CC BY
27
ЭЛЕКТРОНИКА
Наращивание, заимствование, преемственность - постулаты инновационного развития ОАО «Интеграл»
Аркадий Турцевич,
главный инженер ОАО «Интеграл», доктор технических наук
Владимир Гуминский,
ведущий инженер научно-технического отдела филиала НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл»
Александр Перец,
начальник
научно-технического отдела филиала НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл»
ОАО «Интеграл» - флагман электронной отрасли Республики Беларусь, один из крупнейших научно-производственных комплексов на территории СНГ и Восточной Европы, специализирующийся на микроэлектронике. За более чем 40 лет работы в данной сфере предприятием накоплен значительный опыт проектирования и создания электронной компонентной базы (ЭКБ) -интегральных микросхем и дискретных полупроводниковых приборов.
По общепринятой мировой классификации ОАО «Интеграл» относится к классу ЮМ, так как реализует весь комплекс работ, включающий проектирование, производство, маркетинг и сопровождение конечной продукции у потребителя по широкой номенклатуре микроэлектронных изделий и законченных товаров (медицинские приборы, электронные табло, блоки управления бытовой, промышленной, автомобильной и сельскохозяйственной техники и др.).
В отличие от большинства зарубежных компаний «Интеграл» обладает широким спектром технологических процессов: базовый КМОП, КМОП со встроенным блоком ЕEPROM, КМОП со встроенными высоковольтными (100 В и выше) блоками, специальный радиационно стойкий КМОП-процесс, различные варианты биполярных процессов, включая радиационно стойкие, комбинированные биполярно-полевые (БиКМОП); КНИ-технология (кремний на изоляторе) для спецприменений, MOSFET -процессы для изготовления мощных быстродействующих и высоковольтных транзисторов и др.
За всю историю предприятие не купило ни одной лицензии, что, безусловно, говорит о высоком уровне квалификации персонала - как разработчиков, так и линейных производственных технологов.
Постоянное обновление номенклатуры выпускаемой микроэлектронной продукции (более 2 тыс. типов интегральных микросхем, 500 типов полупроводниковых приборов, 200 типов жидкокристаллических индикаторов, около 150 типов изделий электронной техники) позволяет ОАО «Интеграл» сохранить завоеванные ниши на мировом рынке в условиях жесткой конкуренции и в значительной степени удовлетворить потребность отечественных структурообразующих предприятий в ЭКБ (рис. 2).
Большую часть в микроэлектронной продукции «Интеграла» занимает ЭКБ специального и двойного назначения (категории качества «ВП» и «ОСМ»), пользующаяся спросом на внешнем рынке (преимущественно в Российской Федерации) из-за высокого качества и надежности (рис. 3). Министерством обороны Российской Федерации ОАО «Интеграл» сертифицирован на
■ I
№Ш
ТЕМА НОМЕРА
Рис. 1. Структура товарной продукции ОАО «Интеграл»
Полупроводниковые Интегральные
приборы микросхемы
Кремниевые 19% 52% ^
пластины
--
Изделия 16%
электронной
техники
11% 73%
Микроэлектронная
Прочее ---^ продукция
разработку и серийный выпуск изделий для предприятий ВПК РФ.
В настоящее время производится свыше 250 типов интегральных микросхем и дискретных полупроводниковых приборов специального назначения, половина из которых создана за последние пять лет.
Главные преимущества производимой ОАО «Интеграл» эКб, безоговорочно признанные потребителями ВПК России и их конкурентами, - это новые конструктивно-технологические решения, запатентованные в РФ, обеспечивающие высокую надежность и работоспособность устройств в условиях воздействия повышенной радиации, облучения нейтронами, рентгеновского и гамма-излучения, электромагнитного импульса. Такие технические характеристики и параметры исключительно важны для систем вооружения, электронных систем управления военной и космической техники, систем управления и обеспечения безопасности АЭС. На постсоветском пространстве «Интеграл» - единственный реально признанный поставщик таких изделий для атомной энергетики, ряда предприятий «Роскосмоса».
