авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ «ОБРАЗОВАНИЕ» ПОДДЕРЖКА ВУЗОВ, ВНЕДРЯЮЩИХ ИННОВАЦИОННЫЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПРОГРАММЫ ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ...»

-- [ Страница 4 ] --

В Приложении 3.5 приведены утвержденные учебные программы дополнительной подготовки и повышения квалификации кадров по следующим курсам: “Проектирование библиотечных элементов АИС”, ”Проектирование цифровых КМОП блоков”, “Проектирование топологии КМОП АИС”.

В 2006 году на базе ЦФК ПЭКБ прошли повышение квалификации человек из шести регионов РФ, которые перечислены в Таблице 3.4.

В ЦФК «Нанотехнологии в электронике» проведены работы по созданию современной лаборатории «Элементная база наноэлектроники». Прежде всего, на базе существующей технологической лаборатории изготовления микросхем на основе структур арсенида галлия, проведена перепланировка для размещения новейшего технологического оборудования. В рамках модернизации технологического оборудования готовится поставка новейшего технологического оборудования, указанного в Приложении 3.6. Данное оборудование будет использовано как оборудование коллективного пользования, что позволит более эффективно проводить научные исследования и подготовку высококвалифицированных научных и инженерных кадров в области разработки и создания сверхбыстродействующей элементной базы для систем телекоммуникаций и радиолокации.

Кроме технологии изготовления новейших приборов наноэлектроники необходимо иметь инструменты и способы исследования и измерения параметров приборов. С этой целью в ЦФК создана лаборатория измерения СВЧ параметров схем и приборов нано- и микроэлектроники (состав оборудования представлен в Приложении 3.6). Комбинация приобретаемого измерительного оборудования с уже имеющимися в распоряжении центра приборами обеспечивает создание законченного комплекса по измерению СВЧ характеристик полупроводниковых приборов в диапазоне до десятков гигагерц. Кроме того, для физического Таблица 3.4.

Данные о прохождении повышения квалификации в области проектирования электронной компонентной базы специалистов из различных регионов Российской Федерации № ФИО, уч.степень, Место работы п/п Уч.звание 1. Ковалев Андрей Владимирович, Таганрогский государственный к.т.н, доцент радиотехнический университет 2. Печерская Екатерина Анатольевна, Пензенский государственный университет к.т.н, доцент 3. Соловьев Виталий Анатольевич, Пензенский государственный университет к.т.н, доцент 4. Тында Александр Николаевич, к.ф- Пензенский государственный университет м.

н, доцент 5. Соловьева Елена Сергеевна, Пензенский государственный университет преподаватель 6. Козынко Петр Андреевич, Московский институт электроники и ассистент математики 7. Самбурский Лев Михайлович, Московский институт электроники и ассистент математики 8. Орехов Евгений Вадимович, Московский институт электроники и ассистент математики 9. Страродубов Андрей Юрьевич, Московский институт электроники и ассистент математики 10. Торговников Ростислав Московский институт электроники и Александрович, ассистент математики 11. Герасимов Руслан Александрович, Московский институт электроники и ассистент математики 12. Осочкин Станислав Сергеевич, Московский институт электроники и ассистент математики 13. Литвинов Владимир Георгиевич, Рязанский государственный к.т.н, доцент радиотехнический университет 14. Челебаев Сергей Валерьевич, Рязанский государственный старший преподаватель радиотехнический университет 15. Шемонаев Николай Викторович, Рязанский государственный к.т.н, доцент радиотехнический университет 16. Михайлов Алексей Сергеевич, к.т.н НИИ измерительных систем им. Ю.Е.

Седакова 17. Халецкий Роман Александрович, Санкт-Петербургский государственный к.т.н, Старший преподаватель университет информационных технологий, механики и оптики 18. Строганов Андрей Владимирович, Воронежский государственный к.т.н, доцент технический университет 19. Мещеряков Сергей Александрович, Воронежский государственный к.т.н., доцент технический университет моделирования процессов, проходящих в приборах СВЧ диапазона, заказан пакет программ Sonet, который оплачен и планируется поставка в феврале 2007 года.

Приобретенное технологическое и контрольно-измерительное оборудование позволит успешно реализовывать учебный процесс и исследовательские работы студентов и аспирантов в области моделирования и разработки новых приборов, совершенствованию технологии изготовления элементной базы для сверхширокополосных систем приема и передачи высокочастотных сигналов на основе полупроводниковых гетероструктур.

Наиболее значительные результаты при внедрении нового оборудования в учебный процесс достигнуты в ЦФК «Перспективные телекоммуникационные технологии». Сформированы учебно-исследовательская лаборатория по специальности 210403 «Защищенные системы связи» аспирантской программе 051213 «Системы, сети и устройства телекоммуникаций», Испытательная Телекоммуникационная Лаборатория по электромагнитной совместимости (ИТЛ ЭМС) с государственной сертификацией и лабораторный комплекс международного уровня на базе оборудования и методик фирмы CISCO для разработки и эксплуатации мобильных сетей передачи данных для подготовки специалистов мирового уровня в области построения мобильных сетей связи.

Параллельно с процессом приобретения и запуска новых приборов и комплексов (перечень оборудования представлен в Приложении 3.7) создана методическая база для освоения и использования нового лабораторного оборудования для проведения инновационных, учебных и исследовательских работ. Разработаны 4 цикла учебных работ по темам «Защищенные системы связи», «Быстрое моделирование и прототипирование перспективных программно-аппаратных комплексов беспроводной связи», «Учебный класс CISCO», «Электромагнитная совместимость». Ниже приводится краткая характеристика этих циклов.

1. Цикл учебных работ по «Защищенным системам связи».

а) Предотвращение негласного съема информации В состав исследовательского комплекса входит оборудование по курсу «Инженерно-физические средства защиты информации». Комплекс позволит студентам, магистрам и аспирантам изучать технические средства, предназначенные для поиска, обнаружения и подавления средств негласного съема информации по проводным и беспроводным каналам связи, а также осваивать методики защиты информации, используя технические средства.

б) Обеспечение защиты при работе радиосредств в УКВ-диапазоне Набор средств по УКВ-связи, предназначается для проведения студентами, магистрами и аспирантами исследований в области передачи информации в УКВ диапазоне. Также комплекс позволит изучать существующие и создавать новые методы и алгоритмы обеспечения защиты информации при передаче сигналов в УКВ-диапазоне.

в) Защищенные беспроводные сети Комплекс предназначен для проведения студентами, магистрантами и аспирантами лабораторных и исследовательских работ по изучению современных методов построения беспроводных сетей, включая технологию ортогонального частотного разделения каналов и методов обеспечения безопасности в беспроводных сетях. Комплекс позволяет изучать и разрабатывать протоколы передачи данных для специфических задач в области беспроводных систем передачи данных.

г) Беспроводные сенсорные сети Комплекс предназначен для изучения студентами, магистрами и аспирантами принципов построения сенсорных сетей связи. А также для проведения лабораторных и исследовательских работ по разработке новых протоколов для беспроводных сенсорных сетей и построения сенсорных сетей для различных задач.

2. Цикл «Быстрое моделирование и прототипирование перспективных программно-аппаратных комплексов беспроводной связи».

а) Проектирование встроенных систем Программно-аппаратный комплекс включает в себя отладочные модули на базе сигнальных процессов и совместимое с ними программное обеспечение.

