Чип для космоса
Отечественная компонентная база сегодня используется в новой модификации ракеты "Союз-2". Системы управления пилотируемых "Союзов" и грузовых "Прогрессов" также оснащены нашими микросхемами. Российская микроэлектроника успешно работает на Международной космической станции. Главные центры, где создается компонентная база для космоса – Зеленоград и Курчатовский институт.
В России уже освоена технология 65 нанометров, разрабатываются чипы с топологией 32 и 28 нанометров. А чем меньше нанометров, тем больше транзисторов можно расположить на одной микросхеме.
Главное производство – в подмосковном Зеленограде, который и создавался, как город электронщиков. Микросхемы из Зеленограда использовались во всех гражданских, военных и космических программах. По микроэлектронике Советский Союз уступал только США.
"Советский Союз занимал как минимум второе место по всем параметрам микроэлектроники. Знаете, все наши космические аппараты, тот же "Буран", который в автоматическом режиме летал и садился, там стояла только отечественная микроэлектроника", — говорит Геннадий Красников, академик РАН, генеральный директор "НИИМЭ и Микрон".
В непростые 90-е микроэлектроника отошла на второй план. На развитие денег не было. А мировой рынок микропроцессоров быстро поделили западные и китайские производители. Одни брали качеством, вторые – ценой. Однако времена меняются. Сегодня иметь собственную микроэлектронику – вопрос национальной безопасности.
"Мы ведем колоссальную работу в этом направлении. Но, к сожалению, это очень долгий путь, у нас у многих очень просто представление об импортозамещении. Все-таки здесь чувствительные вещи к надежности, к функционалу, и достаточно большой путь нужно пройти, чтобы окончательно элементная компонентная база нашла применение в том или ином аппарате. Потому что здесь надо провести очень большой цикл испытаний на надежность, на работу в космосе", — поясняет Геннадий Красников, академик РАН, генеральный директор "НИИМЭ и Микрон".
Этот цех занимает два этажа, связанных меж собой сетью трубопроводов, по которым поступают химические компоненты. Здесь пластины из монокристалла кремния превращаются в основу микросхем. Их поверхность отшлифована так, что лучшее стекло в сравнении кажется наждачной бумагой.
"Эти интегральные схемы устанавливают на электронные платы и затем собирают из них модули, которые отвечают за различные функции, связанные с управлением космическими объектами и средствами выведения", — рассказывает Алексей Дианов, директор по корпоративным коммуникациям "НИИМЭ и Микрон".
Здесь на дорожках микросхем выстраиваются диоды, конденсаторы, транзисторы, которые регулируют движение электрических импульсов, прописываются программы для систем управления ракет. На одной пластине – несколько десятков космических чипов.
"Производство микросхемы напоминает строительство многоэтажного дома, когда этаж за этажом создается дом интегральной микросхемы. Все этажи должны быть довольно четко поставлены один на другой, между ними должны проходить в строго выделенных местах лестницы – отверстия, которые потом станут проводниками и соединят различные транзисторы на нескольких слоях этого многоэтажного дома. Ширина одной дорожки сейчас у нас 60 нанометров. Это можно сравнить, например, с вирусом гриппа, вирус гриппа имеет диаметр 90 нанометров", — объясняет Алексей Дианов, директор по корпоративным коммуникациям "НИИМЭ и Микрон".
Микрочастицы пыли не должны влиять на работу космических систем. Поэтому стандарт чистоты в помещениях сродни хирургическому. Воздух обновляется каждые 40 секунд. Работают здесь в специальной форме, а микросхемы транспортируют в стерильных контейнерах. После каждой операции схемы проверяют под микроскопом. Затем испытания в холодильных и теплокамерах, где от минус 50 до плюс 100 градусов по Цельсию. Только такая продукция способна работать в космосе.
"Я могу сказать, что для космического применения у нас достойный уровень. Традиционно нас всегда связывало с Роскосмосом научные спутники, космические аппараты, которые на Марс сажались, лунные программы. Там везде стояли наши микросхемы", — рассказывает Геннадий Красников, академик РАН, генеральный директор "НИИМЭ и Микрон".
Еще один центр космической микроэлектроники – Курчатовский институт. Именно специалисты этого института в 70-х стали пионерами отечественной микроэлектроники. Сегодня НИИ системных исследований, созданный на базе Курчатовского института, имеет самый большой опыт по космическим разработкам.
"Специфика работы на орбите заключается в том, что необходима большая автономность работы, а во-вторых, условия радиационного фона. Используется целый ряд приемов для того, чтобы защитить электронику от радиационного излучения. Это так называемые структуры кремния на изоляторе, кремний на сапфире, которые позволяют создавать устойчивую к радиации элементную базу", — уточняет Максим Занавескин, начальник лаборатории НИЦ "Курчатовский институт".
Часть таких кристаллов уже используется в новой модификации российской ракеты "Союз-2". Системы управления пилотируемых "Союзов" и грузовых космических кораблей "Прогресс" также оснащены отечественными микросхемами. Российская микроэлектроника успешно работает на Международной космической станции. В планах – освоение новых технологий, которые позволят создать умных роботов для изучения Солнечной системы.
