ОАО ИНТЕГРАЛ


Выпуск  № 31(962) от  26 сентября  2012 года


Мировой рынок


Что спасет рынок полупроводников от снижения доходов?


По мнению аналитиков IC Insights, ответом на этот вопрос может стать уменьшение числа стартапов, снижение капитальных расходов и переход на модель облегченного производства.
В августе Билл Маклин (Bill McLean), президент IC Insights, сделал прогноз о том, что за период 2011–2021 гг. темпы роста продаж микросхем составят 54% при CAGR (среднем совокупном темпе роста) равном 8%. За 1996–2011 гг. CAGR составил 5,2% (см. таблицу).
Таблица. Темпы роста рынка полупроводников


Год

Объем поставок ИС, млрд шт.

Средняя продажная цена, долл.

Объем рынка ИС, млрд долл.

1996

49,4

2,49

122,8

2011

192,7

1,37

264,0

CAGR за 1996–2011 гг., %

9,5

–4,0

5,2

 

 

 

 

2011

192,7

1,37

264,0

2021

380,0

1,51

573,8

CAGR за 2011–2021 гг., %

7,0

1,0

8,0

Источник: IC Insights

По мнению Маклина, темпы роста ИС в ед. шт. снизятся с 9,5% за год (период 1996–2011 гг.) до 7% в ближайшие 10 лет, однако средние продажные цены вырастут. Этот прогноз основан на выводах о том, что совершенствование производства компонентов, уменьшение числа прорывных высокорентабельных приложений, например серверов, и недостаточно совершенные устройства связи до сих пор сдерживали темпы роста полупроводникового рынка, которые не превысили 10%.
По мнению Маклина, следующие факторы позволят увеличить объемы продаж ИС.
Меньшее число начинающих компаний. В настоящее время полупроводниковая отрасль закрыта для новых стартапов, что позволит умерить неоправданные инвестиции в новые фабрики.
Переход на бизнес-модель “fab-lite” (облегченная модель производства). Такой подход позволит избежать чрезмерных расходов на производственные мощности.
Сокращение темпов роста капитальных затрат с 21% в 2011 г. до 19% в текущем и до 15% – в 2021 г.
Отсрочка перехода на 450-мм пластины, что позволит сократить сопутствующие производственные расходы.
www.russianelectronics.ru/engineer-r/news/21.09.2012

Российская микроэлектроника


Микрон выходит на рынок


Эксперты обсудили госпрограмму развития электронной и радиоэлектронной промышленности России
Правительство РФ до конца 2012 года планирует утвердить госпрограмму "Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности". Документ направлен на создание современной технологической базы, модернизацию промышленного производства электронной компонентной базы, радиоэлектронных блоков и узлов аппаратуры. На днях ее обсудили в Общественной палате.
Электронная промышленность России сегодня представлена 556 предприятиями и организациями - далеко не самый высокий показатель среди развивающихся экономик. Однако в ближайшие годы радиоэлектроника на 80% будет определять конкурентоспособность отечественных самолетов, автомобилей, медтехники, ОПК и целого ряда стратегических отраслей.
И хотя темпы роста российской радиоэлектронной промышленной (РЭП) в 2011 г. по сравнению с 2010 г. в 1,8 раза опережают аналогичные показатели роста промышленного производства всей российской экономики, на фоне вступления России в ВТО и мирового финансово-экономического кризиса отечественные промышленные предприятия вынуждены будут осуществить комплексное перевооружение. Именно на это и нацеливается предложенная к обсуждению госпрограмма, заверил один из главных разработчиков стратегии Александр Якунин, директор департамента радиоэлектронной промышленности Минпромторга.
Эксперты, в свою очередь, полагают, что прежде всего нужно сконцентрироваться на тех областях, где у нас есть конкурентное преимущество, где высока доля интеллектуальной собственности. "То есть, это мозги и дизайн, создание серьезных центров коллективного пользования и сквозной системы проектирования", - считает член правления Союза машиностроителей России, председатель Общественного совета при Минпромторге Андрей Зверев. Ситуация действительно критичная, ведь сегодня российские производители радиоэлектронной продукции на мировом рынке занимают меньше 0,5%. Надо быть реалистами и понимать, что в ближайшие 20 - 30 лет мы не займем 10% мирового рынка", - констатирует Зверев.
По его словам, чтобы поменять ситуацию, необходимо выдать на рынок новый интеллектуальный продукт, который потом во всем мире производителями "железа" мог бы замечательно использоваться, что позволило бы развивать нашу отрасль на роялти.
Речь здесь может идти об электронной кластеризации, но не в понимании минэкономразвития, считает Зверев, которое придает понятию кластера жесткое и узкое значение. "Кластеры в дальнейшем должны обрастать большим количеством кооперационных связей и тем, что я называю сквозным взаимодействием: когда все связаны воедино - производители материалов, производители структур и приборов, а также те, кто производит конечные изделия", - уточнил эксперт. И добавил, что понятие кластера, по его мнению, это некоммерческое партнерство, группа промышленных компаний, научно-исследовательских институтов или вузов, находящихся на одной территории и работающих в области радиоэлектроники и связанных системой различных договоров.
Со своей стороны генеральный директор НИИ молекулярной электроники («Микрон»), академик РАН Геннадий Красников заметил, что уровень мировой интеграции с каждым годом будет удваиваться. И этому направлению нужно будет уделить особое внимание разработчикам обсуждаемой госпрограммы при учете, что 18% всех затрат от выручки микроэлектронной продукции мировые лидеры тратят на НИОКР. "Мы должны создать конкурентные условия для наших производителей по части налогов, тарифов на коммунальные платежи, по кредитованию", - уверен эксперт. При этом отметил, что по сравнению со странами, которые совершили за последние годы прорыв в микроэлектронике, российские производители находятся в более благоприятных технологических условиях. "У нас начальные условия лучше. Безусловно, СССР занимал 2 - 3-е место в мировой микроэлектронике. Соответственно, Россия является правопреемником этой фундаментальной базы практически по всем ее направлениям", - пояснил Красников. При этом эксперт уверен, что развитие отрасли довольно подробно распланировано в концепции предлагаемой правительством программы.
С такой позицией согласился генеральный директор "Концерна радиостроения "Вега" Владимир Верба. По его словам, в госпрограмму бизнес внес все необходимые коррективы. Главная из которых - необходимость принятия концепции независимого развития гражданской электроники. По словам специалиста, в последние годы этот сектор существовал лишь как придаток военно-промышленного комплекса. "За последнее время мы лишь производили продукцию для ВПК, а все, что оставалось, было уделом гражданского сектора", - уточнил Верба.
При этом добавил, что за рубежом изменилась парадигма планирования радиоэлектронной отрасли: сначала дается импульс развитию гражданских разработок. А уже потом лучшие из них попадают в поле зрения ВПК. "Мы долго обсуждали этот нюанс и сегодня пришли к выводу, что и нам следовало бы идти по этому пути", - пояснил эксперт.
Кроме того, специалист обратил внимание на другой важный аспект госпрограммы - особую роль будут играть системные проекты, направленные на разработку и производство продуктов двойного назначения. "Сегодня такие проекты разрабатываются в рамках интегрированных структур. Не нужно давать "каждой сестре по серьге", нужно сконцентрироваться на наиболее крупных системных проектах. Они уже разработаны и им нужно оказать господдержку и реализовать. Они станут локомотивом отрасли", - уверен Владимир Верба.
http://rosrep.ru/news/