Комплекс предназначен для изучения студентами, магистрами и аспирантами основ по созданию моделей встроенных систем связи, с дальнейшим проведением лабораторных и научно-исследовательских работ по созданию и отладки этих систем.

б) Антенно-фидерные устройства (АФУ) и моделирование распространения радиоволн Данный комплекс предназначен для проведения студентами, магистрами и аспирантами лабораторных и научно-исследовательских работ по изучению и исследованию параметров антенн и исследованию затуханий сигналов при распространении в радиоэфире при различных условиях распространения, а также при распространении радиосигналов в фидерах приемо-передающей аппаратуры.

в) Локальные компьютерные сети Комплекс предназначен для изучения студентами, магистрами и аспирантами принципов построения локальных компьютерных сетей, и проведения лабораторных и исследовательских работ по защите информации в локальных компьютерных сетях используя различные протоколы передачи данных.

3. Цикл «Учебный класс CISCO».

Комплекс предназначен для проведения студентами, магистрами и аспирантами лабораторных и научно-исследовательских работ по построению мобильных систем связи на базе оборудования CISCO и защиты информации в данных сетях.

4. Цикл «Электромагнитная совместимость».

а) Электромагнитная совместимость (ЭМС) Комплекс оборудования для Центра Коллективного Пользования предназначен для проведения лабораторных, научно-исследовательских и опытно конструкторских работ. Комплекс оборудования позволяет студентам, магистрам и аспирантам проводить различного рода измерения и диагностику оборудования радиосвязи (аналоговых, цифровых мобильных терминалов и базовых станций любых стандартов, наземной и спутниковой связи), а также набор предварительных измерений телекоммуникационных устройств на электромагнитную совместимость в соответствии со всеми коммерческими стандартами.

б) Измерение мощности и решение проблемы «ближний-дальний»

Данный комплекс предназначен для измерения мощности в проводных и беспроводных сетях связи. Комплекс позволяет проводить оценки мощности сигналов от различных абонентов находящихся на разном расстоянии от точки приема сигналов, что позволяет проводить исследование проблемы «ближний дальний» для принятия последующих решений.

В ЦФК «Математическое моделирование и проектирование информационноуправляющих систем» приобретено лабораторное оборудование для лаборатории «Радиооборудование ИУС».

В ЦФК «Электроника биомедицинских и экологических систем» закуплено оборудование для лабораторного практикума «Биомедицинские электронные приборы и аппараты»

Перечень лабораторных работ:

1. Электрокардиограф «Кард». Основные принципы функционирования.

2. Методы цифровой обработки электрокардиограмм.

3. Элетроэнцефалографический комплекс «Нейровизор». Основные принципы функционирования.

4. Исследование спектральных характеристик фоновой ЭЭГ.

5. Регистрация вызванных потенциалов. Методы анализа вызванных потенциалов при оптической стимуляции.

6. Применение эффекта Доплера для неинвазивного измерения скорости кровотока. Анализ сонограммы.

7. Ультразвуковые методы биомедицинской визуализации.

8. Измерения параметров костной ткани с помощью ультразвукового денситометра.

9. Исследование параметров биполярных импульсов электрической дефибрилляции.

10. Моделирование оптической схемы фотометра биологических жидкостей.

3.2.4. Внедрение новых современных форм и методов в учебном процессе с учетом потребностей и заказов работодателей Новые современные формы и методы в учебном процессе внедрялись на основе компьютерных методов, обеспечивающих повышение роли самостоятельной работы студентов.

В рамках проекта развития компьютерных технологий при организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по различным направлениям разработки электронной компонентной базы и систем на кристалле, был разработан блок дистанционных лабораторных работ по курсу “Моделирование в среде ТСАD”. Данные работы преобразованы в электронный вид, пригодный для дистанционного освоения, в соответствии с требованиями факультета дополнительного и дистанционного образования (ДДО). Работы имеют следующие названия: «Введение в среду приборно-технологического моделирования TCAD», «Программа технологического моделирования DIOS», «Технологическое моделирование n-МОП структуры с использованием различных моделей имплантации», «Моделирование структуры и расчет электрических параметров n МДП транзистора», «Исследование латерального двухколлекторного биполярного магниточувствительного транзистора средствами программ TCAD», «Расчет напряжения пробоя элементов интегральных схем с использованием системы приборно-технологического моделирования TCAD», «Трехмерное моделирование МОП-транзисторов КНИ-типа».

Данные работы доступны по электронному адресу:

http://www.mocnit.miet.ru/iop-miet/iop_rez.html, раздел кафедры интегральной электроники и микросистем (ИЭМС). Развитие компьютерных технологий позволяет организовать самостоятельную работу студентов, обучающихся по различным направлениям разработки электронной компонентной базы и систем на кристалле.

Разработаны 2 мультимедийных курса лекций, позволяющих обеспечить доступ к инновационной образовательной программе региональным потребителям образовательных услуг посредством применения новых информационных технологий дистанционного обучения.

В Приложении 3.8 приведены описания мультимедийных курсов “Компоненты ИС и их модели” и “Введение в технику СВЧ ” В ходе выполнения проекта организован учебный процесс в специализированном классе по проектированию систем на печатных платах на основе программных продуктов фирмы «Mentor Graphics» и проведены работы по разработке и согласованию учебной программы трехмерного проектирования на основе продукта фирмы «PTC»;

разработаны программа и семестровый план изучения пакета программ Expedition PСB.

В ЦФК «Микросистемная техника и технология электронных устройств»

начаты занятия с магистрантами по новому инновационному учебному курсу, включающему лекционные занятия (136 часов) и лабораторные работы (68 часов) в открытом Центре проектирования «МИЭТ-Mentor Graphics». Курс комплексно охватывает вопросы сквозного проектирования систем на печатных платах от схемотехнической проработки к топологической проработке и генерации данных для производства.

С компанией «Mentor Graphics» достигнута договоренность и получены 07.09.2006 г., дополнительно к договору, лицензии на три дополнительных учебных места в классе «МИЭТ- Mentor-Graphics».

Компании «Mentor Graphics» и руководству российского представительства компании (фирма «Megratec») представлен утвержденный руководством МИЭТ учебный семестровый план обучения магистров. План разработан на основе инновационного курса по САПР «Mentor Graphics».

Подписано соглашение о сотрудничестве по созданию центра подготовки специалистов между МИЭТ и компанией «Pro Technologies» на основе лицензионных программных продуктов компании РТС (соглашение № ЦМЭ/ от 05 сентября 2006 г.) для центра проектирования 3D CAD «МИЭТ – Pro Technologies» в 2006г.

Создан «Дизайн-Центр проектирования электронных средств» на каф.

Микроэлектроника при ЦФК “Микроэлектроника и микросистемная техника” руководителем назначен сотрудник каф. МЭ проф. Адамов Ю.Ф. Созданный дизайн центр предназначен для ведения научно-образовательной работы по направлению ЦФК со специализацией в области проектирования электронных средств для микроэлектроники и микросистемной техники.

С сентября 2006 года открыт Центр проектирования и совместная образовательная программа с компанией Synopsys, приступила к занятиям магистерская группа по подготовке по направлению «Автоматизированное проектирование БИС средствами САПР Synopsys».

В процессе обучения используется дистанционное обучение магистрантов специалистами Synopsys for Armenia.

