Университет представил разработки на форуме «Микроэлектроника 2023»

https://bmstu.ru/news/universitet-predstavil-razrabotki-na-forume-mikroelektronika-2023

16 октября 2023

Российский форум «Микроэлектроника 2023» − одно из важнейших событий в сфере высоких технологий — проходил в Парке науки и искусства «Сириус» с 9 по 14 октября 2023 года. Форум ежегодно собирает российских разработчиков и производителей электронной компонентной базы и радиоэлектронных средств, а также изготовителей готовой продукции, потенциальных партнеров и заказчиков. МГТУ им. Н.Э. Баумана впервые принимал участие в форуме. Университет представил проекты и разработки для отечественного микроэлектронного производства.

В этом году участники форума — специалисты из научных центров, госкорпораций, производственных предприятий, вузов, коммерческих структур — собрались в Сочи, чтобы обсудить актуальные проблемы развития радио- и микроэлектронной промышленности и связанных с ней отраслей.

В ходе дискуссий, прошедших в рамках форума, были рассмотрены вопросы разработки, производства и применения отечественной электронной компонентной базы и высокоинтегрированных электронных модулей, меры поддержки развития отечественной микроэлектроники, а также представлены разработки и возможности современных технологий.

В рамках деловой программы о проектах и разработках университета рассказали сотрудники МГТУ им. Н.Э. Баумана. Илья Родионов, к.т.н., директор НОЦ функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э. Баумана выступил с докладом «Фотонные интегральные схемы для оптических вычислений, лидаров и секвенаторов ДНК»; Александр Бабурин, к.т.н., руководитель направления интегральной фотоники НОЦ функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э. Баумана рассказал о «Методах обработки изображений с использованием нейроморфных сопроцессоров»; Виталий Рыжков, научный сотрудник Лаборатории проектирования функциональных систем НОЦ функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э. Баумана сделал доклад по теме «Микрофлюидный датчик потока для коррозионно-активных реагентов»; Дмитрий Баклыков, инженер 1 категории Лаборатории новых материалов НОЦ функциональные микро/наносистемы МГТУ им. Н.Э. Баумана выступил по теме «Разработка микрозеркала с высокоаспектным встречно-штыревым актуатором на базе технологии кремний-на-стекле»; Максим Французов, заместитель директора НУК Энергомашиностроение МГТУ им. Н.Э. Баумана рассказал о работе над проектом «Программно-аппаратный комплекс на отечественной ЭКБ с двухфазной системой охлаждения».

В рамках выставки, которая также проходила на федеральной территории «Сириус», МГТУ им. Н.Э. Баумана продемонстрировал девять новых разработок, в числе которых высокопроизводительный вычислительный комплекс Тераграф — первый в мире микропроцессор и суперкомпьютер для обработки графов сверхбольшой размерности. Высокопроизводительный вычислительный комплекс Тераграф на основе микропроцессора Леонард используется для создания систем сильного искусственного интеллекта и аналитических систем на основе графов знаний.

Вниманию посетителей также была представлена облачная платформа Тераграф Cloud, не имеющая в настоящее время аналогов в мире. Она предназначена для хранения, обработки и визуализации графов сверхбольшой размерности — до 1 триллиона вершин, до 3 триллионов записей «ключ-значение» — и обеспечения множественного доступа к ним. В практических задачах такой объем хранилища и ассоциативной памяти может быть использован как для небольшого количества графов сверхбольшой размерности, так и для хранения и обработки большого количества меньших графов.

Университет также представил квантово-каскадный лазер среднего инфракрасного диапазона, перестраиваемый в широком диапазоне спектра, который предназначен для химического анализа веществ в различных агрегатных состояниях, в том числе многокомпонентных смесей. Разработка осуществляет контроль качества сырья и утечек газа, диагностику заболеваний человека по анализу выдыхаемого воздуха, детектирование следовых количеств веществ на поверхностях и анализ загрязненности окружающего воздуха. Система не имеет отечественных аналогов и является перспективной разработкой для импортозамещения.

Программно-аппаратный комплекс с отечественной компонентой базой с технологией прямого двухфазного охлаждения «Капля» предназначен для демонстрации возможностей проведения высокопроизводительных вычислений на базе отечественных процессоров «Эльбрус» и «Модуль» с применением двухфазного охлаждения электронных компонентов. Разработка повышает предельные показатели плотности размещения оборудования по тепловыделению с 30 кВт на м3 до 300 кВт на м3. Она не требует установки холодных и горячих коридоров, систем кондиционирования и вспомогательных помещений.

Еще одна разработка МГТУ им. Н.Э. Баумана, которая реализована совместно с ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова», — фотонные интегральные схемы (ФИС). Устройства на основе ФИС созданы по нитрид кремниевой технологии. Сегодня они находят применение в области телекоммуникационных технологий (оптические приемопередатчики, перестраиваемые лазеры), обработки сигналов (твердотельные лидары, нейронные сети и искусственный интеллект), биомедицины (оптическая когерентная томография, лаборатория-на-чипе), а также в квантовых технологиях.

Представленные устройства электрооптической модуляции — совместная разработка МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» — однофотонные детекторы на основе интегральной технологии. Они обеспечивают скорость работы до десятков ГГц и малые потери полезного сигнала. В сравнении с мировыми аналогами отличаются уменьшенными оптическими потерями и малыми размерами. Могут применяться в качестве межсоединений для центров обработки данных, в оптических передатчиках, системах LiDAR, квантовых и нейроморфных вычислениях.

Также на форуме было представлено семейство микрофлюидных устройств, разработанных с целью проведения высокоточных манипуляций с малыми объемами жидкостей (биологические пробы, химические реагенты, нефтепродукты): 
— сенсор потока — один из ключевых элементов микрофлюидных лабораторий-на-чипе, решающий задачу точного дозирования жидкостей для проведения медицинских анализов (совместная разработка МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова»).
— устройство «керн-на-чипе», позволяющее с высокой точностью моделировать и оптимизировать процесс добычи нефти с помощью подхода «цифровой керн» (совместная разработка МГТУ им. Н.Э. Баумана, ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и компании Лабадванс). 
— макет устройства «Организм-на-чипе» — модель организма, состоящая из микрофлюидных устройств, заселенных живыми клетками в структурах, имитирующих органы человека, например легкое, печень или мозг (совместная разработка МГТУ им. Н.Э. Баумана, ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и Института мозга Научного центра неврологии). 
— реакционный чип оптического одномолекулярного секвенатора — устройство для считывания длинных последовательностей ДНК с высокой точностью (совместная разработка ИАП РАН, НПК «Синтол», МГТУ им. Н.Э. Баумана, ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова» и ИСАН РАН).

Университет также представил микрофлюидную лабораторию, созданную в сотрудничестве с ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова». Она состоит из нескольких микрофлюидных сенсоров потока и блоков поддержания давления, работающих в многоканальном режиме. Обеспечивает дозированную подачу реагентов в лабораторию-на-чипе с возможностью введения обратной связи от сенсора потока собственной разработки. Предлагаемые решения обеспечивают точность дозирования (±5%), что превышает известные аналоги на рынке.