СМИ о деятельности РОСНАНО

Последние события и самая актуальная информация о деятельности РОСНАНО

Технологии Центра компетенций НТИ «Сенсорика» в 40 раз увеличат скорость передачи данных

17 декабря 2018

Инновации принесут сверхскорости во все области, связанные с информационно-коммуникационными технологиями

Развитие интегральной оптоэлектроники (технологий передачи информации по оптическим каналам внутри микросхем), которым будет заниматься Центр компетенций НТИ «Сенсорика», может привести к революционному увеличению скорости передачи данных. В цифровых микросхемах информационный поток возрастет до 40–60 раз. Об этом ТАСС сообщил генеральный директор Зеленоградского нанотехнологического центра Анатолий Ковалев.

Интегральная оптоэлектроника как область электроники, занимается изучением процессов передачи информации по оптическим каналам внутри микросхемы и возможностей увеличения скорости информационного потока. Сегодня весь мир готовится к переходу от медной металлизации в чипах (кристаллах микросхем) на оптическую. Передача информации электронами будет происходить по каналу, который встроен непосредственно в микросхему.

«Это означает кратное изменение скорости и объемов передаваемой информации. В цифровых микросхемах скорость передачи данных возрастет до 40–60 раз. Данные технологии применимы в сфере создания мобильных сетей следующего поколения (5G) и увеличения быстродействия и энергоэффективности суперкомпьютеров и дата-центров. К такой революции мы тоже готовимся, это одно из направлений работы Центра НТИ „Сенсорика“», — пояснил Ковалев.

Центр компетенций НТИ «Сенсорика» создан на базе Национального исследовательского университета «МИЭТ» и является одним из 14 центров компетенций НТИ. Главная цель этих центров — выстраивание кооперации между научными организациями и индустриальными партнерами.

Сопровождение и мониторинг деятельности Центров компетенций НТИ осуществляет АО «Российская венчурная компания». Центр на базе МИЭТ будет заниматься разработками оптоэлектронных устройств для космических аппаратов, созданием датчиков для объектов интернета вещей и сенсорами, которые будут использоваться в телемедицине и производстве беспилотных автомобилей.

Сверхскорости

Интегральная оптоэлектроника, о которой говорит представитель Центра компетенций НТИ, откроет новую эпоху сверхскоростной передачи данных. Эффект от перехода на использование оптической металлизации в чипах будет сравним с результатами перехода к оптоволоконным сетям. Инновации принесут сверхскорости в мир интернета, телефонии, телевидения, всех областей, связанных с информационно-коммуникационными технологиями.

Для космических аппаратов скорость передачи данных тоже важна, но еще важнее — вес самого оборудования. Спутники и пилотируемые аппараты имеют ограниченную грузоподъемность.

«И поэтому здесь переход на оптоэлектронику, который существенно улучшает весовые и габаритные значения микросхем и соответствующей аппаратуры, крайне критичен. Наши разработки в этой сфере тоже будут востребованы», — говорит Ковалев.

Триллионы сенсоров

Сенсорика — широкая научная область. Датчики могут следить за самыми разными видами воздействий на среду или конкретные объекты, включающими химические, механические, акустические изменения и малейшие скачки в радиочастотных диапазонах.

Микроэлектроника развивается так быстро, что в течение следующих десяти лет потребность в сенсорах превысит объем производства в 1 трлн единиц в год, говорит директор Центра компетенций НТИ «Сенсорика», доктор технических наук Сергей Гаврилов.

Среди проектов, на которые делает ставку Гаврилов, — создание мультисенсорной платформы для автомобильной промышленности. Центр НТИ «Сенсорика» планирует участвовать в совместном проекте с холдингом «Камаз» по разработке беспилотного автомобиля. Множество датчиков, разработанных учеными, станут «органами чувств» машины, позволяющими ей собирать информацию о внешней среде и работе собственной системы и корректировать процессы выполнения задач, поставленных человеком.

Производственной площадкой для создания первых партий устройств для «умных» автомобилей, в частности, станет Калужский завод электронных изделий «Автоэлектроника».

«Потенциал в этих разработках есть, весь мир этим занимается. Если мы не будем создавать систему „умного“ автомобиля, то Россия будет вынуждена закупать импортные образцы. В нашей стране для развития этого направления есть и головы, и производство можно наладить в России», — пояснил главный конструктор АО «Автоэлектроника» Борис Кривц.