Группа состоит из 20 магистрантов. Из них10 магистрантов работают на кафедре по темам магистерских диссертаций, предложенных специалистами Synopsys for Armenia, и утвержденными на кафедре. 5 магистрантов работают на Микростайл. 5 магистрантов работают на кафедре.

Разработана учебная программа, согласованная с представителями Synopsys for Armenia.

С целью обеспечения адекватного оценивания знаний и умений студентов разработан программно-аппаратный комплекс интеллектуального тестирования (ПАК ИТ) предназначен для осмысленного опрашивания студентов, т.е. для опроса с учетом контекста предыдущих вопросов и ответов. ПАК ИТ позволяет оценить знания студента по данному предмету более объективно, чем с использованием традиционных систем компьютерного тестирования. Это достигается за счет того, что проверке подвергается не только знание формулировки определения (что и делается в большинстве тестовых систем), а глубина осознания проблемы студентом и его понимание значения той или иной проблемы в более широком контексте. На первом этапе разработки выработаны новые подходы к организации учебного процесса с помощью когнитивных технологий тренажеров. Рассмотрены общие положения организации интеллектуального тестирования. Разработана логика взаимодействия компонентов ПАК ИТ, представлены соответствующие схемы, описаны основные функции комплекса. В результате дальнейшей разработки ПАК ИТ позволит:

- проводить автоматизированный контроль знаний на всех ступенях обучения в соответствии с Болонским процессом;

- объективно оценивать компетентность испытуемого в отличие от традиционных методов тестирования;

- уменьшить трудозатраты на итоговый и промежуточный контроль знаний студента.

Детальное описание ПАК ИТ приведено в Приложении 3.9.

Дополнительно разработана методика создания и использования программных средств интеллектуальных технологий (интеллектуальных тренажеров) в учебном процессе. Рассмотрен подход к построению системы обучения на основе e-learning технологий с использованием интеллектуальных тренажеров. Рассмотрена организация входных и выходных данных как на этапе проектирования тренажера так и на этапе работы с ним. Представлена инфологическая модель предметной области ИТ. В качестве примера реализации тренажера представлен интеллектуальный тренажер решения транспортной задачи (Приложение 3.10).

3.3. Развитие на базе МИЭТ сети Центров коллективного пользования, как инфраструктуры для образовательной и научно-инновационной деятельности по полному циклу подготовки кадров и создания изделий электроники в цепочке «электронная компонентная база – микросборки и микросистемы – сверхточная сборка РЭА».

Главной целью развития сети Центров коллективного пользования МИЭТ являлось формирование на территории Российской Федерации замкнутого сквозного цикла по разработке и производству изделий микросистемной техники, электронной компонентной базы и электронной аппаратуры с использованием новейших средств САПР и технологий производства, что решает задачи подготовки высокопрофессиональных специалистов для отрасли и создания изделий мирового уровня.

В рамках реализации запланированных работ в 2006 г. решались следующие задачи:

Создание ЦКП “Диагностика и модификация микроструктур и нанообъектов” для подготовки специалистов в области диагностики, контроля и метрологии для микроэлектроники и нанотехнологий. эффективного метрологического обеспечения формируемой сети Центров компетенций и действующей сети Центров коллективного пользования МИЭТ, а также для проведения комплексных инновационных работ по исследованию, характеризации и локальной модификации микро- и наносистем, наноматериалов и нанообъектов.

Развитие ЦКП “Микросистемная техника и электронная компонентная база” как инфраструктурного компонента для развития образовательных, научно инновационных компетенций университетского комплекса МИЭТ в области создания субмикронных СБИС и микросистем до мирового уровня технологий 0, – 0,13 мкм.

Развитие ЦКП “Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры” как компонента развития образовательных и научно-инновационных компетенций университетского комплекса МИЭТ в области технологий проектирования, конструирования и изготовления электронных изделий и аппаратуры конкурентоспособных на мировом рынке.

Все Центры компетенций и Центры коллективного пользования развиваются в рамках концепции единства учебного, научного и инновационного процессов.

Перед каждым из ЦКП были поставлены следующие конкретные задачи:

1. ЦКП “Диагностика и модификация микроструктур и нанообъектов” должен обеспечить деятельность ЦФК “Нанотехнологии в электронике”;

“Микроэлектроника и микросистемная техника”, “Проектирование электронной компонентной базы и систем на кристалле” в области реализации комплексных работ по исследованию, характеризации и локальной модификации микро- и наносистем, наноматериалов и нанообъектов. Задачами создаваемого ЦКП являются: диагностика интегральных микросхем, их локальная модификация на основе применения фокусированного ионного пучка (FIB) и растровой электронной микроскопии;

диагностика наноматериалов методами просвечивающей электронной микроскопии с разрешением вплоть до атомарного;

диагностика и модификация изделий микросистемной техники. В образовательной сфере стояла задача реализации инновационных образовательных учебных программ, подготовки и повышения квалификации кадров.

2. ЦКП “Микросистемная техника и электронная компонентная база” должен обеспечить построение и реализацию замкнутого маршрута для подготовки кадров и предоставления услуг в области создания и измерений современной электронной компонентной базы (ЭКБ) и изделий микросистемной техники с топологическими нормами до уровня 0.35 мкм.

3. ЦКП “Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры” решал задачи использования новейших технологий сверхточной сборки РЭА таких, как поверхностный и обратный монтаж, формирование объемных выводов интегральных схем, изготовление многослойных печатных плат и многокристальных модулей, установка компонентов с малым шагом и т.п. В рамках развития ЦКП проводили формирование системы подготовки профессиональных специалистов по следующим направлениям: технологии проектирования и изготовления печатных плат высокого класса точности, технологии проектирования и изготовления многокристальных модулей и МЭМС как элементной базы современной апаратуры, технологии сверхточного монтажа электронных изделий и аппаратуры, технологии проектирования и изготовления корпусов электронных изделий, метрологические измерения и контроль РЭА.

Мероприятия по развитию ЦКП должны были обеспечить подготовку квалифицированных специалистов-электронщиков за счет организации новых учебно-технологических занятий на рабочих местах и проведения дистанционных практикумов.

Образовательная деятельность ЦКП основывалась на решаемых научно-инновационных задачах, которые предполагали применение уникального измерительного и технологического оборудования. Основные результаты в этом направлении были получены в ЦКП “Микросистемная техника и электронная компонентная база” и ЦКП “Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры”.

3.3.1. Образовательная и научно-инновационная деятельность в ЦКП “Микросистемная техника и электронная компонентная база” В процессе выполнения работ по теме «Развитие ЦКП «Микросистемная техника и электронная компонентная база» осуществлена разработка методики (технологии) изготовления фотошаблонов для субмикронных СБИС специального применения с проектными нормами 0,35 мкм на специализированном стенде генерации фотошаблонов. Ключевой особенностью проведенных исследований является вывод о возможности полного контроля со стороны заказчика всего процесса проектирования и изготовления фотошаблонов с обеспечением достаточной степени информационной защищенности, необходимой для разработки систем специального назначения.

Намечены пути дальнейших исследований и создания лабораторно промышленной базы производства продукции, создаваемой заказчиком с применением фотошаблонов, разрабатываемых и изготавливаемых в соответствии с методологическим подходом, изложенным в отчетной документации по проведенным работам.

