Росія заміщає іноземні мікросхеми для космосу - ввічливі люди

На цьому тижні стало відомо, що вітчизняний виробник електронних компонентів, Зеленоградська компанія «Ангстрем», веде переговори про продаж індійської фірмі, що співпрацює з космічним агентством ISRA, партії мікросхем класу «Space». Вони призначені для установки на космічні апарати і мають підвищену стійкість до впливу радіації та інших дестабілізуючих факторів. Передбачувана вартість контракту - 200 тис. Доларів.

Новина втішна, спростовує поширену думку про те, що українська мікроелектроніка лежить в руїнах, і відродити її неможливо жодними зусиллями. Тобто в даному випадку «Ангстрем» продемонстрував не тільки цілком успішне вирішення програми імпортозаміщення, а й реальність впровадження, нехай і боязкого, на зовнішній ринок електронних компонентів для космосу. На ринок, де Україна зовсім недавно не було видно і в мікроскоп.

Індійські конструктори, самостійно реалізують свою космічну програму, проте закуповують електронні компоненти за кордоном. Раніше їх влаштовував такий стан речей. Однак неритмічність поставок деяких партнерів, а також випереджаюче здоровий глузд зростання цін на компоненти змусили шукати нові канали придбання космічної мікроелектроніки. Продукція «Ангстрема» індійців, судячи з усього, цілком влаштовує. Хоч, є одне, але. Про що буде сказано нижче.

Небезпеки космосу і як з ними боротися

На Заході існують 4 типи мікросхем: commercial, industrial, military і space. До «комерційним», призначеним для використання у побутовій та офісної техніки, пред'являються найбільш низькі вимоги по частині стійкості до обурюють параметрам: температурі, вібраціям, агресивних середовищ. На стійкість до радіації вони взагалі не перевіряються. «Зоряні» - найстійкіші. Саме їх має намір придбати у «Ангстрема» індійська компанія.

ВУкаіни градація відбувається за рівнем приймання: ВТК - військове приймання - приймання для космосу і ядерної енергетики. Як правило, військова та космічна приймання суміщені. Особливість «військово-космічних» мікросхем полягає в тому, що вони виробляються дрібними серіями. У зв'язку з чим вартість розробки не «розмазується» на мільйони чіпів. І це призводить до високої ціни за одну таку мікросхему.

Існують два головні чинники, які здатні не тільки порушити роботу мікросхеми в космосі, але і вивести її з ладу. Перш за все це гамма і рентгенівське випромінювання. Проходячи через мікросхему, воно сприяє накопиченню заряду в діелектрику, що оточує транзистори. Змінюється граничне напруга і струм витоку транзисторів. У мікросхемах постійної пам'яті в міру накопичення наведеного заряду відбувається руйнування інформації.

Куди небезпечніше вплив важких заряджених частинок (ТЗЧ), до яких відносяться протони, альфа-частинки, осколки ядер. Вони володіють величезною енергією, яка для земної інженерної думки поки недоступна. Енергія ТЗЧ може досягати 10 в двадцятої ступеня електрон-вольт. На Великому андронному колайдері енергія частинок в мільйон разів менше. Такі частинки «пробивають» мікросхему наскрізь разом з корпусом супутника. І це може призвести до терісторному замикання. У цьому випадку харчування мікросхеми закорачивается з корпусом, струм короткого замикання випалює мікросхему. Зрозуміло, без можливості відновлення працездатності.

Боротися з защелкиванием можна декількома способами.

1. Ви можете керувати тим силу споживаного мікросхемами струму і швидко пересмикувати харчування в разі різкого збільшення споживання.

2. Використання мікросхем на сапфіровою підкладці - технологія «кремній на сапфірі» (КНС). Завдяки цьому вдається блокувати формування біполярних паразитних транзисторів, які викликають замикання. Пластини КНС коштують дорого, відповідно зростає і вартість мікросхем. Ця технологія популярна вУкаіни.

3. Ускладнення електричної схеми мікросхеми за рахунок використання triple-well процесу - ізоляції транзисторів p-n переходами.

Може виникнути, на перший погляд, природне запитання: а чому б не заекранувати електронні модулі товстим шаром свинцю? В цьому випадку вийде ще гірше. Що володіють величезною енергією ТЗЧ стануть дробити важкі ядра свинцю, і розлітаються осколки будуть погіршувати ситуацію. І чим товще буде шар свинцю, тим більший вихід осколків вийде.

Хто це у нас робить

Практично до кінця нульового десятиліття Україна закуповувала все радіаційно-стійкі мікросхеми за кордоном. Але, незважаючи на цілком теплі відносини з США того періоду, американці не продавали нам по-справжньому сучасні та ефективні компоненти. Так, запити на бортовий комп'ютер RAD750, що стоїть на марсоході Curiosity, незмінно наштовхувалися на ввічливу відмову.

ВУкаіни спостерігається парадоксальна ситуація. На 12 компаній, що розробляють радіаційно-стійкі мікросхеми, доводиться 3 підприємства, на яких вони виготовляються. Тому ледь не половина розробників повністю або частково розміщують замовлення на зарубіжних підприємствах.

Асортимент продукції досить широкий - від мікросхем низького ступеня інтеграції (скажімо, 4-бітний лічильник або 8-бітний регістр в корпусі) до 4-ядерного процесора, який створює Запорожьеская компанія «Мультіклет».

Три виробляють компанії такі.

Та й вУкаіни теж вже перейдено «страшний рубіж» в 250-350 нм. І перейшла його також Зеленоградська група компаній «Мікрон». Потужне виробництво в величезних кількостях штампує чіпи для банківських карт, біометричних паспортів, проїзних квитків, добившись за рахунок гігантської серійності вкрай низькою собівартістю. При цьому сама «крупнотранзісторная» технологія - 180 нм. Наймініатюрніша - 90 нм. Для космосу «Мікрон» випускає мікропроцесори більшої продуктивності, ніж ангстремовскій «Супутник», а також мікроконтролери.

У позаминулому році «Мікрон» в тестовому режимі освоїв виробництво мікросхем за технологією 65 нм. Однак серійне виробництво буде запущено або в цьому, або в наступному році. Intel зараз працює з технологією 22 нм. Як бачимо, відставання від Заходу як і раніше є, але воно має вже не катастрофічний характер.

І, нарешті, НДІ Системних досліджень РАН, який володіє технологіями КНС 500, 350 і 250 нанометрів. Інститут має невелике виробництво, назване «міні-фабрикою», де виготовляє радіаційно-стійкі мікропроцесори, мікроконтролери і мікросхеми пам'яті власної розробки дрібними серіями. Але береться і за виконання зовнішніх замовлень. Зокрема, НИИС виготовляє радіаційно-стійкий процесор Черкассиского НДІ електронної техніки.