22 апреля прошла конференция «Российская микроэлектроника: перспективы развития», организованная газетой «Ведомости».

Конференция проходила в форме представительного «круглого стола», модератором которого выступил Евгений Кузнецов, заместитель генерального директора и руководитель проектного офиса Российской венчурной компании.

Основной доклад сделал Юрий Слюсарь, заместитель министра промышленности и торговли РФ. Он напомнил, что радиоэлектронная промышленность – одна из наиболее важных и приоритетных отраслей экономики. Взять хотя бы прогноз мирового рынка радиоэлектронной аппаратуры в триллионах долларов США. В 2012 году он составлял 1,75, в 2015 году должен вырасти до 2,05 и далее: 2020 г. – 2?49, 2025 г. – 3?15, 2030 г. – 3,46.

Доля радиоэлектроники в добавленной стоимости обрабатывающей промышленности постоянно растет – с 26% до 37% за период с 2012 г. до 2030 г. Доля радиоэлектронных систем в финальных изделиях высокотехнологичной военной промышленности должна увеличиться еще больше – с 40% до 70% к 2030 г.

Юрий Слюсарь подчеркнул, что у отрасли слабые позиции на конкурентном мировом рынке. Российская продукция практически полностью вытеснена из потребительских сегментов, она сохраняет конкурентоспособность только в отдельных нишах профессиональных сегментов, объемы экспорта незначительные. При этом сохраняются сильные позиции в специальных сегментах, где имеется множество конкурентоспособных на мировом уровне продуктов.

Впрочем, проблемы отрасли перечисленными выше не ограничиваются. В стране явно недостаточно эффективных компаний, способных изменить отрасль. Низок уровень производительности и эффективности процессов. Применяются устаревшие бизнес-модели и малоэффективные рыночные компетенции, участники рынка почти не принимают участия в глобальной кооперации.

Нельзя забывать и о низком технологическом уровне отрасли. Налицо отставание во многих базовых технологиях. Низок уровень коммерциализации и доведения прикладных технологий до конкурентоспособного продукта.

Интересно сравнить и выработку на одного занятого в радиоэлектронной промышленности в тысячах долларов в год: США – 402, Япония – 387, Бразилия – 346, Тайвань – 297, Китай – 99, Россия – 26. Легко заметить, что различие между Россией и США – 15 раз.

Еще одна цифра: доля российских производителей на внутренним рынке составляет 15%, на внешнем - менее 0,4%.

Как считает Юрий Слюсарь (и остальные разработчики стратегии) для реализации целей развития необходимо кардинально изменить состояние отрасли. Необходимо добиваться повышения эффективности, конкурентоспособности и технологического уровня радиоэлектронной промышленности в интересах обеспечения обороноспособности, экономического развития и реализации инновационного потенциала России.

Главное – увеличение объема выпуска продукции за счет сфокусированного развития приоритетных сегментов. Повышение эффективности компаний и роста производительности. Повышение технологического уровня отрасли и формирование технологической базы для создания большого числа конкурентоспособных продуктов.

Выручка отрасли к 2030 г. должна вырасти до 1583 млрд. рублей с 245 в 2012 г., то есть в семь раз. Выработка на одного занятого в радиоэлектронной промышленности в тысячах рублей в год должна увеличиться в 11 раз: c 995 в 2012 г. до 10 368 в 2030 г..
Доля российской продукции на внутреннем рынке в приоритетных сегментах должна увеличиться в 1,7 раза - с 25% в 2012 г. до 43% в 2030 г. Долю российской продукции на мировом рынке в приоритетных сегментах необходимо увеличить в 1,8 раза - с 0,6% до 1,1%.

По мнению Юрия Слюсаря, только за счет комплексной модели развития с фокусом на профессиональных сегментах можно реализовать экономические цели отрасли. Текущий выпуск отрасли в млрд. рублей – 245. Потенциал роста при достижении доли глобального рынка в 2% в профсегментах - увеличение в шесть раз до 1500 млрд. рублей. Потенциал роста при достижении доли глобального рынка в 5% в профсегментах – 3750 млрд. рублей. Потенциал роста выработки на занятого в отрасли к 2030 г. может достигнуть 10-кратного показателя – с миллиона рублей до 10 млн.

Итак, при сохранении ограниченного бюджетного финансирования, но при активной поддержке частных инвестиций, выпуск продукции к 2030 г достигнет 1,6 трлн. рублей. Объемы отрасли вырастут в шесть раз. Выработка на одного занятого увеличится в 11 раз. Экспорт участников вырастет в 10 раз. Рост доли российских компаний РЭП на внутреннем рынке составит до 43% и приоритетных сегментах, на мировом рынке - в 1,8 раза. Доля ЭКБ отечественного производства в приоритетных сегментах мирового рынка должна увеличиться до 0,6%.

О перспективах развития отечественной микроэлектронной промышленности и внутреннего рынка микроэлектронной продукции

Дмитрий Медведев осмотрел производство микросхем на заводе АО «Ангстрем-Т» и провёл совещание о развитии микроэлектронной промышленности.

Зеленоград

Группа компаний «Ангстрем» является ведущим российским разработчиком и производителем продукции микроэлектроники, в том числе специального применения, и телекоммуникационного оборудования.

Предприятие имеет серийное оборудование и технологии, позволяющие разрабатывать и производить изделия различного класса сложности: сверхбольшие интегральные схемы, схемы памяти, схемы стандартной логики, микроконтроллеры и операционные усилители, приборы для силовой электроники и микроэлектромеханические системы.

В группу компаний «Ангстрем» входит расположенный в Зеленограде АО «Ангстрем-Т» – научно-производственный комплекс по производству субмикронных полупроводниковых изделий по технологическим нормам 130–90 нм, с перспективой перехода на производственный уровень 65 нм и ниже. Предприятие обеспечивает полный производственный цикл микроэлектронных компонентов – от поддержки в проектировании до производства кристаллов.

Вступительное слово Дмитрия Медведева на совещании :

Добрый день, уважаемые коллеги!

У нас совещание, которое посвящено перспективам развития отечественной микроэлектронной продукции. Тема важная, не могу сказать, что она совсем новая, потому что мы и в таком составе встречались, на других площадках проводили обсуждение, у Президента подобное обсуждение также было.

Тем не менее именно с учётом важности проблематики считаю правильным поговорить об этом здесь, в Зеленограде, на заводе «Ангстрем». Микроэлектроника является одной из ключевых отраслей современной промышленности, которые, по сути, определяют, какими будут промышленные технологии в ближайшие десятилетия. Её развитие имеет особое значение и для обычной экономики, и для обеспечения безопасности. Электронная продукция, в частности электронная компонентная база, – основа высокотехнологичных изделий большинства отраслей.

Электронные компоненты, естественно, используются везде – на производстве и в повседневной деятельности, в бытовой сфере, на транспорте, в энергетике, в оборонке, в космосе. Речь идёт и о весьма сложных вещах, и вполне хорошо знакомых – от проездных в метро, сим-карт сотовых телефонов, банковских карт до новейших образцов вооружений и техники.

Отрасль в целом развивается достаточно быстро. Ежегодный темп роста – в среднем около 10%, но есть и проблемы. На сегодняшний день производство ориентировано в основном на внутреннего потребителя, что тоже, конечно, очень важно, потому что у нас и рынок свой есть, достаточно значимый, и по целому ряду направлений для нас это вопрос государственной безопасности. Но, с другой стороны, очень важно смотреть и на экспорт, а экспортируется пока менее 25% продукции.

Участники совещания

• Список участников совещания о перспективах развития отечественной микроэлектронной промышленности и внутреннего рынка российской микроэлектронной продукции, 3 августа 2016 года

Доля российской продукции на нашем же рынке тоже пока ещё не очень значима – это 20%. Поэтому по-настоящему конкурентоспособными являются лишь отдельные направления специального сегмента – изделия, которые используются в военной технике. В потребительском и профессиональном сегментах масштабных проектов пока, к сожалению, практически нет.

Причины этого дисбаланса известны, прежде всего это трудности с финансированием НИОКР. Но помимо финансирования научно-исследовательских работ не так просто идёт и практическое внедрение их результатов. Не в полной мере, и это абсолютно точно, используется потенциал инструментов государственной поддержки.

Есть, конечно, и риски недостаточной рентабельности новых проектов, если иметь в виду и серьёзную конкуренцию, которая сегодня сложилась на этом рынке, и довольно значительные, если не сказать очень значительные, затраты на создание подобных производств.

Все эти проблемы нужно решать. Мы этим занимаемся. С 2013 года действует . Она рассчитана до 2025 года. В частности, в рамках этой программы субсидируется часть затрат на реализацию комплексных проектов по приоритетным технологическим направлениям. Речь идёт о развитии производства телекоммуникационного оборудования, вычислительной техники, специального технологического оборудования, систем интеллектуального управления. Деньги на эти цели выделяются вполне серьёзные. Совокупный объём финансирования программ из федерального бюджета составит более 170 млрд рублей (на период с 2013 по 2025 годы). Это означает, что ежегодно в программу должно вкладываться порядка 10 млрд рублей.

Мы рассчитываем на весомую отдачу от этих вложений. Есть и целевые показатели. Доля радиоэлектронных изделий российского производства на внутреннем рынке должна вырасти в полтора раза, по меньшей мере до 36% к 2025 году, а объём экспорта – почти в 3,5 раза по отношению к 2015 году, то есть на 350%. Планируется кардинально – практически в четыре раза – увеличить число высокопроизводительных рабочих мест, обеспечить существенный рост заработной платы на предприятиях отрасли, что естественно, так как сюда всё-таки приходят работать люди, имеющие высокий уровень образования, специалисты, которых нужно ещё на рынке поискать либо специально готовить. Я вот сейчас с работниками предприятия разговаривал, они в общем и целом довольны тем, как складывается их производственная биография, но тем не менее всё-таки большого количества таких специалистов у нас нет, это всегда такой штучный товар.

