 мкм. Технологическое оборудование ЕРЦКП размещено на площадях инновационной инфраструктуры Инновационно-промышленного комплекса МИЭТ (ИПК МИЭТ).
В ЦКП «Микросистемная техника и электронная компонентная база» создается конкурентоспособная современная электронная компонентная база (ЭКБ) и изделия микросистемной техники (МСТ).
Процесс создания ЭКБ и МСТ включает три основных технологических этапа:
1) Проектирование ЭКБ и МСТ.
2) Изготовление фотошаблонов ЭКБ и МСТ.
3) Прототипирование ЭКБ и МСТ.
Организационное и технологическое обеспечение
процесса создания ЭКБ и МСТ предоставляют следующие структурные единицы ЦКП «Микросистемная техника и электронная компонентная база»:
1) Дизайн-центр «Электронная компонентная база».
2 ) Участок изготовления фотошаблонов.
3) Дизайн-центр «Микросистемная техника».
4) Участок плазмохимического травления.
На основе собственной элементной базы в ЦКП «Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры» создаются конкурентоспособные современные электронные изделия и аппаратура.
ЦКП «Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры» объединяет ресурсы четырех ЦКП:
• по получению печатных плат (ЦКП «Печатные платы высокого класса точности»);
• по созданию электронных сборок (ЦКП «Сверхточный монтаж электронных изделий и аппаратуры»);
• по изготовлению прецизионных корпусов (ЦКП «Механообработка и корпусирование электронных изделий»);
• по проведению полного цикла измерений (ЦКП «Измерения и контроль»).
Линейка ЦКП включает в себя современные автоматизированные установки для производства печатных плат и сверхточной сборки электронных изделий.
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
Рис. 3. Освоение перспективных базовых технологий, как инфраструктуры для целевого инкубирования стартовых инновационных компаний.
Проектно-технологические услуги ЦКП «Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры» включают в себя следующие процессы:
- проектирование и изготовление печатных плат различного класса точности и номенклатуры;
- изготовление электронной аппаратуры методом поверхностного монтажа;
- проектирование и изготовление многокристальных модулей;
- тестирование электронных сборок;
- проектирование и изготовление прецизионных корпусов электронной аппаратуры.
Все услуги, оказываемые ЦКП, соответствуют существующему мировому уровню, совместимы с техникой и технологиями, используемыми в настоящее время отечественными производителями радиоэлектронной аппаратуры (РЭА).
Использование технологии изготовления электронной аппаратуры методом поверхностного монтажа позволяет повысить уровень автоматизации изготовления РЭА, повысить плотность монтажа, уменьшить габариты, сократить сроки на создание готовой продукции.
Проектирование и изготовление многокристальных модулей (МКМ) как нового перспективного и опробованного в мировой практике направления конструирования и изготовления РЭА по мере развития ЦКП позволит:
а) уменьшить объемно-весовые характеристики аппаратуры;
б) повысить быстродействие на уровне блоков, подсистем и систем в 1,5 - 2 раза;
в) повысить плотность упаковки в РЭА;
г) снизить потребляемую мощность в 1,5 - 2 раза;
д) повысить функциональную плотность и надежность РЭА.
Технология автоматического тестирования электронных сборок позволяет привести уровень контроля качества сборки электронных модулей в соответствии с международными стандартами.
На базе формируемых инфраструктурных компонентов ЦКП в области высоких технологий, обеспечивается вовлечение в инновационный процесс молодых ученых, аспирантов и студентов, путем поддержки их научно-исследовательских и учебно-исследовательских работ, стимулирования инициатив по созданию
малых высокотехнологичных компаний силами молодежных коллективов.
Кроме создания ЦКП в рамках комплексного проекта проводится освоение пяти перспективных базовых технологий (рис. 3), обладающих высоким потенциалом коммерциализации, для целевого инкубирования стартовых инновационных компаний, в том числе:
- технологии создания сверхпроводниковых нано-
структур для приборов и аппаратуры широкого диапазона применений;
- универсальной технологии создания широкой но-
менклатуры интегрально-оптических элементов на кристаллах ниобата и танталата лития для информационно-телекоммуникационных систем и оптоэлектронной аппаратуры;
- технологии формирования многослойных струк-
тур для получения микроэлектромеханических систем и изделий микроэлектроники (МЭМС);
- технологии создания микро-электромеханичес-ких элементов, приборов и систем (МЭМС);
- технологии разработки программной многопроцессорной платформы виртуальной «системы-на-кристалле».
Реализация указанных проектов обеспечивает инкубирование стартовых инновационных компаний в быстрорастущих сегментах мирового рынка высоких технологий.
