О вертикальной интеграции в электронике

нии. При воздействии пульсирующего давления верхнее плечо его воспринимает через мембрану датчика и выдаёт полученный сигнал на вход усилителя. При воздействии вибрации сигналы от верхнего и нижнего плеча взаимоуничтожают-ся.

Исследование данной конструкции в датчиках серии ВТ дало положительный эффект. Ослабление амплитуды вибрационной составляющей »10+12 раз.

На основе трехслойной конструкции монолитного преобразователя из пьезокерамического материала ТНВ-2 совместно с НИИФИ разработан и освоен высокотемпературный (Траб = 7000С) высокочувствительный датчик быстропеременного давления.

Результаты испытаний свидетельствуют о том, что разработанный высокотемпературный датчик пульсации давления на основе монолитной модульной конструкции пьезоэлектрического преобразователя значительно превосходит по динамическому диапазону измерения силы и массогабаритам в более широком диапазоне температур функционирования зарубежный аналог.

Для решения актуальной задачи создания помехозащищенной ДПА при работе на длинные кабельные линии был разработан унифицированный ряд акселераторов на базе полиморфных чувствительных элементов, работающих на деформациях изгиба.

Разработаны конструкции полиморфных чувствительных элементов типа ЧЭБ, обеспечивающих в малых габаритах высокую чувствительность при чрезвычайно большой собственной ёмкости, что обеспечивает высокую помехозащищенность пьезопреобразователя и высокую степень компенсации паразитного сигнала от влияющих факторов.

Преобразователь выполняется из четного количества плёночных пьезоэлектрических слоёв, расположенных симметрично относительно нулевой деформации адекватными парами. В такой конструкции половина слоёв относительно плоскости нулевой деформации механически противофазна, а электрически син-фазна по отношению к другой величине измеряемой половины.

Таким образом, в малых габаритах созданы эффективные пьезопреобразователи и на их основе - серия датчиков вибрации АНС нового поколения.

В.М.Пролейко О ВЕРТИКАЛЬНОЙ ИНТЕГРАЦИИ В ЭЛЕКТРОНИКЕ

Как известно, начало ХХ века отмечено в истории цивилизации зарождением таких революционных научно-технических направлений, как электроника, радиотехника, ядерная энергетика, авиация, автомобильная техника. Но ни одно из этих направлений, включая ядерную энергетику, в своей 100-летней эволюции не изменило так глубоко человеческое общество, как электроника. Благодаря, в первую очередь, достижениям электроники, сегодня, человечество располагает глобальными средствами связи, управляет всеми видами транспорта и производства, осваивает космос, использует информацию фантастических объемов и т.д. Электроника практически эффективно и, в высшей степени, положительно воздействует на все виды деятельности человека.

При этом под электроникой в первую очередь и в основном понимаются собственно электронные (вакуумные, твердотельные, газоразрядные, коммутационные и др.) приборы. Вторым аспектом понятия "электроника" нужно считать схемотехнические решения, комплексные приборы, устройства, системы, в которых используются электронные приборы.

Развитие этих двух направлений электроники исторически шло параллельно с некоторым опережением первого электронно-приборного направления. Иногда как исключение разработчики радиотехнических систем выдвигали требования к новым электронным приборам, однако с развитием электронных приборов особенно в микроэлектронике взаимодействие двух направлений в электронике усложнилось.

Электроника как наука, а затем как отрасль промышленности в первые 20 лет ХХ века (1900-1920) развивалась примерно одинаковыми темпами в России и в США. Базируясь на фундаментальных исследованиях Фарадея, Максвелла, Герца, Дж. Дж. Томсона, изобретениях Эдисона, Попова, Маркони, российские инженеры и ученые Розинг, Папаленси, Бонч-Бруевич и американские Ли де Форест, Ленгмюр, Амстронг создали основы для развития электронной промышленности.

Однако далее обе эти страны-пионеры в электронике пошли разными путями. Если в США электроника бурно развивалась, согласно требованиям потребителей и к 1940 г. в эксплуатации находилось около 500 миллионов радиоприемников, принимавших передачи более 700 радиостанций, то в СССР к этому времени выпускалось только 140 тыс. радиоприемников в год. Широко пропагандируемый большевиками декрет Ленина о Нижнегородской радиолаборатории был направлен в первую очередь на создание контролируемой режимом радиотрансляционной сети.

Еще более серьезные, трагические последствия в годы войны для нашей страны имел устав РККА, в котором бездарные маршалы Ворошилов и Буденый определили основным средством связи не радиосвязь, а телефон.

Американцы и англичане, выиграв при помощи радиосвязи, радиолокации, гидролокации и другим радиоэлектронным средствам "Битву за Британию", "Битву за Атлантику", высадку войск в Нормандии, взятие Окинавы и другие сражения, определили Вторую мировую войну как первую электронную войну в истории человечества. Из-за преступной безграмотности и амбиций Советского правительства победа досталась нашей стране ценой 30 миллионов человеческих жизней.

Некоторое "просветление в мозгах" советских руководителей наступило в связи с развитием ракетно-космической техники в послевоенные годы и особенно в период с 1961 г. по 1985 г., когда созданная и развивающаяся под руководством министра А.И. Шокина отечественная электронная промышленность превратилась в крупнейшую в мире комплексную электронную фирму, занявшую по всем показателям третье место в мире после многофирменных электронных отраслей промышленности США и Японии.

Именно за этот период в СССР были разработаны и производились электронные приборы всех классов, которые обеспечили производство современных отечественных оборонных, связных, управляющих, информационных и других электронных систем. Оставив для специального и неутешительного анализа экономические и организационные проблемы отечественной электроники периода

1985-2001 годов, обратимся снова к научно-техническим проблемам взаимозависимости приборных и системных аспектов современной электроники.