В сентябре прошлого года по итогам совещания у Президента был подготовлен ряд поручений по системной поддержке микроэлектронной промышленности. Сегодня совещание проходит на предприятии «Ангстрем» – это одно из крупнейших производств микрочипов в нашей стране. Естественно, мы рассчитываем, что оно будет развиваться по тем производственным планам, тем промышленным планам, которые изначально готовились.

Какие ещё нам необходимо решать задачи?

Во-первых, это развитие внутреннего спроса, а также формирование консолидированного государственного заказа на такую продукцию. Кроме этого, безусловно, очень важно простимулировать экспорт и продвигать нашу продукцию на внешних рынках. Здесь мы свой потенциал используем не до конца.

В мае текущего года я утвердил План гарантированных закупок российской гражданской микроэлектронной продукции на среднесрочную перспективу, то есть на период с 2016 по 2018 год. К концу 2018 года при условии необходимого бюджетного финансирования объём гарантированных закупок российской микроэлектроники может составить более 100 млн изделий на общую сумму порядка 75 млрд рублей. Заинтересованные министерства, ведомства утвердили «дорожные карты».

Сегодня хочу услышать, как идёт работа по этим направлениям, «дорожным картам» и, конечно, нужны ли какие-то дополнительные решения, меры, чтобы простимулировать ускоренное развитие микроэлектроники.

Брифинг Николая Никифорова по завершении совещания

Из стенограммы:

Н.Никифоров: Уважаемые коллеги! Сегодня в Зеленограде мы присутствуем фактически на открытии и начале работы нового российского микроэлектронного предприятия, которое называется «Ангстрем-Т», и Председатель Правительства Российской Федерации провёл совещание по вопросам развития российской микроэлектроники.

Первое. У нас утверждён план гарантированных закупок российской микроэлектронной продукции на перспективу до 2018 года. Речь идёт о достаточно большом количестве, о десятках миллионов различных изделий, которые будут закупаться министерствами, ведомствами, – это различные идентификационные документы, различные виды устройств, которые уже учтены в соответствующем бюджетном финансировании. Это важное подспорье для наших предприятий, потому что не секрет, что без гарантированного спроса запуск такой новой технологичной отрасли представляется крайне затруднительным.

Второе. Стоит задача разработать перспективный план перехода на новые технологии микроэлектроники, потому что даже на предприятии, где мы сегодня присутствуем, речь идёт о производстве изделий с топологией 90 нанометров. С точки зрения устройств, к которым мы с вами привыкли, – это современные сотовые телефоны, смартфоны, любая высокотехнологичная микроэлектроника – сегодня речь идёт уже о топологиях 28 нанометров и менее, вплоть до 14–16. Это всё требует принципиально новых технологий производства, других бизнес-подходов. Мы понимаем, что этот рынок очень серьёзно консолидируется в мировом масштабе. Сегодня фактически на нём присутствует пять-семь, может быть, десять крупных игроков. Таким образом, Российской Федерации необходимо принять решение о формате частно-государственного партнёрства, для того чтобы этот технологический задел был и на нашей территории. С точки зрения наших стратегических интересов, вопросов информационной безопасности, перспектив дальнейшей локализации таких устройств нам, безусловно, необходимо это сделать. Такие поручения даны.

Кроме того, будут определяться дополнительные критерии того, что мы будем считать российской микроэлектронной продукцией, какая микросхема может быть отнесена по таким критериям к микросхеме российского производства, как поэтапно переходить к дальнейшей локализации компонентов изделий. Если мы даже делаем план закупок, к примеру, какого-то телекоммуникационного изделия – коммутатора, маршрутизатора, которые используются в наших сетях, сетях министерств, ведомств, то необходимо понимать поэтапно, по годам, как мы будем локализовать именно его микроэлектронную базу.

Весь этот спектр вопросов сегодня был рассмотрен, даны соответствующие поручения. Пользуясь случаем, хочется ещё раз поздравить коллег, руководство предприятия «Ангстрем-Т» с тем, что после нескольких лет непростого строительства, закупки необходимого оборудования, налаживания технологических процессов мы сейчас фактически видим уже переход к выпуску продукции. Это радостная новость, это новая добавленная стоимость, причём высокотехнологичная, для российской экономики. Хотелось бы, чтобы таких открытий у нас было как можно больше.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Новокузнецкий филиал-институт

государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

«Кемеровский государственный университет»

Курсовая работа

Микроэлектроника. Новая быстро развивающаяся технология

Руководитель

К.В. Чмелева

Новокузнецк 2011г.

Введение

1. Теоретические основы микроэлектроники

1.1. История развития микроэлектроники

1.2 Современные проблемы и направления развития микроэлектроники

3 Классификация изделий микроэлектроники

4 Основные положения и принципы микроэлектроники

Основные направления развития электроники

1 Перспективы развития микроэлектроники

2 Новая быстро развивающаяся технология

Заключение

Список литературы

Введение

Электроника прошла несколько этапов развития, за время которых сменилось несколько поколений элементной базы: дискретная электроника электровакуумных приборов, дискретная электроника полупроводниковых приборов, интегральная электроника микросхем (микроэлектроника), интегральная электроника функциональных микроэлектронных устройств (функциональная микроэлектроника).

Элементная база электроники развивается непрерывно возрастающими темпами. Каждое из приведенных поколений, появившись в определенный момент времени, продолжает совершенствоваться в наиболее оправданных направлениях. Развитие изделий электроники от поколения к поколению идет в направлении их функционального усложнения, повышения надежности и срока службы, уменьшения габаритных размеров, массы, стоимости и потребляемой энергии, упрощения технологии и улучшения параметров электронной аппаратуры.

Современный этап развития электроники характеризуется широким применением интегральных микросхем (ИМС). Это связано со значительным усложнением требований и задач, решаемых электронной аппаратурой. Разрабатываемые сейчас сложные системы содержат десятки миллионов элементов. В этих условиях исключительно важное значение приобретают проблемы повышения надежности аппаратуры и ее элементов, микроминиатюризация электронных компонентов и комплексной миниатюризации аппаратуры. Все эти проблемы успешно решает микроэлектроника.

Становление микроэлектроники как самостоятельной науки стало возможным благодаря использованию богатого опыта и базы промышленности, выпускающей дискретные полупроводниковые приборы. Поэтому микроэлектроника продолжает продвигаться быстрыми темпами во всех направлениях. В современной жизни любая техника, которой мы пользуемся, ежедневно наполнена микроэлектроникой. В настоящее время микроэлектроника перешла в стадию наноэлектроники.

Развитие современных средств вычислительной техники, робототехники, аппаратуры цифровых коммуникаций основано на использовании достижений микроэлектроники в разработке и выпуске интегральных микросхем (ИМС), а также на широком применении микропроцессоров и микрокомпьютеров, создаваемых на базе больших и сверхбольших интегральных схем (БМС и СБИС).

Под электроникой понимают область науки, техники и производства, связанную с исследованием, разработкой и производством электронных приборов и принципов их использования. Поскольку «микро» (от гр.micros-малый) в сложных словах означает отношение к малым предметам, то термин «микроэлектроника» этимологически можно рассматривать как электронику малых размеров. В действительности смысл термина гораздо глубже. Микроэлектроника - это раздел электроники, производством и исследованием интегральных микросхем и принципов их применения.

Более того, в процессе развития микроэлектроники было разработано немало специфических элементов, которые не только не имеют аналогов в обычной транзисторной схемотехнике, но и не могут быть даже смоделированы на дискретных компонентах. В качестве примера таких компонентов можно привести приборы с зарядовой связью (ПЗС), находящие применение при создании быстродействующих микросхем памяти современных ЭВМ.

Зарождение и дальнейшее триумфальное развитие микроэлектроники было бы невозможно без гигантского прогресса в области технологии.

Актуальность выбранной темы:

Новые информационные средства постепенно превращаются в обязательный компонент профессионально развивающего обучения в вузах. Внедрение компьютерных технологий в образование можно охарактеризовать как логичный и необходимый шаг в развитии современного информационного мира в целом.

С внедрением новых технологий возникают задачи выработки методики обучения с применением информационных технологий и разработки специальных программных средств для усовершенствования в процессе обучения студентов. Первый шаг на пути к этому видится в создании качественных программных продуктов, обеспечивающих компьютерную поддержку по дисциплинам образовательной области «Технология». На данный момент в образовательном процессе используются много программных продуктов по блоку дисциплин естественных наук, при этом дисциплины образовательной области «Технология» остаются без методики применения новых информационных технологий.

Целью настоящей работы является формирование знаний в области теоретических принципов микроэлектроники, и овладения основными навыками исследовательской деятельности, творческого использования полученных знаний, выработки независимого самостоятельного подхода к решению поставленных задач

Задачи, соответствующие цели данной работы:

1. Проанализировать современные проблемы и направления развития микроэлектроники.

2. Выявить основные перспективы развития микроэлектроники

Рассмотреть основные положения и принципа микроэлектроники.

Выявить новые быстроразвивающиеся технологии.

Проанализировать перспективы развития микроэлектроники.

Объект исследования данной работы будет микроэлектроника и новая быстроразвивающаяся технология.

В данной курсовой работе использовались методы исследования: метод анализа и синтеза, метод индукции и дедукции.

1. Теоретические основы микроэлектроники

1 История развития микроэлектроники

Микроэлектроника является продолжением развития полупроводниковой электроники, начало которой было положено 7 мая 1895 года, когда полупроводниковые свойства твердого тела были использованы А.С.Поповым для регистрации электромагнитных волн.

Дальнейшее развитие полупроводниковой электроники связанно с разработкой в 1948 году точечного транзистора (американские ученые Шокли, Бардин, Браттейн), в 1950 году - плоскостного биполярного транзистора, а в 1952 году полевого (униполярного) транзистора. Наряду с транзисторами были разработаны и стали широко использоваться другие различные виды полупроводниковых приборов: диоды различных классов и типов, варисторы, варикапы, тиристоры, оптоэлектронные приборы (светоизлучающие диоды, фотодиоды, фототранзисторы, оптроны, светодиодные и фотодиодные матрицы).