Общественная палата


13 сентября 2012 г. в Общественной палате Российской Федерации состоялось открытое заседание Общественного совета Минпромторга России по обсуждению государственной программы Российской Федерации «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности». Попробуем и мы обсудить её. Невозможно здесь во всех подробностях рассмотреть 105-страничный документ, поэтому выскажем лишь общее впечатление. Уже в начале текста бросились в глаза пара не очень корректных утверждений.
Вот первое из них на с. 8: «Анализ отечественного рынка показывает, что наибольшим спросом пользуются полупроводниковая техника, доля которых составляет 970 млн. долл. США, в то время как пассивные компоненты только 155 млн. долл.… а дисплеи и индукторы 112 млн долл. США».
В большинстве случаев стоимость пассивных компонентов значительно ниже, чем у микросхем или дискретных полупроводниковых компонентов, поэтому и объем их реализации в денежном исчислении меньше, но это совсем не означает, что на них меньше спрос. Если аналогичные данные привести не в стоимостном, а штучном исчислении, то окажется, что пассивных компонентов продано намного больше, нежели полупроводниковых. Не вполне ясно и о каких индукторах идет речь и не понятно, зачем их объединили с дисплеями? Может быть, имелись в виду индикаторы? Конечно, это мелочи и без ошибок и опечаток не обойтись в любом деле, но все же это программа развития электронной отрасли и негоже допускать подобные неточности.
Далее на с. 9 утверждается, что: «Радиоэлектронная промышленность в России на сегодняшний день представлена 550 предприятиями и организациями….». Это, мягко говоря, заблуждение. Таковых в России по разным сведениям 3000–4000 компаний. Возможно, имелись в виду предприятия под ведомственным контролем со стороны департамента радиоэлектроники Минпромтрога? Но и частные компании, которые, зачастую являются лидерами российского рынка в своих сегментах, тоже вносят свой вклад в развитие отечественной электроники!
В начале документа приведено довольно много статистических сведений о российском рынке, но после утверждения о 550 предприятиях эта информация воспринимается скептически, тем более, что нигде не даны ссылки на источник.
Первый этап федеральной программы выполнялся в 2008–2011 гг. и как утверждается (с. 11) за этот период выполнено 806 НИОКР. Далее почти на 30 страницах (начало на с.12) следует перечисление их результатов схожие с победными реляциями. Наверное, и вправду получены ценные результаты, но где же серийная продукция? В отчетах везде упоминаются образцы. Например, в результате выполненных НИОКР получено: «Более 200 типов образцов электронно-компонентной базы». И в то же время во всем документе мы не нашли слова: «серия», «серийный», «серийная». Хотя, в планах на 2015 г. (с. 46) доля отечественных радиоэлектронных изделий на мировом рынке должна составить 0,5% взамен нынешних 0,3% (с. 7), а в 2025 г эта доля должна достичь уже 5%. Такие результаты могут быть достигнуты только за счет выпуска серийной продукции, а не образцов НИОКР!
Завершается фрагмент о выполненных НИОКР следующей фразой: «Не смотря на стабильное увеличение числа инновационно-активных предприятий и роста доли инновационной продукции, высокой наукоемкости производства в инновационной продукции отрасли, нельзя не отметить недостаточную конкурентоспосбоность отечественной радиоэлектроники на мировом и отечественном рынках».
Сразу вспомнились старые добрые времена и многочисленны постановления в духе: «В целях дальнейшего улучшения… ». Кстати говоря, в данном случае слов «несмотря» должно писаться слитно. Вообще весь документ полон штампов, канцеляризмов, лишних фраз и довольно труден для чтения.
К сильным сторонам программы (с. 83) ее авторы относят: «Возможность достаточно быстрой реализации при достаточных финансовых потоках»! В чем смысл этой фразы?! На наш взгляд типичная бюрократическая перестраховка «на всякий случай». Или другая сильная сторона: «Постепенное распространение корпоративного стиля управления основанного на бизнес-логике». Насколько постепенное, что означает термин «бизнес-логика»?
Среди основных рисков программы упомянут и такой: «Развитие научно-технического потенциала зарубежных конкурирующих фирм и предприятий, осуществляющих экспансию на мировых рынках радиоэлектронной продукции» (с. 85).
Но помилуйте! Эти самые зарубежные конкуренты только тем и заняты, что развивают научно-технический потенциал и осуществляют экспансию на мировых ранках электроники. Более того и наши, увы, пока немногочисленные компании, уверенно чувствующие себя на мировом рынке заняты тем же самым! Подобное обстоятельство никак не может считаться риском.
В целом же у нас создалось впечатление, что это не программа развития российской электроники, а план финансирования НИОКР для тех самых 550 предприятий, о которых говорилось в самом начале.
Поверьте, мы не хотим брюзжать и высмеивать. Мы знакомы с рядом специалистов, работающих в тех самых 550 компаниях. Они отличные инженеры и мы с большим уважением относимся к ним. Но не пора ли изменить подход к подобным программам? И говорить в них о серийной продукции, а не об образцах, полученных «при достаточных финансовых потоках» в результате выполнения НИОКР.
Можно получить блестящие результаты НИОКР, но, если не работать над их коммерциализацией, они так и осядут мертвым грузом в архивах предприятий, а деньги, потраченные на исследования, окажутся выброшенными впустую. Вот, пожалуй, основная мысль, какую мы хотели довести до читателей.
http://www.elcomdesign.ru/reviews/fromeditor/20.09.2012

Российская микроэлектроника


«Ситроникс» начал поставки чипов памяти по технологии 90 нм


«Ситроникс Микроэлектроника» начала поставки чипов памяти, которые производятся по технологии 90 нм в рамках СП с «Роснано», сообщила директор по маркетингу «Ситроникс Микроэлектроника» Карина Абагян.
Чип памяти предназначен для применения в блоках и устройствах вычислительных систем промышленного применения. Первыми потребителями российской памяти уровня 90 нм стали предприятия, разрабатывающие аппаратуру для аэрокосмической техники: «Институт электронных управляющих машин им. И.С. Брука», «Остек», «НИИ «Субмикрон» и организации Зеленоградского инновационно-технологического центра (ЗИТЦ). На первом этапе объем поставок составит несколько десятков тысяч чипов.
«Микрочип разработан конструкторами «Ситроникс Микроэлектроника». Использование отечественных микросхем гарантирует надежность и защищенность агрегатов, что особенно важно для аэрокосмической отрасли. Также это упрощает процесс контроля и корректировок выпускаемой продукции, так как на «Микроне» реализован полный цикл производства – от дизайна чипов до их производства и корпусирования готовых схем, – комментирует руководитель «Ситроникс Микроэлектроника» Геннадий Красников. – В дальнейшем мы планируем производить широкий спектр продуктов на линии 90 нм, в том числе микроконтроллеры, SIM-карты с электронной цифровой подписью, телекоммуникационные чипсеты».
Карина Абагян добавила, что Линия по производству чипов с топологическим размером 90 нм была открыта в рамках СП «Ситроникса» и «Роснано» (СП «Ситроникс-Нано») на базе ОАО «НИИ молекулярной электроники и завод «Микрон» в Зеленограде 17 февраля. На этой линии будут также производится чипы для навигационных систем ГЛОНАСС/GPS, промышленной электроники и чипы с расширенной функциональностью для биометрических паспортов и других персональных документов, банковских и социальных карт, SIM-карт и меток радиочастотной идентификации.
Кристаллы производятся по лицензии одного из ведущих мировых изготовителей полупроводниковых приборов – компании STMicroelectronics. Доли в СП «Ситроникс-Нано» распределены следующим образом: по 49,75% получили «Ситроникс» и «Роснано», еще 0,5% – ЗАО «Амекс» (Зеленоград).
Общая стоимость проекта составила 16,5 млрд рублей, из них 12,97 млрд рублей составили вложения в уставный капитал СП – половину суммы внес «Ситроникс» оборудованием, еще половину – «Роснано» денежными средствами. Помимо этого, был привлечен кредит Банка Москвы и «Роснано» на 3,5 млрд рублей. Стороны прогнозировали, что в 2015 году доходы СП составят 12 млрд рублей в год.
Проектная мощность линии – три тысячи пластин диаметром 200 мм в месяц. Ранее представители «Ситроникса» говорили, что линия в первый год будет загружена не более чем на 40%.
По данным «Ситроникса», линии производства кремниевых микросхем по технологии 90 нм существуют, кроме России, еще только в семи странах. Это – США, Германия, Япония, Китай, Тайвань, Южная Корея и Франция. Первое в Восточной Европе производство на основе технологии 90 нм было запущено компанией «Ситроникс» совместно с Роснано в феврале 2012 г. Для старта новой линии на заводе «Микрон» дополнительно было построено 700 кв.м. чистых зон и расширена инфраструктура фабрики, установлено 45 дополнительных единиц оборудования. Всего в проекте приняли участие более 50 компаний из 12 стран мира.
Отметим, однако, что большинство лидеров мировой полупроводниковой индустрии уже прекратило выпуск цифровых кремниевых ИС по технологии 90 нм и распродала оборудование соответствующих фабрик, перейдя на более прогрессивные техпроцессы с нормами 22, 28-32, 45 и 65 нм.
www.russianelectronics.ru/engineer-r/news/25.09.2012


