Продукция

Пресс-центр

Доклад на конференции, 15 сентября 2010 г.
20.09.2010 15:44
Доклад на IX научно-технической конференции «Технологическая модернизация – основа повышения конкурентоспособности радиоэлектронной промышленности»

РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКИ КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ, РАДИОЛОКАЦИИ, ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

Одним из наиболее быстроразвивающихся направлений в радиоэлектронике является радиоэлектроника СВЧ. Это обусловлено, прежде всего, интенсивным развитием средств связи, включая мобильную, спутниковую, радиорелейную, широкополосный мобильный и стационарный беспроводной доступ в Интернет.
Для гражданских отраслей экономики не становится чем-то необычным использование радаров для обеспечения безопасности автомобильного транспорта, речного и морского судоходства и др. применений. Мы специально остановились на гражданском использовании СВЧ радиоэлектроники, поскольку именно здесь она исторически и фактически значительно отстает от ведущих мировых держав. Достаточно отметить, что по данным направлениям удельный вес оборудования отечественного производства на российском рынке составляет менее 20% от общего объема.
РАЗВИТИЕ СОВРЕМЕННОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ БАЗЫ ТВЕРДОТЕЛЬНОЙ СВЧ ЭЛЕКТРОНИКИ КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ АППАРАТУРЫ ДЛЯ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ, РАДИОЛОКАЦИИ, ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
Гюнтер В.Я., генеральный директор, к.т.н.
ЗАО «Научно-производственная фирма «Микран»
634045, Томск, ул. Вершинина 47, тел. (3822) 413403
E-mail: mic@micran.ru; факс: (3822) 423615

1. Введение
Одним из наиболее быстроразвивающихся направлений в радиоэлектронике является радиоэлектроника СВЧ. Это обусловлено, прежде всего, интенсивным развитием средств связи, включая мобильную, спутниковую, радиорелейную, широкополосный мобильный и стационарный беспроводной доступ в Интернет.
Для гражданских отраслей экономики не становится чем-то необычным использование радаров для обеспечения безопасности автомобильного транспорта, речного и морского судоходства и др. применений. Мы специально остановились на гражданском использовании СВЧ радиоэлектроники, поскольку именно здесь она исторически и фактически значительно отстает от ведущих мировых держав. Достаточно отметить, что по данным направлениям удельный вес оборудования отечественного производства на российском рынке составляет менее 20% от общего объема.

2.Постановка проблемы
Отставание твердотельной СВЧ электроники по масштабам применения в нашей стране от мирового уровня произошло не вдруг, ибо и до 90-х годов прошлого века основное применение СВЧ твердотельной электроники приходилось на аппаратуру В и ВСТ. В связи с тем, что этот рынок очень мал, это сказалось не только на масштабах производства соответствующей электронной компонентной базы (ЭКБ СВЧ) и ее стоимости, но и на развитии технологического оборудования, технологии, материаловедения, специальной особо чистой химии и т.д.
Технологический развал электронной промышленности в 90-х гг. усугубил положение и в твердотельной электронике. В то время, когда ведущие радиоэлектронные фирмы мира резко наращивали и выпуск аппаратуры связи, и ЭКБ СВЧ, включая монолитные интегральные схемы – МИС СВЧ, в нашей стране ситуация усугублялась отсутствием места на внутреннем рынке из-за монополизации его зарубежными фирмами, не развитостью аутсорсинга, отсутствием спроса со стороны рынка. Не лучше обстояло дело и в такой наиболее массовой отрасли военного применения СВЧ твердотельной электроники, как создание активных фазированных антенных решеток (АФАР), интенсивно разрабатываемых и внедряемых за рубежом.

3. Пути решения проблемы
Сформулированные выше проблемы носят системный, комплексный характер и могут решаться различными путями, но с обязательным участием государства. Причем не только для традиционных разработчиков и производителей РЭА, но и для вновь созданных частных предприятий, имеющих в ряде случаев конкурентные преимущества перед «старожилами».
Один из возможных путей преодоления проблем приведён в этом докладе на примере развития ЗАО «Научно-производственная фирма «Микран» и основан на создании, в конечном итоге, вертикально-интегрированной электронной компании и организации кластера СВЧ электроники с участием предприятий и организаций Томска и Новосибирска. Основой этой стратегии является обеспечение конечной продукции фирмы собственной СВЧ электронной компонентной базой.

