Радиолоцман Электроника en
расширенный поиск +
  
Срез:Электронные компоненты

31-08-2017

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июнь 2017

Юрий Петропавловский

Микроэлектромеханические системы (МЭМС) представляют собой миниатюрные конструкции, объединяющие механические и электронные компоненты и выполненные в едином процессе по полупроводниковым технологическим нормам от 1 мкм до 0.1 мм. Как правило, в МЭМС-устройствах сконцентрировано множество микроустройств самых различных конфигураций. В отличие от большинства микросхем, МЭМС способны взаимодействовать с различными внешними средами и полями. Сферы применения современных МЭМС чрезвычайно разнообразны – от простых датчиков физических величин до интеллектуальных чипов медицинского назначения.

Производство микроэлектромеханических устройств во всем мире постоянно растет. Россия в этой области пока отстает от стран Запада и Юго-Восточной Азии. Однако актуальность проблемы разработки и производства МЭМС побуждает российские предприятия радиоэлектронной и приборостроительной отраслей объединять усилия в этом направлении.

В марте 2010 года в Москве прошла международная конференция «Современные тенденции и технологии производства МЭМС-устройств», организатором которой выступила компания ООО «Совтест АТЕ». На конференции представители более 30 российских предприятий приняли решение о необходимости создания «Русской Ассоциации разработчиков, производителей и потребителей МЭМС» – РАМЭМС. Ассоциация была организована в том же году в г. Курске (в 2013 году там же зарегистрировано ООО «РАМЭМС») [1].

Деятельность РАМЭМС направлена на развитие рынка высокотехнологичных микросистемных изделий в России и странах СНГ. Ассоциация также занимается определением рыночных ниш для использования МЭМС в России; трансфером технологий производства МЭМС на российских предприятиях, организацией учебных программ по МЭМС в России и за рубежом, организацией процессов разработки, проектирования и производства МЭМС, обеспечением международной кооперации с зарубежными партнерами. В сферу деятельности РАМЭМС входит и организация различных семинаров, тренингов, профильных стажировок для сотрудников различных предприятий, визитов российских специалистов на профильные зарубежные предприятия и ряд других направлений деятельности.

Партнерами РАМЭМС, кроме производственных предприятий и компаний, являются и различные ассоциации, акционерные общества, государственные учреждения, вузы и периодические издания. Назовем некоторых партнеров РАМЭМС:

  • АПЭАП – Ассоциация производителей электронной аппаратуры
  • Академия навигации и управления движением
  • Юго-западный Государственный Университет (г. Курск)
  • ФГУП ФНПЦ «Старт» им. М. В. Проценко
  • ООО «РОСНАНО»
  • НОР – Нанотехнологическое общество России
  • МИЭТ – Московский государственный институт электронной техники
  • Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт»
  • Зеленоградский нанотехнологический центр
  • Комитет промышленности Государственной думы федерального собрания РФ
  • Департамент радиоэлектронной промышленности Минпромторга РФ

Среди зарубежных партнеров РАМЭМС не один десяток компаний и организаций, в том числе:

  • Институт (Общество) Фраунгофера (Германия)
  • Промышленная ассоциация Silicon Saxony (Германия, включает более 300 компаний в области микроэлектроники)
  • НИИ в области электроники RISE Acreo (Швеция)
  • Компания BeanAir (Франция, беспроводные сенсорные системы)
  • Компания Coventor (США, программное обеспечение)
  • Компания ECRI Microelectronics (КНР)
  • Центр электроники и микротехнологий CSEM (Швейцария)

РАМЭМС является официальным представителем ведущего мирового производителя МЭМС Silex Microsystem AB (Швеция, с сентября 2013 г.), ведущего мирового аналитического центра Yole Development (Франция, с декабря 2013 г.).

Ассоциация РАМЭМС организует и проводит ежегодные МЭМС-форумы и конференции с широким участием российских и зарубежных специалистов; проведено уже шесть форумов и готовится седьмой.

Первый МЭМС-форум прошел в Москве в апреле 2011 года под девизом «Современные тенденции и технологии производства МЭМС-устройств». На форуме с докладами выступили 20 представителей крупнейших предприятий и организаций, ведущих перспективные разработки в области внедрения передовых технологий в производство. На заседаниях выступили и зарубежные специалисты – сотрудники из научно-исследовательского центра наноэлектроники IMEC (Бельгия), технического исследовательского центра VTT (Финляндия), компании JP Sercel Associates (США).

II Международный МЭМС-форум «Моделирование, производство, тестирование МЭМС-устройств» состоялся в октябре 2012 года в Московском энергетическом институте («НИУ МЭИ», Рисунок 1). Среди более 100 участников форума были и представители научно-исследовательских центров из Германии, США, Нидерландов и Финляндии.

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 1. Участники второго МЭМС-форума.