Автомобильная электроника Fujitsu: для России мы делаем больше, чем в Европе


Интервью с Уве Пюшё, директором компании Fujitsu Semiconductor Europe по развитию бизнеса в Центральной и Восточной Европе, России и Турции
В разговоре речь шла об автомобильной электронике в целом, а также о решениях и бизнес-моделях, которые предлагает компания Fujitsu на этом рынке.
— Расскажите, пожалуйста, нашим читателям об основных моментах бизнеса компании Fujitsu.
— Для начала коротко расскажу о нашей компании. Сама Fujitsu была основана в 1935 году и сейчас работает во многих областях высоких технологий: полупроводниковой индустрии,  компьютерной индустрии, связи, автоэлектронике и др.

Сейчас Fujitsu Limited — это на 100% японская компания (после того, как несколько лет назад была выкуплена 50%-ная доля в совместном предприятии Fujitsu–Siemens). Компания Fujitsu Semiconductor со штаб-квартирой в Токио является 100%-ной собственностью Fujitsu Ltd. и занимается производством полупроводниковой продукции. В Японии у нас находится несколько полупроводниковых фабрик для производства пластин с кристаллами микросхем.
В Европе штаб-квартира Fujitsu Semiconductor Europe GmbH расположена в г. Ланген недалеко от Франкфурта. Там же находится дизайн-центр по ASIC (заказные микросхемы), MCU (микроконтролеры) и направлению Home Entertainment. В Австрии у нас расположен центр разработки программного обеспечения, а в Мюнхене — центр разработки графических контроллеров для автоэлектроники.

В Европе у нас нет микроэлектронных линий для производства микросхем. 70% нашего персонала в Европе — это инженеры и разработчики.
— Что Fujitsu предлагает на рынке автомобильной электроники?
— Мы предлагаем, главным образом, электронные компоненты (чипы) для автомобильной электроники. Это микроконтроллеры с ядрами Cortex различных модификаций и др.

Мы работаем на мировом рынке автомобильной электроники уже много лет и сотрудничаем, в том числе, с крупнейшими мировыми автопроизводителями, а также всеми крупнейшими европейскими производителями. Вы можете встретить наши компоненты повсюду в автомобилях разных марок. И, конечно, мы работаем со всеми крупными производителями конечных электронных устройств для автомобилей — они используют наши чипы в своих продуктах, поскольку мы сами не производим конечных электронных устройств для автомобилей. Наша доля мирового рынка контроллеров для автомобильных приложений – болеее 5%, см. слайд.