4. Характеристика НПФ «Микран»
Научно-производственная фирма «Микран» организована в апреле 1991г. группой сотрудников Томского института систем управления и радиоэлектроники под руководством В.Я. Гюнтера. На 1 июля 2010 года численность сотрудников НПФ «Микран» превысила 900 человек, из них 250 разработчиков. Общая площадь производственных помещений – более 12 тыс. кв. м. Таким образом, за почти 20-ти летнее развитие (апрель 1991 года) предприятие выросло более чем на 2 порядка. Основные направления деятельности предприятия полностью соответствуют задачам, сформулированным и утвержденным Стратегией развития информационного общества в РФ, Стратегией национальной безопасности РФ до 2025 года и Программой технологической модернизации российской экономики:
1. в области телекоммуникаций – создание аппаратуры беспроводной связи, включая аппаратуру беспроводного широкополосного доступа в Интернет;
2. в области электроники – создание собственной ЭКБ СВЧ, узлов, модулей и комплексированных устройств, в том числе радаров нового поколения с высокой разрешающей способностью по дальности;
3. в области информационно-измерительных систем – создание контрольно-измерительной аппаратуры СВЧ, специализированных измерительных комплексов, аксессуаров коаксиально-волноводных трактов.
По всем указанным направлениям деятельности технический уровень создаваемых изделий не уступает уровню ведущих мировых производителей, а по ряду параметров, в том числе экономическим – превосходит его.
К настоящему времени в эксплуатации у потребителей находится более 6000 ЦРРС НПФ «Микран», позволяющих строить беспроводные транспортные сети от магистрали до «последней мили», объединенные единой системой управления и мониторинга. Потребителям поставлено более 500 изделий КИА СВЧ. РЛС «Жук-АЭ», установленная на фронтовом истребителе МИГ-35, более 2 лет находящемся на летных испытаниях, укомплектована приемопередающими модулями НПФ «Микран».
Следует отметить, что достигнутые результаты «обошлись» фирме в 1 млрд. рублей собственных инвестиций без привлечения средств федерального бюджета.
Таким образом, выбранная стратегия развития фирмы как вертикально-интегрированной структуры с необходимым самообеспечением, особенно в условиях значительной отдаленности от Центра, является, по нашему мнению, единственно верной, учитывая перспективность развития направлений конечной продукции предприятия. Перспективные направления с использованием собственной СВЧ компонентной базы:
1. разработка и производство оборудования спутникового фиксированного и мобильного широкополосного доступа наземного базирования для стационарных и мобильных объектов в диапазоне 27-50 ГГц на основе технологии АФАР;
2. разработка и производство новых СВЧ приборов для обеспечения разработчиков, производителей и пользователей телекоммуникационного оборудования и других целей;
3. разработка и организация производства аппаратуры тропосферных радиорелейных станций;
4. разработка и производство нового поколения радаров с высокой разрешающей способностью по дальности для обеспечения безопасности судового и морского судоходства, а также других целей.
В качестве современных и перспективных технологий НПФ «Микран» развивает технологии монолитных и гибридно-монолитных СВЧ интегральных схем, автоматизации монтажа СВЧ модулей и узлов, прецизионной механообработки и других необходимых процессов.


5. Разработка и производство СВЧ МИС
В НПФ «Микран» применена традиционная схема организации производства СВЧ МИС, которая включает в себя разработку библиотеки элементов и руководства для проектирования, проектирование СВЧ МИС, производство пластин с МИС, СВЧ тестирование МИС на пластинах с последующим разделением на кристаллы, визуальным контролем и упаковкой.

5.1. Дизайн-центр и проектирование СВЧ МИС
Дизайн-центр СВЧ МИС состоит из 10 человек. К настоящему времени разработана библиотека пассивных и активных элементов и создан первый вариант руководства по проектированию. Базовыми активными элементами являются pHEMT транзисторы с длиной затвора 0,50; 0,25 и 0,15 мкм и GaN HEMT транзисторы с длиной затвора 0,5 и 0,15 мкм.

5.2. Пилотная линия по производству СВЧ МИС
Пилотная линия укомплектована современным импортным технологическим оборудованием, работает на гетероструктурах GaAs диаметром 100 мм и имеет расчётную производительность 100 пластин в месяц. Освоены следующие топологические нормы: 0,5 и 0,3 мкм для ультрафиолетовой литографии и 0,25 и 0,15 мкм для электронно-лучевой литографии. Разрабатываемые и производимые МИС базируются на GaAs pHEMT и GaN HEMT транзисторах. Типичное количество пластин одновременно находящихся на маршруте в настоящее время составляет 120 шт.
Базовый технологический маршрут изготовления СВЧ МИС включает в себя следующие основные технологические операции: меза-изоляция активных областей, формирование AuGeNi омических контактов, травление подзатворного заглубления, осаждение Ti/Pt/Au затворной металлизации, пассивация плёнкой SiхNy, осаждение тонкоплёночных резисторов, формирование МДМ конденсаторов, формирование воздушных мостов и металлизации разводки, утонение пластины до 100 мкм, травление сквозных отверстий, осаждение металлизации обратной стороны пластины и разделение платины на кристаллы. Средняя длительность изготовления пластины с 10-11 литографиями составляем не более трёх недель. Процесс движения пластин по маршруту сопровождается визуальным контролем, выполняемым после каждой операции литографии, а также измерением набора тестовых активных и пассивных элементов на постоянном токе.
В настоящее время в опытном производстве освоено изготовление комплекта коммутационных МИС для АФАР Х, S, L и C диапазонов длин волн, завершается освоение в производстве схем малошумящих и буферных усилителей, ведется разработка усилителей мощности, в том числе и на основе GaN HEMT.

