CC BY
37
УДК 621.380.62
ПРОБЛЕМЫ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ И ПРОИЗВОДСТВЕ СОВРЕМЕННЫХ ОПТОЭЛЕКТРОННЫХ КОМПЛЕКСОВ
Юрий Александрович Трясов
АО «Швабе - Оборона и Защита», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179а, зам. генерального директора, e-mail: npzkanc@ponpz.ru
Игорь Борисович Южик
АО «Швабе - Оборона и Защита», 630049, Россия, г. Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 179а, ведущий конструктор, e-mail: npzkanc@ponpz.ru
Приоритетное направление деятельности предприятий АО «Швабе - Приборы» и АО «Швабе - Оборона и Защита» - освоение базовых прорывных технологий и производство ключевых элементов современной оптоэлектронной техники на уровне лучших мировых образцов. Эти результаты оказалось возможным достигнуть только с использованием импортных комплектующих элементов. Программа импортозамещения в сегодняшних условиях становится государственной и признана стать ключевым фактором повышения устойчивости страны к внешнему воздействию и защиты ее безопасности. В связи с мерами принятыми правительством России в части импортозмещения в настоящее время на Российском рынке электронных компонентов произошли положительные сдвиги.
Ключевые слова: оптоэлектронные приборы, цифровой импульсный ЭОП, модуль те-пловизионный, импортозамещение, спектральный диапазон.
THE PROBLEM OF IMPORT SUBSTITUTION IN THE DESIGN AND PRODUCTION OF MODERN OPTO-ELECTRONIC COMPLEXES
Yuri A. Trjasov
Joint-stock company «Shvabe - Defense and Protection», 630049, Russia, Novosibirsk, street Dusy Kovalchuk, 179а, deputy general director, e-mail: npzkanc@ponpz.ru
Igor B. Juzhik
Joint-stock company «Shvabe - Defense and Protection», 630049, Russia, Novosibirsk, street Dusy Kovalchuk, 179а, leading engineer, e-mail: npzkanc@ponpz.ru
Priority direction of activity of the enterprises of joint-stock company «Shvabe - Devices» and joint-stock company «Shvabe - Defense and Protection» - development base technologies and manufacture of key elements modern electronictechnicsat a level of the best world samples. These results it has appeared possible to reachonly with use of import completing elements. The program import of replacement in today's conditions becomes state and is recognized to become the key factor of increase of stability of the country to external influence and protection of its safety. In connection with measures accepted the government of Russia regarding import of replacement now in the Russian market of electronic components have occured positive shifts.
Key words: optical and electronic devices, the digital pulse electronic optical converter, infrared imager, import and replacement, a spectral range.
Акционерное общество АО «Швабе - Приборы» было создано более 40 лет назад в период взлета российской оборонной промышленности для разработки
и организации серийного производства современных оптико-электронных приборов, комплексов и систем ночного видения. За эти годы предприятие завоевало заслуженный авторитет и уважение среди разработчиков, заказчиков и потребителей оптоэлектронной техники. В настоящее время форма собственности предприятия - акционерное общество. Приоритетное направление деятельности предприятия - освоение базовых прорывных технологий и разработка ключевых элементов современной оптоэлектронной техники на уровне лучших мировых образцов.
Важное место в деятельности АО «Швабе - Приборы» занимает проводимая техническая политика совместно с АО «Швабе - Оборона и Защита» с целью обеспечения силовых структур и гражданских потребителей современными оптико-электронными приборами - очками ночного видения на основе ЭОП III поколения, тепловизионными и телевизионными приборами и комплексами с использованием электронной навигации и электронной индикации.
Большие перспективы сейчас имеют прицельные приспособления, повышающие удобство ведения боя, с применением различной электроники для цифровой обработки сигналов, ввода и вывода информации. Судя по темпам развития электроники, это действительно та область, где в ближайшее время будут самые серьезные прорывы.
АО «Швабе - Приборы» совместно с АО «Швабе - Оборона и Защита» проводит в этом направлении серьезную модернизацию оптоэлектронных приборов и комплексов различного назначения.
В АО «Швабе - Приборы» разработаны приборы ночного видения нового поколения с использованием цифрового импульсного электронно-оптического преобразователя, шифр «Кайма» рис. 1 [1].