В Европе у нас находится несколько дизайн-центров, и те продукты, которые мы представляем на этой выставке на стенде компании «Алкон», разработаны нашими центрами в Европе и предназначены преимущественно для европейских производителей автомобилей. Это означает, что наши европейские центры проектируют эти кристаллы, а сами чипы производятся на фабриках Fujitsu в Японии.
— А Fujitsu использует аутсорсинг производства чипов, например, на Тайване?
— Все чипы, которые мы делаем для автомобильной промышленности, производятся исключительно на наших японских фабриках. Хотя в целом Fujitsu в ряде случаев и  производит свои чипы за пределами Японии, но не для автомобильной электроники. Это сделано для достижения высокого качества продукции.
— Как происходит разработка ваших продуктов?
— Рынок автоэлектроники — очень «долгий» рынок. То, что мы разрабатываем сейчас, может появиться в продаваемых автомобилях лет через пять. Мы начинаем разработки с самой ранней стадии, на которой мы сотрудничаем с автомобилестроителями. Сперва мы выясняем, как должны выглядеть спецификации на тот или иной продукт, потом разрабатываем прототип и показываем его заинтересованным сторонам. После ряда согласований и уточнений мы приходим к продукту, готовому для тестирования. Тестирование наших продуктов продолжается полтора-два года, после чего он поступает на рынок в составе готовых к установке в автомобили устройств.
Таким же путём мы работаем и на российском рынке: мы не просто продаем готовые чипы на рынке, но мы предлагаем российским автопроизводителям тот же комплекс услуг  от идеи до реализации, что и нашим европейским и японским партнерам. По ряду причин я не могу здесь озвучить имена наших партнеров в России, но их немало, и со всеми мы обсуждаем архитектуру их предполагаемых решений для автомобилей и затем работаем над воплощением конкретных продуктов по согласованным техническим заданиям. Мы можем предлагать нашим партнерам как уже имеющиеся у нас микросхемы, консультируя по их применению и внося коррективы в дизайн, так и изготавливать уникальные кристаллы для специфических применений.
Таким образом, наши партнеры могут начать разработку с очень ранней стадии и даже использовать наши готовые программные решения для отладки и доводки своих уникальных продуктов.
— Какая модель партнерства сейчас преобладает в вашем бизнесе: вы сами проводите исследование, что предположительно нужно рынку автоэлектроники, осуществляете разработку и предоставляете готовый прототипа изделий, а партнеры уже решают, нужно им этот или нет? Или же вы спрашиваете у того или иного партнера, что нужно им конкретно, и фактически делаете заказную разработку микросхемы под его частное применение?
— Если говорить об обычных автомобилях бюджетного и среднего ценового сегментов, то, конечно, здесь существуют более ли менее стандартные требования рынка, и в этом случае у нас есть типовые решения, которые потребитель (производитель устройств автоэлектроники) оценивает, во многом, исходя из оптовых цен на компоненты. Поэтому производителям автомобилей нужен такой «кластер» — готовых и достаточно дешевых чипов. И мы им это предлагаем.
Другой путь касается менее массовых, специальных автомобилей — автобусов, грузовиков, дорогих легковых автомобилей и т. п. У создателей таких автомобилей есть определенные ожидания от того, какими функциями должны обладать их изделия. Например, нужна дополнительная система навигации, передний дисплей должен иметь определенный (как правило, немаленький) размер и отображать много нужной информации и пр. Они нам об этом говорят, и мы создаем продукт специально для них.
— А Вы можете сказать, сколько примерно стоит электроника в современном автомобиле? Недавно проходила информация, что в среднем ее себестоимость равна сейчас 350 долларов..
— Сейчас можно встретить автомобили, в которых насчитывается до 70 MCU (микроконтроллеров, или однокристальных микрокомпьютеров). Вообразите, десять-пятнадцать лет назад в автомобилях было от силы пять микроконтроллеров. И сейчас электроника в автомобилях может стоить от, скажем, 150 долларов (по стоимости компонентов) до нескольких тысяч долларов. Современные электронные системы безопасности в автомобилях (например, автобусах) могут быть очень дорогими. И в ближайшие годы мы можем увидеть резкое повышение стоимости электронной начинки автомобилей — именно из-за возрастающих к ней требований на современном рынке. Это и системы безопасности, и навигационные системы, и контроль трафика, и отслеживание своих транспортных средств компаниями, и мн. др.
Не стоит забывать и о том, что компоненты для автомобильной электроники обычно более дорогие, поскольку должны быть сертифицированы для особых условий применения: расширенного температурного диапазона от минус 40 до плюс 85 градусов Цельсия, условий тряски и вибраций, повышенной влажности и др. Например, TFT-дисплеи для встраиваемых автомобильных систем стоят гораздо дороже, чем обычные ЖК-экраны для потребительской электроники.
— Некоторые аналитики приводят оценки, что в ближайшем будущем до 70% стоимости автомобилей будет составлять стоимость его электроники. Вы с этим согласны?
— Ну этот вопрос нужно задать самим производителям автомобилей, поскольку только они знают, сколько же стоит произвести сам автомобиль. Конечно, если сложить вместе все электронно управляемые системы в самых современных моделях автомобилей, включая климатические, и приплюсовать к этому стоимость многочисленных электромоторов, при помощи которых всё это управляется, а также принять во внимание, что скоро многие автомобили будут гибридными, то есть ездить, в том числе, при помощи электромотора, который также требует определённой «обвязки», то сумма получится весьма внушительная.
— Что Вы думаете насчет надежности электронных систем в автомобилях? Может она достигнуть того же уровня безопасности для пользователя, что и механика автомобиля? Все-таки для автомобильной механики мы имеем более чем столетний опыт разработки и обкатки узлов и решений, а электронике самой-то всего полвека, а автомобильной электронике — и того меньше. Не секрет, что надежность и бессбойность работы массовой бытовой электроники и компьютеров еще далека от идеала, и это связано не только с «железом», но и с программами, по которым они работают. Особенно в свете настойчивого желания оснащать автомобили все новыми и новыми «умными» функциями, опыта разработки которых у человечества пока не так уже много.
— Во-первых, электронные компоненты сами по себе имеют очень высокое качество исполнения (по крайней мере, в нашей компании). Процент их отказа лежит ниже 10-20 ppm (0,001–0,002%). Это выше, чем у автомобильной механики. Что касается программ, то здесь нужно соблюдать требования международных отраслевых стандартов для их разработки и тестирования. И в разработку ПО нужно вкладывать всё больше денег. Именно поэтому в современных компаниях-разработчиках автоэлектроники отдел разработки ПО, как правило, заметно больше, чем подразделение по разработке «железа».
Кстати, разрабатываемые нами программные решения для управления нашими контроллерами мы, как таковые, не продаем, но наши партнеры могут их использовать в своих продуктах или на их базе написать свой программный код. Для некоторых это очень удобно и сокращает цикл разработки и внедрения устройств.
— Если говорить о «железе», то его надежность складывается не только из надежности собственно компонентов (чипов, транзисторов, пассивных элементов), но и надежности печатных плат и паяных соединений на них, а она все-таки гораздо ниже, чем у микросхем.
— Безусловно, для автомобильной электроники требуются очень надежные производители как самих плат, так и сборки и тестирования готовых изделий, включая валидацию во всем диапазоне температур. Конечно, иногда у производителей есть искушение заказать платы подешевле у некоторых не очень известных южно-азиатских поставщиков, однако в этом случае нужно особо тщательно подходить к тестированию готовой продукции и при малейших проблемах с качеством придется сменить поставщика. Особенно для критически важных компонентов автомобильной электроники. Например, насколько я знаю, в Западной Европе производители автоэлектроники почти не покупают печатные платы в Китае, а используют продукты локального производства. Да и сборка готовых изделий также производится в Западной Европе — с соответствующим контролем качества. Покупатели готовы платить на несколько евро больше, чтобы пользоваться высоконадежными автомобилями. Однако для авторынков в других регионах мира могут иметь место другие рыночные условия, и тогда локальные автопроизводители могут искать решения, соответствующие их ценовой политике. Со своей стороны, если компания-производитель автоэлектроники – наш партнер – не имеет собственных мощностей для сборки готовых изделий по той или иной технологии, мы можем ему рекомендовать производственные линии третьих компаний, в качестве которых мы уверены.
— Не могли бы Вы кратко описать основные направления разработки автомобильной электроники в вашей компании?
— Во-первых, наши дизайн-центры расположены вблизи основных европейских автопроизводителей (в Германии, Англии, Франции, Италии и др.), поэтому мы имеем с ними тесный контакт и оперативно откликаемся на их нужды на этапе идеи. Мы также в близком контакте с некоторыми российскими автопроизводителями (простите, я не могу называть их имен). И мы можем создавать для них оптимизированные по цене и функциональности продукты — мы не предлагаем продукты с избыточной функциональностью или производительностью в ущерб цене. Важным моментом в нашем дизайне является оптимизация энергопотребления компонентов и решений в целом.
Мы предлагаем продукты практически для всех сегментов автомобильной электроники. Это и комфорт-контроль, и системы освещения, и системы контроля за водителем, и кластерные приложения, и мн. др. В отдельных сегментах мы занимаем лидирующие позиции на рынке.
Что касается электроники для управления современными бензиновыми двигателями, то в этом мы сильны, главным образом, в Японии, среди тамошних производителей. Кроме того, мы сейчас разрабатываем новое поколение контроллеров для управления двигателями электромобилей, что набирает большую актуальность в Европе и Японии.
— В последний год мы видим растущую популярность гибридных автомобилей, сочетающих возможности электродвигателя с традиционным бензиновым. Уже несколько компаний представили на рынок такие модели. Но пока их более высокая цена на позволяет им завоевать популярность, по крайней мере, на просторах России. В Европе иная ситуация?
— Да, сейчас гибриды обсуждаются повсюду и в наших центрах тоже. Ожидают, что в следующем году в Германии появится до миллиона гибридных авто, а в течение 5–10 лет гибриды завоюют популярность по всей Европе. Но это также зависит от развития инфраструктуры — строительства зарядных станций в городах и на трассах, пунктов, быть может, быстрой замены/обмена аккумуляторов, чтобы водители не ждали долго, когда зарядится их электрокар, и др. И сейчас это для Европы тоже проблема, как и в России.
— А что проще — производить электронику для электрокаров или бензиновых автомобилей?
— С точки зрения дизайна кремния — почти одно и тоже. Большие различия кроются в технических требованиях. Для бензиновых часть электроники должна располагаться вблизи мотора и иметь температурный диапазон работы почти в 150 градусов, тогда как для ходовой электроники электрокара, как правило, нет необходимости в столь жестких условиях эксплуатации. Программная часть управления двигателем, конечно, полностью различается, однако у нас более 30 лет опыта разработки электроники для контроля зажигания, и не могу сказать, что одно сложнее другого. Но, например, сейчас MCU для электрокаров имеют, в среднем, меньшую скорость и производительность (в терминах количества исполняемых инструкций в секунду), чем контроллеры для управления бензиновыми двигателями, поскольку высокая производительность им просто не нужна.
— Бизнес-модель Fujitsu в России имеет отличия от того, что компания делает в Европе и Японии?
— Я бы не сказал, что она сильно отличается, но в России мы привносим сейчас больше наших ноу-хау в приложения, больше внимания уделяем обучению специалистов наших партнеров, проводим семинары по продукции и применениям, делаем разные прототипы изделий для компаний, в том числе, при помощи компании «Алкон». В Западной Европе мы этим занимаемся в меньшей степени. Это упрощает российским компаниям — нашим партнерам — вхождение на рынок автоэлектроники. Сейчас мы работаем с пятью основными производителями автомобилей в России, Беларуси и Украине. Мы делаем для них прототипы (киты разработчиков), на базе которых они создают свои конечные изделия автоэлектроники. Это гораздо больше того, что мы обычно делаем в Западной Европе. И этим мы, кстати, выгодно отличаемся от наших конкурентов, также работающих на вашем рынке.
— Вы можете оценить вашу долю рынка компонентов на российском рынке автоэлектроники?
— Точных цифр назвать не смогу, но отмечу, что в последние годы мы имели здесь очень хороший рост продаж — 30–40% ежегодно, хотя на российском рынке мы работаем уже более 10 лет.
— Что ваша компания привезла в этом году на выставку «Интеравто»?
— Здесь у нас на стенде несколько кластеров. На одном представлены варианты электронных приборных панелей автомобилей на базе наших микроконтроллеров: с механическим дисплеем для бюджетных авто, с небольшим информационным ЖК-дисплеем для машин подороже (вроде немецких марок, популярных у среднего класса в России) и с большим красочным TFT-дисплеем для дорогих авто, на котором в графическом виде можно отображать «стрелочные» показания приборов (например, спидометр) и много другой полезной информации, включая систему навигации.
Последнюю систему в течение 2-3 лет можно будет увидеть в европейских премиум-автомобилях. Все эти системы имеют очень высокую надежность.
Рядом представлены наши электронные системы управления электродвигателями (любыми, использованными в автомобилях). Это работающие прототипы.
А это информационная-управляющая панель, разработанная нашими российскими партнерами на базе наших чипов и запатентованная ими. Можете представить ее, например, в грузовике...
Также мы представляем программу-эмулятор для ПК, при помощи которой дизайнер на экране обычного компьютерного монитора может в реальном времени и масштабе представить, как тот или иной прибор будет работать на дисплее в составе передней приборной панели автомобиля. Это и многое другое из нашей продукции можно найти у наших партнеров в России.
www.russianelectronics.ru/engineer-r/21.09.2012


