Directronica июнь 2021
Экономика
Всемирный банк предсказал сильнейший отскок мировой экономики за 80 лет. Самых высоких темпов роста ждут от Китая, Индии и США
В 2021 году Всемирный банк (ВБ) ожидает рост мировой экономики на 5,6% — по его данным, это самый высокий показатель темпов восстановления после рецессии за последние 80 лет. Основная причина — в интенсивном росте экономической активности в нескольких крупных странах, говорится в докладе ВБ «Перспективы мировой экономики» за июнь 2021 года.
Лучший результат в этом году покажет Китай, чья экономика, по прогнозу ВБ, вырастет на 8,5%. На втором месте Индия с 8,3%, на третьем — США с 6,8%, на четвертом — Аргентина с 6,4%, пятое место разделят Турция и Мексика (обе по 5%). Рост американской экономики на 6,8% будет обусловлен действием крупномасштабных мер бюджетно-финансовой поддержки и ослаблением связанных с пандемией ограничений, констатирует ВБ. Внушительный подъем в Китае — на 8,5% — отразит удовлетворение отложенного спроса.
Китайская и турецкая экономики не падали в пандемию: в прошлом году они показали рост на 2,3 и 1,8% соответственно. Американский и индийский ВВП превзойдут по итогам 2021 года доковидный уровень, поскольку рост в этих странах будет большим, чем падение в прошлом году (на 3,5 и на 7,3%). Мексике и Аргентине, чьи экономики в 2020 году сократились на 8,3 и 9,9% соответственно, в текущем году не удастся выйти на показатели до коронакризиса, следует из прогноза Всемирного банка.
Экономический прогноз на июль 2021 года
Начинается июль, и «Ъ» предлагает экономический прогноз на месяц. Эксперты отвечают на вопросы, что случится с курсом доллара к рублю, как изменятся мировые цены на нефть, какой окажется инфляция и как поведут себя доллар и евро на мировом валютном рынке.
- Каким будет курс доллара/рубля?
- Какой будет инфляция?
- Какими будут цены на нефть?
- Каким будет курс евро к доллару?
РЫНОК
Мировой рынок
IC Insights: продажи микросхем в этом году превысят $500 млрд
Специалисты аналитической компании IC Insights подготовили прогноз, относящийся к мировому рынку интегральных микросхем и охватывающий период с 2021 по 2025 год.
Они отмечают редкую ситуацию: в 32 из 33 основных категорий рынка, определенных организацией World Semiconductor Trade Statistics (WSTS), занимающейся отраслевой статистикой, ожидается рост.
В этом году в 29 товарных категориях рост будет выражаться двузначным числом. По прогнозам, высокий спрос приведет к общему увеличению продаж микросхем на 24%. Впервые в истории будет превышена отметка в $500 млрд.
Нынешняя ситуация с нехваткой микросхем, используемых в смартфонах, компьютерах, телевизорах, автомобилях и других изделиях, по мнению IC Insights, может продлиться до 2022 года.
Рост рынка продолжится в будущем году и в последующие годы, так что в 2023 году общий объем превысит $640 млрд. Среднегодовой рост в период с 2021 по 2025 год составит 10,7%.
Рынок оперативной памяти показал рост на 30%
Объем мирового рынка оперативной памяти в первом квартале 2021 года достиг $19 млрд, что на 30 и 9% больше показателей годичной и трехмесячной давности соответственно. Об этом свидетельствуют данные аналитической компании Counterpoint Research.
По словам исследователей, одним из главных драйверов роста спроса на DRAM-память стала тенденция перехода на удаленный формат работы и обучения, из-за которой люди стали чаще покупать смартфоны и ноутбуки. Это, в свою очередь, приводит к росту продаж и стоимости памяти. С точки зрения суммарной емкости DRAM-решений этот рынок в январе-марте 2021 года прибавил 6% относительно трех предыдущих месяцев, а средние цены на такую продукцию поднялись на 3%.
По словам исполняющего обязанности директора Counterpoint Research Брэди Ванга (Brady Wang), китайские производители смартфонов наращивали поставки устройств в первом квартале в попытке воспользоваться неудачами Huawei и отобрать у конкурента часть рыночной доли.
Эксперт также обратил внимание на падение цен на модули LPDDR4x высокой плотности во второй половине 2020 года. Это способствовало увеличению количества смартфонов с высоким объемом памяти, а показатель в 6 Гбайт в 2021 году стал минимальным стандартом для аппаратов среднего и высокого уровня.
В первом квартале 2021 года средняя емкость оперативной памяти в мобильных телефонах составила 5,3 Гбайт, что на 21% больше, чем годом ранее, и на 7% превосходит результат последних трех месяцев 2020 года.
Подобная ситуация наблюдается и на рынке дата-центров. Появление новых процессоров способствовало увеличению памяти в оборудовании дата-центров и, как следствие, росту продаж DRAM-устройств в этом сегменте, отметил Ванг.
