Первоочередная задача НИИ «Элпа» – отказ от импортных комплектующих
Читать о новейших отечественных вооружениях, особенно в сравнении с зарубежными аналогами, не просто интересно. Возникает чувство гордости за наши достижения: несмотря ни на что, мы все-таки способны на многое. А что можно сказать про микроэлектронику?
В обществе сложилось впечатление, что ныне все электронные изделия производят в Китае. Понятие же «акустоэлектронные радиокомпоненты» знакомо лишь узкому кругу специалистов. Тем не менее вся начинка сложных электронных приборов военной техники, обеспечивающая их высокие тактико-технические характеристики, в основном построена с использованием именно отечественных микроэлектронных компонентов, в том числе и акустоэлектронных.
Битва с микронами
Решение задач импортозамещения и создания современных акустоэлектронных устройств напрямую связано с развитием и совершенствованием технологической базы.
“Образцы испытаны на тестовых объектах: тромбах в крови человека, вирусных частицах, бактериях и дрожжах, иммобилизованных в гидрогелях различной концентрации”
Минимизация размера штыревых структур и снижение дефектности на поверхности акустоэлектронных устройств легли в основу проекта АО «НИИ «Элпа» в 2015 году. Цель проекта – формирование изображения методом контактной фотолитографии. Это один из важнейших компонентов в планарной технологии, используемой в производстве устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Уровень фотолитографии (размер критического элемента – штыря во встречно-штыревом преобразователе) определяет частоту ПАВ-устройств (резонаторов, фильтров). Существовавший до 2015 года технологический уровень производственной базы позволял получать минимальный размер элементов до 1 мкм. Модернизация участка фотолитографии, а именно создание участка субмикронной фотолитографии позволило уменьшить минимальный размер элементов до 0,4 микрона.
В настоящее время введена в эксплуатацию и апробирована установка совмещения и экспонирования ЭМ-5096, позволяющая формировать изображение с размером элементов 0,4–0,6 мкм при условии использования кварцевых фотошаблонов, новых типов фоторезисторов (таких, как UV5 или UV60) и выполнении более высоких требований к операциям нанесения фоторезистора, его термообработки и проявления. Контроль воспроизводимости техпроцесса обеспечивается с использованием атомно-силового микроскопа.
По разработанному технологическому маршруту были изготовлены акустические линии задержки на частоту 1250 МГц с полосой пропускания 50 процентов. Минимальный размер элементов устройства – 0,4 мкм.
Таким образом, впервые в Российской Федерации изготовлены методом контактной литографии устройства на ПАВ с минимальным размером элемента до 0,4 мкм.
Анализ наноуровня
Базируясь на многолетнем опыте разработки и изготовления традиционных акустоэлектронных (АЭ) компонентов (резонаторов, фильтров, генераторов), АО «НИИ «Элпа» проводит научно-технические работы по созданию АЭ сенсоров физического, химического и биологического назначения. Эти работы находятся в русле современных мировых тенденций развития элементной базы микроэлектроники, согласно которым рост рынка микродатчиков составляет 18 процентов в год.
В настоящее время АО «НИИ «Элпа» обладает:
- датчиками для измерения отдельных параметров жидкостей микролитрового объема (вязкость, электропроводность, температура);
датчиками для одновременного измерения тех же параметров в одной микропробе жидкости;
сигнализатором несанкционированного проникновения человека в замкнутое помещение типа атомной электростанции, банка, музея, модуля космического корабля и т. д.;
селективным датчиком на водород в присутствии кислорода, влажность и ряд других газообразных компонент
Указанные образцы испытаны на тестовых объектах (тромбы в крови человека, вирусные частицы, клетки бактерии и дрожжи, иммобилизованные в гидрогелях различной концентрации, начальное задымление помещений). Рабочие характеристики этих и других АЭ сенсоров могут варьироваться в определенных пределах в зависимости от конкретных требований заказчика.
Динамичная и планомерная работа по улучшению характеристик генераторов и резонаторов в сочетании с высокоточным современным измерительным оборудованием позволяет создавать и поддерживать наши устройства на передовом уровне.
Предлагаем лучшее
В настоящее время электронные коммуникации нельзя представить без генераторов частот. Практически в каждой системе электронных коммуникаций присутствует генератор частоты, который выдает стабильный, часто настраиваемый, периодический сигнал, необходимый для обработки других сигналов внутри схемы.
Дальнейшее развитие СВЧ-радиосистем ставит все более высокие требования к фазовой стабильности и уровню фазовых шумов генератора.
Для решения этих задач наше предприятие разработало целый спектр генераторов частоты разной степени сложности и различных параметров. Высокая надежность наших устройств подтверждена регулярными испытаниями.
На текущий момент наиболее востребованным продуктом АО «НИИ «Элпа» является генератор ГК185-С-ПВ. Это классический генератор с системой фазовой автоподстройки частоты. В нем используются только отечественные компоненты.
Диапазон частот: 180–290 МГц с шагом в 10 МГц и 900 МГц.
Выходная мощность регулируемая: не менее 13 мВт или не более 7 мВт (при подаче управляющего сигнала).