5.3. СВЧ тестирование МИС на пластинах
СВЧ тестирование на пластине выполняется для всех видов выпускаемых сегодня МИС на полностью автоматизированных зондовых станциях, часть из которых разработаны и изготовлены в НПФ «Микран». При тестировании используется комплект СВЧ измерительных приборов также производства НПФ «Микран». Разбраковка МИС по СВЧ параметрам и последующий визуальный контроль кристаллов позволяет гарантировать работоспособность МИС. Типичный процент выхода годных кристаллов растёт по мере освоения технологии и в настоящий момент времени составляет в среднем 40%. Максимальный процент выхода годных МИС по пластине, достигнутый к настоящему времени, равен 74%.
Выпускаемые СВЧ МИС активно используются при разработке и поставке заказчику ППМ АФАР Х, S, L и C длин волн.


5.4. Перспективы развития производства СВЧ МИС
Драйвером развития направления гетероструктурной СВЧ микроэлектроники в НПФ «Микран» являются мировые тренды, среди которых следует отметить:
• рост рабочей частоты МИС;
• рост требований к электрическим параметрам МИС;
• рост степени интеграции активных и пассивных элементов схем;
• рост степени функциональной интеграции и развитие МИС типа «система на кристалле»;
• быстрое внедрение и совершенствование гетероструктурной электроники;
• использование в эпитаксиальных структурах новых комбинаций твердых растворов элементов из группы A3B5;
• рост диаметра пластин GaAs;
• уменьшение топологической нормы элементов МИС;
• усложнение используемых технологий;
• уменьшение стоимости одного кристалла МИС;
• рост стоимости разработки и проектирования МИС;
• рост стоимости тестирования кристаллов МИС.

6. Реализация эффективной технологической модернизации как условие повышения конкурентоспособности отечественной радиоэлектронной аппаратуры
Организация крупносерийного производства GaAs СВЧ МИС может быть эффективной при условии государственной поддержки, в том числе и в части организации гражданского рынка СВЧ радиоэлектроники аналогичного развитию рынка кремниевых ИМС.
Для развития направления и обеспечения, в первую очередь, технологической безопасности страны, необходимо реальное развитие давно декларируемого государственно-частного партнерства. В первую очередь, осуществления прямых инвестиций государства в уставной капитал частных компаний, работающих в области GaAs и GaN микроэлектроники с возможностью последующего выкупа. Во-вторых, обеспечение выдачи «длинных кредитов» для частных компаний, работающих в области GaAs и GaN микроэлектроники. В-третьих, содействие формированию в Томске и Новосибирске кластера твердотельной СВЧ электроники, включая строительство фабрики GaAs и GaN СВЧ монолитных интегральных схем с участием ГК «Роснано» в ОЭЗ ТВТ Томска.
Необходимо, по нашему мнению, также провести существенную переработку таможенного законодательства, а также либерализацию законодательства о порядке учета и хранения драгметаллов и других камней для частных предприятий, работающих в области СВЧ микроэлектроники.

7. Заключение
Развитие современной технологической базы твердотельной СВЧ электроники в значительной мере обеспечивает не только конкурентоспособность радиоэлектронной аппаратуры для телекоммуникации, радиолокации, приборостроения, но и создает основу для организации массового производства ЭКБ СВЧ различного применения, вплоть до выхода её как самостоятельной продукции не только на отечественные, но и зарубежные рынки.
 

 

о компании

 
 
Логотип действителен с 2012 года:

продукция

Телекоммуникационное оборудованиеКомплексные решения для систем связи и безопасностиКонтрольно-измерительная аппаратура СВЧ Аксессуары СВЧ-тракта СВЧ-электроника Радиолокационное оборудование Оборудование систем
обеспечения безопасности
Монолитные интегральные схемы

услуги

 

новости и события

Новости Новое на сайте Календарь событий

информация

Пресса Научные публикации Интеллектуальная собственностьПартнерыСертификатыПострой IT-карьеру в "Микране"Специальная оценка условий труда

инструменты

Построение профиля радиолинии Поиск РРО в ремонте Помощник по подбору СВЧ соединителей