Технология создания сверхпроводниковых наноструктур для приборов и аппаратуры широкого диапазона применений
В настоящее время ниша рынка для изделий электронной техники на основе наноразмерных сверхпро-водниковых элементов только начинает заполняться. Дальнейшее развитие этого сегмента рынка полностью зависит от создания сверхпроводниковых наноструктур с гарантированными техническими характеристиками и приемлемой стоимостью изготовления.
Разработка и внедрение технологии изготовления сверхпроводниковых наноструктур позволит производить высокоточные источники эталонного напряжения и аналого-цифровые преобразователи с разрядностью
Направления коммерциализации и применения сверхпроводниковых наноструктур
Газовая и нефтяная отрасль Транспорт Медицина Информационно- телекоммуникационные
системы
Приборы для космической связи
Научно-
_ —'—■ ' институты
Экологический мониторинг окружающей среды
Рис. 4. Направления коммерциализации и применения сверхпроводниковых наноструктур.
более 24 бит, создавать измерительные и диагностические приборы нового поколения с увеличенным динамическим диапазоном и высоким разрешением (рис. 4). Существует значительная потребность в этих приборах целого ряда отраслей народного хозяйства: газо- и нефтетранспортной отрасли, на воздушном, водном и железнодорожном транспорте. Кроме того, станет возможным создание суперсовременных магнито-кардиографов, магнитных анализаторов биологической активности тканей и крупных нейронов. В настоящее время на отечественном и зарубежном рынках приборы такого класса отсутствуют.
В этой связи исследование и разработка технологии создания сверхпроводниковых наноструктур для приборов и аппаратуры широкого диапазона применений представляется весьма актуальной, социально значимой и перспективной в контексте инкубирования стартовых инновационных компаний.
Большой интерес к высокочувствительным датчикам магнитного поля проявляют научно-исследовательские институты, занимающиеся рефлексотерапией и биомагнитными исследованиями, экологическим мониторингом окружающей среды.
Использование сверхпроводниковых структур в системах телекоммуникации увеличивает их производительность, дальность связи. Такие системы уже используются в узлах космической связи.
Универсальная технология создания широкой номенклатуры интегральнооптических элементов на кристаллах ниобата и танталата лития для информационнотелекоммуникационных систем и оптоэлектронной аппаратуры.
Целью освоения технологии создания широкой номенклатуры интегрально-оптических элементов на кристаллах ниобата и танталата лития для информационно-телекоммуникационных систем и оптоэлектронной аппаратуры является целевое инкубирование стартовых компаний в области электроники, микроэлектроники и информационно-телекоммуникационных технологий.
Интегрально-оптические устройства, построенные на кристаллах ниобата и танталата лития играют ключевую роль в интегральной оптике и обладают большим потенциалом для коммерческих прикладных программ в современных волоконно-оптических системах связи, волоконно-оптических датчиках и приборах (рис. 5).
К примеру, интегрально-оптические элементы стали основой высокоточных волоконно-оптических гироскопов. Важными свойствами ниобата и танталата лития являются: большие электрооптические, акусто-оптические и нелинейные коэффициенты, наличие промышленного производства пластин большого диа-
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
Рис. 5. Применение интегрально-оптических элементов на кристаллах ниобата и танталата лития
метра (до 100 мм), а также низкие оптические потери в волноводах, что способствует широкому распространению различных устройств на этих кристаллах.
Учитывая то обстоятельство, что в настоящее время интегрально-оптические устройства для перспективных и быстро развивающихся современных волоконных оптических сетей и систем навигации и управления в России не производятся, результаты, достигнутые по данному направлению, приобретают особое значение и имеют широкие перспективы на рынке высокотехнологичной наукоемкой продукции.
Формирование низких цен на аппаратуру собственного производства станет возможным благодаря принципиальной новизне технологических приемов изготовления интегрально-оптических элементов на основе ниобата и танталата лития. Это позволит получить значительные конкурентные преимущества и на мировом рынке.
Разработанные изделия и технологии их производства обеспечат отношение цена/качество, позволяющее занять лидирующее положение на российском и зарубежном рынке.
Мировой рынок гироскопов составляет порядка 10 млрд. долларов. Из них порядка 4-5 млрд. долларов
занимают высокоточные гироскопы (класса точности 0,1 град/ч и выше). Эта ниша в последнее время активно заполняется именно волоконно-оптическими гироскопами. Отечественный рынок гироскопов составляет порядка 20 млн. долларов, из них порядка 8 млн. долл. может приходиться на волоконно-оптические гироскопы.
Мировой рынок модуляторов и переключателей для волоконно-оптических линий связи составляет порядка 50 млн. долларов. В России этот рынок абсолютно не освоен, так как отсутствовали производители таких устройств. В настоящее время импортируются законченные станции для волоконно-оптических линий связи, которые включают в свой состав модуляторы и переключатели на кристаллах ниобата и тан-талата лития.