Минпромторг «посчитал» отечественные микросхемы


Министерство промышленности и торговли РФ (Минпромторг) выработало критерии отнесения интегральных микросхем к продукции отечественного производства.
B частности, одним из основных критериев станет выполнение полного цикла производства схем на территории России. Однако пока критерии не утверждены правительством, в постановлении Минпромторга органом, который займется отнесением конкретных микросхем к отечественным, указан сам Минпромторг, что противоречит уставу министерства.
Источник ComNews в Минпромторге отмечает, что вопрос о функциях Минпромторга и о возможности брать на себя функции регулятора является спорным. Напомним, что проект решения о критериях и порядке отнесения интегральных схем к отечественной продукции Минпромторг и другие заинтересованные ведомства должны были подготовить до конца июля 2012 г. Среди основных критериев Минпромторга — разработка структуры и топологии интегральных схем, создание программного обеспечения для них и производство микросхем компаниями, являющимися налогоплательщиками и осуществляющими деятельность по изготовлению чипов на территории России.
Пресс-служба Минпромторга комментариев не предоставила.
В свою очередь, некоторые игроки рынка считают, что в правительстве не торопятся с подписанием документов, поскольку понимают, что в нынешней редакции, обязывающей изготовителя микросхем обеспечивать полный цикл изготовления микросхем отечественного производства на территории РФ, критерии будут тормозить прогресс.
«Мы считаем, что подобные критерии, в случае если они будут приняты, приведут рынок в состояние монополии, – отметил директор по связям с общественностью ООО «Группа  «Ангстрем» Алексей Дианов. — Критерии по отнесению интегральных схем к отечественной продукции в нынешнем варианте прописаны под определенного производителя и ставят его в  более выгодное положение, заставив других игроков зависеть от своих производственных мощностей».
Так, по словам Алексея Дианова, практически все российские производители микросхем, которые не имеют возможности обеспечивать полный техпроцесс, но при этом являются конструкторами, будут вытеснены с рынка. «Допустим, компания разрабатывает микросхемы по техпроцессу, для которого требуется часть операций цикла выполнить на фабрике, которая находится за рубежом, — пояснил он. — И таких фабрик всего две-три в мире, в России таких технологий нет и в скором времени не предвидится. Получается, что в таком случае изготовитель не сможет сертифицировать свою продукцию и реализовать ее в проектах, где требуется именно микросхема отечественного производства».
С этой позицией не согласен другой источник, знакомый с ситуацией на рынке. «Критерии, разработанные Минпромторгом, применимы для ряда моментов, касающихся  государственной безопасности, — объясняет он. — Требование об обеспечении полного технологического цикла на территории РФ справедливо с учетом того, что государство должно быть независимым в производстве ряда критических микроэлектронных компонентов, в основном для оборонной промышленности и космической связи».
Как ранее отмечала директор по маркетингу компании «Микрон» Карина Абагян, в ситуации важны прежде всего вопросы безопасности: уверенность в отсутствии пресловутых закладок, которые делаются на этапе производства. «Ни один иностранный производитель не согласится представить в компетентные органы всю схему и топологию. Также необходима уверенность в том, что в какой-то момент не произойдет срыв поставок, а государство просто не сможет повлиять на иностранного производителя», — ранее отмечала она.
Тем не менее вышеупомянутый источник ComNews полагает, что затягивание утверждения критериев это результат того, что несколько крупнейших российских производителей микросхем пытаются подорвать позиции друг друга в борьбе за госзаказ.
Кроме того, документ проекта распоряжения об утверждении критериев предполагает создание экспертного совета при Минпромторге для экспертизы документов и сведений, представляемых изготовителем схем, в целях отнесения микросхем к категории товаров отечественного производства.
Экспертный совет планируется создать на основе совета главных конструкторов электронной компонентной базы РФ и должен включить в состав представителей Минпромторга, Минкомсвязи и ФСБ, а также представителей других заинтересованных федеральных органов исполнительной власти и предприятий — разработчиков и производителей интегральных схем.
www.russianelectronics.ru/engineer-r/news/24.09.2012