По его словам, тройка крупнейших производителей оперативной памяти тратит большую часть своих ресурсов на освоение более передовых технологий. В то же время проблемы с логистикой и нехваткой комплектующих заставят производителей устройств размещать заказы раньше, чем обычно. В сочетании с растущим спросом на ПК, игры и серверы эти факторы сигнализируют о возможном дефиците на рынке DRAM в 2021 году, добавил аналитик Counterpoint Research.
По данным аналитической компании TrendForce, объем мирового рынка DRAM-памяти в первом квартале 2021 года вырос на 8,7% по сравнению с предыдущей четвертью и в денежном исчислении составил $19,2 млрд. Подъем зарегистрирован на фоне высокого спроса на микросхемы оперативной памяти, который только усилился с переходом на дистанционные технологии в условиях пандемии. Также восходящей динамике способствовал рост цен на DRAM-чипы.
IC Insights: рост продаж MEMS-приборов ускоряется двузначно
Специалисты аналитической компании IC Insights подготовили отчет, относящийся к рынку полупроводниковых изделий, изготовленных по технологии MEMS.
По подсчетам аналитиков, в период с 2015 по 2020 год среднегодовой рост продаж этой продукции составил 10,3%. Если же считать в натуральном выражении, поставки росли в среднем на 14,1% в год.
В текущем году ожидается рост продаж на 16%, до рекордных $15,9 млрд. В 2020 году рост составил всего 11%. По словам специалистов IC Insights, восстановление после прошлогоднего замедления, связанного с пандемией, приведет к тому, что в период с 2020 по 2025 год продажи будут расти в среднем на 11,8% в год. В количественном выражении среднегодовой рост в этот период составит 13,4%. Отметим, что изменение соотношения между ростом в натуральном и денежном выражении говорит об увеличении средней цены продажи.
Технология MEMS очень широко используется в датчиках и исполнительных механизмах. В 2020 году сегмент MEMS-приборов на рынке датчиков и актуаторов, оцениваемом в $16,5 млрд, составила около 83%. В количественном выражении из 30,9 млрд датчиков и актуаторов примерно 55% приходится на MEMS-приборы. Остается добавить, что около 44% из них потребляет автомобильная отрасль.
Ситуация на рынке чипов нормализуется не раньше 2023 года
Проблема нехватки чипов будет ухудшаться до второй половины 2021 года, после чего ситуация в полупроводниковой отрасли начнет улучшаться. Такого мнения придерживается Пэт Гелсингер (Pat Gelsinger), генеральный директор корпорации Intel, которая является одним из крупнейших в мире производителей микропроцессоров.
По его словам, проблема дефицита чипов не будет полностью решена и в 2022 году отчасти из-за пандемии коронавируса COVID-19, которая привела к всплеску спроса на цифровые системы в условиях масштабного перехода на дистанционный формат работы и учебы.
«Я не думаю, что в индустрии микросхем баланс спроса и предложения вернется к нормальному уровню ранее 2023 года», — подчеркнул Гелсингер.
Глава Intel добавил, что производителей полупроводников ждет не менее десяти лет устойчивого роста спроса. Он объяснил, что этому будет способствовать развертывание 5G-сетей, расширение производства электромобилей, а также систем искусственного интеллекта. Гелсингер спрогнозировал, что полупроводниковая отрасль будет расти более чем на 5% за год.
По словам Пэта Гелсингера, благодаря тому, что у Intel есть свои заводы, компания лучше справляется со спросом по сравнению с конкурентами, полагающимися на контрактное производство, но поставки комплектующих для компьютеров сокращаются.
Глава Nokia Пекка Лундмарк (Pekka Lundmark) согласен, что глобальный дефицит полупроводников, преследующий автопроизводителей, владельцев дата-центров и поставщиков электроники, превратился в борьбу за возможность поставок чипов, которая может затянуться до 2023 года.
«Идет борьба. В целом нехватка на рынке может продолжаться год или даже два. В ближайшее время дефицит никуда не денется», — заявил гендиректор финского производителя телекоммуникационного оборудования в интервью Bloomberg.
Ранее деловое издание Nikkei сообщило, что полупроводниковая отрасль попала в замкнутый круг. Чтобы решить проблему дефицита чипов, нужно увеличить производственные мощности по выпуску микросхем. Но производители оборудования для изготовления полупроводников сами страдают от нехватки мощностей.
Проблема затронула минимум четыре важнейших категории полупроводникового оборудования. Среди них — установки для монтажа кристаллов, установки для резки полупроводниковых пластин, установки для проверки полупроводниковых кристаллов и системы лазерного сверления.
Российский рынок
Новый хозяин «Байкалов» инвестирует 23 млрд рублей в новый модельный ряд и нарастит производство до 600 тыс. чипов в год
Хозяин Astra Linux и новый владелец «Байкал электроникс», намерен инвестировать 23 млрд руб. в новый модельный ряд процессоров компании и нарастить производство до 600 тыс. чипов в год. Планируется привлечение госсубсидий, займов и собственных средств.