Выполнена разработка новой технологии плазменного формирования трехмерных субмикронных структур на основе методики плазменного глубинного профилирования кремния. Проведен анализ и на его основе классификация наиболее типичных проблем, возникающих при разработке новой технологии плазменного формирования трехмерных субмикронных структур, а также методология выбора наиболее эффективных способов их решения.

Проведена оценка возможностей имеющегося оборудования, сопоставление их с требованиями к параметрам разрабатываемых процессов и принятие решения о возможности продолжения работы с имеющейся аппаратной базой или разработка более совершенных ее вариантов.

Выполнен анализ особенностей совокупности физико-технологических параметров формируемой структуры, с учетом которого осуществляется конкретизация типа требующегося для разрабатываемого процесса оборудования.

Ключевой особенностью проведенных исследований является вывод о возможности полного контроля со стороны заказчика всего процесса проектирования и изготовления фотошаблонов с обеспечением достаточной степени информационной защищенности, необходимой для разработки систем специального назначения.

В ходе отработки технологических процессов изготовления промежуточных фотошаблонов изготовлены фотошаблонные заготовки размером 153х153х3 мм с отечественными резистами. На основе полученной в ходе выполнения работ информации были разработаны маршрутные и операционные карты изготовления промежуточных фотошаблонов.

Выполнен анализ особенностей совокупности физико-технологических параметров формируемой структуры, с учетом которого осуществляется конкретизация типа требующегося для разрабатываемого процесса оборудования.

Проведен анализ конструктивных и физико-химических особенностей формируемой структуры особенностей изделия в целом, и соответственно их возможного влияния на качество разрабатываемого процесса. Проведена корректировка выбора типа используемого источника, а также принятие, при необходимости, решения об использовании многостадийных обработок структуры.

Выбраны и исследованы свойства рабочей газовой смеси как для основного этапа формирования трехмерной микроструктуры, так и для проведения вспомогательных плазменных операций.

Проведены установочные эксперименты по оптимизации конкретных газовых составов и режимов травления, а также проведение исследования влияния разработанного процесса на выход годных схем Разработана методика межоперационного контроля чувствительных микромеханических элементов.

Проведена закупка и размещение специализированного научного оборудования ЦКП.

Проведена разработка учебно-методического обеспечения. Разработаны лабораторных работ, позволяющих в режиме освоения новейшего технологического оборудования получить знания в области производства БИС и МЭМС:

Лабораторная работа №1. Определение оптимального соотношения времени экспонирование-проявление.

Лабораторная работа №2. «Анизотропное травление монокристаллического кремния в производстве микроэлектромеханических устройств»

Лабораторная работа №3. «Плазмохимическое травление в технологии ИС»

Лабораторная работа №4. «Технология получения БИС с субмикронными размерами элементов методами ВПТ»

Лабораторная работа №5. «Технология получения тонких пленок методом магнетронного распыления»

3.3.2. Образовательная и научно-инновационная деятельность в ЦКП “Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры” Для решения задач по организации учебного процесса в ЦКП были разработаны учебно-методические материалы для проведения лабораторных работ по темам, представленным в таблице 3.5.

Таблица 3.5.

Перечень лабораторных работ, разработанных в ЦКП “Сверхточная сборка электронных изделий и аппаратуры” № Наименование лабораторной работы Трудоемкость, п/п ч 1. Технология изготовления односторонних печатных плат 2. Технология изготовления двусторонних печатных плат 3. Технология изготовления многослойных печатных плат 4. Комплекты фотошаблонов для производства печатных плат 5. Автоматизированный поверхностный монтаж ячеек электронной аппаратуры 6. Технология эффективной очистки в сборочно-монтажном производстве на печатной плате 7. Современные методы неразрушающего контроля качества в производстве печатных плат 8. Технология сверхточной сборки и монтажа ячеек на основе многовыводных СБИС с применением BGA корпусов 9. Технология высокоплотной сборки и монтажа ячеек на основе бескорпусных СБИС 10. Геометрическое моделирование в среде базовых графических пакетов, предназначенных для разработки геометрических моделей, являющихся исходной информацией для участков токарных и фрезерных обрабатывающих центров и изготовления пресс-форм.

11. Геометрическое моделирование в среде SolidWorks – системы автоматизированного проектирования, инженерного анализа и подготовки производства изделий любой сложности и назначения.

Представленный набор лабораторных работ предназначен, в первую очередь, для переподготовки и дополнительной подготовки инженерных кадров. Для этих целей разрабатываются модули для самостоятельной работы слушателей:

- учебно-методические материалы по эксплуатации технологического оборудования (электронная форма представления);

- учебные пособия по тематике ЦКП.

3.4. Результаты реализации мероприятий Блока 2 инновационной образовательной программы.

Проведенные в 2006 г. работы по Блоку 2 инновационной образовательной программы обеспечили выполнение всех индикаторов результативности.

К моменту завершения годового этапа работ принято решение об открытии следующих четырех ЦФК в 2006 г.:

- ЦФК «Волноводная оптика и оптоэлектроника», руководитель д.ф.-м.н., проф. Коркишко Ю.Н.

- ЦФК «Проектирование электронной компонентной базы и систем на кристалле», руководитель д.т.н., проф. Путря М.Г.

- ЦФК «Нанотехнологии в электронике», руководитель д.ф.-м.н., проф.

Горбацевич А.А.

- ЦФК «Математическое моделирование и проектирование информационно управляющих систем», руководитель д.т.н., проф. Бархоткин В.А.

Решение было принято на основании готовности этих подразделений к реализации инновационного образовательного процесса. В настоящее время эти центры реализуют новые методы в образовательном процессе по существующим и новым направлениям подготовки, осуществляют заказную подготовку специалистов в сотрудничестве с мировыми лидерами в области электроники, проводят активную научно-инновационную деятельность, обеспечивая достижения значительной доли индикаторов результативности в этом направлении.

В области создания методической базы ЦФК, несмотря на взятые высокие обязательства, план 2006 года по подготовке учебников и учебных пособий выполнен полностью. Подготовлены к изданию 37 учебников по дисциплинам инновационного модуля образовательной программы. разработаны лабораторных практикумов, включающих 83 лабораторных работ по инновационным дисциплинам специальной подготовки.

Часть лабораторных практикумов и практических занятий проводятся и планируются к проведению на новом приобретаемом оборудовании с применением современных форм обучения.

При реализации инновационного модуля специальной подготовки использованы современные методы обучения, основанные на компьютерных технологиях, обеспечивающих повышение роли самостоятельной работы студентов. В рамках проекта развития компьютерных технологий при организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по различным направлениям разработки электронной компонентной базы и систем на кристалле в учебный процесс внедрены обучающие пакеты программ мировых лидеров в области САПР компаний «Mentor Graphics», «Synopsys», «Cadance».

С целью обеспечения адекватного оценивания знаний и умений студентов разработан программно-аппаратный комплекс интеллектуального тестирования (ПАК ИТ). Дополнительно разработана методика создания и использования программных средств интеллектуальных технологий (интеллектуальных тренажеров) в учебном процессе.

Мероприятия по развитию ЦКП обеспечили методическую и приборную основу для подготовки квалифицированных специалистов-электронщиков за счет организации новых учебно-технологических занятий на рабочих местах и проведения дистанционных практикумов. С этой целью разработаны лабораторных работ по направлениям инновационной деятельности, реализуемой в ЦКП.

Проведенные работы обеспечили возможность использования в научно образовательных и инновационных целях уникального дорогостоящего оборудования по полному циклу создания изделий электроники. В результате развита система подготовки кадров высшей квалификации.