«Ангстрем» застраховал оборудование AMD на 180 млн евро


В качестве условия продолжения финансирования ВЭБ амбициозного проекта по строительству микроэлектронного производства «Ангстрему» пришлось передать в залог банку купленное для этого проекта оборудование AMD и застраховать технику в пользу ВЭБ.
Входящее в группу «Ангстрем» зеленоградское микроэлектронное предприятие «Ангстрем-Т» передало в залог государственному «Банку развития и внешнеэкономической деятельности» («Внешэкономбанк», ВЭБ) приобретенное на его средства оборудование немецкой фабрики корпорации AMD. Также «Ангстрем-Т», согласно его годовому отчету, застраховал эту технику на 2012 г. в страховой компании «Транснефть» на 182,5 млн евро с назначением ВЭБ в качестве выгодоприобретателя.
ВЭБ еще в 2008 г. под гарантии правительства открыл «Ангстрем-Т» кредитную линию на сумму 815 млн евро для финансирования строительства современного микроэлектронного производства по технологии 110-130 нм. Из этой сумму 410 млн евро предполагалось направить на закупку оборудования у AMD, 110 млн евро на его монтаж и 250 млн евро – на строительство производственных корпусов.
Согласно условиям соглашения, ВЭБ должен был получить в залог 100% акций «Ангстрем-Т», его землю и здание, а также приобретенное оборудование. При этом «Ангстрем-Т» должен был за свой счет застраховать оборудование с назначением ВЭБ в качестве выгодоприобретателя. Оборудование было закуплено, но поскольку производственный цех в Зеленограде не был достроен, оно до сих пор находится на складах голландской компании Shenker.
ВЭБ, со своей стороны, в 2010 г. заявил о намерении прекратить обслуживание кредита и забрать залог. К тому моменту банк успел выделить «Ангстрем-Т» 290 млн евро. Но условия по залогу и страхованию оборудования к тому моменту не были выполнены. Например, на 2011 г. «Ангстрем-Т» застраховал оборудование в страховой компании «Альянс» не в пользу ВЭБ, а указав в качестве выгодоприобретателя кипрский офшор Runica Investments. Эта же компания, чьи владельцы не разглашаются, является единственным акционером «Ангстрем-Т», она же выступает поставщиком оборудования AMD для предприятия. 
Для продолжения финансирования ВЭБ «Ангстрем» застраховал оборудование AMD на 182,5 млн евро в пользу банка
Год назад наблюдательный совет ВЭБ одобрил продолжение сотрудничества с «Ангстремом». После этого оборудование AMD было передано ему в залог. Одновременно «Ангстрем-Т» назначил ВЭБ в качестве выгодоприобретателя первой очереди. В случае наступления страхового случая (пожар, удар молнии, снижение температуры и т.д.) банк получит компенсацию в размере суммы непогашенного долга «Ангстрем-Т» на тот момент. Runica Investments стала выгодоприобретателем второй очереди.
«Условия соглашения с ВЭБ предполагали, что оборудование AMD будет передано в залог банку только после того, как оно станет собственностью «Ангстрем-Т», - пояснил представитель группы «Ангстрем» Алексей Дианов. – Однако собственником оборудования до сих пор является Runica Investments. Тем не менее, в конце прошлого года мы решили пойти навстречу банку и передали оборудование ему в залог».
Дианов также отметил, что перед тем, как принять залог, представители ВЭБ и страховой компании посетили склад в Голландии и убедились в работоспособности хранящегося там оборудования. Договор страхования будет продлеваться каждый год, страховщик должен быть из числа компаний, аккредитованных при ВЭБ. По договору на 2012 г. страховая премия «Транснефти» составит 320 тыс евро.
В Россию же оборудование AMD попадет еще не скоро. Сейчас в Зеленограде идет монтаж электроподстанции и производственных цехов. Затем по плану в марте 2013 г. немецкая компания M+W Zander должна начать монтаж чистой комнаты, куда уже можно будет завозить оборудование. За свои услуги по хранению и доставке оборудования Runica Investments получит от «Ангстрем-Т» 17,5 млн евро.
www.russianelectronics.ru/engineer-r/news/26.09.2012


"Дженерал Сателайт" инвестирует в микрочипы


Российский производитель микроэлектроники "Дженерал Сателайт" через два месяца готовится запустить в промышленное производство микросхемы по технологии 45 нм на предприятии GS Nanotech, строительство которого было недавно завершено. Компания планирует к концу этого года достичь объемов выпуска в 1 млн чипов.
Об этом сообщил на вчерашнем форуме по производству микроэлектроники Si-Forum в Калининграде директор по стратегическому развитию "Дженерал Сателайт" Константин Аксенов. Производственная площадка GS Nanotech создана на базе инвестиционного проекта "Дженерал Сателайт" "Технополис GS", который располагается в городе Гусеве и также включает в себя предприятие по производству цифровых телеприставок "Цифровые телевизионные системы" (ЦТС - обеспечивает абонентскими устройствами спутникового оператора "Триколор ТВ") и производителя антенн и корпусов для приставок "Пранкор".
Как сообщил член совета директоров "Дженерал Сателайт" Сергей Пименов, в GS Nanotech уже вложено 1,2 млрд руб., а всего в предприятие планируется инвестировать 4,2 млрд руб., часть из которых предоставил португальский производитель микроэлектроники Nanium, чьи специалисты обучали работников GS Nanotech. Всего в гусевский "Технополис GS" "Дженерал Сателайт" и другие частные инвесторы намерены вложить 25 млрд руб.
Помимо производства чипов (корпусирования микросхем) на территории GS Nanotech, на 3 тыс. кв.м, будет организован собственный дизайн-центр, который займется разработкой микросхем и распределением заказов на соответствующие чипы, отметил Сергей Пименов.
Константин Аксенов в беседе с репортером ComNews сказал, что мощности производства проектировались с большим запасом. "Несмотря на то что внутренние заказы составят значительную долю от заказов продукции нового производства, мы четко нацелены на внешний рынок, и GS Nanotech будет способен обеспечить возможные заказы", - пояснил Константин Аксенов. При этом, как отметил Сергей Пименов, в основном GS Nanotech будет работать на ЦТС, внутреннего заказчика "Дженерал Сателайт", который помимо производства ТВ-приставок занимается первичным монтажом печатных плат.
К 2015 г. GS Nanotech планируется вывести на уровень производства 14 млн микросхем в год.
Директор по маркетингу "Ситроникс Микроэлектроника" Карина Абагян считает, что в настоящее время 45 нм - востребованная технология производства цифровых чипсетов, спрос на которую постепенно растет.
"Логично предположить, что "Дженерал Сателайт" как производитель готовых set-top-box будет разрабатывать чипы для собственного потребления, - подчеркнула Карина Абагян. - Также логично, что проект с четко определенной специализацией и потребителем использует fabless-модель, подразумевающую производство части компонентов на сторонней фабрике и не требующую больших инвестиций".
Начальник управления по корпоративным коммуникациям группы компаний "Ангстрем" Алексей Дианов полагает, что в условиях конкуренции с китайскими компаниями "Дженерал Сателайт" может получить преимущество при освоении множества типов корпусов и предоставлении услуг по корпусированию на мелких и средних серий. Миллион в год – как раз среднесерийный уровень, считает он.
www.comnews.ru/node/26.09.2012


Аналитика/Прогнозы


Сенсоры и МЭМС для систем с 10 степенями свободы: общий взгляд на актуальную проблему


Проникновение датчиков во все сферы жизни во многом произошло благодаря технологии МЭМС, которая, наконец, стала массовой и недорогой. Применение решений с одновременной обработкой показаний датчиков различного типа позволяет улучшать устройства потребительской электроники.
До недавнего момента в центре дискуссий, посвященных сложным электронным приборам, например, смартфонам и ноутбукам, были в основном характеристики прикладных процессоров последнего поколения, качество дисплея, количество мегапикселов в камере или особенности новейшей версии ОС. Теперь особое внимание уделяется датчикам, особенно МЭМС (микроэлектромеханические системы), поскольку они стали неотъемлемой частью современного смартфона или ноутбука. В качестве иллюстрации в таблице 1 приведено количество датчиков, установленных в новейших портативных электронных устройствах.
Табл. 1. Количество датчиков в портативных устройствах


Тип датчика

iPhone 4S

Galaxy S3

HTC One X

Droid 4

Lava Xolo 900

Ускоритель

+

+

+

+

+

Гироскоп

+

+

+

+

+

Цифровой компас

+

+

+

+

+

Датчик близости

+

+

+

+

+

Датчик внешнего освещения

+

+

 

+

+

Барометр

 

+

 

 

 