Еще в 60-е годы при появлении первых микроэлектронных интегральных схем специалисты-системщики столкнулись с непривычными для них решениями электронной промышленности - отдельные части, и даже узлы систем оказывались внутри твердотельной схемы и системы приходилось проектировать из уже готовых многополосников. Иногда эти блоки представляли собой стандартные варианты решений для общего применения, но с повышением степени интеграции и, как результат, быстродействия и надежности все больше интегральных схем становились схемами частного применения. И если в 1977 г. только 10% расходов на радиоэлектронную аппаратуру приходилось на специализированные ИС, то в 1982 г. эта цифра возросла до 50%, а в 1990 - до 80%. Согласно первому закону Мура (ежегодное удвоение активных элементов на Si-кристалле), степень интеграции за 1-ю микроэлектронную декаду (1965-75 г.г.) увеличилась в 1000 раз, в том числе в 8,7 раза за счет минимального топологического размера (МТР) и в 21 раз за счет оптимального, определяемого системой автоматизированного проектирования расположения элементов на поверхности кристалла (САПР). САПР в микроэлектронике стал главным принципом проектирования. Увеличение интеграции сокращало универсальность ИС, которые становились все более специализированными.

Специализированные ИС (ASIS - Application Specific Integrated Circuits) все в большей степени стали разрабатываться и производиться для собственных нужд крупными фирмами, производящими системно-техническую продукцию. Если в конце 60-х годов только IBM выпускала на своем заводе в Fishnill гибридные интегральные схемы для собственных ЭВМ, то в 1981 г. уже 9, а в 1992 - 44 крупных радиоэлектронных фирмы США работали по принципу вертикальной интеграции при проектировании и производстве аппаратуры и специализированных интегральных схем для нее. К таким фирмам относятся: Hughes, Hughes Aircraft, Lochheed (авионика), IBM, Western Digital, Cray (вычислительная техника), General Motors (автомобильная электроника), Westinghous, Bendix (военная электроника) и др. Подобным образом действуют 13 европейских и 24 японских ведущих радиоэлектронных фирм. Основой принципа вертикальной интеграции служат два положения:

1. Проектирование конечного схемотехнического устройства (вычислителя, локатора, системы управления и т.п.) ведется с помощью САПР сверху вниз от понимания задач устройства до топологии специализированных интегральных схем.

2. Собственное производство специализированных ИС ведется на технологическом оборудовании, обеспечивающем минимальный топологический размер интегральной схемы (МТР) 1 -3 микрометра.

Последнее положение требует некоторых разъяснений:

В настоящее время в мире производится около 250 000 типов ИС. Для основных направлений аппаратостроения кроме быстродействующих ЭВМ требуются ИС с МТР 1 микрометр и более. В 90% производимой в настоящее время аппаратуры используются ИС со степенью интеграции 25000-35000 транзисторов в кристалле, что соответствует МТР 2-3 микрометра.

ИС с рекордными цифрами МТР 0,25 и даже 0,18 микрометра выпускаются только несколькими фирмами в мире. Стоимость такого завода составляет от 5 до 10 миллиардов долларов США, в то время как производство ИС с МТР 1-3 мик-

рометра в 1000-100 раз дешевле, т.е. вполне доступно для крупных аппаратостроительных фирм.

В целом вертикальная интеграция для аппаратостроительных фирм обеспечивает, по крайней мере, три основных очевидных преимущества:

- экономические - товар внутри фирмы не требует торговых и других межфирменных издержек;

- технические - в процессе сквозного проектирования легче осуществляется оптимизация функциональных, технических, технологических и других параметров;

- организационные - сокращается количество технической документации, требующей согласования.

Очевидно, что вертикальная интеграция может быть реализована только с использованием САПР.

Данная конференция организована Таганрогским радиотехническим университетом, который одним из первых в СССР в 80-е годы разработал совместно с электронной промышленностью СССР сложный комплекс радиоэлектронной аппаратуры на принципах вертикальной интеграции.

При этом все преимущества вертикальной интеграции, включая сравнительную малочисленность разработчиков и значительное сокращение срока разработки, были доказаны. Объединяющим процессом было проектирование сверху (от функции устройства) вниз (до топологии ИС), хотя организационно группы разработчиков работали в разных местах.

Учитывая межвузовский характер данной конференции, представляется целесообразным рекомендовать вузам, готовящим специалистов по электронике, радиотехнике, приборостроению и т.п., ввести в учебную практику подготовку специалистов по САПР, в том числе с ориентацией на вертикальную интеграцию в электронике.

ЛИТЕРАТУРА

1. Электронная промышленность. № 1. 2001 М.: ОАО ЦНИИ "Электроника".

2. Электроника: прошлое, настоящее, будущее. М.: Мир, 1980.

3. Федотов Я.А. Вертикальная интеграция - единственный реальный путь развития электроники. М.: Электронная промышленность. ЦНИИ "Электроника", № 11-12. 1994.

О.Н.Пьявченко, И.Ф.Сурженко, Е.И.Харченко, В.Г.Шаповал

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ ОРИЕНТАЦИИ И УПРАВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЕМ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА НА ЦИФРОВОЙ ИНТЕГРО-АРИФМЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЕ ИНТАР-274

В 1979-1981 гг. по заказу НПО "Энергия" ОКБ "Миус" была создана цифровая интегро-арифметическая система "ИНТАР-274", ориентированная на исследование и отработку перспективных алгоритмов управления подвижных динамических объектов с реальными элементами систем управления. Данная ориентация была достигнута благодаря особенностям системы команд, логической организации и аппаратного состава системы. У входящего в состав ЦИАС "ИНТАР-274"