Создание транзистора явилось мощным стимулом для развития исследований в области физики полупроводников и технологий полупроводниковых приборов. Для практической реализации развивающейся полупроводниковой электроники потребовались сверхчистые полупроводниковые и другие материалы и специальное технологическое и измерительное оборудование. Именно на этой базе стала развиваться микроэлектроника.

Следует отметить, что основные принципы микроэлектроники - групповой метод и планарная технология - были освоены при изготовлении транзисторов в конце 50 годов.

Первые разработки интегральных схем (ИС) относятся к 1958 - 1960г.г. В 1961 - 1963г.г. ряд американских фирм начали выпускать простейшие ИС. В то же время были разработаны пленочные ИС. Однако некоторые неудачи с разработками стабильных по электрическим характеристикам пленочных активных элементов привели к преимущественной разработке гибридных ИС. Отечественные ИС появились в 1962 - 1963г.г. Первые отечественные ИС были разработаны в ЦКБ Воронежского завода полупроводниковых приборов (схемы диодно-транзисторной логики по технологии с окисной изоляцией карманов). По технологии изготовления эти схемы уступали 2 года западным разработкам .

В историческом плане можно отметить 5 этапов развития микроэлектроники.

Первый этап, относящийся к первой половине 60-х годов, характеризуется степенью интеграции ИС до 100 элементов / кристалл и минимальным размером элементов порядка 10 мкм.

Второй этап, относящийся ко второй половине 60-х годов и первой половине 70-х годов, характеризуется степенью интеграции ИС от 100 до 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 2 мкм.

Третий этап, начавшийся во второй половине 70-х годов, характеризуется степенью интеграции более 1000 элементов/кристалл и минимальным размером элементов до 1 мкм.

Четвертый этап, характеризуется разработкой сверхбольших ИС со степенью интеграции более 10000 элементов/кристалл и размерами элементов 0,1 - 0,2 мкм.

Пятый, современный, этап характеризуется широким использованием микропроцессоров и микро-ЭВМ, разработанных на базе больших и сверхбольших ИС.

Исторически возникновение и развитие микроэлектроники было подготовлено бурным ходом научно-технической революции, давшей жизнь промышленной кибернетике, вычислительной технике, радиоэлектронике и потребовавшей тотальной микроминиатюризации всех элементов электронной техники. Создание в 1948 г. транзистора на основе монокристаллического полупроводника и разработка в 1950-1951 гг. первых пленочных пассивных элементов электронной техники подготовили прочную базу для создания технологии микроэлектроники. Практически рождение микроэлектроники относят к 1957 г., когда была впервые разработана ее технологическая основа, т. е. запатентованы методы локальной диффузии через маску окисла, профилированную фотолитографией. Таким образом, современная микроэлектроника берет начало от планарной технологии на твердом теле (активные элементы полупроводниковых интегральных схем) и пленочной технологии (пассивные элементы и гибридные интегральные схемы).

Важнейшие процессы, используемые в технологии микроэлектроники нанесение пленок и эпитаксиальных слоев, удаление (в растворах и паро-газовых средах) вещества с поверхности твердой фазы, легирование и диффузионное перераспределение,- по существу являются физико-химическими и имеют определенную особенность, связанную с протеканием их на поверхности или в объеме твердой фазы. Продуктом (полуфабрикатом) сложной совокупности технологических процессов (от 50 до 200 и более операций) является кусочек монокристалла объемом от сотых долей до единиц кубического миллиметра в виде микрогетерогенного, заведомо метастабильного твердого тела, обязанного работать в весьма сложных условиях и практически без ограничения срока службы. В этом отношении технолог физик химик должен обеспечить решение двух диаметрально противоположных задач: 1) создать микрогетерогенное метастабильное твердое тело с максимальной дисперсностью неравновесных объемов и 2) обеспечить длительную стабильную работу всей схемы в целом, подавляя ее стремление к гомогенизации-выравниванию состава. Размеры активных областей ИС постоянно уменьшаются, и в настоящее время намечается переход в субмикронную область.

Основным технологическим направлением в микроэлектронике является производство монолитных, тонко- и толстопленочных ИС, а также микроминиатюрных функциональных дискретных приборов. В основе технологии толстых пленок лежит трафаретная печать и вжигание в керамическую подложку элементов и проводников, при изготовлении монолитных ИС используются процессы диффузии, эпитаксии, окисления и др., при изготовлении тонкопленочных микросхем доминирующими являются процессы конденсации из молекулярных пучков в вакууме. Главные задачи технологии микроэлектроники следующие: создание в минимальном объеме (твердого тела или на его поверхности) максимального количества строго определенных областей с заданными геометрией, составом, структурой, а следовательно, и свойствами, способных выполнять определенные функции элементов или эквивалентов элементов электронных схем при высокой стабильности преобразуемой информации, малом расходе энергии и высокой надежности многократного повторения всех возложенных на данную ИС задач. При этом обращают внимание на повышение рентабельности при снижении расхода материалов, на простоту и комплексность технологического производства, максимум выхода годных изделий при минимальном применении ручного труда. Только максимальная автоматизация может обеспечить дальнейшее развитие микроэлектроники. В настоящее время технология микроэлектроники прошла уже основные стадии своего развития и становления, а если учесть, что широкое производство ИС и дискретных приборов с использованием приемов и технологических процессов микроэлектроники перешагнуло рубеж 10-12 млрд. шт. в год, то становится ясным, что мы имеем дело с наиболее массовым современным производством весьма сложной продукции. При этом темпы развития микроэлектроники находятся вне конкуренции с любыми другими отраслями современной промышленности. Это потребует использования новых материалов и их композиций, а также новых технологических процессов и их сочетаний.

Уже в настоящее время их многообразие вне конкуренции с любой другой отраслью техники, поэтому особенно важным является систематизация и классификация процессов с использованием различных принципов, имеющих физико-химическую основу.

2 Современные проблемы и направления развития микроэлектроники

Основной тенденцией развития микроэлектроники является повышение степени интеграции микросхем. Согласно знаменитому прогнозу, сделанному в 1965 г. и известному с тех пор как закон Мура, условное число транзисторов в наиболее скоростных процессорах удваивается каждые полтора года. Разумеется, эта тенденция не может сохраняться вечно, и уже с 90-х годов XX в. разные специалисты периодически высказывают мысль о том, что в своем развитии микроэлектроника вплотную подошла как к технологическому пределу увеличения размеров кристаллов СБИС и УБИС, так и к дальнейшему повышению «плотности» размещения компонентов на кристалле. Среди множества конструкторско-технологических проблем, которые приходится решать при проектировании и производстве микроэлектронных изделий, можно выделить пять основных.

На первом месте стоит проблема уменьшения размеров элементов интегральных схем. Уже сейчас оборудование для производства процессоров Intel Pentium 4, использующее в процессе литографии излучение с длиной волны 248 нм, позволяет получить на кристалле элементы размером 130 нм. По прогнозам компании Intel уже в ближайшее время удастся уменьшить размеры отдельного транзистора примерно до 30 нм, что составляет всего несколько десятков атомных слоев. Корпорация Nikon сообщила о форсировании программы разработки оборудования для проекционной литографии (Electron Projection Lithography - EPL) с использованием норм 0,07-микронного технологического процесса. Сегодня EPL можно рассматривать как наиболее вероятную технологию литографии следующего поколения.

Дальнейшие перспективы повышения разрешающей способности литографии специалисты связывают с использованием при экспозиции мягкого рентгеновского излучения с длиной волны ~1 нм, а также различных методов электронной литографии. В одном из вариантов метода электронной литографии вообще не используется технология резисторных масок, а предусмотрено непосредственное действие электронного пучка на слой оксида кремния. Оказывается, что экспонированные области в дальнейшем травятся в несколько раз быстрее, чем неэкспонированных.

По-видимому, естественный предел дальнейшему росту микроминиатюризации СБИС и УБИС будет положен явлениями разупорядочивания структуры материалов за пределами окон в фоторезистах. На более фундаментальном уровне он может быть обусловлен ограничением чистоты применяемых полупроводников и статистическим характером распределения в них дефектов и примесей. Судя по наблюдаемой тенденции, этот предел, может быть, достигнут примерно к 2015 г.

На втором месте в ряду актуальных задач микроэлектроники стоит проблема внутренних соединений. Огромное число элементов микросхемы, размещенных на подложке, должно быть коммутировано между собой таким образом, чтобы обеспечить надежное и правильное выполнение определенных операций над сигналами. Этот вопрос решается с помощью многоуровневой разводки, когда на первом (низшем) уровне формируют логические вентили, на втором - отдельные цифровые узлы типа триггеров, на третьем - отдельные блоки (например, регистры) и далее по нарастающей степени функциональной сложности.

На третьем месте расположена проблема теплоотвода. Повышение степени интеграции обычно связано с уменьшением, как размеров самих элементов, так и расстояний между ними, что ведет к увеличению удельной мощности рассеивания. В естественном режиме (без дополнительного теплоотвода) допустимая мощность рассеивания современных микросхем не превышает 0,05 Вт/ мм 2, что ограничивает плотность размещения элементов на подложке. Для преодоления этого ограничения можно использовать несколько способов: снижение напряжения питания, использование микрорежима работы транзисторов, переход к более экономичной элементной базе (например, комплементарная структура металл-диэлектрик-полупроводник - КМДП) и, наконец, искусственное охлаждение. Однако у каждого из этих способов существуют свои специфические трудности. Так, например, снижение напряжения питания неизбежно ведет к снижению помехоустойчивости.

Четвертой в списке следует указать проблему дефектов подложки. Повысить степень интеграции можно простым увеличением площади кристалла, однако при этом пропорционально возрастает вероятность попадания в рабочую область дефектов кристаллической структуры (прежде всего дислокаций), наличие которых на поверхности подложки неизбежно, хотя бы в силу термодинамических причин. Дефект подложки может привести к нарушениям технологического процесса изготовления микросхемы и соответственно к браку. Единственным способом решения этой проблемы является совершенствование технологии изготовления подложек.