Компания «Байкал электроникс» намерена инвестировать порядка 23 млрд руб. в расширение линейки выпускаемых ею отечественных процессоров, а также в период до 2025 года нарастить объемы их производства до 600 тыс. штук. Об этом пишет «Коммерсант» со ссылкой на новую продуктовую стратегию АО «Байкал электроникс», утвержденную советом директоров компании в июне 2021 года.
Инвестиции планируется осуществлять за счет привлечения госсубсидий, заемного финансирования и собственных средств, отмечается в документе. В компании отказались назвать партнерский банк, однако, по данным базы «СПАРК-Интерфакс», с января по апрель 2021 года «Байкал электроникс» заключила три договора-залога со Сбербанком до марта 2022 года, отмечает «Коммерсант».
В компании планируют расширить линейку выпускаемых продуктов процессорами Baikal нового поколения для ноутбуков, планшетов, систем хранения данных (СХД) и суперкомпьютеров, а также ускорителями с применением технологий искусственного интеллекта (ИИ).
Эксперты отрасли выразили уверенность в том, что наибольший спрос на процессоры Baikal нового поколения обеспечит госсектор, однако скептически оценили прогнозы «Байкал электроникс» по достижению запланированных объемов выпуска чипов ввиду перегруженности мощностей производственного партнера компании.
В июне 2021 года сообщалось о передаче более 70% акций «Байкал электроникс» группе «Вартон», которая владеет компанией «Русбитех-Астра» (разработчик отечественной ОС Astra Linux) и на 80% принадлежит бизнесмену Денису Фролову.
В планах «Байкал электроникс» на 2021 год выпуск 130 тыс. процессоров Baikal. Всего же «Байкал электроникс» до конца первого квартала 2021 года планировала заказать у своего производственного партнера, тайваньской компании TSMC, три партии ARM-процессоров «Байкал-М» суммарным объемом не менее 213 тыс. штук.
Современные чипы Baikal выпускаются на производственных линиях TSMC с нормами 28 нм, однако амбициозные планы производства 600 тыс. процессоров Baikal нового поколения к 2025 году подразумевают применение топологии порядка 6–12 нм, пишет «Коммерсант».
Значительное наращивание объемов выпуска с переходом на более прецизионные техпроцессы может стать камнем преткновения для амбиций «Байкал электроникс». В настоящее время на фоне глобального дефицита производственных мощностей по выпуску полупроводниковой продукции, как писал CNews в июне 2021 года, TSMC решила отдать приоритет производству чипов для Apple и автомобильной промышленности, отодвинув нужды всех остальных компаний, включая Intel, AMD и Qualcomm, на второй план.
Отметим, что главный отечественный формальный конкурент «Байкал электроникс» — компания МЦСТ, заказывающая выпуск линейки процессоров «Эльбрус» у той же TSMC, до конца года рассчитывает заказать выпуск немногим более 10 тыс. своих процессоров — преимущественно восьмиядерных серверных чипов «Эльбрус-8С» и «Эльбрус-8СВ».
Недавние проблемы TSMC, вызвавшие задержки планов перевода производства на нормы менее 5 нм, а также концентрация усилий на выпуске чипов для Apple и автопрома в ущерб заказам других компаний вряд ли позволят TSMC брать дополнительные заказы. Тем не менее, как рассказали CNews в МЦСТ, возникшие проблемы не скорректировали договоренностей, и они рассчитывают получить весь запланированный тираж «Эльбрусов» вовремя.
Исполнительный директор Ассоциации российских разработчиков и производителей электроники Иван Покровский заявил «Коммерсанту», что дефицит мощностей TSMС может стать проблемой для амбициозных планов «Байкал электроникс», поскольку производство чипов для ПК, серверов и сетевых устройств теперь имеет второстепенное значение для TSMС. Однако если «Байкал» разместит большой заказ, шансов на его своевременное исполнение будет больше, считает эксперт.
На территории России производственных мощностей, подходящих для выпуска современных процессоров, пока нет. Самое развитое в этом отношении зеленоградское предприятие «Микрон» наладило серийный выпуск продукции только по нормам 90 нм и обзавелось мощностями, способными произвести процессоры по топологии 65 нм для опытно-конструкторских разработок. В перспективе к выпуску микросхем с нормами 90 нм и даже 65 нм может вернуться обанкротившийся российский завод по производству микроэлектроники «Ангстрем-Т», имущество которого выкупила компания ООО «НМ-Тех» за 8,4 млрд руб.
Причиной банкротства завода стали долги «Ангстрем-Т» перед госкорпорацией ВЭБ.РФ в размере 815 млн евро, которые, в частности, были потрачены на закупку оборудования у американской AMD для строительства линии по выпуску микросхем с топологиями 110 и 130 нм с последующим развитием до 65 нм.
