Новые чипы принесут сверхскорости передачи данных

Об этом сообщил ТАСС генеральный директор Зеленоградского нанотехнологического центра Анатолий Ковалев.Интегральная оптоэлектроника как область электроники, занимается изучением процессов передачи информации по оптическим каналам внутри микросхемы и возможностей увеличения скорости информационного потока. Сегодня весь мир готовится к переходу от медной металлизации в чипах (кристаллах микросхем) на оптическую. Передача информации электронами будет происходить по каналу, который встроен непосредственно в микросхему. «Это означает кратное изменение скорости и объемов передаваемой информации. В цифровых микросхемах скорость передачи данных возрастет до 40-60 раз. Данные технологии применимы в сфере создания мобильных сетей следующего поколения (5G) и увеличения быстродействия и энергоэффективности суперкомпьютеров и дата-центров. К такой революции мы тоже готовимся, это одно из направлений работы Центра НТИ «Сенсорика», — пояснил А. Ковалев.

Сверхскорости

Интегральная оптоэлектроника, о которой говорит представитель Центра компетенций НТИ, откроет новую эпоху сверхскоростной передачи данных. Эффект от перехода на использование оптической металлизации в чипах будет сравним с результатами перехода к оптоволоконным сетям. Инновации принесут сверхскорости в мир интернета, телефонии, телевидения, всех областей, связанных с информационно-коммуникационными технологиями.

Для космических аппаратов скорость передачи данных тоже важна, но еще важнее — вес самого оборудования. Спутники и пилотируемые аппараты имеют ограниченную грузоподъемность. «И поэтому здесь переход на оптоэлектронику, который существенно улучшает весовые и габаритные значения микросхем и соответствующей аппаратуры, крайне критичен. Наши разработки в этой сфере тоже будут востребованы», — говорит А. Ковалев.

Триллионы сенсоров

Сенсорика — широкая научная область. Датчики могут следить за самыми разными видами воздействий на среду или конкретные объекты, включающими химические, механические, акустические изменения и малейшие скачки в радиочастотных диапазонах. Микроэлектроника развивается так быстро, что в течение следующих десяти лет потребность в сенсорах превысит объем производства в 1 трлн единиц в год, говорит директор Центра компетенций НТИ «Сенсорика», доктор технических наук Сергей Гаврилов.

Среди проектов, на которые делает ставку С. Гаврилов, — создание мультисенсорной платформы для автомобильной промышленности. Центр НТИ «Сенсорика» планирует участвовать в совместном проекте с холдингом «Камаз» по разработке беспилотного автомобиля. Множество датчиков, разработанных учеными, станут «органами чувств» машины, позволяющими ей собирать информацию о внешней среде и работе собственной системы и корректировать процессы выполнения задач, поставленных человеком.

Производственной площадкой для создания первых партий устройств для «умных» автомобилей, в частности, станет Калужский завод электронных изделий «Автоэлектроника». «Потенциал в этих разработках есть, весь мир этим занимается. Если мы не будем создавать систему «умного» автомобиля, то Россия будет вынуждена закупать импортные образцы. В нашей стране для развития этого направления есть и головы, и производство можно наладить в России», — пояснил главный конструктор АО «Автоэлектроника» Борис Кривц.

Диагностика по Wi-Fi

В самом ближайшем будущем сенсорными станут аппараты гемодиализа, которые можно будет носить с собой в виде рюкзака, продолжает перечислять разработки С. Гаврилов. Миниатюрные и интеллектуальные устройства будут сравнимы с искусственными органами, поддерживающими функции организма. Телемедицина — еще одна перспективная область применения сенсоров. Пациент сможет из дома высылать врачу данные о температуре, уровне сахара, давлении и состоянии сосудов. При этом кислотность желудка можно будет самостоятельно измерить инвазивным путем — с помощью датчика-пилюли и пары глотков воды. Сбором, обработкой и передачей этой информации для диагноза будут заниматься миниатюрные сенсоры, которые изобрели в Центре НТИ «Сенсорика». Данные будут передаваться по беспроводным сетям.

«В этой области ключевым участником консорциума является Первый Московский государственный медицинский университет имени И. М. Сеченова. В структуре института почти год назад был создан совместный центр бионических систем. Наши ученые совместно с медиками пытаются найти незанятые ниши в создании различных имплантируемых устройств, нацеленных на человека», — сказал С. Гаврилов.

Датчики, измеряющие параметры живого организма, нужны не только людям, но и животным. Центр НТИ уже реализует проект в сфере сельского хозяйства, суть которого — помочь молочным компаниям контролировать качество молока еще до его фактического производства. Речь об измерениях реакции организма коровы на потребляемые корма. «Качество комбикорма влияет на уровень pH в желудке коровы, который влияет на качество молока и мясной продукции. Беспроводной сенсор помещается в желудок коровы, чтобы в течение нескольких лет мы могли контролировать уровень pH», — поясняет директор Центра НТИ «Сенсорика».

«Интернет всего»

Магнитные, оптические, радиочастотные и другие датчики — ключевое периферийное устройство интернета вещей. Сеть сенсоров создает экосистему для общающихся между собой устройств. По прогнозам экспертов, модели смартфонов 2020-х уже будут содержать в себе до 20 датчиков, говорит С. Гаврилов. «Мировые дорожные карты в сфере электроники говорят нам, что интернет вещей — это сегодняшний день, а завтрашний день — это уже «интернет всего» (the internet of everything). Это реальное будущее, которое потребует триллионы сенсоров», — пояснил С. Гаврилов. Если интернет вещей предполагает обмен информацией между устройствами, то «интернет всего» будет представлять собой множество систем, самостоятельно принимающих решения в таких важных вопросах как обеспечение безопасности людей.