Последней в списке, но, пожалуй, первой по значимости следует назвать проблему контроля параметров. Общеизвестно, что электроника проникла буквально во все области человеческой деятельности. Автоматические системы сегодня управляют сложнейшими (и порой потенциально опасными) технологическими процессами, огромными транспортными потоками и т.д. Сбой в такой системе может привести к катастрофическим последствиям. В этих условиях проблемы надежности и качества оборудования, а следовательно, и контроля параметров производимой электронной промышленностью продукции приобретают первостепенное значение. В силу большой сложности выполняемых функций число внешних информационных выводов современных СБИС варьируется от нескольких десятков до двух-трех сотен. Если принять для оценки число информационных выводов равным 50 и учесть, что цифровой сигнал на каждом из них может принимать два значения («0» или «1»), то для полной проверки правильности функционирования только одной СБИС и только в статическом режиме потребуется 250 измерений. При длительности каждого измерения в 0,1 мкс (с типичной для современного уровня технологии частотой опроса 10 МГц) этот процесс займет более двух лет. Приведенные оценки показывают, что для реальной организации контроля измерения по необходимости должны быть выборочными. Поэтому тщательная проработка методики проверки (отбор контролируемых параметров, разработка эффективных алгоритмов испытания, а также разработка соответствующей измерительной аппаратуры и программного обеспечения) представляет собой важнейшую и очень сложную задачу.

Определенные перспективы имеют стремительно развивающиеся в настоящее время нанотехнологии, основанные на использовании туннельной микроскопии. Рабочим органом нанотехноло-гической установки служит электрический зонд из твердосплавного материала, представляющий собой своеобразную иглу, острие которой методами ионного травления «заточено» до атомарных размеров.

Острие зонда располагается на весьма малом (~м) расстоянии от поверхности, отполированной проводящей подложки, и между подложкой и зондом прикладывается некоторое напряжение. Из-за малости зазора даже при весьма малых напряжениях напряженность поля в зазоре может достигать огромных величин порядка … В/м, что приводит к появлению туннельного тока. Измеряя этот туннельный ток, можно с помощью пьезо-преобразователей поддерживать величину зазора с погрешностью порядка м. При этом диаметр пучка туннельных электронов имеет величину ~м.

Увеличивая энергию пучка до уровня энергии межатомных связей, можно оторвать отдельный атом от подложки и, перемещая подложку с помощью пьезоманипуляторов, перенести его вместе с зондом в новое положение. При снижении энергии пучка можно осадить атом на подложку в этом новом положении.

Введя в активную область под зондом молекулы технологического газа, в условиях резко неоднородного электрического поля можно добиться их ионизации и, захватив зондом нужный ион, осадить его на подложку в нужном месте. Таким образом, формируют на подложке точечные или линейные структуры с характерными размерами порядка м. Наполняя рабочую область установки газом-травителем, инициируют химические реакции, приводящие к удалению с поверхности отдельных цепочек атомов, что позволяет создавать канавки нанометровой глубины.

Нано-технологии открывают практически неограниченные возможности построения как планарных, так и объемных структур, позволяющих создавать на подложке электронные элементы размерами порядка атомарных. Теоретически быстродействие таких элементов может составлять величину порядка и даже с, а высочайшая степень интеграции наноэлектронных структур позволяет реализовать запоминающие устройства со сверхвысокой плотностью записи информации порядка 10ю бит/, что на три порядка превосходит возможности современных лазерных дисков.

Однако повышение степени интеграции резко сужает область применения СБИС, так как они становятся слишком специализированными и поэтому изготавливаются ограниченными партиями, что экономически невыгодно. Выходом из положения являются разработка и производство базовых матричных кристаллов. Такой кристалл содержит большое число одинаковых топологических ячеек, образующих матрицу. Каждая ячейка содержит определенное число нескоммутированных элементов, подобранных таким образом, чтобы из них можно было сформировать несколько функциональных элементов (триггер, группу логических вентилей и т.д.). Выполняя металлическую разводку внутри топологических ячеек и соединяя их между собой, можно получать весьма сложные по устройству электронные блоки, отличающиеся функциональными возможностями. На основе одного базового матричного кристалла с помощью простой замены фотошаблонов металлизации можно реализовать большое число модификаций БИС.

Возможности микроэлектроники далеко не исчерпаны, а предрекаемый предел ее развития как научной и технологической дисциплины постоянно отодвигается во времени. Однако долгосрочные прогнозы в такой динамично развивающейся области, как микроэлектроника, - дело неблагодарное. И даже если такой предел будет, достигнут, это вовсе не означает, что прогресс в области электроники остановится. На смену полупроводниковой технике придут новые технологии, основанные на иных физических принципах. Возможно, это будет функциональная электроника, оптическая, квантовая или, наконец, биоэлектроника.

3 Классификация изделий микроэлектроники

Классификация микросхем может быть проведена по различным признакам. По функциональной сложности ИС принято характеризовать степенью интеграции, условно оцениваемой по десятичному логарифму числа элементов и компонентов, содержащихся в корпусе микросхемы. По этому признаку в настоящее время различают восемь степеней интеграции:

первая степень - 1… 10 элементов;

вторая степень - 10… элементов;

третья степень - … элементов;

четвертая степень - … элементов;

пятая степень - … элементов;

шестая степень - … элементов;

седьмая степень -…элементов;

восьмая степень - свыше элементов. Интегральные схемы первой и второй степеней интеграции получили название малых интегральных схем (МИС). В англоязычной литературе они обозначаются термином Integrated Circuit (1С). Обычно они содержат один или несколько цифровых либо аналоговых элементов (логические вентили, триггеры, операционный усилитель и т.п.). Средняя интегральная схема (СИС или MSI - Medium Scale Integration) - это интегральная схема второй-третьей степени интеграции, содержащая уже не элементы, а функциональные узлы устройства (регистр, счетчик, дешифратор и др.). Большая интегральная схема (LSI - Large Scale Integration) имеет третью либо четвертую степень интеграции и содержит одно или несколько функционально законченных устройств либо его частей. Сверхбольшая интегральная схема (СБИС или VLSI - Very Large Scale Integration) - интегральная схема пятой -седьмой степени интеграции. К этому классу относятся, например, микросхемы микроконтроллеров, памяти большого объема и т.д. Наконец, ультрабольшие интегральные схемы (УБИС или ULSI - Ultra Large Scale Integration) имеют степень интеграции выше седьмой. К СБИС и УБИС относятся, например, центральные микропроцессоры современных ЭВМ.

Еще одним признаком, характеризующим уровень технологии производства микросхем, является плотность упаковки - количество элементов, размещенных на единице площади кристалла.

В настоящее время для микросхем с низкой степенью интеграции этот параметр имеет порядок … , т.е. на одном квадратном миллиметре помещается примерно 100… 1 000 элементов. В то же время в отдельных случаях (например, в современных микропроцессорах) плотность упаковки может достигать величины порядка элементов/.

В зависимости от вида обрабатываемых сигналов все интегральные микросхемы подразделяют: аналоговые и цифровые. Аналоговые интегральные микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции. Областью их применения являются, прежде всего, устройства аппаратуры телевидения и связи, а также измерительные приборы и системы контроля. Цифровые интегральные схемы предназначены для обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной, как правило, двоичной функции. Они применяются для построения цифровых вычислительных машин, цифровых узлов измерительных приборов, систем автоматического управления и т.д. В настоящее время наблюдается тенденция все более широкого и успешного проникновения цифровых методов (следовательно, и микросхем) в традиционно аналоговые области. Примером могут служить цифровые методы обработки и записи звука, позволившие получить недостижимое ранее качество.

По структуре и базовой технологии изготовления микросхемы подразделяются на два принципиально разных типа: полупроводниковые и пленочные. Своеобразное смешение этих двух технологий позволяет производить гибридные, а также совмещенные интегральные схемы.

Основу современной микроэлектроники составляют полупроводниковые ИС, элементы которой выполнены в тонком (1… 10 мкм) приповерхностном слое полупроводниковой подложки, роль которой выполняет монокристалл кремния толщиной 200… 300 мкм. В зависимости от степени интеграции площадь подложки может варьироваться в весьма широких пределах: от нескольких единиц до 600…700 .».

Элементы пленочной микросхемы выполнены в виде разного рода проводящих и непроводящих пленок, нанесенных на диэлектрическую (обычно стеклянную либо керамическую) подложку. Чисто пленочные ИС содержат только пассивные элементы (резисторы, конденсаторы, иногда элементы индуктивности), так как пленочная технология не позволяет получать на подложке активные элементы (транзисторы), поэтому применение пленочных ИС ограничено.

Гибридная ИС представляет собой пленочную микросхему, на которой после ее изготовления размещают в виде навесных элементов специально изготовленные безкорпусные диоды и транзисторы.

Основой совмещенной микросхемы служит полупроводниковая ИС со сформированными активными элементами, на которую после изоляции поверхности нанесены пассивные пленочные элементы.

Внутри каждого типа ИС существует своя классификация, обусловленная как физическими принципами работы, так и технологическими особенностями производства.

4 Основные положения и принципы микроэлектроники

Особенностью микроэлектронных устройств является высочайшая степень сложности выполняемых ими функций. Для решения сложных задач создаются схемы, в которых число компонентов может доходить до 107… 108. Очевидно, что при таком числе элементов обеспечить правильность связей между ними и надежность функционирования вручную невозможно. Отсюда следует ключевое требование максимальной автоматизации производства изделий микроэлектронной техники.

Принципиально важным моментом является то, что при изготовлении микросхем используется групповой метод производства. Суть его заключается в том, что на одной пластине полупроводникового материала одновременно изготавливается большое число интегральных схем. Кроме того, если позволяет технологический процесс, одновременно в работе находится несколько десятков таких пластин. По завершении основного технологического цикла пластина режется на кристаллы, каждый из которых представляет собой отдельную микросхему. На заключительной стадии осуществляют корпусирование - помещение кристалла в корпус и соединение контактных площадок с выводами (ножками) интегральной схемы.