Раздел 4. Организация и результаты работ по выполнению мероприятий Блока 3 "Развитие учебно-исследовательских работ (УИР) и научно инновационной деятельности (НИД) молодых ученых, аспирантов и студентов по приоритетным направлениям науки, технологий и техники Российской Федерации для подготовки профессиональных специалистов в режиме выполнения конкретных инновационных проектов и целевого инкубирования стартовых компаний на основе молодежных коллективов" инновационной образовательной программы.

4.1. Основные задачи и цель выполнения работ по реализации мероприятий Блока 3 инновационной образовательной программы.

Основной целью выполняемых работ по реализации мероприятий данного блока является обеспечение условий для развития учебно-исследовательских работ и научно-инновационной деятельности молодежи по приоритетным направлениям науки, технологий и техники Российской Федерации с использованием инфраструктуры ЦФК и ЦКП МИЭТ.

Решается задача совершенствования системы повышения квалификации и уровня компетенций инженерных и научных кадров – выпускников МИЭТ – в области электроники, обеспечивающей формирование, наряду с профессиональными знаниями, навыков, умений и качеств инновационных лидеров.

Система организации и проведения исследовательской работы и инновационной деятельности молодых ученых, аспирантов и студентов базируется на научных исследованиях, проводимых учеными МИЭТ по основным приоритетным направлениям научных исследований в России: индустрия наносистем и материалы, информационно-телекоммуникационные системы и технологии, энергетика и энергосбережение, живые системы, рациональное природопользование, безопасность.

Темы дипломных и курсовых работ являются составными частями крупных НИОКР, направленных на создание конечной продукции. Студенты приобретают в процессе работы над курсовыми и дипломными проектами, а аспиранты, выполняя диссертационные исследования, опыт не только исследовательский, но и организационно-практический и экономический, участвуя в подготовке технических заданий, проведении приемо-сдаточных испытаний, подготовке и оформлении планово-экономических и финансовых документов. Они принимают деятельное участие в производственном процессе: изготавливая, отлаживая и настраивая отдельные схемы, узлы и блоки конкретных приборов, устройств, систем.

Студенты и аспиранты под руководством ведущих ученых МИЭТ приобретают навыки защиты и использования интеллектуальной собственности, создаваемой в университете при разработке новой продукции, в том числе и с их участием.

Полученные новые научные результаты, отраженные в публикациях, используются для развития учебного процесса путем их включения в курсы учебных дисциплин, постановки новых лабораторных работ.

Результаты проводимых работ выливаются в создание образцов инновационной продукции, которые могут быть реализованы на внутреннем и внешнем рынках.

4.2. Создание современных наноматериалов, нано-электронной базы и приборов наноэлекроники для широкого диапазона применений.

В центре формирования компетенций (ЦФК) «Нанотехнологии в электронике» за отчетный период проводились работы по созданию условий эффективного взаимодействия образования, науки, инновационной среды и промышленности в области нанотехнологии, как одного из наиболее актуальных направлений современной сферы высоких технологий на базе формирования учебно-методических и материально-технических основ подготовки кадров по направлению «Нанотехнологии в электронике» и совершенствованию системы повышения квалификации и уровня компетенции инженерных и научных кадров – выпускников МИЭТ - в области нанотехнологий полупроводниковых материалов, в сфере создания наноразмерных сверхпроводниковых электронных элементов и приборов на их основе, обеспечивающей формирование, наряду с профессиональными знаниями, навыков, умений и компетенций инновационных лидеров путем развития учебно-исследовательской и научно-инновационной деятельности студентов и аспирантов для подготовки высокопрофессиональных специалистов в условиях выполнения конкретных проектов на основе молодежных творческих коллективов.

В ходе выполнения работ на базе комплекса зондовых технологий и технологий молекулярно-лучевой эпитаксии полупроводниковых наноструктур проводилось обучение студентов и повышение квалификации молодых специалистов в области наноматериалов и нанотехнологий. Силами молодых ученых и студентов проведены исследовательские работы на технологической линейке для разработки базовых технологий создания элементной базы наноэлектроники. В ходе выполнения проекта отрабатывались базовые технологические процессы численного определения параметров тонкопленочных структур, создания систем квантовых точек методом ионного внедрения.

Проводились исследования влияния технологических режимов изготовления сверхпроводниковых структур на параметры датчиков постоянного магнитного поля и электромагнитного излучения, а также исследования различных методов формирования областей в слоях сверхпроводника с размером менее 100 нм.

В ходе выполнения проекта при активном участии студентов и аспирантов проводились научно-исследовательские работы по схемотехническому моделированию и проектированию высокочастотных микросхем на основе гетероструктур арсенида галлия. В частности, смоделирована, спроектирована и изготовлена микросхема устройства выборки и хранения на основе базового матричного кристалла, а также многоразрядная микросхема приема и обработки сигналов арсенид-галлиевых детекторов ионизирующих излучений и заряженных частиц. Кроме того разработана квантово-классическая микросхема инвертора на основе туннельно-резонансных гетероструктур. Схемы разработаны на гетероструктурах арсенида галлия. Все вышеперечисленные микросхемы прошли этап от разработки до получения экспериментальных образцов и исследования полученных параметров.

При непосредственном участии молодых ученых, студентов и аспирантов отрабатывалась технология изготовления схем, проводилось обучение молодых специалистов навыкам работы на сложнейшем технологическом оборудовании.

Проведена разработка системы контроля поверхностных загрязнений полупроводников на базе многократного отражения рентгеновских лучей, разработка методов двухволновой рентгеновской рефлектометрии, разработка программного обеспечения для решения обратной задачи рентгеновской рефлектометрии, проводится исследование свойств подзатворного диэлектрика имплантированного ионами BF2+.

В ходе выполнения работ проведено исследование процессов формирования сверхпроводниковых наноструктур, отработана технология получения новых приборов на основе пленок высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП), изготовлены чувствительные элементы для локаторов магнитного поля. Проведены исследовательские работы студентов и аспирантов в области электрохимического формирования пористых материалов.

Большое количество студентов и аспирантов проходят обучение работе на сканирующих зондовых микроскопах (СЗМ). В ходе выполнения работ коллективом молодых ученых и студентов разработаны методики использования учебно-производственной установки получения наноструктурированного углеродного материала при химическом осаждении из газовой фазы, поставлена лабораторная работа по методам исследования углеродных нанотрубок в учебном СЗМ Nanoeducator, разработаны тестовые структуры на основе углеродных нанотрубок для калибровки СЗМ.

Таким образом, прошедший период показал высокую эффективность созданного ЦФК «Нанотехнологии в электронике» для развития навыков самостоятельной работы студентов и аспирантов и помог создать благоприятные условия для наиболее эффективной реализации научного потенциала молодых ученых. Для работы в ЦФК было привлечено около 80 молодых ученых, аспирантов, студентов и специалистов.

Благодаря выстроенной в ЦФК системе подготовки кадров и участия молодых ученых в научно-производственном процессе удалось подготовить к дальнейшему внедрению и коммерческому продвижению на рынок следующие наукоемкие инновационные продукты:

- Базовый матричный кристалл микросхемы устройства выборки и хранения, изготовленный на основе арсенид-галлиевых гетероструктур;

- Квантово-классическая микросхема инвертора на основе туннельно резонансных гетероструктур;

- Многоразрядная микросхема приема и обработки сигналов арсенид галлиевых детекторов ионизирующих излучений и заряженных частиц;

- Магнитный локатор;

- Учебно-исследовательская установка получения углеродных нанотрубок CVDomna.