Спектральная плотность мощности фазовых шумов (дБ/Гц):
 |
Температурный диапазон: от -50 до +65°С.
Частота опорного сигнала: 5 МГц.
Габаритные размеры (максимальные): 145х55х23 мм.
Генератор ГПВ-2 – малогабаритный генератор с фиксированной частотой. В сравнении с ГК-185 он обладает меньшими габаритами и расширенным температурным диапазоном.
Частота: 616 МГц.
Выходная мощность: не менее 1 мВт и не более 5 мВт.
Спектральная плотность мощности фазовых шумов: -100 дБ/Гц при отстройке 1 кГц.
Температурный диапазон: от -60 до +70°С.
Габаритные размеры (максимальные): 65х30х18,5 мм.
Наука и техника не стоят на месте, и наше предприятие старается идти в ногу со временем. На его счету несколько завершенных разработок, которые используют новые решения и обладают характеристиками, сравнимыми с лучшими мировыми аналогами.
Генератор ГК327-С – малогабаритный генератор, в котором использование системы термокомпенсации позволило расширить температурный диапазон применения устройства. Кроме того, при разработке этого генератора был освоен диапазон частот от 300 МГц до 1 ГГц. Таким образом, генератор может быть изготовлен на любую частоту из этого диапазона.
Частота: 300 МГц – 1000 МГц.
Выходная мощность: не менее 2 мВт.
Спектральная плотность мощности фазовых шумов: -155 дБ/Гц при отстройке 1 МГц.
Температурный диапазон: от -60 до +85°С.
Нестабильность частоты в температурном диапазоне: ±100х10-6.
Габаритные размеры (максимальные): 65х30х16 мм.
Генератор ГК349-УН – генератор, управляемый напряжением, с большой перестройкой и низким уровнем спектральной плотности мощности фазовых шумов. Изготавливается в корпусе для монтажа на поверхность.
Частота: 400 МГц – 1000 МГц.
Выходная мощность: не менее 10 мВт для диапазона 400…720 МГц, не менее 2 мВт для диапазона 720…1000 МГц.
Спектральная плотность мощности фазовых шумов (дБ/Гц):
 |
Температурный диапазон: от -50 до +70°С.
Перестройка частоты при управляющем напряжении в диапазоне 2,5±2,5 В: ±250х10-6.
Габаритные размеры (максимальные): 36,2х26,2х9 мм.
Генератор ГК260-С-ПВ – высококачественный генератор с системой ФАПЧ, выполненный на импортных компонентах. В этой разработке освоены частоты, определенные в ТЗ.
Частоты: 675, 945, 950, 955, 960, 980, 1000, 1040, 1120, 1260, 1275, 1280, 1600 МГц.
Выходная мощность: 1,2–3,0 мВт.
Спектральная плотность мощности фазовых шумов (дБ/Гц):
 |
Опорная частота: 25 МГц.
Температурный диапазон: от -50 до +65°С.
Габаритные размеры (максимальные): 84х53х19 мм.
Прогресс бесконечен
Помимо вышеперечисленных разработок мы проводим внутренние исследования и прототипирование. В связи со сложной геополитической обстановкой, а также санкциями наших западных партнеров некоторые компоненты элементной базы становятся недоступными. Поэтому первоочередной задачей мы видим уход от импортных комплектующих. На текущий момент отечественная элементная база имеет уровень по многим параметрам не хуже зарубежного. Это позволяет надеяться, что разрабатываемые прототипы по своим характеристикам смогут превзойти наши ныне выпускаемые продукты. Мы ведем разработки сразу в нескольких направлениях, которые считаем перспективными.
В первую очередь это генератор с ФАПЧ на отечественной элементной базе. Он разрабатывается как альтернатива ГК-260. В дальнейшем он будет использоваться в качестве базовой системы для термостатированных генераторов.
Температурная характеристика резонатора представляет собой параболу. На кварце ST-среза точка перегиба находится где-то в районе 20°С. В случае термостатированного генератора используются нетрадиционные срезы и точка перегиба смещается в область повышенных температур, точнее, до уровня максимальной температуры, заданной ТЗ. ГУН или только резонатор помещается в термоизолированный корпус, где поддерживается требуемая максимальная температура. Таким образом, при любой внешней температуре собственная температура резонатора фиксирована. Это приводит к снижению нестабильности частоты и уровня фазовых шумов. В качестве недостатка можно указать, что термостатированные генераторы имеют большее время выхода на рабочий уровень и увеличенное энергопотребление в сравнении с обычными генераторами с ФАПЧ.
Поскольку технологии все больше и больше уходят из аналоговой области в цифровую, мы также занимаемся разработкой генератора с импульсной модуляцией, который будет аналогом генератора AXGS10 компании AXTAL.
Можем с гордостью заявить: у нашей компании есть хороший научно-технический задел для дальнейшего развития, а также возможность удовлетворить практически любые требования по генераторам частоты в диапазоне 200…1000 МГц.
Геннадий Галанов, директор научно-производственного комплекса-1
Опубликовано в газете "Военно-промышленный курьер" в выпуске № 18 (633) за 18 мая 2016 года
