Как российская микроэлектроника дошла до экспортного уровня

Импортозамещение даёт стимул для развития всех отраслей науки. Микроэлектроника не исключение: новые производства развиваются по всей цепочке — от написания софтов до производства электронных устройств, — рассказывает в интервью генеральный директор компании «Нанотроника» Юлия Сухорослова.

Одним из самых приоритетных направлений является кристальное производство чипов на кремниевых пластинах. Сложный процесс освоен всего в нескольких странах мира. Для запуска необходимо много новейшего оборудования, разработкой которого сейчас и занимаются наши инженеры.

До недавнего времени предприятия работали в одну смену, не всё оборудование было загружено. Но потребность в российской компонентной базе растет, упор идёт на всю аналоговую, цифровую, СВЧ- и силовую микроэлектронику.

Стратегическая цель разработчиков — довести отечественное оборудование в этой сфере до серийного промышленного уровня и совместить в едином технологическом цикле. Естественно, качество производимой продукции должно оставаться на том же уровне. Сейчас активно рассматривается возможность экспорта нашего оборудования в страны, которые также хотят иметь независимую микроэлектронику — Ближний Восток, Индия, Латинская Америка.

Надеемся, что в скором времени этот перечень станет ещё больше ❤️

Мини-сервер в космосе: российские инженеры запускают уникальный спутник

Инженеры из компании RuVDS, специализирующейся на облачных технологиях, и ОКБ «Пятое поколение», занимающегося разработкой спутников, объединились, чтобы создать уникальный космический проект ⚡️

Спутник легче 500 граммов выполняет функции полноценного сервера с панелью управления Ispmanager. Миниатюрный аппарат позволит тестировать ПО на орбите, что раньше казалось невозможным.

Задачи для инженеров были серьезными: как уместить системы электропитания, ориентации и радиопередачи в столь малый объём? Это решили через дизайн, напоминающий сложенные треугольником солнечные батареи. Спутник также оснащён микрокомпьютером и камерой, которые добавляют возможность наблюдать за состоянием спутника и записывать данные о его работе.

Такие проекты помогают совершенствовать технологии, которые мы используем каждый день, от интернета до облачных сервисов 🔧

Микросхемы – это мозги всех современных устройств, от телефонов до автомобилей. Они состоят из множества крошечных компонентов, вроде транзисторов и резисторов, которые собраны на одной пластинке из кремния. Но как стать частью этой высокотехнологичной области?

🔧 Для начала важно иметь прочное техническое образование. И не просто диплом, а настоящую базу знаний, которая станет вашим инструментом для решения инженерных задач.

Подумайте, какое направление вас привлекает больше всего. Например:

⏺ Микроэлектроника: создание микросхем и технологий, которые делают технику умнее.
⏺ Электротехника: работа с электричеством и энергосистемами.
⏺ Информатика и вычислительная техника: программирование, алгоритмы и разработка.

😉Здесь на этапе учёбы важно уделять внимание профильным дисциплинам: схемотехника, материаловедение, и языки описания аппаратуры (например, Verilog или VHDL).

Чтобы выделяться среди других специалистов, начните осваивать профессиональные инструменты уже в университете:
⏺ Системы автоматизированного проектирования (EDA), такие как Cadence или Synopsys, для разработки схем.
⏺ Фотолитография и материалы — разберитесь, как производятся кремниевые пластины и как на них формируются компоненты.
⏺ Программирование и анализ данных, чтобы тестировать схемы и оптимизировать их работу.

Работа инженера включает множество этапов, начиная от проектирования схемы и проверки её работы до оптимизации размера и энергопотребления. Это сложный, но увлекательный процесс, который требует креативного подхода, внимания к деталям и постоянного взаимодействия с командой.

Советы начинающим инженерам
⏺ Начните с мелких проектов: создайте простые устройства, чтобы понять основы.
⏺ Постоянно учитесь: микросхемы становятся всё сложнее, поэтому важно быть в курсе новых технологий.
⏺ Вступайте в профессиональные сообщества, участвуйте в конференциях и хакатонах.

Увидели здесь

Как звук превращается в цифру: что стоит за этим чудом?