Описания этих продуктов приведены в Приложении 4.1.).

На основе научных и исследовательских работ, проводимых молодыми учеными, студентами и аспирантами происходит повседневное совершенствование учебного процесса.

Результаты, полученные в ходе выполнения вышеперечисленных работ, использованы в учебном процессе кафедр квантовой физики и наноэлектроники (КФН), материаловедения и физической химии (МФХ) и общей физики (ОФ) в курсах «Полупроводниковые гетероструктуры и квантовые приборы на их основе», «Элементы и приборы наноэлектроники», «Физические основы нанотехнологии», «Зондовые методы нанотехнологии», а также при подготовке дипломных проектов (работ), выпускных работ бакалавров, магистерских и кандидатских диссертаций.

Результаты работы группы студентов на СЗМ вылились в разработку лабораторной работы «Получение СЗМ изображения углеродных нанотрубок.

Оценка Радиуса закругления острия зонда». Цели работы: получение практических навыков работы с отдельными молекулами на примере углеродных нанотрубок;

знакомство с их свойствами и изучение основных характеристик;

изучение особенностей сканирования слабозакрепленных наноразмерных объектов на поверхности;

получение топографии углеродных нанотрубок на поверхности кремниевой подложки;

оценка радиуса закругления по изображению нанотрубок.

Текст лабораторной работы представлен на сайте МИЭТ и может быть использован всеми заинтересованными специалистами для повышении уровня образования в области элементной базы наноэлектроники.

Научные результаты выполненных работ силами молодых ученых, аспирантов и студентов отражены в 92 публикациях (см. Приложение 4.2.), сделаны доклады на 18 конференциях, поданы 9 заявок на изобретения (см.

Приложение 4.3.), представлены экспонаты на двух выставках, отмеченные дипломами лауреатов и медалью (см. Приложение 4.4).

В ходе дальнейшего развития учебно-исследовательских работ и научно инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых планируется в следующем году проведение исследовательских работ по совершенствованию технологических процессов изготовления микросхем на основе гетероструктур арсенида и нитрида галлия. Отработка систем контроля поверхностных загрязнений полупроводников на базе многократного отражения рентгеновских лучей и разработка методов двухволновой рентгеновской рефлектометрии. Разработка технологии производства высокоэффективных излучателей на базе Si-Ge квантовых точек для оптоволоконных линий связи и создание КНИ-структур на Al2O3. Создание учебно-производственного комплекса для формирования сверхпроводниковых наноструктур. Исследование процесса синтеза полупроводниковых наноструктур методом молекулярного наслаивания.

Разработка и создание макетов сверхчувствительных датчиков летучих паров и газов в атмосфере воздуха на основе наноструктурированных углеродных материалов.

4.3. Создание микросистем и МЭМС с современным уровнем технологии для широкого диапазона применений.

В 2006 году в Центре формирования компетенций (ЦФК) «Микросистемная техника и технология электронных устройств» проводились работы в области проектирования элементов микроэлектромеханических систем (МЭМС) и технологии изготовления элементов и узлов микросистемной техники при участии молодежных творческих коллективов студентов и аспирантов.

Основными направлениями работ являлись:

Создание математических моделей движения элементов микромеханических конструкций Разработка конструкции чувствительных элементов.

Разработка технологии изготовления элементов МЭМС Разработка методик оценки основных характеристик элементов МЭМС Исследование и разработка систем на основе инерциальных микромеханических датчиков Разработка периферийных схем управления в многокристальном исполнении для МЭМС По итогам выполнения работ при непосредственном участии молодых ученых, аспирантов и студентов получены следующие результаты.

Разработаны математические модели движения элементов микромеханических конструкций, модели упругих подвесов чувствительных элементов, модели функциональных узлов электростатической и магнитоэлектрической систем возбуждения и емкостной и индукционной систем съема сигнала. Проведены расчеты параметров упругих подвесов, систем возбуждения, систем съема сигнала, газодинамического демпфирования.

Проведена оптимизация и выбор рациональных значений параметров элементов МЭМС. Предложена эффективная методика проектирования микромеханических датчиков, основанная на комбинированном применении программных средств ANSYS (пакет для конечно-элементного анализа), Mathematica (пакет для символьных вычислений), MatLab (пакет для численных расчётов) и алгоритмических методов (сплайнов и нейронных сетей), позволяющая получать математические модели и производить параметрический синтез сложных функциональных узлов датчиков. Получены результаты проектирования интегрирующего микромеханического гироскопа LL-типа с емкостной системой съёма информации, работающего «на выбеге», при этом рассматриваются решения задач механики, электростатики, газодинамики. Достоинство предлагаемой методики - снижение в несколько раз трудоемкости проектирования, при этом обеспечивается высокая точность расчетов. Методика отличается гибкостью и универсальностью за счет применяемой модульной структуры, не требует дорогостоящего специализированного аппаратного обеспечения. На основе математической модели разрабатывается технологический маршрут изготовления узлов и деталей МЭМС.

Проведена разработка конструкции чувствительных элементов. Элемент МЭМС маятникового типа выполнен из монокристаллического кремния, электропроводящая инерционная масса подвешена с помощью крестообразных торсионов с поперечным сечением в виде X-образного профиля. Ось симметрии фигуры инерционной массы совмещена с осью, проходящей через торсионы подвеса, а маятниковость подвеса обеспечена удалением массы на внешней стороне одного из плечей инерционной массы. Поверхность выполнена с ребрами жесткости, имеющими Т-образную форму. Кроме того, наклонные грани крестообразных торсионов с профилем поперечного сечения в виде X-образной формы ориентированы по направлению (111) кристаллографической решетки монокристаллического кремния.

Разработана технология изготовления элементов МЭМС. В ходе выполнения работ отрабатывались базовые технологические процессы изготовления элементов и технология сборки элементов МЭМС. В результате проделанной работы были разработаны технологические процессы, маршрут изготовления, получены макетные образцы и проведен контроль на функционирование образцов.

Разработаны методики для оценки следующих основных характеристик элементов МЭМС: измерение статической характеристики преобразования, определение нулевого сигнала, масштабного коэффициента, относительной нелинейности масштабного коэффициента, угловой скорости случайного дрейфа, спектральной плотности шума выходного сигнала.

Разработаны технологические процессы получения структур КНИ с различной толщиной приборного слоя. Это позволит использовать структуры как для получения микромеханических элементов, так и для изготовления управляющих электронных блоков и узлов МЭМС.

Разработаны системы на основе инерциальных микроэлектромеханических датчиков. МЭМС предназначены для определения параметров движения подвижных объектов и электронных систем (акселерометры, гироскопы), измерения абсолютного и избыточного давления с высокой разрешающей способностью (датчики давления), для измерения направления световых потоков (микромеханические зеркала), переключения энергетических потоков (микромеханические реле).