Еще в конце января 2020 года в России была принята стратегия развития микроэлектроники сроком до 2030 года. Данная стратегия предполагает создание российских кремниевых фабрик с производственными нормами 28 нм, 14–12 нм и даже 7–5 нм, работающих по производственной бизнес-модели заказного производства «фаундри» (foundry). Сроки строительства этих фабрик в стратегии не приведены.
Власти вводят новые критерии «отечественности» для электроники. Использование российских чипов больше не обязательно
Вычислительной технике не обязательно будет строиться на российском центральном процессоре, чтобы считаться «отечественной», и такое положение вещей сохранится вплоть до 1 января 2023 года.
Это обстоятельство следует из разработанных Минпромторгом новых критериев для присвоения радиоэлектронной продукции статуса «российская», которые, как показал опрос редакции, встретили понимание не у всех участников «железного» рынка.
Речь идет об обсуждаемой не один месяц идее присваивать электронным изделиям из категории «вычислительная техника» (код 26.20) баллы по ряду параметров, которые в сумме должны определить, может ли изделие претендовать на место в реестре отечественного оборудования при Минпромторге.
На этот реестр, напомним, должны прежде всего ориентироваться представители госорганов при проведении тематических госзакупок либо строго обосновывать необходимость приобретения иностранного (точнее, нероссийского) «железа».
Система баллов расписана в подготовленном министерством проекте правительственного постановления, которое вносит изменения в приложение к Постановлению Правительства от 17 июля 2015 г. № 719 «О подтверждении производства промышленной продукции на территории Российской Федерации». Проект документа опубликован на госсайте regulation.gov.ru. В настоящий момент в отношении него проходит независимая антикоррупционная экспертиза, которая продлится до 13 июля 2021 года.
Из текста проекта можно заключить, что вычислительная техника, которая сейчас присутствует в реестре министерства на основании действующих параметров, но не соответствует новым (недобирает баллов), из реестра удалена не будет. Выданные ранее акты Торгово-промышленной палаты и заключения Минпромторга в ее отношении продолжат действовать до истечения изначально установленных в документах сроков.
Власти дадут 800 млрд на поддержку российской электроники
В ходе выступления на конференции «CNews FORUM кейсы» глава нового департамента Минцифры рассказал, какие средства будут выделены государством на развитие микроэлектронной отрасли России, а также какие меры поддержки министерство запланировало предложить участникам рынка.
В течение 2021–2024 гг. расходы государства на поддержку радиоэлектронной отрасли составят примерно 800 млрд руб. Об этом в рамках прошедшего 10 июня 2021 года в Москве «CNews FORUM кейсы: опыт ИТ-лидеров» рассказал директор департамента стимулирования спроса на радиоэлектронную продукцию Минцифры Александр Понькин.
Как он пояснил в разговоре с CNews, данная сумма представляет собой оценку госрасходов на поддержку отрасли в указанный период — с учетом средств курируемой Минпромторгом госпрограммы «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013–2025 гг.», прямые расходы ведомств на закупки электроники и услуг, оказываемых с ее использованием, а также средства нацпроектов».
Кто именно и в каких пропорциях станет отвечать за распределение этих денег, по словам Понькина, сейчас говорить преждевременно. «Только идет выработка подходов и формирование мероприятий», — говорит он.
Что касается средств по линии Минпромторга, то, как заявлял в конце сентября 2020 года глава департамента радиоэлектронной промышленности министерства (на тот момент; с тех пор его повысили до замминистра) Василий Шпак, в период 2021–2023 гг. объем госфинансирования отрасли должен составить 350 млрд руб. В Минпромторге подтвердили CNews, что на данный момент эта сумма в рамках вышеупомянутой госпрограммы не изменилась.
Отметим, в начале сентября 2020 года стало известно, что «Ростех» направил в адрес Правительства дорожную карту мероприятий по формированию высокотехнологичной области «Новые поколения микроэлектроники и создание электронной компонентной базы». Согласно документу на развитие российской микроэлектроники требуется 798 млрд руб. до 2024 года, то есть столько же, сколько указал Понькин.
Была ли эта дорожная карта принята в Правительстве на вооружение, что и стало причиной выделения отрасли 800 млрд руб., Понькин на момент публикации данного материала пояснить CNews не смог.
Напомним, стимулирование спроса на радиоэлектронную продукцию — это совершенно новое для Мнцифры направление деятельности. Ранее все, что связано с электроникой, было прерогативой Минпромторга. Исключением стало разве что формирование в 2016 году плана гарантированных закупок российской гражданской микроэлектроники; его осуществило Минкомсвязи (ныне Минцифры). Поэтому и свое назначение Понькин получил совсем недавно — 8 апреля 2021 года, хотя планы на это стали известны месяцем ранее.
