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».

Источник изображения: 51rus.org