Разработаны периферийные схемы управления в многокристальном исполнении для МЭМС. Разработаны основы новой технологии монтажа БИС на гибких носителях для формирования многокристального модуля памяти в трехмерном исполнении для периферийных схем управления МЭМС;

моделирование эффективного теплостока при микроконтактировании, выполнены структурные исследования монтажной зоны. Представлены зависимости прочности контакта от ширины «балки» носителя, моделирование эффективного теплостока при микроконтактировании. Выполненные исследования и расчеты являются основой для новой технологии монтажа многокристальных модулей памяти в трехмерном исполнении;

практической ценностью является востребованность данной технологии в реальном производстве ФГУП НИИ Точных приборов (г. Москва) по созданию модулей повышенной статической памяти емкостью 16 Мбит.

Полученные результаты УИР и НИД продукции прямым образом несут в себе инновационную составляющую образовательного процесса, так как использованы для модернизации ряда специальных курсов при подготовке студентов по специальности «Проектирование и технология электронных средств».


Использованы при модернизации лекционного курса «Компьютерно интегрированные технологии сборки и монтажа ЭС» и практических занятий;

лекционного курса "Методы формирования структур КНИ" и лабораторных работ по теме "Методы анализа структур КНИ";

а также в лекционных курсах «Микроэлектромеханические системы» и «Микросистемная техника».

Аспирантами и студентами подготовлены 2 мультимедийных практических занятия.

Подготовлен новый инновационный учебный курс в открытом учебно научном центре «Mentor Graphics». Курс комплексно охватывает вопросы сквозного проектирования систем на печатных платах от схемотехнической до топологической проработки и генерации данных для производства.

Инновационным аспектом нового учебного курса является то, что курс проектирования систем на печатных платах выполнен комплексно, интегрированно с маршрутом проектирования ПЛИС на основе новейших инструментариев автоматизированного проектирования мирового лидера компании «Mentor Graphics» (США), что обеспечивает инновацию не только учебного процесса, но и выполняемых научно-исследовательских работ по созданию микросистемной техники, обладающей высоким потенциалом коммерциализации.

Результаты использованы при подготовке дипломных проектов (работ), выпускных работ бакалавров, магистерских диссертаций. Защищена одна кандидатская диссертация «Исследование конструкторско-технологических аспектов создания микроэлектромеханических устройств».

По результатам работ с участием студентов, аспирантов и молодых ученых созданы следующие образцы инновационной научно-технической продукции:

- Микромеханический гироскоп карданного типа;

- Микрозеркало;

- Микромеханический акселерометр (описание см. Приложение 4.1).

Научные результаты выполненных работ отражены в 69 публикациях (см.

Приложение 4.2), доложены и обсуждены на 12 научно-технических конференциях.

Полученные новые результаты защищены тремя оформленными в Роспатент заявками на изобретение (см. Приложение 4.3).

Разработанные элементы микросистемной техники были представлены на трех научно-технических выставках и отмечены двумя дипломами лауреатов (см.

Приложение 4.4). На выставках проводился поиск потенциальных заказчиков разработанных изделий.

Таким образом, прошедший период показал высокую эффективность созданного ЦФК «Микросистемная техника и технология электронных устройств»

для развития навыков самостоятельной работы студентов и аспирантов и помог создать благоприятные условия для наиболее эффективной реализации научного потенциала молодых ученых, приобретения ими навыков научно исследовательской работы и создания новой инновационной продукции. Для работы в ЦФК было привлечено 72 молодых ученых, докторантов, аспирантов и студентов (см. Приложение 4.6).

4.4. Создание электронной компонентной базы и систем на кристалле для уровня технологий 0,35-0,13 мкм и менее.

Современные темпы развития технологий изготовления и технологий дизайна ультрабольших БИС (УБИС), объединяющих на одном кристалле цифровые и аналоговые устройства (System on Сhip), требуют подготовки и переподготовки специалистов, способных решать соответствующие задачи на самом современном уровне.

Методология проектирования современных СБИС и используемое при этом программное обеспечение требуют подготовки высококвалифицированных специалистов, владеющих передовыми знаниями международного уровня в области проектирования.

Основная цель создания Центра формирования компетенций "Проектирования электронной компонентной базы и систем на кристалле" (ЦФК) организация эффективной системы подготовки высококвалифицированных инженерных и научных кадров, достигается в результате:

- создания соответствующей современной материальной и методической базы и подготовки необходимого количества высококвалифицированных преподавателей, реализации на основе современных технических и программных средств процесса многоступенчатой подготовки специалистов – проектировщиков УБИС: за 5 лет инженеров, имеющих качественную фундаментальную и практическую подготовку, и за 6 лет – магистров, прослушавших специальные теоретические курсы и имеющих практический научный и производственный опыт;

- кооперации с ведущими мировыми компаниями в области микроэлектроники с целью вывода российских научных коллективов и центров проектирования на современный уровень технологий проектирования и производства современных микро - и наноэлектронных устройств, обеспечивающей передачу им адекватной методологии и средств проектирования.

Важнейшей составной частью процесса элитной подготовки специалистов в ЦФК является производственная практика студентов и научная работа аспирантов в ведущих IT предприятиях. В частности, это такие компании, как Российское отделение компании «Motorola», FreeScale, Cadence, ЗАО «Миландр», «Uniq IC», ИППМ РАН, ОАО «Ангстрем», и др.

Основными двумя направлениями учебно-исследовательской работы и научно-инновационной деятельности (УИР) студентов, аспирантов и молодых ученых являются:

- Проектирование элементной базы УБИС и систем на кристалле;

- Приборно-технологическое моделирование и разработка элементов микро и наносистемной техники.

По первому направлению проводили УИР по следующим тематикам:

1) Исследование и разработка оптимальной структуры СФ-блоков последовательных интерфейсов для систем-на-кристалле Основными задачами УИР по данному направлению на 2006 г были:

Освоение программных и аппаратных средств MultiCore, разработка алгоритмов и программ для тестовых примеров решения задач цифровой обработки сигналов;

Исследование маршрутов проектирования СФ-блоков и моделей базовых цифровых элементов и узлов, используемых для решения задач моделирования и высокоуровневого синтеза БИС.

При решении 1-й задачи:

- освоены основные инструментальные средства разработки прикладного программного обеспечения для платформы MultiCore (программная среда MC Studio и отладочный комплект MC-12ЕМ);

- разработаны тестовые примеры решения задачи цифровой фильтрации средствами изделия MC-12ЕМ из семейства MultiCore. В частности, разработан пример решения задачи цифровой фильтрации звукового сигнала. Сигнал, записанный в формате WAV, передается из персонального компьютера (ПК) через интерфейс UART (COM Port) в процессор MultiCore. Принятые данные записываются во внутреннюю память, после чего происходит их передача в DSP и последующая обработка. Обработанные данные извлекаются из памяти ядра DSP во внутреннюю память RISC. После этого обработанная информация передается обратно на ПК с помощью интерфейса UART. Передача и прием со стороны ПК осуществляется программными средствами MATLAB. Параллельно в этой же среде происходит фильтрация звукового сигнала для последующего сравнения с результатами, полученными в MultiCore;

- изучен и реализован алгоритм сжатия JPEG (DCT-based) на языке Си и в среде MATLAB;

- исследованы методы оценки потери качества изображений. В частности, рассматривались методы:

- на основе среднеквадратической ошибки (Mean Square Error (MSE));

- на основе индекса качества изображения (Image Quality Index);

- получены оценки потерь качества при сжатии алгоритмом JPEG для различных классов изображений;

- полученные результаты предполагается использовать при разработке учебного пособия по цифровой обработке сигналов на основе платформы MultiCore.