Мировой рынок датчиков электрического тока и напряжения составляет порядка 100 млн. долларов. Отечественный рынок - порядка 2-3 млн. долл. Прослеживается четкая тенденция замены традиционных трансформаторных датчиков на волоконно-оптические.
Таким образом, данное направление представляется весьма привлекательным с позиции создания и развития стартовых компаний.
Технология формирования многослойных структур для получения микроэлектромеханических систем и изделий микроэлектроники (МЭМС) и технология создания микроэлектромеханических элементов, приборов и систем (МЭМС)
В настоящее время технология получения многослойных структур рассматривается как возможная альтернатива использованию обычных пластин кремния, поскольку структуры выгодно использовать как для создания радиационно-стойкой электронной компонентной базы, получения микроэлектромеханических систем (МЭМС), коммерческих интегральных схем (ИС), так и для ИС спецприменения.
В России направление технологии многослойных структур развивается крайне медленно и ограничено отсутствием специализированного оборудования и сложностью технологических процессов, в связи с чем, на настоящий момент отечественные многослойные структуры и структуры кремний на изоляторе (КНИ) не производятся. В то же время ведущие зарубежные производители интенсивно развивают технологии создания структур с диэлектрической изоляцией компонентов, осознавая широкие перспективы развития этого направления. При этом возможности приобретения за рубежом специализированных ИС, аппаратуры, специального оборудования и технологий очень низкие из-за высокой стоимости и ограничений в поставках.
В связи с этим разработка технологии изготовления и получение многослойных структур, например КНИ, не выпускаемых серийно в России, представляется весьма актуальной. Структуры КНИ могут применяться для создания радиационно-стойкой электронной компонентной базы, изготовления элементов микромеханики (акселерометров, гироскопов, микронасосов), микроэлек-тромеханических приборов (включающих элементы микромеханики и устройства электронного управления микромеханическим элементом), специализированных ИС нового поколения, высоковольтных ИС, низкоэнер-гопотребляемых ИС. Таким образом, в результате разработки указанной технологии становится возможным инкубирование стартовых инновационных компаний в стремительно растущем на сегодняшний день рынке микромеханических изделий (рис. 6).
На протяжении последних лет проведены работы по изучению основных технологических процессов получения структур КНИ (процессов сращивания кремниевых подложек, процессов химического травления и химической очистки полупроводниковых пластин):
- на основании всесторонних исследований изучено влияние различных
процессов химической обработки на состояние поверхности полупроводниковых подложек для изготовления структур КНИ;
- отработаны составы химических
растворов и технологические процессы подготовки подложек, проведены исследования влияния режимов имплантации протонов на состояние кремниевой подложки;Рис. 7
- исследованы процессы синтеза мелкодисперсных порошков стекловидных диэлектриков в высокочастотной индукционной плазме и получен материал состава SiO2-Al2O3-BaO для изготовления структур КНИ сращиванием полупроводниковых подложек.
На рис. 7 представлены направления использования многослойных структур.
Одним из наиболее перспективных направлений развития навигационной и гироскопической техники в мире является разработка микромеханических инер-циальных датчиков: микромеханических гироскопов (ММГ) и микромеханических акселерометров (ММА). Использование в разработке этих устройств достижений современной твердотельной микроэлектроники позволяет обеспечить предельно малые габариты и вес, высокую надежность и низкую стоимость микромеханических датчиков.
Такие датчики имеют встроенные элементы управления и обработки информации, малое энергопотребление, большую устойчивость к внешним воздействиям. При производстве инерциальных микромеханических датчиков применяют высокодобротные неметаллические материалы (монокристаллический кремний, плавленый кварц, пьезокристаллы), технологии фотолитографии, напыления, диффузии и травления.
Практически полная технологическая совместимость механической части датчика и сервисной электроники позволяют создавать чип - гироскопы и сборки инерциальных элементов объемом 0,5 - 10 см3 с потребляемой мощностью 0,5 - 1 Вт.
Реализация проекта позволит обеспечить технологическую независимость в быстро развивающемся сегменте мирового рынка МЭМС путем создания соответствующей базы и инкубирования компаний в области разработки и производства отечественных МЭМС, по
Многослойные структуры
Радиационно-стойкая компонентная база
Коммерческие интегральные схемы (ИС) и ИС спецприменения
Микроэлектромеханические системы (МЭМС)
Направления использования многослойных структур.