Поясняя, какие задачи теперь стоят перед Минцифры, Понькин отметил, что в отличие от импортозамещения ПО, которым ранее занималось министерство и в чем были достигнуты значительные результаты, по линии аппаратных решений все выглядит значительно сложнее.
«Тяжело действовать на сложившемся мировом рынке, когда есть такие гранды, как Intel, HP, Huawei и другие, — отмечает чиновник. — Это направление очень трудоемкое. Создание микроэлектронной фабрики — десятки миллиардов долларов. Но надо сказать, что в России сложилась уникальная ситуация; у нас действительно большой технологический задел, очень высокое качество кадров сложилось еще в советское время, и это позволило нам сохранить возможности по проектированию процессорной техники, по проектированию изделий. Мы одна из немногих стран в мире, которая имеет возможность проектировать и создавать собственные процессоры. Многие могут сказать, что мы не соответствуем технологическому заделу современных процессоров. Но, тем не менее, я думаю, что с поддержкой государства мы сможем представить достаточно конкурентные решения, которые будут удовлетворять потребностям заказчика».
Для решения обозначенных проблеем в начале марта 2021 года президиум комиссии Правительства по цифровому развитию утвердил дорожную карту по формированию и развитию спроса на российскую электронику. За исполнением положений дорожной карты станет следить специальный Совет, участники которого будут работать на общественных началах.
«Основным отличием от предыдущих мероприятий является изменение концепции, — поясняет Понькин. — Основное, что изменилось, — изменился взгляд. Мы теперь смотрим со стороны заказчика. Заказчик теперь у нас во главе угла, и все мероприятия, все потребности, фактически все бюджеты закладывались на то, чтобы поддержать спрос, который формируется у заказчика, — поддержать его запрос на то оборудование, те виды продукции, которые ему действительно нужны».
С точки зрения Понькина, это требует достаточно сложной работы, в том числе по налаживанию отношений между заказчиками и производителями. Их надо научить общаться, слушать и доверять друг другу, потому что долгие годы использования зарубежного оборудования уже наложили на отрасль свой отпечаток.
Понькин отмечает, что в регулируемом секторе (госорганы и отчасти госкомпании) будет действовать метод запретов — ограничения на закупки иностранного оборудования усилятся, и всевозможные лазейки для отказа от отечественных решений станут закрываться.
«Но главное, что нам нужно, — построить собственный стек решений, технологий, которые действительно удовлетворят заказчика, — уверен чиновник. — Сколько бы мы ни пытались заставить покупать российскую продукцию, но если она не соответствует желаниям заказчика, не помогает ему выполнять бизнес-задачи, то мы не сможем добиться успеха».
Для продвижения в этом направлении в России уже создан специализированный общественный экспертный совет, в который вошли крупнейшие потребители российских ИТ и электроники — все крупные операторы, банки, производственные компании. «Для чего нужен совет? Он фактически помогает государству сформулировать и валидировать те требования, которые предъявляет бизнес в области оборудования, — говорит Понькин. — Для чего это нужно? Может быть, для того чтобы правильно финансировать те приоритетные направления, которые государство берется поддержать».
По заверению Александра Понькина, в России в 2021 году будет запущен ряд мер поддержки для заказчиков, которые будут приобретать российскую электронику. «Это в том числе долгосрочная мера поддержки в виде субсидий на приобретение российских аппаратных и программных решений в размере до 50% от стоимости внедрения, — говорит он. — У нас уже порядка 17 готовых проектов и еще около 20 мы готовы будем рассмотреть и профинансировать в ближайшее время. Чтобы было понятно, проект — это, например, перевод инфраструктуры крупного банка на импортонезависимые аппаратные решения или перевод информинфраструктуры крупного оператора на доверенное оборудование».
Как отмечает чиновник, за каждым из этих проектов стоит глубокая цепочка кооперации. Всегда есть якорный заказчик, за ним стоит поставщик, который организовывает производственную цепочку, и дальше за ними «под зонтиком» располагаются производители компонентной базы, производители ПО и других составляющих оборудования. На получение дополнительных мер поддержки может рассчитывать каждый из участников проекта.
«То есть мы сквозным образом на всех этапах создания продукта поддерживаем как заказчика, так и производителя, проектировщика, дизайн-центры, производителей компонентной базы и всех, кто участвует в создании продукции, — поясняет Понькин. — Это позволяет нам надеяться, что мы, отталкиваясь от конкретных потребностей заказчика, сможем создавать интересные продукты и софт».
Также Минцифры прорабатывает вопрос предоставления мер финансовой поддержки для потребителей российской электроники в виде низкопроцентного кредита и лизинга, что уже было в 2020 году опробовано в «Почте России» при приобретении ею серверного оборудования.