Теорема Котельникова, или теорема отсчетов, лежит в основе работы аналого-цифровых преобразователей (АЦП). Эта теорема утверждает, что сигнал с ограниченной полосой пропускания можно полностью восстановить, если он был преобразован в цифровую форму с частотой дискретизации, вдвое превышающей максимальную частоту в спектре сигнала.

Посмотрим на примере звукового сигнала:
Когда микрофон улавливает звук, он преобразует колебания воздуха в аналоговый электрический сигнал. Этот сигнал непрерывен, но чтобы записать его в цифровом формате, его необходимо представить в виде последовательности чисел. Здесь вступает в силу теорема Котельникова: АЦП преобразует аналоговый сигнал в дискретный, снимая отсчеты с определенной частотой, которая должна быть как минимум вдвое выше максимальной частоты звука, чтобы сохранить все детали.
Например, для звука с верхней границей спектра в 20 кГц (человеческий слуховой диапазон) частота дискретизации должна быть не менее 40 кГц. На практике используют стандартную частоту 44,1 кГц, чтобы учесть возможные искажения.

В процессе два этапа:

⏺Дискретизация — снятие отсчетов сигнала через равные промежутки времени.

⏺Квантование — округление значений отсчетов до ближайших уровней, которые могут быть закодированы в цифровой форме.

Где еще заметить теорему
Теорема Котельникова — не только о музыке, это универсальный принцип, который помогает инженерам работать с любыми сигналами. А звук — лишь одна из сфер, где теорема задает правила.

Самый вместительный SSD с новым интерфейсом: Micron представил свою разработку

Инженеры компании Micron, крупнейшего отечественного производителя микроэлектроники, разработали первый в мире SSD с интерфейсом PCIe Gen5 и ёмкостью 60 ТБ. Это высокоскоростная шина, которая разгоняет передачу данных до невероятных скоростей ⚡️

Micron уже более 30 лет занимается созданием решений для хранения данных, в том числе для серверов и центров обработки данных (ЦОДов). Ранее компания разработала энергоэффективную память NAND и SSD для высокопроизводительных вычислений.

Вот лишь несколько задач, которые решили инженеры при создании SSD ✔️
На этапе проектирования нужно было объединить рекордную ёмкость, высокую скорость передачи данных и низкое энергопотребление. Ключевым решением стало применение новейшей технологии 3D NAND и оптимизация внутреннего интерфейса SSD для работы в условиях максимальных нагрузок.

Новый накопитель идеален для применения на серверах и в ЦОДах, где требуется обработка огромных объёмов данных с минимальными задержками. Это поможет ускорить анализ медицинских данных, повысить эффективность ИИ-систем или облачных сервисов.

Что это даёт 🔧
Быстрая обработка информации и энергоэффективность снижают расходы и экологическую нагрузку. Компании смогут обрабатывать данные быстрее и экономичнее, а клиенты — получать услуги с минимальными задержками. Например, хранение и анализ медицинских изображений станут более доступными и быстрыми, что может спасти жизни.

Еще один тренд в развитии цифровой инфраструктуры.

Умный дом от Яндекса: как инженеры связывают устройства в единую систему

Интернет вещей (IoT) — это технология, которая превращает привычные устройства в участников единой цифровой экосистемы. Они обмениваются данными и взаимодействуют друг с другом, делая мир более связанным. За этим стоят инженеры-разработчики протоколов связи, алгоритмов обработки данных и архитектуры взаимодействия.

Что делает Яндекс.Станцию центральным узлом умного дома ⭐️
Алиса — самая верхушка айсберга. Главная инженерная задача — объединить устройства, использующие разные протоколы связи, в одну сеть.
Яндекс.Станция работает как центральный шлюз, используя Wi-Fi для подключения к интернету и протокол беспроводной связи Zigbee, разработанный для связи с домашними устройствами. Он потребляет меньше энергии, чем Wi-Fi, и позволяет устройствам передавать сигналы даже на большие расстояния через другие устройства-соседи. Это делает его идеальным для управления лампами, датчиками и другими бытовыми приборами, работающими на батарейках.

Как устройства взаимодействуют друг с другом?
Каждое устройство в умном доме имеет встроенный модуль связи. Например:

⏺Лампы получают команды через Zigbee, где управляющий сигнал активирует определенную цепь в их микроконтроллере.