Групповой метод производства и необходимость выполнения большого числа электрических соединений делают оптимальной и безальтернативной планарную (от англ. plane - плоскость) технологию изготовления микросхем. При этом все элементы и их составляющие, а также необходимые соединения формируются в интегральной схеме через плоскость.

В основе развития микроэлектроники лежит непрерывное усложнение функций, выполняемых электронной аппаратурой, и расширение круга решаемых с помощью этой аппаратуры задач. Это приводит к тому, что на определенном этапе становится невозможным решение новых задач на основе старой элементной базы. В результате труда ученых, инженеров и технологов «появляются на свет» все новые и новые электронные приборы, обладающие более высокими характеристиками по отношению к своим предшественникам. При этом факторами, лежащими в основе смены элементной базы электронных узлов и устройств, являются надежность, стоимость и мощность, а также габаритные размеры и масса.

Факторы, определяющие развитие микроэлектроники, можно разделить на три равнозначных аспекта: физический, технологический и схемотехнический. Остановка в развитии любого из этих аспектов неминуемо тормозит прогресс в области микроэлектроники в целом.

2. Основные направления развития электроники

Электроника - это наука, изучающая явления взаимодействия электронов и других заряженных частиц с электрическими, магнитными и электромагнитными полями, что является физической основой работы электронных приборов и устройств (вакуумных, газозарядных полупроводниковых и других), используемых для передачи, обработки и хранения информации.

Охватывая широкий круг научно-технических и производственных проблем, электроника опирается на достижения в различных областях знаний. При этом, с одной стороны, электроника ставит перед другими науками и производством новые задачи, стимулируя их дальнейшее развитие, и с другой - снабжает их качественно новыми техническими средствами и методами исследований.

Основными направлениями развития электроники являются: вакуумная, твердотельная и квантовая электроника.

Вакуумная электроника - это раздел электроники, включающий исследования взаимодействия потоков свободных электронов с электрическими и магнитными полями в вакууме, а также методы создания электронных приборов и устройств, в которых это взаимодействие используется. К важнейшим направлениям исследования в области вакуумной электроники относятся: электронная эмиссия (в частности, термо- и фотоэлектронная эмиссия); формирование потока электронов и / или ионов и управления этими потоками; формирование электромагнитных полей с помощью устройств ввода и вывода энергии; физика и техника высокого вакуума и др.

Основные направления развития вакуумной электроники связаны с созданием электровакуумных приборов следующих видов: электронных ламп (диодов, триодов, тетродов и т.д.); электровакуумных приборов сверхвысокой частоты (например, магнетронов, клистронов, ламп бегущей и обратной волны); электроннолучевых и фотоэлектронных приборов (например, кинескопов, видиконов, электронно-оптических преобразователей, фотоэлектронных умножителей); газоразрядных приборов (например, тиратронов, газозарядных индикаторов).

Твердотельная электроника решает задачи, связанные с изучением свойств твердотельных материалов (полупроводниковых, диэлектрических, магнитных и др.), влиянием на эти свойства примесей и особенностей структуры материала; изучением свойств поверхностей и границ раздела между слоями различных материалов; созданием в кристалле различными методами областей с различными типами проводимости; созданием гетеропереходов и монокристаллических структур; созданием функциональных устройств микронных и субмикронных размеров, а также способов измерения их параметров.

Основными направлениями твердотельной электроники являются: полупроводниковая электроника, связанная с разработкой различных видов полупроводниковых приборов, и микроэлектроника, связанная с разработкой интегральных схем.

Квантовая электроника охватывает широкий круг вопросов, связанных с разработкой методов и средств усиления и генерации электромагнитных колебаний на основе эффекта вынужденного излучения атомов и молекул. Основные направления квантовой электроники: создание оптических квантовых генераторов (лазеров), квантовых усилителей, молекулярных генераторов и др. Особенности приборов квантовой электроники следующие: высокая стабильность частоты колебаний, низкий уровень собственных шумов, большая мощность в импульсе излучения - которые позволяют использовать их для создания высокоточных дальномеров, квантовых стандартов частоты, квантовых гироскопов, систем оптической многоканальной связи, дальней космической связи, медицинской аппаратуры, лазерной звукозаписи и воспроизведения и др. Созданы даже миниатюрные лазерные указки для минимального сопровождения.

1 Перспективы развития микроэлектроники

Основные усилия разработчиков ИМС направлены на усовершенствование уже сложившихся принципов создания ИМС, на улучшение их электрических и эксплуатационных характеристик. Работы ведутся, главным образом, в направлении повышения быстродействия схем (уменьшения энергии, расходуемой внешним источником на одно переключение логического устройства) и их степени интеграции. Решение этих проблем связывают с усовершенствованием технологии получения микроэлектронных структур минимально возможных размеров .

Дальнейшее развития микроэлектроники связано с принципиально новым подходом, позволяющим реализовать определенную функцию аппаратуры без применения стандартных базовых элементов, используя различные физические эффекты в твердом теле. Такое направление получило название "функциональная микроэлектроника". Используются оптические явления (оптоэлектроника), взаимодействие электронов с акустическими волнами в твердом теле (акустоэлектроника), эффекты в новых магнитных материалах (магнетоэлектроника), электрические неоднородности в однородных полупроводниках, явление холодной эмиссии в пленочных структурах, явления живой природы на молекулярном уровне (бионика, биоэлектроника, нейристорная электроника) .

Микроэлектроника стремительно меняет нашу повседневную жизнь. Еще 10-15 лет назад было сложно представить появление многих современных цифровых устройств. Среди неспециалистов мало кто понимал перспективы и скорость развития технологических новинок. Сегодня цифровые камеры заменили пленочные, IP-телефония - проводную связь, навигаторы - дорожные карты, а на смену бумажным письмам и книгам пришли электронные. Все это стало возможным благодаря развитию микроэлектроники и падению цен на чипы.

Прогресс, достигнутый сегодня в полупроводниковой промышленности, позволяет осваивать все новые и новые области применения. Думаю, еще лет через десять у каждого вместо персональных компьютеров появятся персональные роботы-помощники, которые возьмут на себя большинство рутинных функций, а через 20 лет будет создана виртуальная реальность и человек сможет уходить в трехмерное пространство.

Вообще, с точки зрения техпроцессов, микроэлектроника - это вершина высоких технологий. Микроэлектронные предприятия устроены крайне сложно, и сегодня ни одна фирма в одиночку не способна поднять и решить весь пласт проблем, который встает перед современной микроэлектроникой. Поэтому вокруг производства формируется целый кластер научно-производственных компаний, R&D-центров, лабораторий. В него входят компании, занимающиеся разработкой, синтезом и производством новых материалов, производители высокотехнологичного оборудования, компании-специалисты в области дизайна чипов и высококвалифицированные аналитики, специалисты по исследованию состава и структуры вещества. То есть микроэлектронный кластер - это сотни высокотехнологичных компаний самого разного профиля.

В последние годы микроэлектроника в России развивается довольно успешно. Наше направление включено в программу исследований в проекте "Сколково", информатика названа одной из приоритетных областей высоких технологий в России

Сейчас формирование микроэлектронного кластера ведется в Зеленограде фактически заново. Зеленоград - колыбель высоких технологий. Но в трудный переходный этап после распада страны многое здесь было упущено. Сейчас то, что мы по привычке называем микроэлектроникой, по сути, является уже наноэлектроникой. Лишь благодаря крупным инвестициям с использованием инструментов частно-государственного партнерства и целенаправленной работе по модернизации за последние 5 лет "Микрону" удалось сократить технологическое отставание от переднего края мировой микроэлектроники до 2-3 технологических поколений, сейчас реализовывается проект по запуску производства уровня 90 нанометров.

В мире есть микросхемы и меньших размеров - до 32 нанометров, они используются для производства мощных микропроцессоров и ячеек памяти. Но именно топологический уровень в 90 нм наиболее востребован в автомобильной и промышленной электронике, электронных документах, банковских и смарт-картах. Наряду с топологией 65 нм это - самая используемая технологическая норма в мире.

С переносом технологии производства чипов с топологическими нормами 180-90 нм в Зеленограде началось формирование экосистемы современного микроэлектронного кластера. Сейчас мы работаем над тем, чтобы привлечь к сотрудничеству по разным направлениям как можно больше партнеров здесь, в России. По статистике, создание одного рабочего места на микроэлектронной фабрике ведет к появлению 10-12 новых рабочих мест для квалифицированных специалистов в смежных отраслях. Например, аналитические пробы, которые делались в Германии, перенесены в лабораторию МИЭТ, французский производитель AirLiquide строит газогенерирующую станцию в Зеленограде.

Мы развиваем связи с дизайнерскими центрами в России и за рубежом, в перспективе планируем заказывать в России фотошаблоны для литографии (это ключевой этап микроэлектронного производства). Восстанавливаются связи и с наукой - академические институты берут на себя те или иные исследования, работы по новым материалам и моделям. В частности, мы работаем с Физико-технологическим институтом Российской академии наук, с Институтом физики полупроводников Сибирского отделения РАН, сейчас подключаем другие институты, так как сфера большая, широкая. Развитие микроэлектроники позволяет с оптимизмом смотреть в будущее российских высоких технологий. Глобальная проблема сегодня - отсутствие внутреннего спроса на продукцию отрасли. Бизнес есть бизнес, и без окупаемости проектов требующая постоянных крупных финансовых вливаний полупроводниковая отрасль не может развиваться.

Пример других стран, история развития микроэлектроники в таких регионах, как Китай, Южная Корея, Германия, Франция - а сегодня это ведущие мировые производители полупроводников, - показывает, что в первую очередь спрос на продукцию микроэлектроники формирует само государство. В том числе и с помощью введения различных стандартов. Например, государство может обязать производителей размещать гарантирующие защиту от подделок чипы на всех фармацевтических препаратах, алкогольной продукции, почтовых отправлениях. Сейчас на государственном уровне идет процесс перехода к электронным паспортно-визовым документам, информатизации, вводятся универсальная электронная карта, электронное правительство. Все эти новшества основаны на чипах, которые хранят зашифрованную информацию и обеспечивают национальную безопасность. Ведь чип, произведенный зарубежным партнером и включающий компоненты от массы разных поставщиков, в конечном счете не может гарантировать полную защиту от несанкционированного доступа и полную безопасность ключей. Поэтому в силах правительства регламентировать использование отечественных микросхем при реализации инновационных проектов.

