В День российской науки рассказываем о молодежных лабораториях
Ежегодно 8 февраля российское научное сообщество отмечает свой профессиональный праздник – День российской науки. Сегодня принято делиться знаниями, рассказывать о последних научных достижениях и строить новые планы. Следуя этой хорошей традиции, мы попросили руководителей наших новых молодежных лабораторий, созданных в рамках национального проекта «Наука и университеты», рассказать о том, какие исследования они сейчас проводят и какие результаты мы можем увидеть уже в ближайшем будущем.
Руководитель НИЛ «Энергоэффективные системы на кристалле для периферийных вычислений», проректор по инновационному развитию, директор Института МПСУ, доктор технических наук, доцент Алексей Переверзев: «Создание конкурентоспособной электронной компонентной базы с возможностью производства на отечественных фабриках является одной из приоритетных задач электронной промышленности, решение которой во многом определяет технологическую независимость страны.
Целью лаборатории энергоэффективных систем на кристалле является проведение микроархитектурных исследований и поиск новых решений для реализации периферийных вычислений с использованием архитектуры RISC-V. Модульность, открытость, отсутствие необходимости лицензирования данной архитектуры определяет растущий интерес отечественных разработчиков и производителей ЭКБ. Результаты исследования найдут применение в устройствах интернета вещей, которых на сегодняшний день в мире начитывается более 7 млрд, а к 2030 году прогнозируется рост более чем в 3 раза.
Одной из особенностей современных и перспективных устройств данного класса является интенсивное использование алгоритмов машинного обучения при обработке данных непосредственно в устройстве. Такая концепция называется периферийными вычислениями и дает возможность сократить требования и нагрузку на каналы обмена данными, увеличить количество оконченных узлов, улучшить информационную безопасность, снизить энергопотребление и сократить время принятия решения.
Сотрудники лаборатории создают микроархитектурные решения для построения систем на кристалле, реализующих периферийные вычисления с повышенными характеристиками относительно существующих аналогов. Далее будет осуществляться трансфер полученных результатов на промышленные предприятия, что позволит создавать конкурентноспособные продукты и производить их на отечественных фабриках микроэлектроники».
Руководитель НИЛ «Передовые технологии корпусирования и производства 3D микросистем», доцент Института нано- и микросистемной техники, кандидат технических наук Денис Вертянов: «Тенденции к микроминиатюризации, повышению плотности соединений и быстродействию всегда являлись приоритетными в развитии современной электроники. Технологии производства современных полупроводниковых изделий приближаются к пределу миниатюризации, связанной с физическими ограничениями размеров транзисторов. Преодолеть физические ограничения можно только созданием новых технологий производства ЭКБ, поэтому в настоящее время в электронной отрасли в РФ и в мире стоят перспективные задачи, которые можно разделить на два технологических направления: 1) технологии изготовления ИС «За пределами КМОП» и 2) технологии 3D интеграции элементов электроники «Больше, чем Мур».
Первое направление – это разработка новых логических элементов на новых принципах, например путем использования для вычислений самих квантовых эффектов в кубитах.
Второе, «Больше, чем Мур», является менее затратным и более гибким способом, и направлено на разработку технологий объемной сборки и монтажа бескорпусных микросхем, гетерогенной интеграции элементов ЭКБ, новых способов монтажа кристаллов.
НИЛ ТКПМ создана для проведения комплексных исследований и разработок по наиболее активно развивающемуся сейчас второму направлению – технологиям трехмерной интеграции электронной компонентной базы.
Молодые ученые, технологи и конструкторы лаборатории занимаются разработкой новых конструктивно-технологических решений для создания передовых технологий корпусирования микросхем и производства высокоинтегрированных 3D микросборок с применением доступных в Российской Федерации материалов и оборудования».
Руководитель лаборатории «Материалы и устройства активной фотоники», доцент Института перспективных материалов и технологий, кандидат технических наук Петр Лазаренко: «Научная лаборатория разрабатывает и исследует перспективные материалы и энергонезависимые быстродействующие реверсивно реконфигурируемые элементы и интегральные фотонные схемы на их основе. На данный момент в лаборатории работает 24 человека – команда заинтересованных и увлеченных наукой молодых людей, и это не может не радовать. При этом в состав лаборатории входят как достаточно опытные научные сотрудники, так и молодые лаборанты химического анализа, являющиеся по совместительству студентами третьего курса. Это позволяет осуществлять эффективный обмен опытом и знаниями. Средний возраст сотрудников лаборатории – 29 лет.
В ближайших планах лаборатории стоит разработка подходов к применению фазопеременных материалов для создания элементов интегральной фотоники и прикладной оптики, а также формирование научных основ технологии высокостабильных энергоэффективных микрооптических устройств и энергонезависимых активных интегральных фотонных схем. Данные разработки обладают существенными перспективами для применения в области аппаратной реализации полностью оптических нейроморфных вычислительных систем. На мой взгляд, для решения этих задач у нас достаточно потенциала.
Я уверен, что хороший результат в науке достигается только в команде: при коллаборации ученных, научных групп, университетов и индустриальных партнеров. К примеру, в нашей лаборатории работают не только ребята из МИЭТа, но и сотрудники из других организаций и даже стран, например, граждане Киргизии, Белоруссии и Ирана, каждый из которых обладает своим уникальным набором компетенций».
Руководитель лаборатории «Элементная база силовой электроники на основе нитрида галлия», старший научный сотрудник НОЦ ЗМНТ и по совместительству доцент кафедры квантовой физики и наноэлектроники, кандидат технических наук Константин Царик: «В области силовой электроники в России сейчас идет переход от внедрения лучших импортных компонентов в российских приборах к разработке и изготовлению современных компонентов силовой электроники, а также к увеличению выпуска лучших отечественных элементов. При этом речь идет о повышении мощности, качества функционирования, расширения областей применения устройств управления электроприводом, импульсных источников питания, других устройств.
Научно-исследовательская лаборатория «Элементной базы силовой электроники на основе нитрида галлия» уже решает одну из задач при создании новых силовых модулей, разрабатывая новые поколения транзисторов с высокой подвижностью носителей заряда в канале на основе наногетероструктур из нитридов галлия и алюминия. Данные широкозонные материалы способны работать при повышенных температурах и в агрессивных средах. Формируемые на их основе транзисторы способны пропускать большие токи при меньших размерах в отличие от кремниевых. В лаборатории за прошлый год разработана новая конструкция нитридной транзисторной гетероструктуры с напряжением пробоя порядка 650 В, позволяющая использовать ее при высоких напряжениях. Исследованы подходы к снижению контактного сопротивления создаваемых транзисторов, а также разработаны пути к созданию нормально закрытых и нормально открытых транзисторов. Разрабатываемые физические модели транзисторных структур намекают на возможность создания однокристальных решений на базе различного типа нитридных транзисторов».
Поздравляем всех, кто выбрал для себя путь ученого. Желаем интересных задач и новых достижений!