⏺Датчики движения отправляют сигналы в реальном времени на центральный узел, который интерпретирует их и запускает запрограммированные сценарии.

⏺Камеры наблюдения передают видеопотоки через локальную сеть, сжимая данные для минимизации нагрузки на сеть.
Инженеры создают прошивки для каждого устройства, чтобы они могли обрабатывать команды и взаимодействовать друг с другом через шлюз. Синхронизация происходит благодаря общим стандартам связи и алгоритмам обработки данных, заложенным на этапе разработки.

Какие еще решения скрыты в технологии? 

⏺Обработка данных в реальном времени. Система анализирует запросы пользователя и данные с устройств, синхронизируя их через облачную инфраструктуру. Например, сигнал с датчика движения активирует освещение.
⏺Шлюзы для разных стандартов. Для объединения устройств с различными протоколами связи инженеры используют мультипротокольные шлюзы, встроенные в Яндекс.Станцию. Они преобразуют сигналы из одного формата в другой.
⏺Сценарное управление. Устройства работают в связке. Так, сценарий "утро" может включать свет, поднимать шторы и запускать кофеварку.
От умного дома к умному городу 🔧
Технологии умного дома — лишь первый шаг. IoT-инженеры создают системы, объединяющие  городскую инфраструктуру: датчики на парковках, системы управления уличным освещением, управление транспортными потоками работают по схожим принципам.
Умный дом — это миниатюрная модель будущего, где инженеры связывают между собой миллионы разнородных устройств, создавая единую, гибкую и взаимодействующую экосистему.

Как инженеры сделали прибор, который позволяет управлять компьютером?

Правая рука всех пользователей компьютера — мышка. Сегодня мы расскажем, как она определяет направление движения и помогает нам пользоваться компьютером. 

Самые распространенные мыши — оптические. Они работают благодаря отражению света от поверхности: установленный под небольшим углом светодиод мыши через пластиковую линзу-призму подсвечивает поверхность, по которой двигают манипулятор. Через другую линзу, которая усиливает отраженный от поверхности свет, система получения изображений фотографирует поверхность с частотой более 1 кГц.

Чтобы определить, в какую сторону двинулась мышь, микропроцессор обрабатывает их и находит разницу между прошлым фото и нынешним. Этот алгоритм повторяется более 1000 раз в секунду ⚡️

Оптические мыши бывают светодиодные и лазерные.
В первых светодиод подсвечивает мельчайшие неровности на поверхности стола и регистрирует их. Именно поэтому на идеально гладких поверхностях светодиодные мыши работать не могут, микропроцессор не видит разницы между фотографиями до и после.

Принцип работы лазерных мышей такой же, но вместо светодиода в них стоит лазерный диод, который излучает свет с более высокой длиной волны, что позволяет мыши отслеживать более мелкие неровности и изменения. Поэтому такие мыши эффективнее на гладких и однородных поверхностях.

Когда процессор просчитал изменение расположения мыши, он преобразует данные о движении в координаты относительно экрана компьютера и передает их через интерфейс в систему. Именно благодаря этому курсор мыши и двигается по экрану 🌊

Измерить можно всё, даже активность мышц

Электромиография (ЭМГ) — это метод исследования, в котором происходит оценка электрической активности мышц. 

Датчик представляет из себя электрод с платой постобработки, который фиксирует электрические сигналы, возникающие в мышцах во время их сокращения.

Они применяются в медицинской диагностике, протезировании, реабилитации.
Разработчики медицинского оборудования все чаще внедряют неинвазивные методы, с помощью которых можно вести взаимодействие с пациентом и следить за его состоянием или создавать новый интерфейс взаимодействия.

Сотрудники МЭИ и основатели компании
«Сутура Медтехнологии» Степан Чуйкин и Павел Анучин работают над созданием многоканальной системы для бионических протезов рук — Sutura MYOband. Уникальность разработки в том, что она вынесена за пределы самого устройства, и за счет этого ее можно устанавливать на разные протезы.