Рис. 1. ЭОП «Кайма» с "auto-gating"
Применение новой технологии производства ЭОП поколения 2+ и 3 с импульсным источником питания значительно расширяет возможности приборов ночного видения, увеличивает ресурс работы ЭОП и делает их всесуточными. В зарубежных ЭОПах подобная технология называется "auto-gating".
Цифровые источники питания с электроникой в интегральном исполнении, совместно с традиционными ЭОПами, обеспечивают импульсный режим работы и необходимы для повышения динамического диапазона, чувствительности, а также для увеличения ресурса и надежности приборов при эксплуатации.
Прибор ночного видения с цифровым источником питания может кратковременно безопасно работать в дневное время суток, не бояться вспышек света и интенсивных источников освещения, которые могут повредить прибор ночного видения без импульсного режима. Эта особенность делает рабочий ресурс ПНВ с цифровыми источниками питания практически неограниченным.
Широкий динамический диапазон рабочих освещённостей достигается за счёт возможности работы в пассивном, активно-импульсном и в пассивно-импульсном режимах. В пассивно-импульсном режиме высокий уровень освещённости на местности ослабляется в число крат, равное скважности работы ЭОП. Переход от чисто пассивного режима к пассивно-импульсному режиму позволяет реализовать практически круглосуточное наблюдение.
Управление прибором можно осуществлять с использованием компьютера через последовательный порт, что является достаточно привлекательным в процессе производства и для пользователя.
В свете приведенных характеристик следует отметить несомненную перспективность развития и усовершенствования цифровых технологий в приборах ночного видения.
Специалисты АО «Швабе - Приборы», используя последние достижения науки, техники и технологии, впервые в России создали образцы наблюдательных систем ночного видения повышенной дальности для Сухопутных войск РФ, что позволяет обнаруживать и сопровождать цели днем и ночью на больших дальностях в пассивном режиме. Эти результаты оказалось возможным достигнуть только с использованием импортных комплектующих элементов, таких как фотоприемные матрицы, системы отображения информации, интегральные микросхемы высокой степени интеграции и использования зарубежного программного обеспечения.
Схожая ситуация и с тепловизионными приборами.
Например в АО «Швабе - Приборы» разработан тепловизионный модуль МТП834М «Пика -М». Тепловизионный модуль представлен на рис. 2 [2]. Модуль предназначен для использования в тепловизионных наблюдательных приборах, тепловизионных прицелах. Позволяет выводить тепловизионное изображение в видеостандарте по ГОСТ 7845-92 и обеспечивает возможность работы как со встроенной калибровочной шторкой, так и без неё.
Для использования модуля в носимых малогабаритных приборах реализована возможность управления с помощью непосредственно подключаемой к модулю внешней трёхкнопочной клавиатуры.
Однако массовое поступление в войска новых прицельных комплексов ограничено не только из-за большой цены комплексов, отсюда возникают проблемы с поступлением государственного финансирования, но главное, что
в нашей стране не налажено серийное производство электронных компонентов, необходимых для реализации технических решений.
Рис. 2. Тепловизионный модуль МТП834М «Пика - М»
Из-за недостатка электронных компонентов отечественного производства, в конструкции оптоэлектронных приборов наметилась неуклонная тенденция роста объема импортных комплектующих. Рост объема импортных комплектующих в составе оптоэлектронных проборов приведен на графике рис. 3.
80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
□ Приборы несложные
□ Приборы средней сложности
□ Приборы сложные
2000г. 2005г. 2010г. 2015г.
Рис. 3. График роста объема импортных комплектующих в оптоэлектронных приборах
В предыдущие годы из-за остановки производства большинства электронных компонентов в России на ряде российских предприятий стало невозможно изготавливать ранее разработанные приборы. Это заставило производителей и разработчиков срочно модернизировать приборы и при этом использовать импортную комплектацию.
В 2014 году санкции западных стран и предпринятые российской стороной ответные шаги привели к тому, что стратегия импортозамещения стала одним из приоритетных направлений деятельности российской промышленности. Программа импортозамещения в сегодняшних условиях становится государственной и признана стать ключевым фактором повышения устойчивости страны к внешнему воздействию и защиты ее безопасности [3].
По результатам анализа, проведенного Минпромторгом, наиболее перспективными с точки зрения импортозамещения являются электронная промышленность. Импортозамещение в этой отрасли возможно в случае наличия соответствующих свободных производственных мощностей и конкурентоспособных предприятий, которые могут предложить качественную продукцию по рыночным ценам.