Истории успеха микроэлектронной отрасли в Юго-Восточной Азии и Европе основаны на значительной глобальной поддержке со стороны национальных правительств, связанной с таможенным, тарифным регулированием, гарантийным обслуживанием. Микроэлектроника формирует активы, которые остаются в стране и являются ее интеллектуальным богатством.

микроэлектроника вычислительный техника пленка

2.2 Новая быстро развивающаяся технология

Микроэлектроника занимает одно из самых важных мест в экономике развитых стран мира. Уровень промышленной и бытовой продукции определяется качеством технологий микроэлектроники. Каждый вложенный в микроэлектронику доллар при грамотной и дальновидной политике приносит до 100 долларов прибыли и создает в три раза больше рабочих мест, чем другие области промышленности.

Во многих странах мира развитие отечественной электронной промышленности рассматривается в качестве наиболее эффективного способа подъема всей промышленности и вхождения в мировой рынок. Развитие микроэлектроники происходит с ускорением во времени, с нарастанием сложности интегральных схем и электронных систем и имеет глобальный характер - в том смысле, что влияет на все сферы деятельности человека и общества. Современные информационные системы на 70% своей стоимости базируются на изделиях микроэлектроники, в частности, средства связи - на 60%. Стоимость такого изделия как гражданский самолет на 50% состоит из стоимости электронного оснащения, а военный - на 70%.

В военной сфере высокоточные системы электронного наведения и средства доставки с воздуха принципиально изменили стратегию и тактику военных действий, что ярко продемонстрировано в войнах последнего десятилетия. Противостоять агрессору в таких условиях могут лишь считанные страны, обладающие столь же совершенным оружием, основой которого являются электронные системы .

Для обеспечения безопасности эти системы вооружений должны базироваться на электронной компонентной базе отечественной разработки, т. к. информационная безопасность предполагает, что любая часть военной техники должна быть полностью независимой от зарубежных комплектующих. Но что же мы имеем в реальности? В течение последних двадцати лет развитие микроэлектроники в РФ было фактически остановлено. В итоге доля импортных микроэлектронных компонентов, используемых в России, выросла до 90, а в ряде сфер - и до 100 процентов. В частности, в новейших разработках военной техники применяется до 70 процентов импортных интегральных схем. Российские центры проектирования систем на кристалле разрабатывают устройства с помощью современных технологий и с особой высокой специальной стойкостью, которая необходима для систем вооружения, но при этом заказывают эти устройства на зарубежных фабриках, так как у нас просто нет фабрик с такими технологическими циклами. Между тем обороноспособность страны в современном мире как раз и определяется тем, какой электроникой она обладает.

Электронная промышленность - один из самых прибыльных секторов экономики. По расчётам аналитиков, среднемировой срок окупаемости инвестиций в микроэлектронику не превышает 2-3 лет. Один килограмм изделий микроэлектроники стоит столько же, сколько стоят 100 и более тонн нефти. Благодаря этому годовые продажи только одного производителя мобильных телефонов - фирмы Nokia - вполне сопоставимы по стоимости с годовым объёмом экспорта российской нефти. Вот почему за место на электронном рынке отчаянно сражаются все сколько-нибудь развитые страны.

Не располагая ни сырьём, ни собственными энергетическими ресурсами, ни даже кадрами, Южная Корея сумела за каких-нибудь 30 - 40 лет создать развитое производство и превратилась в ведущую промышленную и электронную державу мира. Между тем ещё в 60-х её население едва научилось читать и писать, а самым совершенным продуктом, который производило корейское машиностроение, был велосипед. Ещё более фантастичен рывок Сингапура. Некогда колониальный порт с территорией, существенно уступающей территории Москвы и с населением в 4,2 миллиона человек, в тех же 60-х годах зарабатывавший на реэкспорте чужих товаров, он к концу тысячелетия стал мировым инновационным центром. При этом по объёму экспорта Сингапур в 2000 году превзошёл и Бразилию, и Австралию, и Россию с её нефтью, газом и сталью.

Да и стоит ли удивляться, если доля России на мировом рынке высокотехнологичной продукции не превышает 0,3 процента. Понятно, что здесь её никто не ждёт. Конкуренты расталкивают друг друга локтями. Да и даже не это главное. Главное, что и предложить-то нам нечего. И именно поэтому в структуре нашего экспорта нет ни изделий электронной промышленности, ни программных продуктов, ни медицинской аппаратуры, ни аудио- и видеотехники. И если страна ещё присутствует в каких-то сегментах рынка, то только благодаря передовым разработкам советских времен. Но и они стремительно устаревают .

В настоящий момент по сравнению с рядом развитых стран достижения отечественной микроэлектроники ничтожно малы. Для того чтобы нам приблизиться к уровню ЕС, необходимо сделать огромное количество капиталовложений. Такие страны как Германия, Франция, Англия и др. сделали огромный рывок в области микроэлектроники, чего нельзя уж никак сказать про Российскую Федерацию. Московские начальники заявляют, что вот-вот и российская электронная промышленность станет независимой от зарубежных комплектующих, и что они будут производить устройства по топологическими нормам 0,18 мкм, 0,13 мкм, 0,09 мкм и т. д. При этом подразумевается максимум две фабрики, когда как страны, обладающие передовыми технологиями имеют значительно больше технологических линий. Но на данный момент можно с уверенностью сказать, что и эти фабрики не работают в полную меру, и что российским центрам проектирования приходится заказывать устройства у зарубежных фабрик, так как реализация устройств по глубоко субмикронной технологии на территории РФ невозможна.

Создание российского военного и гражданского производства в области микроэлектроники жизненно необходимо и возможно, но только при мощной государственной финансовой и организационной поддержке и гарантированных объемах сбыта. Быстроразвивающиеся страны могут воспользоваться широкими возможностями новых технологий, чтобы совершенствовать систему образования, выходить на региональные рынки и успешно конкурировать на мировом уровне.

Новому, "технологическому поколению" нужны навыки, технологии и сети для продуктивной работы и отдыха. Они активно пользуются средствами групповой работы и развлекательными приложениями, такими как Facebook.

Заключение

Исходя из изложенного, следует сделать вывод, что развитие микроэлектроники в России необходимо и возможно, но возможно только при государственной финансовой и организационной поддержке и гарантированным объемам рынков сбыта.

Необходимо отметить, что при этом оказываются взаимосвязанными две задачи. Развитие микроэлектроники требует обеспечения государственных гарантий и поддержки для разработки и выпуска микросхемы для электронных документов, информационных систем органов государственной власти, навигационной аппаратуры, промышленной электроники, военной и специальной техники. В то же время, для обеспечения информационной безопасности всех указанных электронных систем следует использовать только отечественные микросхемы и, следовательно, необходимо развивать микроэлектронное производство в России.

Вот почему обеспечение решения этих сложных государственных задач требует создания и развития прочного технологического и производственного базиса выпуска отечественной современной электронной компонентной базы, технический уровень которой определяет возможности государства решать задачи технологической, информационной и экономической безопасности.

К сожалению, Россия своевременно не включилась в мировую систему развития микроэлектроники, а технологический кризис 90-х годов, когда практически была прервана система государственной поддержки электронной промышленности, негативным образом сказался на уровне развития производства электронной техники.

Микроэлектроника стремительно меняет нашу повседневную жизнь. Так как еще 10-15 лет назад было сложно представить появление многих современных цифровых устройств. Среди неспециалистов мало кто понимал перспективы и скорость развития технологических новинок. Сегодня цифровые камеры заменили пленочные, IP-телефония - проводную связь, навигаторы - дорожные карты, а на смену бумажным письмам и книгам пришли электронные. Все это стало возможным благодаря развитию микроэлектроники.

Более того, в процессе развития микроэлектроники было разработано немало специфических элементов, которые не только не имеют аналогов в обычной транзисторной схемотехнике, но и не могут быть даже смоделированы на дискретных компонентах.

Главные задачи технологии микроэлектроники следующие: создание в минимальном объеме (твердого тела или на его поверхности) максимального количества строго определенных областей с заданными геометрией, составом, структурой, а следовательно, и свойствами, способных выполнять определенные функции элементов или эквивалентов элементов электронных схем при высокой стабильности преобразуемой информации, малом расходе энергии и высокой надежности многократного повторения всех возложенных на данную ИС задач. При этом обращают внимание на повышение рентабельности при снижении расхода материалов, на простоту и комплексность технологического производства, максимум выхода годных изделий при минимальном применении ручного труда. Только максимальная автоматизация может обеспечить дальнейшее развитие микроэлектроники. В настоящее время технология микроэлектроники прошла уже основные стадии своего развития и становления, а если учесть, что широкое производство ИС и дискретных приборов с использованием приемов и технологических процессов микроэлектроники перешагнуло рубеж 10-12 млрд. шт. в год, то становится ясным, что мы имеем дело с наиболее массовым современным производством весьма сложной продукции. При этом темпы развития микроэлектроники находятся вне конкуренции с любыми другими отраслями современной промышленности. Это потребует использования новых материалов и их композиций, а также новых технологических процессов и их сочетаний. Уже в настоящее время их многообразие вне конкуренции с любой другой отраслью техники, поэтому особенно важным является систематизация и классификация процессов с использованием различных принципов, имеющих физико-химическую основу.

Все это позволяет сделать вывод о том, что микроэлектроника как очередной исторический этап развития электроники характеризуется органическим единством физических, конструктивно-технологических схемотехнических аспектов.

Список используемой литературы

1. Аваев Н.А., Шишкин Г.Г. Электронные приборы: Учебник для вузов/ Под ред. проф. Г.Г.Шишкина. - М.: Изд-во МАИ, 2006 г.

Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника: Учебное пособие. - Ростов-н/Д.: Изд-во «Феникс», 2005.

Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. - М: Лаборатория Базовых Знаний, 2001 г.

Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника: Учебное пособие для вузов/ Ю.А.Бобровский, С.А.Корнилов, И.А.Кратиров и др.; Под ред. проф. Н.Д.Федорова. - М.: Радио и связь, 2008 г.

Алексенко А.Г. Основы микросхемотехники. - М.: ЮНИМЕДИАСТАЙЛ, 2007 г. 6. Жеребцов И. П. Основы электроники - Л.: Энергоатомиздат, 1990 г.

Аваев Н.А., Наумов Ю.Е., Фролкин В.Т. Основы микроэлектроники. - М.: Радио и связь, 1991г. - 288 с.

Ефимов И.Е., Козырь И.Я., Горбунов Ю.И. Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надежность. - М.: Высшая школа, 2006. - 464 с.

Ефимов И.Е., Горбунов Ю.И., Козырь И.Я. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, функциональная электроника. - М.: Высшая школа, 2007. - 416 с.

Перспективы развития микроэлектроники. Понятие о нанотехнологиях

ПОНЯТИЕ О НАНОТЕХНОЛОГИЯХ. ТУННЕЛЬНЫЙ ЭФФЕКТ В ПОЛУПРОВОДНИКАХ

В течение всех лет победоносного развития микроэлектрони­ки постоянно велись и ведутся поиски создания альтернатив­ной элементной базы. Многие ученые предсказывали, что на смену полупроводниковой микроэлектронике придет функцио­нальная электроника, одноэлектроника, оптоэлектроника, фотоника, квантовая и, наконец, биоэлектроника. Во всех пере­численных направлениях к настоящему времени достигнуты обнадеживающие результаты. Однако ни по одному из этих на­правлений не создано технологической базы, обеспечивающей экономически конкурентное производство высоконадежной элементной базы.

В 1985 г. американские кристаллографы Дж. Карл и Г. А. Хауптман стали лауреатами Нобелевской премии за вы­дающиеся достижения в разработке прямых методов определе­ния структуры кристаллов. С этого времени началась история бурного развития исследований, создания лабораторного и про­мышленного приборостроения и нанометровых структур, осно­ванных на использовании туннельной микроскопии.

На рис. 1, а приведена схема разработанной российскими специалистами М. А. Ананяном и П. Н. Лускиновичем нанотехнологической установки. В качестве подложки могут быть испо­льзованы любые проводящие материалы с тщательно отполиро­ванной поверхностью. Зонд представляет собой металлическую иглу, как правило, из твердосплавного материала, с заточенной методами ионного травления вершиной. С микроскопической точки зрения радиус кривизны вершины зонда определяется размерами единичного атома, находящегося на вершине зонда.

Рис. 1. Нанотехнологическая установка: а – схема нанотехнологической установки на основе

туннельного микроскопа; б – зависимость величины туннельного тока от зазора.

1 – подложка, 2 – зонд, 3 – источник питания, 4 – зазор между зондом и подложкой, 5 – усилитель туннельного тока, 6 – динамический регулятор зазора на основе пьезоманипуляторов, 7 – приспособление для напуска газообразных и жидких реактивов, 8 – система прецизионного позиционирования подложки.

Если к зонду по отношению к подложке приложить некоторое напряжение, то при уменьшении величины зазора х до размеров порядка единиц ангстрем, через зазор начинает протекать туннельный ток (рис. 1, б). Важно отметить, что величи­на зазора значительно меньше величин межатомных и межмолекулярных расстояний в окружающем зазор газе (20-80 Å). Поэтому можно считать, что туннельный ток в зазо­ре практически протекает в вакууме. При этом напряженность электрического поля в зазоре, даже при слабых управляющих напряжениях порядка милливольт, достигает весьма значите­льных величин порядка 10 6 В/см и выше.

Как видно из рис. 1, б ,ток в зазоре при стабилизирован­ном управляющем напряжении линейно зависит от величины зазора. При изменении величины зазора на 1 Å величина тока изменяется в 10 раз. Измеряя туннельный ток, можно с помо­щью пьезопреобразователей регулировать или стабилизировать величину зазора с точностью не ниже 0,1 Å. При указанных ве­личинах электрических полей диаметр пучка туннельных элек­тронов, протекающих в вакууме между зазором и подложкой, составляет порядка 1,0-1,5 Å.

В описываемой нанотехнологической установке предусмот­рена возможность откачки и напуска в активный объем необхо­димых жидких или газообразных реактивов. Естественно, что вся конструкция технологической камеры изготовлена из кор­розионно-стойких материалов. Это обстоятельство существенно отличает нанотехнологическую установку от туннельного мик­роскопа. Отметим также, что во избежание влияния внешних сейсмических и акустических воздействий, вся установка снаб­жена системой пассивной, а в ряде случаев и активной, вибро­защиты.

С помощью линейных пьезоманипуляторов подложка может перемещаться относительно острия зонда в пределах 10x10 мм 2 с точностью не менее 0,1 Å.

На рис. 2, а показана типичная вольтамперная характери­стика, снятая для некоторого образца при постоянной величине зазора. При энергии электронов, меньшей энергии тепловых колебаний атомов материала подложки (порядка 25 мэВ), мож­но исследовать атомарную структуру поверхности подложки, не разрушая ее. При энергиях, равных или несколько больших энергии межатомных связей атомов поверхности подложки, на вольтамперной характеристике появляются различные нели­нейности, позволяющие снять туннельную спектрограмму под­ложки и определить ее химический состав. При энергии пучка, равной энергии межатомных связей, можно «возбудить» отде­льный атом, находящийся на поверхности, «оторвать» его от нее и «перенести», перемещая подложку, в некоторое новое по­ложение. Снижая энергию возбуждения, можно «пришить» этот перемещенный атом к поверхности в новом положении (рис. 2, б ).

Если в активную область установки ввести молекулы техно­логического газа (рис. 2, в ), то под действием сильного элект­рического поля эти молекулы прежде всего ионизируются и да­лее на поверхность подложки можно осадить необходимый атом, выбранный таким образом, чтобы он образовал с атомами подложки прочно соединенный радикал. Наращивая осажден­ные атомы и перемещая подложку, можно вырастить на ней прочно закрепленные дорожки проводников или отдельные группы атомов с поперечными размерами атомарной величины (порядка 20 Å). Такие проводники и группы атомов можно на­звать квантовыми проводниками и квантовыми точками.

Напуская в технологический объем газы-травители (рис. 2, г ), можно обеспечить активацию химических реак­ций «захвата» и удаления с поверхности некоторых атомов, со­здавая «канавки» нанометровых размеров.

На рис. 2, д в качестве примера реализации некоторых нанотехнологических операций приведена туннельно-микроскопическая фотография полевого транзистора. Если на управляю­щем электроде (затворе), расположенном на фотографии спра­ва, отсутствует заряд, то по левому проводнику ток может проходить беспрепятственно – транзистор открыт. Если на за­твор подать запирающее напряжение, то поле перекрывает ка­нал, и транзистор оказывается закрытым.

Чрезвычайно важно отметить, что при поперечных размерах квантовых проводников порядка 20 Å в них за счет поперечного квантования электронов значительно уменьшается рассеяние энергии, следовательно, резко повышается быстродействие. При размерах полевого транзистора, приведенного на рис. 2, д ,его быстродействие лежит в терагерцовом диапазоне.

Отметим еще одну принципиальную особенность отечествен­ной нанотехнологической установки. С ее помощью можно на­ращивать на подложке не только продольные квантовые про­водники, но и последовательно формировать трехмерные эле­менты. Это открывает практически неограниченные возможности разрешения проблемы «тирании» проводников. На основе трехмерных связей могут быть реализованы не толь­ко апробированные в микроэлектронике элементы, но и весьма экзотические нейристорные структуры.

Магистральным путем решения проблемы повышения про­изводительности однозондовых нанотехнологических устано­вок является создание многозондовых машин. По оценкам спе­циалистов уже к 2005 году удастся разработать установки, обеспечивающие сборку атомов со скоростью один кубический дециметр вещества в час при стоимости не выше одного доллара.

Рис. 2. Основные нанотехнологические операции: а – зависимость туннельного тока от свойств материала подложки и энергии электронов; б – фиксация и перемеще­ние атомов; в – осаждение атомов из окружающего зонд газа; г – травление подложки; д – пример нанотехнологической структуры – полевой транзистор.

Формирование электрических сигналов с временем фронта 10 -14 с и распространение их по двухпроводным нанопроводникам, являющимся, по существу, металло-оптическими волноводами, обеспечивает реальную интеграцию в единой среде всей гаммы электронных и оптоэлектронных схем.

Высокая степень интеграции наноэлектронных структур, быстродействие, трехмерная сборка элементов и уменьшенное энергорассеяние закладывают фундамент для приоритетного развития на их основе быстродействующих устройств обработки информации. В частности, уже в ближайшие годы могут быть промышленно реализованы элементы памяти со сверхвысокой плотностью (10 12 бит/см 2) записи информации, что в ты­сячи раз превосходит плотность записи на традиционных ла­зерных дисках.

Учитывая резкий рост публикаций по нанотехнологиям, структурам и приборам и широчайший характер практических направлений исследований, можно с уверенностью сказать, что одним из ближайшим продолжений развития микроэлектроники является наноэлектроника.

Нанотехнология обеспечивает не только успехи в развитии элементной базы информационного приборостроения. Уже в настоящее время нанотехнологические разработки используются в медицине, робототехнике, машиностроении, атомной энергетике, оборонных системах и многих других областях. Не случайно в подавляющем большинстве развитых стран огромное внимание уделяется поддержке национальных программ по нанотехнологиям. Начало XXI века будет характеризоваться бур­ным развитием нанотехнологий вообще и наноэлектроники в частности.

