Почему АО «НИИ "Элпа"» – лидер отечественной пьезоэлектроники

ПРОИЗВОДСТВО

Почему

АО «Н

а

•лпа"»

Текст: Вера ФЕДОРОВА

Фото: Александр Омельянчук

По периметру комнаты, в которой проходят собрания акционеров, научно-технические советы и заседания Совета молодых специалистов АО «НИИ "Элпа"», представлены образцы продукции, которая разрабатывалась и производилась на этом предприятии в течение 50 лет. Большинство этих разработок до сих пор востребованны. А новейшие произвели сенсацию на мировом рынке микроэлектроники.

На фото: Преобразователь приемный специализированный (ППС), разработанный для системы подводного мониторинга

Научно-производственный комплекс 1. Здесь производятся ПАВ-резонаторы, ПАВ-фильтры - устройства частотной селекции. На фото: участок формирования топологических структур на поверхности кристаллических подложек. В дальнем углу слева - новая установка экспонирования, позволяющая получать размер элементов 0,4 микрона. Без сменной обуви (бахил) и белых халатов в помещение заходить нельзя. Здесь, как и во всем НПК 1, строго соблюдаются правила электронно-вакуумной гигиены

Измеритель электрический параметров пьезоэлементов

Колыбель пьезоэлектроники

В 1958 году решением Совета Министров СССР неподалеку от Москвы, среди лесного массива, начал создаваться центр текстильной промышленности. Однако через несколько лет эта площадка была переориентирована под совсем другие цели. Выросший на этом месте наукоград известен как Зеленоград - сердце развития электроники и микроэлектроники в нашей стране.

История АО «НИИ "Элпа"» тесно связана с историей Зеленограда и самой микроэлектроники. Можно сказать, что предприятие, которое ныне входит в многопрофильный холдинг «Социум», стояло у истоков этой отрасли. Мягко звучащее название «Элпа» на самом деле аббревиатура, которая расшифровывается как «электронная пьезоакустика».

В 1961 году в здании неработающей котельной было основано уникальное производство пье-зокерамических материалов и элементов для гидроакустики. Производству была поставлена задача по разработке пьезоматериалов, которые применялись для нужд подводного флота, в эффективных средствах наведения и видения с субмарин. Этот цех стал своего рода колыбелью современной «Элпы».

В 1964 году было построено здание, в котором «Элпа» существует по сей день. Предприятию выделили площади порядка 16 тысяч квадратных метров. Соседями его стали НИИ точного машиностроения, где создавалось оборудование для микроэлектроники, и НИИ «Зенит», работавший над осветительными приборами для оборонной техники.

Пьезоэффект был открыт в XVIII столетии. Тогда обнаружилось, что, если надавить на определенного типа кристаллы, придать им механическую нагрузку, на их границах обнаруживается электрический потенциал. Сначала этот эффект реализовывался на природных кристаллах типа кварца, причем мощность его была достаточно мала. Затем ученые начали разрабатывать искусственные материалы пьезокерамики, и пьезоэффект обрел другие параметры, больший потенциал. Сейчас пьезотехнологии применяются во многих отраслях промышленности, в том числе в автомобилестроении, в медицинской и военной технике. На основе пьезоэффекта работают различного рода датчики, фильтры, актюаторы и резонаторы.

Измеряется чувствительность специализированных керамических преобразователей

Генеральный директор АО «НИИ "Элпа"» Сергей Нерсесов в импровизированном музее предприятия. В этой комнате на витринах представлены все разработки «Элпы», выполненные за 50 лет. Большинство из них востребованны до сих пор

«Элпа» сегодня: бизнес-модель

На «Элпе» развиваются три основных направления:

1. Акустоэлектроника - применяется в оборонно-промышленном комплексе.

2. Функциональная электроника - в основном продукция мирного назначения: датчики, пьезоактюаторы и так далее.

3. Пьезокерамические материалы и элементы на их основе.

Три структурных подразделения - три научно-производственных комплекса - развивают эти направления. Каждое реализует самостоятельный замкнутый цикл от разработки изделия до его производства и сбыта готовой продукции; каждое финансово самостоятельно. То есть фонд заработной платы научно-производственного комплекса складывается непосредственно из тех доходов, которые он приносит. В 1990-е такая система называлась хозрасчетной и помогла многим предприятиям выжить в непростые времена.

К счастью, непростые времена для «Элпы» давно остались в прошлом.

«Элпа» - пионер

Сейчас уже можно сказать: все, что пьезо, - это «Элпа». Предприятие было и остается пионером во многих областях, связанных с этим объемным понятием - «пьезотехнологии», и его деятельность ярко свидетельствует о том, что прикладная наука в России есть и поныне.