«Целевая ставка у нас по таким кредитам составляет 1–2%, — указывает чиновник. — Будем надеяться, что такие финансовые условия мы сможем согласовать с Минфином и представить на рынок. В целом мы также планируем дополнительные меры поддержки налогового характера для дизайн-центров и разработчиков. Думаю, движение от заказчика к продукту, а не от продукта к заказчику позволит нам в 2022–2023 гг. увидеть достаточно интересные продукты — вполне конкурентные и со своей продуктовой системой».
ТЕХНОЛОГИИ
В Сингапуре создан «умный» вспененный материал с функциями осязания и самовосстановления
Ученые из лаборатории материаловедения и инженерии Национального университета Сингапура разработали вспененный материал, который позволяет роботам ощущать объекты и может самостоятельно восстанавливаться при повреждении подобно человеческой коже.
Материал, получивший название AiFoam, представляет собой высокоэластичный полимер, созданный путем смешивания фторполимера с составом, снижающим поверхностное натяжение. При разрезании он легко снова скрепляется в целый кусок.
Чтобы воспроизвести человеческое осязание, исследователи наполнили материал микроскопическими металлическими частицами и добавили под слой материала крошечные электроды. При приложении давления металлические частицы в полимерной матрице сближаются, изменяя ее электрические свойства. Эти изменения можно обнаружить с помощью электродов, подключенных к компьютеру. Описанная структура позволяет руке робота определять не только величину, но и направление приложенной силы. Кроме того, «кожа» может ощущать не только прикосновения, но и приближение объектов по возмущениям, вносимым их электрическим полем.
Японские исследователи улучшили ионную металлизацию — это откроет путь к чипам нового поколения
Современные технологии нанесения тонких пленок на кремний при производстве чипов ограничены в выборе материалов. Например, в пленках из металлов возникает физическое напряжение, которое невозможно убрать для тугоплавких металлов и которое ведет к появлению дефектов. Исследователи из Японии смогли решить эту проблему и предложили технологию, которая позволит создавать металлические пленки на кристаллах без ограничений.
Ученые из Токийского столичного университета предложили технологию импульсного магнетронного осаждения методом распыления без обычной подачи импульса смещения на подложку. Детально изучив процессы осаждения, ученые определили, что импульс смещения необходимо подавать с небольшой задержкой. В их случае задержка составила 60 мкс, но этого оказалось достаточно, чтобы создать тонкую вольфрамовую пленку с беспрецедентно низким напряжением 0,03 ГПа, что обычно достигается только при отжиге.
Эффективный способ получения пленок без напряжений окажет значительное влияние на процессы металлизации и производство чипов следующего поколения. Эта технология может быть применена к другим металлам и обещает большие выгоды для электронной промышленности.
Создана самая крохотная технология хранения электрической информации
Ученые Тель-Авивского университета в Израиле создали самую маленькую в мире технологию памяти толщиной всего в два атома, используя графеноподобную структуру нитрида бора.
Результаты исследования, опубликованные в авторитетном научном журнале Science, предполагают, что электрическую информацию можно хранить в тончайшем устройстве, известном науке. Из-за необычной реализации памяти путем скольжения атомарных слоев относительно друг друга авторы назвали новую концепцию слайдтроникой (от англ. slide — «скользить»).
Пленка состоит из двух слоев гексагональной (подобной графену) структуры, образованных атомами бора и азота (т.н. гексагональный нитрид бора, h-BN). В естественном трехмерном состоянии такой материал состоит из большого количества слоев, причем каждый слой повернут на 180 градусов относительно другого, то есть образуется антипараллельная конфигурация. Ученым удалось создать параллельную конфигурацию, когда один слой слегка сдвигается относительно другого так, чтобы атомы бора и азота, имеющие противоположные заряды, находились друг напротив друга и удерживались силами Ван-дер-Ваальса. Половина атомов каждого слоя при этом находятся напротив пустого пространства — центра шестиугольника. В такой конфигурации в верхнем слое в перекрытии участвуют только атомы бора, а в нижнем — атомы азота.
Нарушение симметрии, отсутствующее в природных кристаллах, заставляет электрический заряд реорганизоваться между слоями и генерировать крошечную внутреннюю электрическую поляризацию, перпендикулярную плоскости слоя. Если приложить внешнее электрическое поле в противоположной системе, два слоя начинают скользить относительно друг друга, чтобы переключить ориентацию поляризации. Причем такая конфигурация сохраняется, даже если внешнее поле отключить.
Иными словами, двухслойный материал представляет собой сегнетоэлектрик, когда в кристалле возникает спонтанная поляризация, несмотря на то, что нитрид бора в целом сегнетоэлектриком не является. Сегнетоэлектрики обладают свойством гистерезиса (переключение под действием внешнего поля), что делает тонкопленочные устройства подходящими для изготовления сегнетоэлектрической оперативной памяти. В современной технике используются толстые трехмерные системы, поэтому «слайдтронные» пленки способствуют еще большей миниатюризации устройств.
