От рации до баллистической ракеты: секреты надежности российской микроэлектроники
Для обычного человека такие термины, как симметричный планарный волновод, высокоплотный радиоэлектронный модуль или радиационно-стойкий аттенюатор ничего не говорят, однако для инженера-микроэлектронщика они как раз, наоборот, говорят о многом. Все эти элементы применяются в российской военной технике. О том, как развивается в России отрасль микроэлектроники и в каких вооружениях применяются российские чипы и кристаллы, читайте в материале сайта телеканала «Звезда».
Микроэлектроника – это «мозги» любого прибора. В дальнейшем при развитии танковой, авиационной и роботизированной техники особую роль будет играть именно электроника и программы, а броня и остальное железо останется всего лишь надстройкой.
В качестве примера можно привести транзисторы, которые выпускает одно из ведущих предприятий российской электронной отрасли. Мощные, сверхвысокочастотные, биполярные, полевые транзисторы сегодня используются в аппаратуре спецназначения – ракетной, авиационной, космической, танковой и другой специальной технике.
Аппаратура настолько секретная, что даже специалисты, которые производят элементную базу, сами не знают, где применяются их элементы. Однако можно утверждать, что от характеристик этих элементов зависит точность попадания ракеты в цель.
Другим примером применения микроэлектронных элементов являются корпусы для чипов и кристаллов. Сегодня эти корпусы российские предприятия производят в метало-керамике, что обеспечивает им повышенную радиационную стойкость, а также стойкость к климатическим и механическим факторам. Это одно из требований военной приемки.
Однако повышенные эксплуатационные требования предъявляются не только к корпусам. В России приступили к разработке перестраиваемых аналоговых аттенюаторов (устройств снижения амплитуды и мощности сигнала) для приемо-передающих блоков радиоаппаратуры.
Планируется, что к 2019 году будут разработаны 6 типов устройств с диапазоном рабочих частот 0,01-30 ГГц, а также освоена технология их серийного производства.
Проектируемые устройства, кроме широкополосности, должны обладать высокими радиационной стойкостью и быстродействием, повышенными надежностью, сроком службы и стойкостью к воздействию климатических и механических факторов. По совокупности параметров разработки не имеют российских аналогов и призваны заменить комплектующие американских компаний Mini-Circuits, TriQuintSemiconductor и HittiteMicrowaveCorp.
Аттенюаторы как устройства корректировки сигнала применяются во множестве изделий СВЧ-техники.
Надежность превыше всего
Традиционный материал для микроэлектроники – кремний. Но сегодня в России уже используются материалы нового поколения - нитриды галлия и другие нитриды, которые способны выдерживать более высокие температуры и обеспечить более высокие мощности тока.
«Система применения микроэлектроники в военной технике строго регламентирована нормативными документами. При опытно-конструкторских работах всегда закладываются избыточные параметры, проводятся избыточные термотоковые тесты, климатические испытания. Эти приборы проходят 5 циклов испытаний, а особо надежные все 10 циклов», - рассказал сайту телеканала «Звезда» заместитель гендиректора по производству ГЗ «Пульсар» Андрей Ларюшкин.
Он подчеркнул, что надежность элементов, которая так важна для военных, обеспечивается на всей цепочки технологического процесса: от поступления материала до изготовления готового элемента.
Бракованные кристаллы отмечает робот-маркёр, параметры диодов и транзистеров замеряет специальная аппаратура «Формула», поэтому производство бракованного элемента исключается.
«В цепочке производства есть десятки точек контроля продукции. Каждый элемент проходит проверку как до климатических испытаний, так и после них. Их надежность настолько высокая, что вероятность отказа составляет тысячные доли процента», - отметил Ларюшкин.
Не стоит забывать, что специалисты военной приемки имеют свое измерительное оборудование. Это еще один уровень контроля.
Кроме того, здесь стоит пару слов сказать о последних мировых тенденциях. Одна из них – это миниатюризация оборудования и приборов. Казалось бы, куда еще меньше, но этой тенденции следует и отрасль микроэлектроники.