В долгосрочной перспективе снижение импортной зависимости возможно за счет инноваций и стимулирования инвестиций в отрасль и создания новых производств. По оценке Минпромторга, в случае реализации продуманной политики импортозамещения к 2020 году можно рассчитывать на снижение им-портозависимости в электронной промышленности с уровня 70-90% до уровня 50-60%.
В 2015 году Министерство промышленности и торговли Российской Федерации провело специальное совещание. Тема совещания: Состояние работ по импортозамещению для образцов вооружения и военной техники российского производства. На совещании было отмечено, что в большинстве разработанных оптоэлектронных приборах содержание комплектующих изделий и ЭРИ ИП достигает 70% и более. Причем такая ситуация сложилась во всей отрасли.
Для выполнения государственного оборонного заказа по поставкам техники для вооруженных сил РФ предприятиям изготовителям рекомендовано принять меры по формированию страхового запаса необходимых материалов, комплектующих изделий и ЭРИ иностранного производства на период проведения мероприятий по импортозамещению.
Минпромторгом России, совместно с российскими промышленными предприятиями, был успешно проведен ряд НИОКР, в результате которых создан значительный научно - технический и технологический задел в области производства электронных компонентов.
Следует отметить, что мерой по содействию импортозамещению может быть стандартизация. Она является средством обеспечения взаимозаменяемости отдельных элементов, повышения надежности, обеспечения норм безопасности и экологических требований. Развитие национальных стандартов позволит сократить импорт некачественной продукции, а также мотивировать отечественные предприятия на производство конкурентоспособной продукции.
Серьезной проблемой является импортозамещение примененных в выпускаемых приборах зарубежных ЭРИ, составляющих большую часть комплектующих оптоэлектронных каналов.
В декабре 2014 года был разработан перечень первоочередных ОКР в части разработки перспективных электронных компонентов. Эти работы планируется завершить в 2018 году.
В перечень НИОКР в рамках работы по импортозамещению включены следующие разделы:
1. разработка сверхвысокочастотной электронной компонентной базы;
2. разработка радиационно-стойкой электронной компонентной базы;
3. разработка интегральных микросхем для средств цифровой обработки и преобразования сигналов, сетей обмена данными, а также информационной безопасности;
4. разработка изделий полупроводниковой электроники;
5. разработка комбинированных устройств электроники;
6. разработка изделий пассивной электроники;
7. разработка электротехнических изделий.
По результатам рассмотрения проблемных вопросов и предложений ФГУП «МНИИРИП» АО «Швабе - Приборы» и АО «Швабе - Оборона и Защита» разработали планы - графики и мероприятия по импортозамещению иностранных комплектующих в ранее разработанных изделиях. «Швабе-Приборы» и «Шва-бе-Оборона и Защита» проводят мероприятия по импортозамещению электронной компонентной базы, комплектующих и материалов иностранного производства в 11 типах изделий военной техники.
Работы по импортозамещению предусматривают проведение полного цикла доработки конструкторской документации и проведения всех видов испытаний, для чего необходимо время от 1 года до 3 лет. Кроме того механизм компенсации затрат на импортозамещение не рассматривается заказывающими управлениями. Поэтому стоимость доработанных изделий неуклонно растет.
Ожидаемые показатели по снижению зависимости от поставщиков импортных комплектующих электро-радио элементов приведены на графике рис. 4.
По результатам доработки изделий получается, что в оптоэлектронных приборах, где применяются комплектующие, такие как телевизионные матрицы, микроболометрические тепловизионные матрицы и цифровые микросхемы с высокой степенью интеграции возможна замена импортных ЭРИ не более 50%.
Не секрет, что наша электронная промышленность не может похвастать выпуском качественных электро-радио элементов, поэтому после проведения испытаний доработанных приборов появляются проблемы связанные с качеством, долговечностью и энергопотреблением оптико-электронных приборов. В результате, решая проблему импортозамещения, нам неизбежно приходится идти на снижение ряда технических характеристик приборов.
Однако, в связи с мерами принятыми правительством России в части им-портозмещения, в настоящее время на Российском рынке электронных компонентов произошли положительные сдвиги.