В космическом пространстве полупроводниковые устройства должны функционировать в условиях жесткой радиации, обуслов-
ленной облучением ионами, присутствующими в космических лучах и солнечном ветре, а также захваченных в радиационных поясах вокруг Земли. «Интеграл» уже несколько лет участвует в работах для «ближнего» и «дальнего» космоса, в частности - в новом направлении по созданию производства уникальных интегральных микросборок приборов с зарядовой связью (ПЗС) фокальной плоскости для космических аппаратов дистанционного зондирования Земли, не имеющих мировых аналогов - аппарата «БелКА» в 2007 г.; мини-спутника БКЛ (Беларусь); спутника «Канопус» (Россия); космического аппарата БКВР высокого разрешения, систем картографии и метеорологических наблюдений («Летающий электронный глаз»).
С использованием микроэлектронной продукции «Интеграла» в России создаются новейшие образцы систем стратегических вооружений - «Тополь-М», «Булава», «Синева», зенитно-ракетные комплексы С-400,
Рис. 2. Взаимодействие ОАО «Интеграл» со структурообразующими предприятиями Министерства промышленности Республики Беларусь
Информационные системы и табло, блоки управления
ИС для блоков автоэлектроники
Электронно-информационные приборы, блоки обработки и отображения информации
Электронные модули для информационных и управляющих систем
ИС для систем электропитания
Информационные системы и табло. Блоки управления электропривода
Блоки управления лифтами, автоматизированная система управления расходом жидкости
Автоматическая система контроля зерноуборочного комбайна, система автоматизированного контроля пресс-подборщика, датчики потерь зерна, коммутатор
ИС для управления электроприводом
ИС для систем с числовым и программным управлением
ИС для информационных систем
Комплект ИС для телефонов различного класса
Комплект ИС для АТС различного назначения
ИС для систем радио и радиорелейной связи
ИС для интеллектуальных пластиковых карт, электронные модули для телефонных пластиковых карт, электронные пластиковые карты
ИС, ЖКИ, ЖКМ для бытовой аппаратуры: радиоприемников, магнитол, стиральных машин, холодильников, счетчиков электроэнергии, электронные блоки управления холодильников
ЖК-индикаторы, ЖК-модули, информационные табло
Комплект ИС для ТВ
ИМС для источников питания
МАЗ БелАЗ Экран
Белкоммунмаш
Могилевлифтмаш Зенит Калибр Мекосан
Гомсельмаш, Лидагропроммаш, Бобруйскагромаш
МСЗ ВСЗ Оптрон
Белтелеком, ИНТЕГРАЛ, МПО ВТ, Горизонт, Агат, Лес, Зенит, Белпочта, Спутник, Связьинвест, Промсвязь, МНИПИ
ИНТЕГРАЛ, Горизонт, Витязь, Радиоволна, МПЗ, МПО ВТ, Атлант, ВЗЭП, БЭМЗ, Измеритель
Машиностроение
Станкостроение
Телекоммуникации
Изделия электронной
10 НАУКА И ИННОВАЦИИ №3(109) Март 2012
ЭЛЕКТРОНИКА
Рис. 4. Этапы (краткосрочный - до 2015 г., долгосрочный - до 2025 г.) перспективного развития ОАО «Интеграл»
ИС
запоминающих устройств
..шприэлешрипгта и полупроводниковые приборы
Микроконтроллеры и драйверы
ИС для ТВ и аудиотехники
ИС для систем связи
ИС для силовой электроники, стандартные аналоговые ИС
Стандартные ИС спец.
логические назначения
ИС (стойкие к СВВФ)
Услуги фаундри
прием ы суимикрип Э, II, К
1
, «орасс,™ м внедрение новых ма.ериалов, ,ехно„о,мм м средств проецирования
ИС для силовой электроники вкл. Trench MOSFET
ИС контроллеров Драйверы систем отображения информации
ИС
автоэлектроники
ИС спец. назначения (стойкие к СВВФ)
ИС
транспондеров
Фотоэлектроника и светодиоды
Услуги фаундри
Будут завершены в 2015 г.