III международный МЭМС-форум «МЭМС-датчики и малогабаритные системы. Сферы их применения» прошел в июне 2013 года в Санкт-Петербурге» на базе ОАО «Концерн ЦНИИ "Электроприбор"» при поддержке ООО «Совтест АТЕ», компании Coventor и европейской ассоциации электронной и микросистемной индустрии Silicon Saxony (Германия). Число участников мероприятия превысило 170 человек, включая зарубежных представителей из Германии, Бельгии, США, Финляндии, Великобритании, Италии, Нидерландов, Франции и Швеции.

Среди тем, поднятых на форуме, был рассмотрены беспроводные автоматизированные системы технического мониторинга (БАСТМ). Для реализации таких систем под эгидой РАМЭМС был создан российско-французский альянс компаний ООО «Совтест АТЕ» и BeanAir, в результате которого было налажено производство беспроводных измерительных модулей в г. Курске (Рисунок 2).

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 2. На стенде компании BeanAir.

IV Международный МЭМС-форум «МЭМС сегодня и завтра» состоялся в июне 2014 года в Казани в бизнес-центре «Ривьера» (Рисунок 3). Работа форума прошла при поддержке генерального партнера – компании ООО «Совтест АТЕ» и участии Московского энергетического университета, ассоциации Silicon Saxony, аналитического центра Yole Development, компаний Coventor, Silex Microsystems AB (Швеция) и Шанхайского государственного университета нано- и микроэнергии. В число участников мероприятия вошли более 50 представителей российских и зарубежных компаний производителей и разработчиков высокоточных микроустройств и электронного оборудования, а также представители научно-исследовательских институтов и потребителей МЭМС.

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 3. Докладчик на четвертом МЭМС-форуме.

V Международный МЭМС-форум прошел в июне 2015 г. в Нижнем Новгороде под названием «МЭМС-форум – 2015. Международная конференция и выставка по разработке, производству, тестированию и стандартизации МЭМС». Форум проходил на базе «Межведомственного центра по производству и разработке ЭКБ». Эта организация в течение нескольких лет занимается разработкой технологий производства изделий микроэлектроники, в том числе связанных с МЭМС-изделиями. На Рисунке 4 сотрудники НТЦ «Техноцентр» Южного федерального университета из Таганрога и исполнительный директор ООО «РАМЭМС» Д. М. Урманов (в центре) на МЭМС-форуме – 2015.

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 4. Участники пятого МЭМС-форума с исполнительным директором РАМЭС.

VI Международный МЭМС-форум «Индустрия 4.0» был проведен в июне 2016 года в Курске на базе Курского государственного университета при поддержке ООО «Совтест АТЕ». Лейтмотивом форума стала актуальная в настоящее время тема «Индустрия 4.0: Четвертая промышленная революция». Многие доклады на форуме касались тематики «Интернета вещей», беспроводных технологий, умных сенсоров и систем. На Рисунке 5 участники МЭМС-форума – 2016 на предприятии ООО «Совтест АТЕ».

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 5. Участники МЭМС-форума -2016 на предприятии «Совтест АТЕ».

VII международный МЭМС-форум «Интеграция "умных" микронаносистем в современную жизнь» планируется провести 5-6 июля 2017 года в Сочи на базе АО «Адлеркурорт». Председателем форума является исполнительный директор ООО «РАМЭМС» Денис Урманов. На предстоящем мероприятии будут рассмотрены такие направления, как технология и производство чувствительных элементов (ЧЭ) и микросхем частного применения (ASIC), корпусирование ASIC и ЧЭ, детекторы радиации, а также вопросы телемедицины (мобильные устройства мониторинга здоровья).

Хотя сами МЭМС практически «не попадаются на глаза» широкой публики, важность их применения в современной жизни несомненна.

Первые МЭМС-датчики давления, были продемонстрированы еще в 1961 г., а в 1964 г. в компании Westinghouse под руководством Харви Натансона (Harvey Natanson) была выпущена первая серийная МЭМС, представляющая собой комбинацию механических и электронных компонентов и получившая название резонансного затворного транзистора (Resonant Gate Transistor/RGT, Рисунок 6).

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 6. Резонансный затворный транзистор.

К началу 1990-годов уже многие компании выпускали МЭМС акселерометры, инклинометры, датчики вибраций и давления. Большой вклад в разработку интегральных акселерометров поверхностного типа внесла фирма Analog Devices, начавшая в 1991 году серийный выпуск акселерометров ADXL50 для систем активации подушек безопасности автомобилей. Особенности МЭМС-акселерометров, инклинометров и гироскопов этой компании приведены в статье [2].

Начиная с рубежа веков и по настоящее время особенно бурно развивается производство инерциальных МЭМС, интегрированных в полупроводниковые приборы (микросхемы). Именно такие МЭМС-устройства, встроенные в смартфоны, планшеты, навигаторы и другие мобильные гаджеты, дали возможность миллионам людей ориентироваться в пространстве и легко управлять функциями самих гаджетов. Пользователи мобильных устройств имеют доступ к навигационным функциям (компас, интерактивные карты и др.) и могут участвовать в онлайн играх, используя наклоны устройства для управления виртуальными объектами.

