Ключевая точка по микроэлектронике

Технологическая независимость страны требует уникальных решений, и региону есть что заявить по этому поводу

В интересах промышленных предприятий Новосибирская область стимулирует создание материалов и технологий, не имеющих аналогов в мире и стране. На уровне научных институтов эффективными оказались такие инструменты, как создание молодежных лабораторий и предоставление грантов.

В Новосибирске, где интенсивно развивается микроэлектроника, продолжается активная работа над созданием современного промышленного оборудования нового технологического уровня. В данной сфере Институт физики полупроводников Сибирского отделения Российской академии наук (ИФП СО РАН) реализует сразу несколько перспективных проектов.

— Мы с вами видели несколько из них, претендующих на мировое лидерство, а в стране это точно передовые технологии, — прокомментировал для журналистов ситуацию министр науки и инновационной политики Новосибирской области Вадим Васильев по итогам пресс-тура в ИФП СО РАН. — Это ключевая точка по микроэлектронике, по фотонике, вокруг которой в последующем, возможно, будет разрастаться некий промышленный комплекс. У нас уже есть предприятия, которые тесно работают с институтом, и здесь хороший потенциал для развития.

Электроника нового поколения

В эпоху цифровой трансформации, которая неразрывно связана с интернетом, компьютерами, различными приложениями, роботами, ИФП СО РАН формирует своеобразный фундамент, на основе которого начнут развиваться передовые направления. Основным видом деятельности данного междисциплинарного центра, интегрированного в международное научное сообщество, остается совершенствование электронной компонентой базы будущего, то есть электрорадиоизделий и электронных модулей.

В молодежных лабораториях, а также при финансовой поддержке Российского научного фонда и правительства Новосибирской области в ИФП СО РАН реализуют не один подобный проект. Например, здесь разработали вакуумный спин-поляризованный светодиод, оптимизируют технологию синтеза кристаллических пленок на основе нитрида галлия алюминия на кремниевых подложках, создают высокоскоростные лавинные фотодио­ды с низким уровнем шума и лазеры на квантовых точках.

— Мы активно участвуем в научных направлениях, связанных со стратегией технологического развития, — рассказал директор ИФП СО РАН, академик РАН Александр Латышев. — У нас есть промышленно-ориентированные проекты, которые выполняются совместно с нашими индустриальными партнерами, где мы обкатываем определенные технологии, передаем определенные материалы, на которых они делают изделия, и изготавливаем таковые вместе с ними. В итоге получается, что мы действительно вносим вклад в реальную экономику.

Больше скорость при меньших затратах энергии

Сотрудники лаборатории физики и технологии гетероструктур ИФП СО РАН исследуют квантовые материалы и наносистемы для твердотельной и вакуумной спинтроники и оптоэлектроники. На средства, полученные в виде гранта Российского научного фонда и правительства Новосибирской области, они создали вакуумный спин-поляризованный светодиод, не имеющий аналогов в мире и способный обес­печить создание электроники нового поколения — полупроводниковых вакуумных спинтронных устройств. Предполагается, что их потенциальное преимущество состоит в более высоком быстродействии и более низком потреблении энергии, чем у электроники на сегодняшний день.

Уже известно, что новый светодиод будет использоваться не только на станциях ЦКП «СКИФ», но и на других ускорителях заряженных частиц, что имеет большое значение для фундаментальной науки.

— Грантовая поддержка, которая предоставляется правительством региона, позволяет ежегодно продвигать несколько десятков проектов от стадии идеи до проверки научных методик, создания опытного образца. Затем включаются другие механизмы поддержки, в частности субсидии на трансфер технологий, которые в 2023 году решением губернатора Новосибирской области увеличены почти в два раза, с 70 до 170 миллионов руб­лей, — отметил министр науки и инновационной политики Новосибирской области Вадим Васильев. — Эти средства стимулируют бизнес вкладываться в научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, создавать опытные производства, мотивируют промышленность и науку находить индустриальных и научных парт­неров.

Задача пока не решена

В ноябре прошлого года в интересах промышленных предприятий в ИФП СО РАН организовали несколько молодежных лабораторий. В лаборатории аммиачной молекулярно-лучевой эпитаксии GaN-гетероструктур на подложках кремния для силовых и СВЧ-транзисторов работают над выполнением задачи высокой сложности — синтезируют кристаллические пленки на основе нитрида галлия алюминия на кремниевых подложках. В России задача пока не решена, а компетенции для ее освоения есть только у нескольких отечественных научных групп.

Кристаллические пленки востребованы при создании, например, систем беспроводной зарядки носимой электроники и медицинских приборов, высокоэффективных преобразователей в таких промышленных транспортных системах, как электровозы и электромобили, транзисторов в линиях мобильной связи 5G и 6G. В последующем нитрид галлия, выращенный на кремниевых подложках, позволит перейти к еще более развитым технологиям создания электронных устройств нового поколения.

А в лаборатории физико-технологических основ создания фотоприемных устройств на основе полупроводников A3B5 занимаются контролем параметров полупроводниковых слоев гетероструктур A3B5.

Кроме того, молодые ученые трудятся над созданием высокоскоростных лавинных фотодиодов с низким уровнем шума. Они нужны для построения волоконно-оптических систем передачи сигналов большой дальности, а также систем передачи данных через открытое пространство. Благодаря существующему научному заделу лаборатории сотрудники успели не только разработать, но и апробировать технологии роста полупроводникового материала и создания СВЧ-фотодиодов. Идет подготовка к запуску первых технологических маршрутов изготовления лавинных фотодиодов.

Применяя иные подходы

Практика показывает, что наиболее тесные деловые связи с промышленностью образуются именно на уровне молодежных лабораторий, где взаи­модействие осуществляется на уровне исполнителей, а не руководства предприятий и организаций. Кроме того, грантовая поддержка позволяет стартовать актуальным проектам вне государственного задания, что открывает дополнительные возможности для научных исследований.

— У нас достаточно много хороших, красивых применений в сфере, как сейчас принято говорить, импортозамещения, импортонезависимости, — напомнил академик Александр Латышев. — Мы тоже участвуем в этих программах, но я хочу сказать, что импортозамещение и импортонезависимость — это не повторение того, что уже было сделано.

Мы просто берем те технические характеристики, которые нужны, и самостоятельно разрабатываем свое, потому что для того, чтобы воспроизвести то, что было сделано где-то там, например в Тайване, у нас нет технологии и оборудования. Те же задачи мы можем решить, применяя другие подходы, совершенствуя механизмы, используя то оборудование, которое есть и у нас, и у нашего индустриального партнера.