В современных смартфонах количество датчиков приблизилось к 10 и продолжает расти. Датчики расширяют функционал таких устройств, как смартфоны, ноутбуки, ультрабуки и настольные ПК. Они применяются повсеместно, в т.ч. не в портативной электронике, например, при автоматизации производства, в автомобильной промышленности, дорожном движении, сетях интеллектуальных датчиков, системах «умный дом», приборах медицинского мониторинга, в нефтедобыче, производстве бензина, мониторинге климата. Проникновение датчиков во все сферы жизни во многом произошло благодаря технологии МЭМС, которая, наконец, стала массовой и недорогой. МЭМС-устройства стоят менее доллара, что способствует появлению новых датчиков и новых применений. По оценке группы компаний Petrov, рынок датчиков, предназначенных для смартфонов и ноутбуков, к 2015 г. превысит 15 млрд устройств.
Сочетание датчиков
Одним из актуальнейших направлений развития датчиков является измерение по нескольким осям. Если посмотреть внимательнее на тип датчиков, использующихся в смартфонах, легко увидеть, что стандартный набор датчиков включает 3D-акселерометр, 3D-гироскоп и 3D-магнитометр. Измерение по нескольким осям позволяет значительно продвинуть интерфейс пользователя. Эти три типа датчиков объединяет интересная черта: каждый их них производит базовые измерения (акселерометр – линейное ускорение по трем осям, гироскоп – угловые ускорения по углу рысканья, тангажа и крена, магнитомерт – напряженность магнитного поля по трем осям).
От точности датчика зависит точность приложения. Так, акселерометры чувствительны к вибрации и могут вырабатывать сигнал тогда, когда устройство покоится. На точность гироскопа влияет дрейф смещения нуля, на магнитометр – магнитная интерференция, которая может вызвать ложные сигналы.
Для компенсации погрешностей отдельных датчиков применяется технология, которая получила название «сочетание датчиков». Она сводится к тому, что данные с разных датчиков обрабатываются одновременно, в итоге комбинированный результат превышает сумму компонентов. Т.е. если производить выборку сигнала с акселерометра, гироскопа и магнитометра в один момент времени, а потом обрабатывать данные надлежащим образом, недостатки каждого датчика нивелируются и получается синтезированный «умный» выходной сигнал.
Как правило, при обработке применяются хитрые алгоритмы и специальные методы фильтрации, такие как Quaternion, основанный на применении фильтров Кальмана. Следует заметить, что есть компании, специализирующиеся на создании алгоритмов обработки для сочетания датчиков (Sensor Platforms, Hillcrest Labs, Movea). Такие компании, как STMicroelectronics, Freescale, InvenSense и Kionix предлагают готовые решения.
Компания Microsoft рассматривает технологию сочетания датчиков настолько важной, что поддержка сенсорных устройств является обязательной в Windows 8. Был разработан класс драйверов и определены стандарты для датчиков. Так, в 2011 г. появился стандарт для устройств интерфейса пользователя (HID - Human Interface Device). Во-вторых, была проведена оптимизация системы датчиков, и обработка данных стала возможной на аппаратном уровне. Механизм фильтрации позволяет отсылать данные с датчика в программный стек на скорости, не превышающей требуемую. Все это предусмотрено в программном модуле Windows Runtime. В отличие от Microsoft, Google предоставляет производителям думать о датчиках, не давая готовой базы.
Типичное решение, включающее в себя 3D-акселерометр, 3D-гироскоп и 3D-магнитометр, получило название системы с 9 степенями свободы (9-DoF), или 9-SFA (9 осей сочетания датчиков). Для того чтобы понять, как работает такая система, рассмотрим входные и выходные сигналы.

Структура системы с 9 степенями свободы
Из рисунка видно, что системы с 9 степенями свободы работают с двумя наборами данных: один проходит напрямую от датчика к приложению в несжатом виде (RSD), второй предварительно обрабатывается (PSD) и предоставляется в более подходящем виде. Примером данных, которые поступают напрямую, является шагомер. Компас – это типичный пример сочетания датчиков. В нем имеются дополнительные функции, такие как навигация, 3D-игры.
Сочетание датчиков не ограничивается только решениями с 9 степенями свободы. Так, добавление дополнительного сенсорного элемента увеличивает количество степеней свободы на одну (10-DoF, или 10-ASF). В качестве примера можно привести датчик местоположения в помещении. Данная функция реализуется с помощью барометра, измеряющего высоту. Атмосферное давление меняется с высотой примерно со скоростью 10 Па/м. Эта система содержит четыре датчика: акселерометр, гироскоп, магнитометр и барометр.
Можно добавить больше датчиков, тогда система станет m-DoF, где m>10. Компания Freescale представила решение с 12 степенями свободы, содержащее акселерометр, гироскоп, магнитометр, барометр, термометр и датчик внешней освещенности. Безусловно, решения с m степенями свободы являются системами будущего.
Очевидно, что технология сочетания датчиков требует значительных ресурсов микроконтроллера. На сегодняшний день пока не найдено наиболее эффективного способа выполнять обработку показаний датчиков. Многие сходятся во мнении, что следует выделить дополнительный процессор. Другие полагают, что данную задачу можно выполнять на прикладном процессоре. Некоторые компании предлагают универсальные решения, совместимые с обоими типами процессоров (встроенный и прикладной). Так, компания Sensor Platforms анонсировала Free Motion – библиотеку программных алгоритмов, поддерживающих 32-разрядные встраиваемые процессоры и 64-разрядные прикладные процессоры архитектуры ARM или x86. Данное решение поддерживает различные типы акселерометров, гироскопов, магнитометров и барометров независимо от производителя. Отсутствие привязки к набору инструкций процессора дает производителям портативных устройств свободу выбора поставщика и свободу при оптимизации характеристик и стоимости.
Технологии МЭМС для систем 10-DoF
Существует общее ожидание, что системы с 10 степенями свободы станут высшей точкой развития технологии сочетания датчиков в ближайшие несколько лет. Рассмотрим роль МЭМС в решениях с 10 степенями свободы. Три из четырех датчиков, которые используются в них, производятся по технологии МЭМС. Это акселерометр, гироскоп и датчик давления. Датчики магнитного поля теоретически могут изготавливаться по этой технологии, однако этого, как правило, не делают.
За последние 10 лет технология МЭМС сильно развилась. Датчики стали надежными и доступными по цене, что позволяет использовать их в портативных устройствах и другой потребительской электронике. Два свойства выделяют технологию МЭМС.
Во-первых, в МЭМС-датчиках имеется подвижный элемент, движение которого преобразуется в выходной сигнал. Это может быть диафрагма, консоль, балка, чувствительная масса или комбинация этих основных микромеханических структур. Второй ключевой особенностью является герметичный корпус. Подвижные структуры должны работать надежно, следовательно, их необходимо защитить. Обычно они помещаются в герметичный корпус с тем, чтобы можно было контролировать внешние условия.
Существует несколько вариантов процесса корпусирования и изготовления подвижных структур в МЭМС. Выбор технологии зависит не только от назначения конечного устройства, но и тех. процесса, который использует поставщик.
Инерциальные датчики и датчики движения
Акселерометры и гироскопы являются главными элементами инерциальных датчиков и датчиков движения. Как правило, производители используют идентичные технологии для производства МЭМС-акселерометров и гироскопов. Единственная разница заключается в геометрии подвижной структуры. В случае гироскопа она оптимизирована для измерения линейного передвижения, в случае акселерометра – для измерения вращательного. Однако сам процесс изготовления, в т.ч. корпусирование и создание КМОП, одинаковы. На сегодняшний день большинство 3D-акселерометров и 3D-гироскопов изготавливается в виде отдельных кристаллов, хотя есть и интегрированные решения, имеющие 6 степеней свободы.
Динамические структуры МЭМС, использующиеся в акселерометрах и гироскопах, выполнены в широкоформатной форме. Они изготовлены из поликремния или кремния с применением глубокого реактивного ионного травления. Широкоформатный подход превалирует сегодня, поскольку позволяет получать упругие структуры и емкостные сенсоры. Ранее мы упоминали, что техпроцесс для МЭМС имеет несколько вариаций. Они связаны в основном с технологиями поставщика и собственные технологии. Мы рассмотрим несколько примеров и выделим основные варианты.