Кроме того, из такого материала можно создать устройства памяти, основанные на туннельном эффекте. Сегнетоэлектрики не проводят электрический ток, однако сквозь тонкие пленки электроны могут проскакивать или туннелировать благодаря своей квантовой природе. Такой туннельный ток зависит от приложенного к сегнетоэлектрику напряжению, то есть запись информации осуществляется путем приложения внешнего поля, а считывание — через измерение туннельного тока. Такая память характеризуется чрезвычайно низким энергопотреблением, что выгодно отличает ее от современных устройств оперативной памяти.
Создан существенно увеличивающий светоизлучение электрод для OLED
Специалисты, работающие в Мичиганском университете, разработали новый электрод, который позволяет увеличить светоизлучение OLED на 20%.
Предполагается, что разработка поможет увеличить время автономной работы смартфонов и ноутбуков или сделать телевизоры и мониторы нового поколения энергетически более эффективными.
Немаловажно, что изготовление нового электрода хорошо вписывается в существующий процесс производства дисплеев и осветительных приборов OLED.
Проблема OLED заключается в том, что значительная часть света не может выбраться наружу. Лучи, которые не выходят на рабочую поверхность под углом, близким к прямому, отражаются от электрода обратно и рассеиваются внутри за счет многократных отражений. Имеет место эффект волновода. По словам источника, без специальных мер внутри OLED осталось бы 80% света.
Основной вклад в формирование мод вносит прозрачный электрод, расположенный между светоизлучающим материалом и стеклом. Как правило, он изготавливается из оксида индия и олова (ITO). Исследователи заменили его слоем серебра толщиной всего 5 нм, нанесенным на затравочный слой меди. При этом удалось сохранить электродную функцию, полностью устранив проблему волновода. Этот простой, но эффективный метод позволил значительно увеличить внешнюю квантовую эффективность OLED.
По словам ученых, предложенный ими подход может быть распространен и на другие твердотельные светоизлучающие диоды, поскольку все они чувствительны к проблеме волновода.
Дополнительно улучшить ситуацию позволяет специальная обработка стекла, уменьшающая отражение света от него. В экспериментальной установке стекло заменили жидкостью. За счет «согласования показателей» удалось предотвратить отражение на границе двух сред: стекла с высоким показателем преломления и воздуха с низким показателем. В результате яркость светодиода выросла примерно на 20%.
В России создали уникальную молекулу для магниторезистивной оперативной памяти
По словам ученых, молекула стабильна и выдерживает воздействие высоких температур. Как утверждается, получить молекулы со схожими свойствами пока удалось лишь нескольким исследовательским группам в мире.
Исследователи, работающие в Томском политехническом университете, совместно с их коллегами из Новосибирского института органической химии им. Н. Н. Ворожцова СО РАН, Института органической химии им. Н. Д. Зелинского РАН, Института химической кинетики и горения им. В. В. Воеводского РАН и Международного томографического центра СО РАН синтезировали уникальную молекулу вердазил-нитроксильного трирадикала.
Одномолекулярные магнетики на основе органических соединений считаются перспективным материалом для магниторезистивной оперативной памяти. Всего несколько десятков молекул уже можно использовать для хранения информации. Это позволяет преодолеть препятствие, мешающее развитию магниторезистивной оперативной памяти и заключающееся в том, что уменьшение магнитной ячейки из обычного материала вызывает эффект спонтанной перемагниченности.
В дальнейшем сибирские ученые планируют синтезировать практически невозможные молекулы — гетероспиновые и высокоспиновые дендримеры.
Новый квантовый микроскоп, работающий за пределами фундаментальных ограничений, позволяет увидеть «невозможные» вещи
Австралийские исследователи продемонстрировали работу созданного ими нового квантового микроскопа, который работает за пределами барьера фундаментальных физических ограничений и позволяет увидеть столь малые вещи, которые невозможно увидеть при помощи даже самых мощных классических оптических микроскопов. Для получения изображений с высочайшей на сегодняшний день четкостью и разрешающей способностью это новое устройство «сжимает» свет и использует некоторые из причуд таинственного квантового мира.
Оптические микроскопы работают за счет освещения исследуемого образца лучами света. Но свет от обычного источника, используемого в устройствах низшего и среднего класса, имеет совершенно случайную природу, что само по себе является источником шумов и помех. Поэтому в устройствах высшего класса для освещения образца используется намного более упорядоченный свет лазера. Дальнейшего увеличения разрешающей способности оптических микроскопов добиться достаточно легко — необходимо лишь увеличить интенсивность освещения. Однако в определенный момент число фотонов, проходящих сквозь образец, становится столь велико, что это вредит образцу и вызывает в нем необратимые изменения, что особенно пагубно, если этими образцами являются живые клетки или микроорганизмы.