Во второй половине XX столетия развитие полупроводниковой электроники, и прежде всего микроэлектроники, привело к качественному изменению практически всей мировой экономики на основе новых информационных технологий. И если посмотреть сегодня на страны так называемого “золотого миллиарда”, то их экономическое благосостояние базируется, прежде всего, на наукоемких технологиях, на экономике, построенной на высоких технологиях. И первое место среди них занимают информационные технологии и полупроводниковая электроника. Именно поэтому избрана такая тема нашего первого заседания.

Электроника - самая динамичная отрасль экономики в мире. Среднегодовые темпы ее роста составляют более 7 процентов в год. Отрасли промышленности, связанные с электроникой, отрасли промышленности, которые используют электронные изделия, производят продукции на 15 триллионов долларов.

Что дают вложения в электронику? 1 доллар дает 100 долларов в конечном продукте. Уровень рентабельности электронной промышленности - 40 процентов. Среднемировой срок окупаемости вложений в электронику - 2-3 года. Темпы роста в три раза выше темпов роста ВВП. Одно рабочее место в электронике дает четыре в других отраслях. Один килограмм изделий микроэлектроники по стоимости эквивалентен стоимости 110 тонн нефти. Это килограмм изделий, имеющих электронные компоненты, а если вы возьмете электронные компоненты, такие, например, как лазерную гетероструктуру, то там один грамм эквивалентен по стоимости 10 тоннам нефти.

Приведем некоторые цифры, характеризующие мировой рынок электронной промышленности:

Материалы для производства полупроводников - 20 миллиардов долл.;

Полупроводниковое производственное оборудование - 30 миллиардов долл.;

Полупроводниковые компоненты - 205 миллиардов долл.;

Электронное оборудование - более триллиона долл.;

Отрасли промышленности, связанные с электроникой, - 15 триллионов долл.

65 процентов валового национального продукта Соединенных Штатов Америки определяется промышленностью, связанной с электроникой. Сегодня в США и Канаде на душу населения производится электронной техники на 1260 долларов, а в России - на 14 долларов. Российский рынок электронных компонентов не превышает 2 миллиардов долларов. Основная часть - это полупроводники. При активной поддержке правительства российская электроника могла бы подняться. Залогом этого могут служить активно развивающиеся компьютерный сегмент рынка и рынок телекоммуникационного оборудования. Ожидается, что модернизация телекоммуникационных сетей проводной связи в России в ближайшие 10 лет потребует до 35 миллиардов долларов. Потенциал рынка промышленной электроники оценивается для ближайшего будущего в десятки миллиардов долларов. Суммарная потребность предприятий ядерно-оружейного комплекса на 2004 год составляет по полупроводниковым приборам около 120 тыс. шт., по интегральным микросхемам около 80 тыс. шт. Оборудование российских железных дорог потребует не менее 20 миллионов изделий полупроводниковой электроники. Большую потребность в полупроводниковых элементах испытывают медицинские учреждения. Геополитическое и внутреннее положение России обуславливает особую важность использования современных электронных систем при решении задач российских силовых структур, космического агентства и агентства по обычным вооружениям. Нет нужды говорить, что имеются критические секторы, где недопустимо использовать иностранную электронику. Это в первую очередь - оборона.

Объем финансирования научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ в сравнении Соединенных Штатов Америки и России отличается в десятки, если не сотни раз.

У нас часто говорится о том, что электронные рынки поделены, и поделены навсегда, и что России уже никогда не удастся войти в мировой рынок электронной техники. Мировой рынок был поделен всегда, поэтому я не склонен поддерживать эти пессимистические оценки. Вспомним, что в начале 70-х годов Соединенные Штаты Америки были основным производителем полупроводниковых электронных компонентов. И в начале 80-х годов было практически два основных производителя полупроводниковых электронных компонентов - Соединенные Штаты Америки и Япония, а затем появился третий сегмент - страны Юго-Восточной Азии и четвертый - Европа.

Стоит обратить внимание на Китай. Если в 2002 году объем производства полупроводниковых компонентов составил 15 миллиардов долларов, то к 2010 году он возрастет до 23,4 миллиарда долларов. Общий объем электронной продукции к этому времени должен возрасти до 242 миллиардов долларов, что будет составлять почти 10 процентов валового национального продукта.

Стоило бы обратить внимание на планы строительства новых микроэлектронных заводов в мире на ближайшие пять лет. В целом во всем мире намечено создать более 30 новых предприятий, 13 из которых будет построено в Китае.

Несмотря на огромный научный кадровый потенциал, российская полупроводниковая электронная промышленность находится на уровне середины 80-х годов прошлого века. Технические средства внедряемых информационных систем в основном закупаются за рубежом, то есть базируются на импортной электронике. Вместо того чтобы вкладывать средства в подъем собственной электронной промышленности, Россия инвестирует миллиарды долларов в развитие высоких электронных технологий других стран.

Современная микроэлектронная промышленность очень дорогая. Предприятие, выпускающее изделия на 300-миллиметровой подложке, стоит два с половиной миллиарда долларов. Но окупаемость его - шесть-семь лет. Сегодня именно эти предприятия являются основой развития полупроводниковой электроники. Поэтому выход России из сложившейся драматической сырьевой ловушки может произойти только посредством покупки самого современного на сегодняшний день полупроводникового производства.

В случае, если будем идти поэтапно и говорить, что сегодня мы технологически находимся, в общем, на уровне середины восьмидесятых годов и нам нужно сначала ликвидировать разрыв, то мы обрекаем себя на полное отставание. Нет нужды убеждать, что без полупроводниковых электронных компонентов Россия не только не может быть современной державой, но она вообще не может развивать никакие наукоемкие технологии.

Целесообразно разработать предложения, устанавливающие здоровый протекционизм при закупке и импортных комплектующих, и готовых изделий с ориентированием на максимальное импортозамещение, аналогично тому, как это реализуется в Китае, Южной Корее и Японии. Для этого должны быть откорректированы законы, регулирующие налоговую и таможенную сферы, внешнеэкономическую деятельность, порядок государственных закупок и условия доступа готовых изделий на рынок. Следует стимулировать с помощью предоставления государственных гарантий создание совместных высокотехнологичных производств с зарубежными партнерами на паритетных началах, с тем чтобы эти производства не только удовлетворяли потребности отечественной промышленности, но и работали на экспорт. Решено также обратиться в Совет безопасности с предложением подготовить программу поэтапного перехода оборонной промышленности на отечественную элементную базу.

Наиболее важные направления квантовой электроники - создание лазеров и мазеров. На основе приборов квантовой электроники строятся устройства для точного измерения расстояний (дальномеры), квантовые стандарты частоты, квантовые гироскопы, системы оптической многоканальной связи, дальней космической связи, радиоастрономии. Энергетическое воздействие лазерного концентрированного излучения на вещество используется в промышленной технологии. Лазеры находят различное применение в биологии и медицине.

Электроника находится в стадии интенсивного развития; для неё характерно появление новых областей и создание новых направлений в уже существующих областях.

Одна из основных проблем, стоящих перед электроникой, связана с требованием увеличения количества обрабатываемой информации вычислительными и управляющими электронными системами с одновременным уменьшением их габаритов и потребляемой энергии. Эта проблема решается путём:

Создания полупроводниковых интегральных схем, обес-печивающих время переключения до 10 -11 сек;

Увеличения степени интеграции на одном кристалле до миллиона транзисторов размером 1-2 мкм;

Использования в интегральных схемах устройств опти-ческой связи и оптоэлектронных преобразователей (см. Оптоэлектро-ника), сверхпроводников;

Разработки запоминающих устройств ёмкостью нес-колько мегабит на одном кристалле; применения лазерной и электроннолучевой коммутации;

Расширения функциональных возможностей интег-ральных схем (например, переход от микропроцессора к микроЭВМ на одном кристалле);

Перехода от двумерной (планарной) технологии интег-ральных схем к трёхмерной (объёмной) и использования сочетания различных свойств твёрдого тела в одном устройстве;

Разработки и реализации принципов и средств стереоскопического телевидения, обладающего большей информативностью по сравнению с обычным;

Создания электронных приборов, работающих в диапазоне миллиметровых и субмиллиметровых волн, для широкополосных (более эффективных) систем передачи информации, а также приборов для линий оптической связи;

Разработки мощных, с высоким кпд, приборов СВЧ и лазеров для энергетического воздействия на вещество и направленной передачи энергии (например, из космоса).

Одна из тенденций развития электроники - проникновение её методов и средств в биологию (для изучения клеток и структуры живого организма и воздействия на него) и медицину (для диагностики, терапии, хирургии). По мере развития электроники и совершенствования технологии производства электронных приборов расширяются области использования достижения электроники во всех сферах жизни и деятельности людей, возрастает роль электроники в ускорении научно-технического прогресса.

Список литературы

1. Бобровников Л.З. Электроника: Учебник для вузов. 5-е изд., перераб. и доп. – СПб: Питер, 2004 – 560 с.

2. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие / К.С.Петров. – СПб: Питер, 2004 – 522 с.

3. Телекоммуникационные системы и сети. Б.И.Крук, В.П.Шувалов, Т 1,2. Учебное пособие для вузов; Горячая линия – Телеком, 2004 г.

4. Медведев А.М. Сборка и монтаж электронных устройств. Москва: Техносфера, 2007 – 256 с.

5. В.Столингс «Беспроводные линии связи и сети» Москва, ИД Вильямс, 2003

6. Лачин В.И., Савелов Н.С. Электроника. 6-е изд., дораб., допол. и исправл. - Ростов- на-Дону: «Феникс», 2007. – 710 стр.

7. Шапкин В.И. Радио: открытия и изобретения. Наука. Техника. Социум / В.И.Шапкин. М.: ДМК ПРЕСС, 2005 – 190 с.

8. Медведев А.М. Технология производства печатных плат. Москва: Техносфера, 2005 – 183 с.

9. Зиновьев А.Л. Введение в специальность радиоинженера: практическое пособие для радиотехнических специальностей вузов / А.Л.Зиновьев, Л.И.Филипов. 2-е изд. перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1989 – 207 с.

10. Грачёв Н.Н. Психология инженерного труда: учебное пособие / Н.Н.Грачёв. М.: Высшая школа, 1998.