А в Самарском государственном медицинском университете ученые работают над созданием «умного» миографа MioSprut — бионического диагностического устройства с программным комплексом для занятий спортом, фитнесом, а также для реабилитации.

Вот так физические явления помогают людям изобретать новые технологии ❤️

ИТЭЛМА: технологии для автомобилей и за их пределами

Компания «ИТЭЛМА» — ведущий российский разработчик и производитель автомобильной электроники и компонентов. Компания развивает технологии и активно пополняет штат молодыми специалистами. Расскажем об их профилях и недавних кейсах.

Что делает ИТЭЛМА?

⏺ Разработка и производство автомобильной электроники: включает системы управления двигателем, приборные панели, блоки управления и другие компоненты.
⏺ Интеллектуальные системы для транспорта: в том числе системы помощи водителю и автоматизированные системы управления.
⏺ Инновационные технологии для сельского хозяйства: автопилоты и другая автоматизация.

Новинки, которыми гордится ИТЭЛМА ⚡️

⏺ Первый российский автопилот для сельхозтехники: система автоматического управления для сельскохозяйственных машин повышает эффективность и точность выполнения полевых работ.

⏺ Отечественная система ESP для автомобилей: в прошлом году начали производство системы курсовой устойчивости (ESP) для автомобилей Lada.

⏺Интеллектуальная система заряда электробусов: платформа для быстрого заряда батареи электробусов без развёртывания контактной инфраструктуры.

Компания открывает новые направления и ищет талантливых выпускников-инженеров.
Следите за вакансиями и проектами от них.

Как российские ученые спасают жизни с помощью 3D-печати

Направление 3D-печати костных имплантатов активно развивается в России и помогает спасать жизни людей и восстанавливать их здоровье ❤️

Идеальное соответствие моделей костей анатомии пациента, биосовместимость материалов и быстрое заживление — основные причины стремительного прогресса в данной технологии. 
Усилия российских ученых и врачей дарят людям шанс на комфортную жизнь даже в самых тяжёлых ситуациях. С каждым днём историй с хорошим концом становится всё больше. 

В 2018 году в Перми у 10-летней девочки был диагностирован синдром Клеменса-Бона, вызывающий патологию костной ткани. Благодаря 3D-печати ей была создана и имплантирована модель нижней челюсти, позволившая восстановить функциональность и внешний вид. 

В 2020 году в Москве хирурги использовали 3D-печатный имплантат черепа, чтобы восстановить поврежденную часть черепа у пациента, получившего травму головы. 
В Санкт-Петербурге пациенту с дефицитом костной ткани в области тазобедренного сустава был имплантирован 3D-печатный трансплантат, созданный из биосовместимого материала.

3D-печать в медицине используется в разных регионах России, а со временем она поможет спасти ещё больше жизней 🌊

Как инженеры вызывают дождь

Проблема добычи воды, к сожалению, не канула в прошлое. Но если раньше люди надеялись на шаманов, то сейчас преобладает инженерный подход. Провоцировать осадки можно искусственным путем с помощью различных «агентов».

Алексей Смирнов, российский инженер и изобретатель, впервые описывает это в авторском свидетельстве на изобретение под названием «Дистанционный электромагнитный способ изменения погоды» в 1986 году.
Сейчас этот проект носит название «Урания».

В 1989 г. изобретатель организовал Лабораторию прикладной геокосмической физики и вместе с двумя коллегами, инженером-океанологом Станиславом Николаевым и инженером-механиком Владимиром Алимовым, приступил к экспериментам 🔧

Генератор формирует электромагнитные сигналы определенной формы и частоты, антенна направляет пучок этих сигналов в расчетную зону ионосферы Земли, где они создают условия для изменения погоды в заданном районе земного шара. Это позволяет перераспределять атмосферную влагу туда, где её мало, или удалять оттуда, где воды в избытке.

Засуха 1992 г. грозила неурожаем картофеля в Каширском районе. Дожди, вызванные «Уранией», решили проблему. В том же году над засушливыми полями Казахстана искусственно вызванные осадки достигали 150% климатической нормы, что привело к рекордному урожаю.

Сегодня подобные технологии помогают справляться с последствиями изменения климата и предотвращать засухи, оставаясь инструментом в борьбе за устойчивое сельское хозяйство