Описанная выше проблема как раз и является упомянутым фундаментальным барьером разрешающей способности и чувствительности микроскопов. Но недавно исследователи из университета Квинсленда, Австралия, нашли путь, позволяющий преодолеть этот барьер за счет использования некоторых причудливых законов и явлений мира квантовой механики.
В новом микроскопе используются два луча лазерного света, один из которых проходит через кристалл титанил-фосфата калия. Это приводит к созданию квантовых корреляций между парами фотонов в луче света, что, в свою очередь, при помощи таких пар позволяет получить большее количество информации об исследуемом образце, чем это возможно при помощи обычных незапутанных фотонов. И в конечном счете на датчике получается изображение с высокой разрешающей способностью и с большей четкостью при более слабой интенсивности освещения образца.
«В лучших оптических микроскопах используются лазеры, яркость которых может в миллиарды раз превышать яркость Солнца, — рассказывает Уорик Боуэн (Warwick Bowen), ведущий исследователь. — Хрупкие биологические системы могут выдерживать такое воздействие в течение очень короткого времени, которого недостаточно для получения качественного изображения. Квантовая запутанность, используемая в нашем микроскопе, позволяет увеличить четкость изображения на 35% при таком уровне освещения, которое не уничтожает живые объекты. К примеру, мы можем рассматривать живые клетки в течение целой минуты и видеть при этом такие биологические структуры, которые являются невидимыми для обычных микроскопов».
Ученые проверили возможности квантового микроскопа на дрожжевых клетках, и они смогли четко и во всех подробностях рассмотреть такие вещи, как клеточная мембрана, цитозоль и органеллы. Однако в этой перспективной технологии имеется много того, что требует дальнейших улучшений и модернизации. При значительном усложнении конструкции микроскопа выгода от использования квантовых технологий не так уж и велика, всего 35%, а сам метод в целом не столь эффективен, как хотелось бы. Поэтому ученые продолжат свою работу, а их целью является увеличение эффективности и других параметров квантового микроскопа минимум на порядок их величин.
В России приблизили создание более эффективных фотонных ИС на кремнии
Ученые Сколтеха и их коллеги из Института физики микроструктур РАН, Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского, Университета ИТМО, МГУ им. М. В. Ломоносова и Института общей физики им. А. М. Прохорова РАН придумали способ увеличить яркость фотолюминесценции в кремнии — основном материале современной электроники, несмотря на то, что он, к сожалению, плохо справляется с задачами излучения и поглощения фотонов.
Новое открытие ученых может быть использовано для создания более эффективных фотонных интегральных схем. Результаты этой работы опубликованы в журнале Laser and Photonics Reviews.
В результате почти 80-летнего периода «естественного отбора» в полупроводниковой технологии кремний стал основным материалом для микросхем. Большинство современных цифровых микросхем изготавливается по технологии КМОП — комплементарная металл-оксид-полупроводник структура (CMOS — complementary metal-oxide-semiconductor). Однако из-за большой плотности элементов в современных CMOS-схемах основным препятствием для увеличения их производимости стало большое тепловыделение в них.
Один из возможных способов уменьшения тепловыделения — переход от металлических связей между элементами в микросхемах к оптическим: в отличие от электронов в полупроводниках фотоны способны перемещаться на огромные расстояния в волноводах с минимальными потерями тепла.
Переход на CMOS-совместимые оптоэлектронные интегральные схемы также позволит существенно повысить скорость передачи информации внутри чипа и между отдельными чипами в современных компьютерах, что в свою очередь увеличит скорость работы компьютера. К сожалению, сам по себе кремний слабо взаимодействует со светом: он плохой излучатель и поглотитель фотонов. Поэтому «научить» кремниевые микросхемы эффективно взаимодействовать со светом — чрезвычайно важная задача.
Исследователям удалось «научить» кремний эффективно излучать при помощи внедренных в кремниевую структуру германиевых наноточек и изготовленного на его поверхности специально рассчитанного фотонного кристалла. Ученые использовали резонатор на основе связанных состояний в континууме. Сама идея связанных состояний в континууме была заимствована из квантовой механики: эффективное удержание света внутри резонатора происходит благодаря тому, что симметрия электромагнитного поля внутри резонатора не соответствует симметрии электромагнитных волн окружающего пространства.
В качестве источника люминесценции исследователи использовали наноостровки германия, которые можно внедрить в нужное место на кремниевом чипе. Использование связанных состояний в континууме усилило интенсивность свечения более чем в 100 раз. Как отмечают ученые, полученный результат открывает пути для перехода к CMOS-совместимым оптоэлектронным интегральным схемам.
Полученные результаты открывают новые возможности для создания эффективных источников излучения на кремнии, встраиваемых в схемы современной микроэлектроники с оптической обработкой сигнала. В настоящее время существует множество научных коллективов, работающих над задачей создания на базе таких структур светоизлучающих диодов и принципов их сопряжения с другими элементами на оптоэлектронном чипе.
5 декабря, 2022
28 сентября, 2018
31 марта, 2016