Акселерометр и гироскоп с пассивной подложкой
Одна из моделей решения акселерометр-гироскоп изображена на рисунке 2. Имеется пассивная подложка и отдельный кристалл КМОП ИС для обработки сигнала. Элемент МЭМС изготовлен из толстого поликремния (до 30 мкм) путем глубокого реактивного ионного травления и травления т.н. жертвенного слоя (sacrificial etching). Герметизация обеспечивается низкотемпературным слоем из стеклянной фритты. Кристалл КМОП ИС в данном случае расположен над корпусом МЭМС. Данный подход используется компаниями STMicroelectronics и Bosch. Кристалл КМОП может быть расположен рядом с датчиком. Так делают ADI и Kionix/Rohm, либо, наоборот, МЭМС-датчик располагается над кристаллом КМОП, как в устройствах Freescale.

Акселерометр и гироскоп с активной подложкой
Другая модель, изображенная на рисунке 3, имеет активное покрытие. Здесь МЭМС-структура сформирована из кристаллического кремния. Между сплавленными подложками оставлена герметичная полость. Как и в первом случае, используется глубокое реактивное ионное травление и травление жертвенного слоя. Пассивной подложки нет. Герметизация обеспечивается за счет двух слоев низкотемпературного эвтектический расплава (различные комбинации металлов, например включающие AlGe, Au и Au/Sn).
Первый подход, с пассивным слоем, является более простым, однако такая конструкция занимает больше места на кристалле. С другой стороны, для выполнения металлической герметизации требуются дополнительные стадии для нанесения шаблона металлизации. Компания InvenSense является ведущим производителем МЭМС-структур с активной подложкой, которые пользуются высоким спросом у производителей смартфонов.
Кристалл КМОП ИС является неотъемлемой частью любой системы, содержащей акселерометр и гироскоп. Он обеспечивает базовые функции, такие как напряжение смещения, опорное напряжение, компенсация смещения, подстройка, самодиагностика, усиление сигнала, компенсация температурного дрейфа, возбуждение МЭМС-структуры, фильтрация, преобразование аналогового сигнала в цифровой. Кристалл КМОП может содержать процессор для обработки движения. Так сделано в решении MPU-6000/6500 InvenSense с 6 степенями свободы. Следует отметить, что 3D-акселерометр и 3D-гироскоп наряду с интегрированными решениями с 6 степенями свободы вырабатывают цифровой выходной сигнал, соответствующий стандарту I2C или PSI (или обоим). Это два наиболее распространенных в данной области стандарта.
Приведенные примеры наглядно характеризуют представленные на рынке продукты. В будущем устройства станут еще более продвинутыми. Как мы уже упоминали, продолжается работа по дальнейшей интеграции. Автономные датчики сливаются в комбинированные решения с 6 степенями свободы, выполненные на одном МЭМС-кристалле. Это возможно благодаря продвижениям в МЭМС-технологии и методах корпусирования.
Одним из замечательных примеров является намерение STMicroelectronics использовать технологию сквозных отверстий в кремнии при изготовлении корпуса. Она позволяет изготавливать активную подложку без применения связующих проводников, как показано на рисунке 4. Таким образом, структура уменьшается сразу в трех направлениях. Вместе с этим снижается стоимость решения, и улучшаются его характеристики.

Подход STMicroelectronics – в активной подложке с КМОП ИС делаются сквозные отверстия
Барометрические измерения
Вернемся к барометрам. Главным элементом данного прибора является датчик давления. Наиболее важной частью датчика давления является диафрагма.
Кремниевые диафрагмы изготавливаются несколькими способами. Частично это зависит от принципа работы датчика давления. Наиболее часто применяются два принципа: емкостной и пьезорезистивный.
В датчиках пьезорезистивного типа используется пьезорезистор, встроенный в диафрагму. Когда диафрагма колеблется, сопротивление пьезорезистора меняется, что говорит об изменении давления. В емкостных датчиках давления диафрагма является одним из электродом конденсатора. Изменение емкости говорит об изменении давления.
Рассмотрим несколько примеров наиболее распространенных датчиков давления.

Структура пьезорезистивного датчика
На рисунке 5 показан пьезорезистивный датчик. Диафрагма изготовлена из кристаллического кремния путем анизотропного травления кремниевой подложки с ориентацией (100). Скорость травления кремниевых слоев с ориентацией (111) проходит намного медленнее, чем слоев с ориентацией (100). В итоге под диафрагмой получается уникальная усеченная наклонная структура пирамидальной формы. Пьезорезисторы располагаются на краю диафрагмы. Кристалл МЭМС окружен подложкой, которая соединена с держателем и образует герметичную полость (эталонная камера) для проведения абсолютных измерений. Данный подход используется компаниями Honeywell and Freescale.

Структура пьезорезистивного датчика с подложкой из монокристаллического кремния
На рисунке 6 показан пьезорезистивный датчик с диафрагмой другого типа. При изготовлении использовалось комбинация сухого и влажного травления с выращиванием монокристаллического кремния, CMP процесс и травление жертвенного слоя. Над подложкой формируется диафрагма и герметичная полость. Необходимость соединять подложки отсутсвует. В итоге получается меньший по размеру кристалл. Пьезорезистивный элемент располагается на краю диафрагмы, где напряжение максимально. Этот подход получил название VENSENS, его использует STMicroelectronics.
Следует отметить, что барометр содержит два кристалла в одном корпусе. Один – датчик давления, STMicroelectronics и Freescale используют корпуса LGA. В LGA имеется отверстие, через которое внешнее давление достигает чувствительный элемент. Микросхема КМОП выполняет обработку сигнала и формирует цифровой выходной сигнал, совместимый с I2C и PSI.
Рассмотрим пример емкостного датчика давления. Его структура показана на рисунке 7.

Структура емкостного датчика
При изготовлении данной конфигурации использована микромеханическая обработка поверхности, нанесение толстого поликремниевого слоя (около 2 мкм) и травление жертвенного слоя. Герметичная полость и толстая диафрагма, которая служит одной из обкладок конденсатора, расположены над кристаллом МЭМС. Емкостные датчики являются главным элементом системы мониторинга давления в шине.
Наглядный пример данного класса продуктов – система мониторинга давления в шине Freescale. В нем помимо емкостного датчика и кристалла КМОП имеется РЧ-приемопередатчик для передачи данных по беспроводному каналу и микроконтроллер. Все эти элементы заключены в едином корпусе. Данное устройство часто применяется в легковых авто и грузовиках для мониторинга давления в шинах.
Заключение
Мы рассмотрели основные аспекты сочетания датчиков, в т.ч. для создания систем с 10 степенями свободы. Сочетание датчиков – мощная концепция, которая демонстрирует, как получить результат, превышающий сумму компонентов.
Далее были рассмотрены датчики движения, инерциальные датчики и барометры – ключевые компоненты систем с 10 степенями свободы. Были приведены примеры существующих решений.
При создании МЭМС-устройств часто принимаются оригинальные решения. Одни из них осторожные, другие более радикальные, но все они заслуживают внимания, потому что обладают высокой надежностью, низкой стоимостью и позволяют реализовывать новые приложения, о которых нельзя было думать пару лет назад.
Можно с уверенностью сказать, что МЭМС-датчики одинаково значимы для технологии сочетания датчиков и создания систем с 10 степенями свободы, также как и для будущих решений с m степенями свободы.
www.russianelectronics.ru/engineer-r/review/26.09.2012

 


Консультации

Отдел перспективного маркетинга:
Тел.                       + 375 17 398 1054
Email: markov@bms.by
ICQ: 623636020
Бюро рекламы научно-технического отдела
Тел.                       + 375 17 212 3230
Факс:                     + 375 17 398 2181


Home Map

Back

Contact

Engl Russ

© Reseach & Design Center 2014