Спецификой российской электронной промышленности является почти полное отсутствие массового производства многих видов продуктов потребительской электроники, в том числе мобильных устройств. Российские предприятия радиоэлектронной индустрии во многом ориентированы на производство военной и специальной техники, гражданской продукции для промышленности, связи, всех видов транспорта, строительной техники, медицинских приборов и ряда других специализированных приложений в относительно небольших количествах. Заказчики российских предприятий проявляют интерес в основном к инерциальным МЭМС-устройствам – акселерометрам, гироскопам, инклинометрам и датчикам угловых скоростей для следующих сфер применения:

  • Стабилизация ракет, самолетов и других летательных аппаратов во время полета
  • Спутниковые антенны и приборы стабилизации платформ
  • Беспроводной технический мониторинг зданий и сооружений
  • Стабилизация транспортных средств
  • Контроль вибраций сооружений и ускорений механизмов
  • Навигация судов и других плавсредств
  • Железнодорожный и автомобильный транспорт
  • Измерительные приборы и дисплеи в кабинах
  • Тестирование летательных аппаратов и различных механизмов
  • Измерение движения и контроль за движением
  • Бурильные головки для нефте- и газодобычи

Особый интерес российских заказчиков вызывают бесплатформенные инерциальные навигационные системы (БИНС, Рисунок 7). В приборах этого типа сочетаются МЭМС-акселерометры, гироскопы, датчики первичной информации и полупроводниковые микросхемы для обработки информации с датчиков. БИНС могут предоставить до 6 степеней свободы (3-осевой гироскоп и 3-осевой акселерометр). БИНС на основе МЭМС обеспечивают:

  • Минимальные габаритные и весовые характеристики, что дает возможность увеличить полезную нагрузку летательных аппаратов
  • Уменьшение стоимости конечных изделий
  • Интеграцию со спутниковыми навигационными системами ГЛОНАСС, GPS и другими
  • Малое энергопотребление
  • Высокую помехозащищенность и эффективное управление быстро летящими высокоманевренными объектами

Актуальность разработки и производства отечественных МЭМС-устройств, как и электронной компонентной базы (ЭКБ), существенно возросла с введением запретительных санкций против России со стороны западных стран, в том числе США, являющихся одним из основных производителей МЭМС-устройств.

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 7. Области применения БИНС.

В 2015 году началась реализация инвестиционного проекта по строительству нового высокотехнологичного завода компании ООО «Совтест АТЕ» в Курской области (Рисунок 8). Проект включен в программу Минпромторга РФ по импортозамещению в радиоэлектронной промышленности.

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 8. Новый завод «Совтест АТЕ» в Курске.

Одним из направлений работы нового предприятия станет выпуск высокоточных датчиков по технологии МЭМС и различных систем мониторинга, предназначенных главным образом для навигационного оборудования, мониторинга инженерных конструкций и оборонной промышленности.

К концу 2016 года введены в строй первые два корпуса нового завода, в которых размещены слесарно-сборочный и механообрабатывающий участки. Расширены также действующие участки поверхностного монтажа и микроэлектроники. На Рисунке 9 – действующий цех ООО «Совтест АТЕ» по автоматизированной сборке печатных узлов.

Ассоциация РАМЭМС и развитие рынка микроэлектромеханических систем в России
Рисунок 9. Цех завода «Совтест АТЕ».

В декабре 2016 года компания «Совтест АТЕ» подписала контракт по технологиям инерциальных датчиков с институтом электронных наносистем Fraunhofer ENAS (технопарк в г. Хемнитце, Германия). В рамках контракта стороны будут развивать разработки и изготовление высокоточных инерциальных МЭМС-датчиков на основе современных микросистемных технологий. Основным направлением деятельности партнеров будут наиболее востребованные на российском рынке продукты. Первые образцы акселерометров с диапазоном измерения ±5 G будут изготовлены уже во втором квартале 2017 г. и переданы заказчикам для апробации. Впоследствии прошедшие успешные испытания образцы будут переданы на предприятие «Совтест АТЕ» в Курске. В дальнейшем, благодаря трансферу технологий, предполагается производить не только акселерометры, но и другие МЭМС-устройства (гироскопы, датчики давления, инклинометры, а также другие типы сенсоров.

Литература

Срезы ↓
Датчики влажности и температуры ДВТ-03
Цена: от 3 168 руб.
Доставка: Россия и страны СНГ
DIY настольный 3D принтер
Цена: 163 $ (9500 руб.)
Промо-акция, последняя скидка
Очки с подсветкой и сменными окулярами
Цена: от 8 $ (477 руб.)
Бесплатная доставка: Весь мир
радиолоцман вконтакте радиолоцман одноклассники радиолоцман facebook радиолоцман twitter радиолоцман google плюс