«Если раньше разрешающая способность оборудования была 2 микрона, и чип был размером 1 мм, то теперь, когда разрешающая способность нанометр, чип размером всего лишь несколько микрон, а некогда громоздкая плата сегодня заменяется небольшой микросхемой», - рассказал Ларюшкин.
Тем не менее, до сих пор в российской аппаратуре используются схемы, где показатели надежности гораздо важнее миниатюризации и даже исключают ее.
Например,цифрознаковые индикаторы надежнее любых жидкокристаллических дисплеев.
«При различных механических воздействиях и излучениях они ведут себя хуже чем индикаторы», прокомментировал специалист.
Некоторые из них проходят испытания на воздействие ионизирующего, радиационного излучения, которое имитирует поражающие факторы ядерного взрыва.
От рации до баллистической ракеты
Элементная база российских предприятий, работающих в сфере микроэлектроники, сегодня находит применение во всех военных приборах и вооружении.
Например, цифровые индикаторы, о которых говорилось выше, применяются в командных системах управления всей линейки РВСН «Тополь», «Тополь-М», «Фрегат», «Протон-М», «Булава», «Синева», «Ангара», «Ярс», «Аврора».
Диоды, которые разрабатывают российские предприятия, применяются в составе АФАР, а также РЛС «Триумфатор-М», «Барс», «Ирбис», «Тарантул», «Хибины», «Арбалет», «Алтай», «Ольхон-Гелес», «Инфауна-М» и других военных приборах и аппаратуре.
На заводе «Пульсар» изготавливается коротко-дуговые ксеноновые лампы сверхвысокого давления. Они используются для имитации спектра солнечного излучения для обеспечения наземной отработки космических аппаратов, а также приборов ориентирования и наведения межконтинентальных баллистических ракет.
Линейные формирователи изображения применяются в системах записи аэрокосмической информации, автоматизированных систем управления артиллерийским огнем, ИК-тепловизионных системах разведки и прицеливания, фотоплоттеров и фотосканеров – «Мост», «Аракс», «Итол», «Метис», «Мулат», «Тракт», лазерных дальномеров и другой аппаратуре.
В России сегодня разработана технология межкомпонентной оптической связи на основе многослойных полимерных волноводных систем (МПВС). Они обладают значительными преимуществами по сравнению с металлическими проводниками, как по скорости передачи данных (более 5 Гбит/с), так и по помехоустойчивости.
Волноводные системы обладают широкими возможностями использования – в частности, в радиолокационных комплексах, приборах авионики, системах наведения высокоточного оружия, высокопроизводительных компьютерах, а также, например, в автомобилях для обеспечения бесперебойной работы бортовой управляющей и контролирующей электроники.
Одной из последних разработок российской отрасли в этой сфере - автоматизированный комплекс управления артиллерийскими батареями и зенитными бригадами ПВО «Поляна-Д4М1».
Разработка представляет собой мобильную систему, способную объединять все разновидности зенитно-ракетных комплексов в единую информационно-управляющую систему и способную распределять группы воздушных целей между различными зенитными комплексами. При этом система обеспечивает высокую эффективность при ведении до нескольких сотен воздушных целей.
Эту новинку покажут на Международной выставке IDEX-2017, которая состоится 19-23 февраля в Абу-Даби (ОАЭ). Там же представят и комплект технических средств автоматизированного управления формированиями переносных зенитных ракетных комплексов и зенитной артиллерии.
Аппаратура предназначена для сбора и обработки информации о воздушной обстановке, автоматизации процесса боевого управления подразделениями, оснащенных ПЗРК или зенитной артиллерией, а также ведения визуальной разведки.
Подводя итог, можно сказать, что российские заводы, производящие микроэлектронику, имеют огромный потенциал. Все они обеспечены заказом на годы вперед, а программа импортозамещения и зарубежные заказы на покупку российской техники гарантируют российским предприятиям стабильную работу.