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
ИННОВАЦИИ № 6 (93), 2006
совокупности параметров не уступающих, либо превосходящих зарубежные аналоги. Для этого в рамках комплексного проекта создан значительный задел в обла-сти технологий создания микро-электромеха-нических приборов в виде работ по созданию чувствительных элементов (ЧЭ) - микромеханических инер-циальных датчиков и систем на их основе. Создан комплекс методов и методик для проектирования и исследования конструкций ЧЭ, системы съема, обработки сигнала и управления функциональными узлами ЧЭ, методики испытаний микрогироскопов, микроакселерометров, микромеханических инерциальных модулей, программно-аппаратные комплексы для проведения испытаний.
Технология разработки программной многопроцессорной платформы виртуальной «системы-на-кристалле»
Интенсивный прогресс в области микроэлектроники за последние 10 лет привел к появлению принципиально нового класса СБИС - «систем-на-кри-сталле» (СНК). Это обусловлено как растущим спросом на развитие новых сфер применения СНК, требующих существенного повышения их вычислительной мощности, так и прогрессом технологии производства интегральных схем - степень интеграции достигает нескольких десятков миллионов вентилей на кристалле.
В общем случае процесс создания современной СНК требует от компании-разработчика наличия экспертиз во многих областях - системное проектирование, разработка системного и прикладного ПО, разработка необходимых для реализации проекта вычислительных подсистем и т.д. Кроме того, для выполнения необходимых разработок по созданию СНК компаниям необходимо иметь доступ к полному набору дорогостоящих средств проектирования, стоимость которых исчисляется сотнями тысяч и миллионами долларов США.
Во многих случаях для компаний-разработчиков поддержка всего перечисленного выше комплекса является трудновыполнимой, а иногда и неразрешимой задачей.
Современные тенденции в развитии методологии проектирования «систем-на-чипе» связаны с развитием подходов к созданию сложных СНК на основе созданных вычислительных платформ и средств системного проектирования, находящихся в коллективном доступе. Подобный подход существенно упрощает процесс разработки сложных СНК, снижает себестоимость и сроки разработки, позволяет использовать созданную интеллектуальную собственность для реализации новых проектов. Данный подход широко используется за рубежом для развития стартовых компаний, поскольку существенно снижает затраты на создание первых продуктов и выводу их на рынок.
Однако даже при использовании этого подхода средства создания современных СНК и лицензии на вычислительные платформы являются дорогостоящими и недоступны для российских компаний.
В связи с этим в рамках комплексного проекта проводится создание отечественной программной платформы многопроцессорной виртуальной «системы-на-кристалле», предназначенной для инкубирования стартовых российских компаний в области микроэлектроники и обладающей значительным потенциалом для последующей коммерциализации.
Платформа виртуальной СНК включает разработанное многопроцессорное параметризованное вычислительное ядро и проектную среду для системного проектирования СНК и ее программирования.
Развитие данной технологии позволит обеспечить высококачественную и относительно быструю разработку новых СНК с различными уровнями производительности для широкого диапазона применений. Использование предлагаемой платформы обеспечит возможность создания российскими компаниями, в том числе стартовыми, конкурентоспособных СНК мирового уровня.
Создаваемая платформа «виртуальной СНК» будет использоваться стартовыми компаниями на уровне цен, доступном для стартовых российских компаний - по цене на порядок ниже по сравнению с зарубежными аналогами.
Программная многопроцессорная платформа виртуальной «системы-на-кристалле» обеспечит развитие современной технологии проектирования СНК, создание на ее основе коммерческого высокотехнологичного продукта, соответствующего самому передовому мировому уровню и обладающего большим потенциалом для коммерциализации, и создание условий для инкубирования стартовых Российских компаний, специализирующихся в области электронного дизайна современных СНК и продуктов на ее основе.
Заключение
В условиях создания в г. Зеленограде особой технико-внедренческой зоны (ОТВЗ «Зеленоград») задача целевого инкубирования стартовых высокотехнологичных компаний становится все более актуальной.
Для активизации процессов инкубирования в рамках ОТВЗ запланировано создание новых инфраструктурных объектов. В частности планируется создать:
• бизнес-инкубатор для размещения начинающих молодежных научных коллективов и стартовых компаний (8 000 кв.м);
• инновационный бизнес-центр для стартовых компаний перешедших на стадию устойчивого развития и диверсификации бизнеса (6 000 кв.м);
• современную инфраструктуру для развития сети центров коллективного пользования новейшими технологиями электроники, микроэлектроники и наноиндустрии (30 000 кв.м);
• центр специализированной подготовки кадров (8 000 кв.м);
• ресурсный центр переподготовки кадров, предназначенный для оперативного повышения квалификации специалистов в соответствии с актуальными кадровыми потребностями резидентов ОТВЗ «Зеленоград» и предприятий отрасли (10 000 кв.м).