Trench MOSFET
Проект Субмикрон К+
Развитие новых материалов, технологий и средств проектирования
ИС контроллеров Драйверы систем отображения информации
ИС
для цифровых ЖК телевизоров
ИС ранспондеров, для карт электронной идентификации
ИС памяти
ИС спец. назначения (стойкие к СВВФ)
В перспективе к 2025 г
ИС для систем навигации
Услуги фаундри
С-500, истребители пятого поколения Су-35, Миг-35, вертолеты МИ-28, «Акула», «Аллигатор» (КА-50, 52), подводные лодки четвертого поколения типа «Юрий Долгорукий» проекта 955 «Борей» и др.
Созданная у нас электронная компонентная база используется в научных проектах разных стран, что прекрасно демонстрирует возможности белорусской науки и микроэлектронной промышленности.
Рис. 3. Структура поставок ЭКБ по направлениям
3%
Стандартные цифровые логические ИС
ЭКБ специального
и двойного 55%
5%
6%
2%
ЭКБ для телекоммуникаций
ИС для телевидения и аудио
4%
1%
Микроконтроллеры, драйверы, ИС периферийных устройств
Запоминающие устройства
22%
Услуги
(фаундри-услуги)
и прочая ЭКБ
Ряд интегральных схем, спроектированных и изготовленных в ОАО «Интеграл», прошел успешную апробацию и безотказно работает в проектах CMS (LHC, ЦЕРН); PiBeta (Швейцария); ПАНДА на ускорительном комплексе FAIR (Германия); «Многочастичный спектрометр» и «Универсальный калориметрический детектор» (г. Дубна); в установке СВД-2 спектрометра с вершинным детектором; установке ОКА на ускорителе У-70 (Россия). Успех такой деятельности обусловлен меньшей по сравнению с зарубежными стоимостью разработок, их высокой надежностью, стабильными техническими параметрами, приемлемой ценой, хорошо организованным коммерческим сотрудничеством.
За последнее десятилетие «Интегралом» выполнялись НИОКР в рамках заданий ряда республиканских научно-технических программ. Среди них: ГНТП «Белэлектрони-ка», «Микроэлектроника», «Средства приема, передачи и отображения информации», «Медицинская техника», «Радиоэлектроника»; ГКПНИ «Электроника», «Нанотех», «Инфотех», «Космические исследования»; гПНИ «Электроника и фотоника»; научно-технические программы Союзного государства - подпрограмма «База», программы «Космос-СГ», «Триада», «Функциональная
СВЧ электроника-2», «Скиф», «Союзный телевизор», «Космос-НТ», «Основа». В 2011 г. доля отгруженной предприятием инновационной продукции в общем объеме составила 36,7%.
Из наиболее значимых разработок последних двух лет можно назвать микросхему однокристального микроконтроллера со встроенным интерфейсом мультиплексного канала связи, устойчивую к специальным внешним воздействиям; микросхему корректора фактора мощности; микросхему LED драйвера с пиковым выходом токов 0,8 А и 1,5 А; микросхему универсального драйвера для LCD-экрана; микросхему 16-разрядного микроконтроллера с RISC-архитектурой; микросхему для электронных ключей с 64-битным идентификационным кодом и т.д. Разрабатываются новые технологические проекты для производства изделий с нормами 0,35 мкм, среди которых: системная субмикронная базовая технология, обеспечивающая высокий уровень стабильности и воспроизводимости операций; межкомпонентная изоляция канавочного типа для изделий специального назначения; элементная база для высоковольтных интегральных схем управления источниками света; технологии нанесения пленок на
ТЕМА НОМЕРА
основе ферро-электриков для создания ячеек памяти и др.
Цель базовой программы электронной отрасли на 2011-2015 гг. - ГКЦНТП «Электронно-оптические технологии и приборы» - научное и научно-техническое обеспечение инновационного развития национальной экономики и наращивание экспортного потенциала в части модер-
низации существующих и создания новых конкурентоспособных лазерно-оптических, опто-, микро- и радиоэлектронных технологий, материалов, приборов и устройств. Для ОАО «Интеграл» - это производство новой ЭКБ с проектными нормами до 0,35 мкм по требованиям международных стандартов SEMI на подложках диаметром до 200 мм.
В этой связи концепция стратегического развития предприятия включает три этапа -развитие микроэлектронного производства на ближайший (до 2015 г.), среднесрочный (до 2020 г.) и перспективный (до 2025 г.) периоды - и предусматривает укрепление позиций на рынке и завоевание новых его секторов. В рамках каждого этапа выбраны приоритетные направления, и разрабатывается система мероприятий по их реализации (рис. 4).