Так, в 1980-е годы здесь впервые в мире были разработаны датчики парковки, которые тогда поставляли в Германию, на крупнейшие автомобильные концерны.

- В 1985 году первые разработки для ультразвуковых аппаратов тоже производились здесь, на нашем предприятии, потом уже появились в других странах, - рассказывает генеральный директор АО «НИИ "Элпа"» Сергей Нерсесов. -Головка рукоятки со шнуром, подключенная к аппарату УЗИ, состоит из пьезоэлементов, которые мы делаем. Однако в те времена основные усилия и средства вкладывались в оборонку, а разработки для мирных отраслей промышленности велись по остаточному принципу. Соответственно, приборный парк развивался у нас в стране довольно слабо. Сфера применения пьезотехнологий огромна. Например, в основе датчиков аппарата для исследований внутренних органов - томографа - тоже лежат

Пьезокерамическая пленка

пьезоэлементы. С помощью пьезоэлемента возбуждается волна в ультразвуковом диапазоне. Эта волна имеет достаточно глубокую степень проникновения. В частности, наше основное направление - применение ультразвуковых волн в гидрообследованиях объектов.

С подводной лодки ультразвуковая волна направляется в водную среду, отражаясь от твердых непроницаемых объектов, возвращается обратно на излучающий модуль и «рисует» формы объектов, которые находятся на расстоянии 20-40 км от субмарины. Вся гидроакустика основана на таких излучающих модулях. И первые модули, работающие на различных частотах, были разработаны здесь.

Прежде «слухач» на подводной лодке сидел с наушниками, слушал отраженную волну и по качеству звука определял местонахождение объекта. На сегодняшний день уже существует такое направление, как «звуковидение»: с помощью отраженного сигнала можно получать на мониторы целую картинку, даже в цвете. Но сам принцип излучения волны и ее приема остался прежним.

Гособоронзаказы и сейчас составляют порядка 85% всего увесистого портфеля «Элпы». Основным клиентом выступает концерн «Алмаз-Антей», использующий изделия предприятия в производстве зенитно-ракетных комплексов С-300 и С-400.

В мирных целях

С 2008 года предприятие активно работает по программе импортозамещения. Многие разработки для мирных отраслей совершаются на свой страх и риск; заказчиков на опытно-конструкторскую работу найти нелегко в стране, где попросту отвыкли делать ставки на отечественных производителей. Чаще всего клиенты начинают интересоваться уже готовыми изделиями.

Г

Многослойный пьезокерамический элемент

И, как водится, в последние десятилетия первыми уникальные наработки российских производителей замечают не у нас в стране, а за рубежом.

Так, в прошлом году «Элпа» вдруг прославилась на весь мир - американское издание The National Interest опубликовало материал о технологии тонкопленочной пьезокерамики, реализуемой на зеленоградском предприятии.

- Мы закупили оборудование и начали реализацию этого проекта еще в 2008 году, - говорит Сергей Нерсесов. - За счет тонкопленочной технологии физические параметры пьезокерамики многократно умножаются. На основе этой технологии мы создали пьезоактюаторы, которые используются в автомобильной электронике для систем впрыска дизельного топлива в двигатель, в медицинской технике, в военной технике. Больше никто в России по сию пору не может сделать ничего подобного. Недавно мы получили заказ на изготовление пьезоплат-форм для беспилотных летательных аппаратов. Принцип работы этих пьезоплатформ реализован именно на таких актюаторах. Большая счастливая случайность, что технология к моменту получения заказа у нас уже была отработана.

Среди последних разработок АО «НИИ "Элпа"» -сейсмодатчики, предназначенные для систем мониторинга устойчивости различных кон-

струкций: мостов, зданий, спортивных сооружений и так далее.

По запросу Санкт-Петербургского научно-исследовательского института имени И. И. Джа-нилидзе реализуется опытно-конструкторская работа по созданию датчиков расхода крови, требуемых при реанимации.

- Когда начинаешь любой новый проект, в этом, конечно, присутствует некий риск, -признается генеральный директор «Элпы». -Но у меня всегда есть стопроцентная уверенность, что в конечном итоге разработки будут востребованны. Так и оказывается. Развитие прогресса в стране остановить невозможно.

За счет тонкопленочной технологии физические параметры пьезокерамики многократно умножаются. На основе этой технологии на «Элпе» созданы пьезоактюаторы, которые используются в автомобильной электронике для систем впрыска дизельного топлива в двигатель, в медицинской технике, в военной технике. Больше никто в России по сию пору не может сделать ничего подобного.