Диагностика по Wi-Fi

В самом ближайшем будущем сенсорными станут аппараты гемодиализа, которые можно будет носить с собой в виде рюкзака, продолжает перечислять разработки Гаврилов. Миниатюрные и интеллектуальные устройства будут сравнимы с искусственными органами, поддерживающими функции организма.

Телемедицина — еще одна перспективная область применения сенсоров. Пациент сможет из дома высылать врачу данные о температуре, уровне сахара, давлении и состоянии сосудов. При этом кислотность желудка можно будет самостоятельно измерить инвазивным путем — с помощью датчика-пилюли и пары глотков воды. Сбором, обработкой и передачей этой информации для диагноза будут заниматься миниатюрные сенсоры, которые изобрели в Центре НТИ «Сенсорика». Данные будут передаваться по беспроводным сетям.

«В этой области ключевым участником консорциума является Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова. В структуре института почти год назад был создан совместный центр бионических систем. Наши ученые совместно с медиками пытаются найти незанятые ниши в создании различных имплантируемых устройств, нацеленных на человека», — сказал Гаврилов.

Датчики, измеряющие параметры живого организма, нужны не только людям, но и животным. Центр НТИ уже реализует проект в сфере сельского хозяйства, суть которого — помочь молочным компаниям контролировать качество молока еще до его фактического производства. Речь об измерениях реакции организма коровы на потребляемые корма.

«Качество комбикорма влияет на уровень pH в желудке коровы, который влияет на качество молока и мясной продукции. Беспроводной сенсор помещается в желудок коровы, чтобы в течение нескольких лет мы могли контролировать уровень pH», — поясняет директор Центра НТИ «Сенсорика».

«Интернет всего»

Магнитные, оптические, радиочастотные и другие датчики — ключевое периферийное устройство интернета вещей. Сеть сенсоров создает экосистему для общающихся между собой устройств. По прогнозам экспертов, модели смартфонов 2020-х уже будут содержать в себе до 20 датчиков, говорит Гаврилов.

«Мировые дорожные карты в сфере электроники говорят нам, что интернет вещей — это сегодняшний день, а завтрашний день — это уже „интернет всего“ (the internet of everything). Это реальное будущее, которое потребует триллионы сенсоров», — пояснил Гаврилов.

Если интернет вещей предполагает обмен информацией между устройствами, то «интернет всего» будет представлять собой множество систем, самостоятельно принимающих решения в таких важных вопросах как обеспечение безопасности людей.

Специалисты по «цифровым органам чувств»

Кадры для новой сферы также будут готовить в Центре компетенций НТИ. В руководстве Центра подчеркивают, что ключевая роль в этом процессе принадлежит заказчику кадров.

«Предприятиям интересны кадры на перспективу. Конечно, мы будем модернизировать наши образовательные программы разного уровня уже под заказ предприятий, так как стандартный выпускник требует дообучения на рабочих местах», — говорит Гаврилов.

Кадровый вопрос для инновационной сферы микроэлектроники будут решать посредством целевых наборов студентов и взаимодействия с международными лидерами в сфере микроэлектроники. МИЭТ создал и запустил 15 образовательных программ подготовки специалистов для высокотехнологичной сферы.

«В рамках работы Центра предусмотрено сотрудничество с мировыми лидерами, которые поставляют современные системы разработки микросхем. Совместно с ними предполагается создание программ обучения по новым стандартам», — пояснил Ковалев.

На базе МИЭТ уже действует учебно-научный центр компании Synopsys — мирового лидера в разработке программных средств автоматизации проектирования электронных устройств. Среди партнеров, с которыми институт подписал соглашения о сотрудничестве, — компании Samsung, Huawei, IMEC и др.

Консорциум

В числе участников консорциума Центра НТИ «Сенсорика» на базе МИЭТ — Санкт-Петербургский политехнический университет (СПбГУ), университет Иннополис, Сколковский институт науки и технологий (Сколтех), а также АО «Завод «Протон» и ПАО «Камаз».

Стратегическими партнерами выступают Фонд содействия инновациями и Фонд инфраструктурных образовательных программ Роснано. Важная роль отводится и предприятиям, которые будут внедрять новые разработки в массовое производство. Среди них — производственные площадки «Микрон» и «Ангстрем».

В 2019 году Центр НТИ «Сенсорика» представит первые прототипы и лабораторные образцы заявленных в программе разработок. Окончательные технические решения появятся позже, после прохождения обязательных этапов исследований и сертификации.

Источник: ТАСС, 14.12.2018