В текущей пятилетке в серийном производстве будут освоены новые микросхемы и полупроводниковые приборы по подпрограмме «Микроэлектроника ЭКБ» (к 2015 г. -41 типономинал интегральных микросхем и полупроводниковых приборов широкого применения) и НТП Союзного государства «Основа» (к 2014 г. - 49 типономиналов). Ряд российских предприятий оборонно-промышленного комплекса уже запланировали их к применению более чем в 110 разрабатываемых системах вооружений и военной техники и их модификациях.
В условиях глобализации мировой экономики именно микроэлектроника демонстрирует яркий пример международного разделения труда. Наряду с корпорациями
(ОЕМ) весьма успешны кремниевые фабрики, осуществляющие фаундри-услуги, многочисленные дизайн-центры, международные центры разработки новых технологий (IMEC в Европе), функционирующие в режиме фаблесс-услуг. Этим определяются необычайно высокие темпы роста объемов микроэлектроники и расширение ее ассортиментного ряда. Исходя из этого долгосрочная цель ОАО «Интеграл» - интеграция в систему современного международного бизнеса с помощью последних достижений в области проектирования и технологии. В ее основе лежит использование новой методологии по децентрализации процесса проектирования сложных изделий путем объединения заранее разработанных и многократно используемых схемотехнических блоков (IP-блоков); внедрение лицензионного ПО для проектирования субмикронных микросхем, сертификация научно-технических центров с учетом международных требований; размещение фаундри-заказов на зарубежных кремниевых заводах, расширение банка Design-Kit, библиотек элементов и IP-блоков в рамках базовых технологий (0,8 мкм; 0,5 мкм; 0,35 мкм); совместные работы с Академией наук и вузами по развитию альтернативных технологий (КНИ, Si-Ge и т.д.); подготовка и переподготовка специалистов в сфере использования новейших САПР.
Однако, как показывает международный опыт, сильные дизайн-центры, как правило, дислоцируются в высокотехнологичных кластерах, где функционируют современные микроэлектронные фабрики, академические и университетские центры и лаборатории, развиваются производства ЭКБ, материалов и комплектующих. Министерство промышленности, ГКНТ, НАН Беларуси предпринимают существенные усилия, направленные на создание такого кластера в нашей стране. Предполагается организовать крупные холдинги, способные к саморазвитию, технопарки, особые экономические зоны, центры трансфера технологий, инновационные научно-технические центры, венчурные фонды, создать условия для привлечения инвестиций, используя элементы стратегии «наращивание», «заимствование», «преемственность» для инновационного роста. Реализация таких задач позволяет с оптимизмом смотреть на развитие электронной отрасли в Республике Беларусь в будущем.
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Технология широкополосного мобильного доступа
Технология беспроводной связи GSM и передачи данных по таким сетям (этапы развития GPRS, EDGE, WCDMA и HSPA) до сих пор оставалась предпочтительным выбором операторов мобильной связи. Данная технология и сейчас продолжает совершенствоваться, особенно это касается передачи данных. Сети мобильной связи должны пропускать трафик в прогнозируемых объемах и своевременно удовлетворять растущий потребительский спрос на высокоскоростную передачу данных. В настоящее время существуют несколько технологий, способных решить эту задачу. Один из вариантов состоит в эволюции технологии 3G/WCDMA на основе HSPA. Параллельно с HSPA, консорциумом 3GPP стандартизирована технология LTE (Long Term Evolution), полностью удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к 4G.
Благодаря реализации новых функций сети LTE позволяют операторам пропускать бoльший трафик при поддержке более высоких скоростей передачи данных, а, следовательно, являются ключевым элементом для создания сетей широкополосного мобильного доступа в будущем.
С внедрением LTE не появится много новых приложений, но стандарт позволит разгрузить сети для передачи мобильных данных. Кроме того, LTE обеспечит развитие всех IP-сетей. Это значит, что все устройства, начиная с мобильных телефонов и заканчивая маршрутизаторами и коммутаторами, будут обмениваться цифровыми пакетами данных.