В 2014 году российская радиоэлектронная промышленность завершила разработку собственной технологии создания микросхем (транзисторов) по топологии 65 нанометров. В 2014 году выпущены первые процессоры «Эльбрус-
2СМ» по топологии 90 нанометров, на базе которых планирует осуществить производство компактных материнских плат. В настоящее время ведутся научно-исследовательские работы по созданию технологии уровня 45 нанометров. В ближайшие годы предприятие планирует перейти к производству микросхем по топологии 45 и 32 нанометра.
80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
□ Приборы несложные
□ Приборы средней сложности
□ Приборы сложные
2015г. 2016г. 2017г. 2018г.
Рис. 4. График объема импортных комплектующих в составе оптоэлектронных проборов в 2015 - 2018 годах
В перспективе планируется переходить на выпуск чипов с топологией 28 нанометров. Современные микрочипы нужны для производства отечественной автоматики, управляющей электроники и оборудования в рамках импорто-замещения.
Следует отметить, что ряд российских предприятий занимающихся созданием и модернизацией производств в сфере электроники и микроэлектроники, обеспечили бурный рост производства - на 50-70% в год, причём стабильный в течение последних нескольких лет. Интерес обусловлен переходом на микросборки, гибридные сборки, СВЧ ГИС, МЭМС и 3D-интеграцию.
Направление особой важности в отечественной электронике - это производство радиационностойких ЭРИ. Работы в этом направлении постоянно находятся под контролем государства. В этом направление мы имеем приоритет в мировом производстве электроники. Занимаются этой тематикой базовые предприятия, их продукция позволяет производить конкурентоспособную твердотельную СВЧ-электронику, перекрывающую все важнейшие спектральные диапазоны, которые используются от сотовой телефонии до локационных станций различных диапазонов гражданского и военного применения.
В России уже более 100 компаний-производителей электронной продукции и потребность в них ширится. Те же компании, которые лишь недавно вышли на новые для себя рынки, выросли по продажам своей продукции даже в разы.
Особенно это касается тех, кто работает не под гособоронзаказ, а на экспорт. У ряда компаний годовой оборот уже превысил 50 млрд. долларов. Отдельные отечественные производители в 2014 г. сумели выйти на европейский рынок компьютерной техники.
Сложилась ситуация, что у нас собственных технологий по производству электронных компонентов, которые могли бы конкурировать с мировыми производителями, не существует. Распространена ситуация с покупкой зарубежных технологий, которые за границей оказываются невостребованными. В России же им находят применение, и устаревшая технология приживается на внутреннем рынке как новая.
Под натиском поставщиков зарубежных электро-радио элементов российские производители электроники даже не задумывались о том, чтобы производить отечественные компоненты. Ведь до санкций всегда была возможность купить за границей, теперь эта возможность находится под угрозой. Глобальное лидерство в высокопроизводительных процессорах остается в США и Европе. Поэтому нам необходимо проводить политику импортозамещения, преследуя конечную цель в виде полной технологической независимости от стран, проводящих недружественную политику.
Анализ схемотехнических решений в наших разработках оптико-электронных приборов показал, что аналогов основных импортных комплектующих ЭРИ на российском рынке нет и в настоящее время возможна замена только пассивной электроники таких как резисторы, конденсаторы, разъемы и элементы силовой электроники. Поэтому полное решение вопроса импортоза-мещения в ранее разработанных приборах, а так же проектирование оптоэлек-тронных приборов на элементной базе отечественного производства будет возможно не раньше 2020 года. Для выполнения ГОЗ наше предприятие создает страховой запас.
В России к настоящему времени есть ряд компаний, обладающих достаточными инженерными кадрами и технологическими ресурсами для решения практически 100% задач, которые ставят разработчики систем вооружений. Если убрать необоснованные бюрократические препоны в части согласования применения ЭРИ с приемкой «1», то наш научно-технический и интеллектуальный потенциал станет надежной платформой импортозамещения электроники при проектировании и производстве современных оптоэлектронных комплексов.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Горбачев А.Б., Южик И.Б, Дейснер А.А. Импульсный электронно-оптический преобразователь // Патент РФ № 2521599. 10.07.2014. Бюл. № 19.
2. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.wiki-prom.ru/543zavod.htm.
3. Минпромторг внес в правительство программу импортозамещения: журнал Forbs / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.forbes.ru/ news/261157-minpromtorg-vnes-v-pravitelstvo-programmu-importozameshcheniya (дата обращения: 02.04.16).
© Ю. А. Трясов, И. Б. Южик, 2016