При решении 2-й задачи:

- построен обобщенный маршрут разработки программ на языке высокого уровня в среде ОС Linux/Unix, включающий использование минимального набора базовых команд и средств операционной системы. Описаны примеры реализации маршрута. Полученные результаты предполагается использовать при разработке учебных пособий по работе в ОС Linux/Unix как со средствами проектирования БИС, так и со средствами разработки самих программных продуктов САПР;

- проведён анализ основных показателей эффективности использования моделей цифровых блоков в задачах логического моделирования. Рассмотрены модели различных иерархических уровней. Получены оценки точности и вычислительных затрат для типовых функциональных узлов. Разработаны тестовые примеры и рекомендации по применению программных средств логического моделирования, используемых в УИР и учебном процессе.

2) Исследование и разработка элементной базы цифровых устройств обработки информации на основе принципа термодинамической обратимости Основной решаемой в 2006 году задачей было создание элементной базы микроэлектронных цифровых устройств обработки информации со сверхмалым энергопотреблением.

Анализ свойств двоичного термодинамически обратимого логического вентиля позволил определить необходимый состав его элементов (обобщенная пружина, ключ и канал связи) и сформулировать условия полной термодинамической обратимости: 1) наличие трех состояний обобщенной пружины (свободное, 0 и 1);

2) установка входной информации в свободном состоянии пружины;

3) сохранение входной информации в течение всего цикла работы и 4) деформация обобщенной пружины в условиях термодинамического равновесия. Свободное состояние пружины соответствует максимальным значениям информационной и физической энтропии системы.

На основе сформулированных требований синтезирована универсальная модель термодинамически обратимого логического вентиля и рассмотрена ее электронная версия. Электронная модель использует традиционные активные элементы, и практическая реализация логических устройств на ее основе вполне возможна.

Рассмотрен наиболее общий вариант построения драйверов шин питания со ступенчатым перезарядом нагрузочной емкости, предполагающий коммутацию шин питания и подключения их к специальным накопительным конденсаторам.


Определено минимально необходимое количество коммутирующих элементов (ключей) и накопительных конденсаторов в зависимости от числа фаз питания и числа ступеней перезаряда, проанализированы методы управления ключами, а также исследованы основные характеристики ключей, выполненных в виде комплементарных МОП транзисторов. Получены аналитические соотношения, позволяющие определить важнейшие свойства ключей и их влияние на энергетические и топологические характеристики устройства — суммарная ширина каналов транзисторов, суммарная входная емкость. Найдены закономерности, которые позволяют определить энергетические потери, связанные с неадиабатическим перезарядом входных емкостей ключей. Введено понятие предельной частоты драйвера, при приближении к которой его работа становится неэффективной.

Разработана схема управления драйвером, обеспечивающая получение четырехфазных ступенчатых импульсов питания со сдвигом на ј периода.

Показано, что энергетические потери в устройстве управления могут быть сделаны достаточно малыми по сравнению с минимально возможными потерями в драйвере.

3) Разработка программного обеспечения автоматизации схемотехнического проектирования аналоговых ИС Основной решаемой в 2006 году задачей была модификации существующих методов проектирования и разработки новых при проектировании изделий с проектными нормами менее 0,18 мкм.

При ее решении были получены следующие результаты:

Сформулирована концепция построения системы топологического проектирования СБИС с технологическими нормами 0.18 мкм и ниже.

В рамках реализации концепции изучены и освоены следующие программные продукты: ОС Linux, включая пакеты для разработки и отладки программных приложений;

база данных "Open Access", средства быстрой разработки приложений TCL, а также Tk для графических приложений;

программный пакет Doxygen.

С целью создания инфраструктуры САПР разработан программные продукты, "Library Manager", "Design Viewer".

В рамках данного направления УИР также разработана методика верификации параметров математической модели полевого арсенид-галлиевого транзистора с затвором Шоттки.

Разработанная методика была применена для определения параметров моделей транзисторов при компьютерном моделировании ИС базовых матричных кристаллов устройств выборки и хранения аналоговой информации.

4) Исследования и разработка технологии создания библиотеки радиационно-стойких СФ блоков на основе КМОП - структур. Разработка и изготовление радиационно-стойких RISC/DSP микроконверторов. Разработка радиационно-стойкой однократно программируемой (работающей на принципе фазового перехода) и оперативной памяти В рамках данной работы было разработано программное обеспечение, являющееся интегрированной средой разработки и отладки программ (Integrated Development and Debugging Environment), обеспечивающей полный цикл создания программного продукта, от подготовки исходных текстов до отладки.

Работа IDDE основана на полном программном эмулировании микроконтроллера К1894ВЦ1У. Это позволяет в среде инструментальной ЭВМ, на которой установлена программа, исполнять с полным учетом реального времени, любые программы, написанные для микроконтроллера, без привлечения дополнительных аппаратных средств. В том числе, IDDE позволяет эмулировать внешние, подключаемые к микроконтроллеру устройства.

Пользовательский интерфейс IDDE реализован в стиле GUI WINDOWS.

Результатом работы IDDE, являются отлаженные файлы исходного текста программ, файлы в формате MIF, используемые при конструировании микроконтроллера, и бинарные файлы для загрузки в память.

5) Разработка и исследование маломощной и низковольтной элементной базы ИС Основными решаемыми в 2006 году по данному направлению задачами были:

1. Разработка методического и программного обеспечения для экстракции статических параметров модели Гуммеля-Пуна биполярных транзисторных структур.

2. Разработка методики логического синтеза цифровых КМОП УБИС с оптимизацией потребляемой мощности.

3. Исследование и разработка схемотехнических решений базовых элементов МОП ИС c ультранизкой потребляемой мощностью.

При решении задачи 1:

Разработана методика экстракции статических параметров модели Гуммеля-Пуна биполярных транзисторных структур.

Показано, что в зависимости от ситуации, проведение экстракции параметров моделей элементов требует наличие данных предыдущих проектов, эвристических приемов, опыта разработчика, экспериментальных данных, результатов моделирования, данных физических исследований.

Сформулирован состав исходной проектной информации, технологических, структурных, экспериментальных данных и результатов моделирования.

Разработано программное обеспечение для экстракции параметров модели Гуммеля-Пуна биполярных транзисторных структур.

Разработанная программа экстракции параметров модели Гуммеля-Пуна биполярных транзисторных структур является комплексом программ, предназначенных для ввода исходной информации, экстракции параметров модели, визуализации полученных вольт-амперных характеристик и формирования библиотеки параметров моделей элементов, совместимой с форматом программы PSPICE.

При решении задачи 2:

Проведено исследование подходов к уменьшению потребляемой мощности на этапе логического синтеза цифровых КМОП УБИС с учетом ограничений по площади и/или быстродействию. Сформулирована обобщенная стратегия уменьшения потребляемой мощности на этапе логического синтеза реструктуризация или оптимизация схемы, направленная на снижение переключательной активности узлов с большими нагрузочными емкостями.

При решении задачи 3:

Проведено исследование вариантов построения схемотехнических решений базовых элементов МОП ИС c ультранизкой потребляемой мощностью.

Рассмотрены базовые элементы на классической КМОП логике, адиабатической логике, динамической логике, на проходных транзисторах, на переключателях тока. Проведено физико-структурное и схемотехническое моделирование базовых элементов. Проведен анализ базовых элементов VT, DT, MT CMOS с управляемым пороговым напряжением.

По направлению УИР студентов, аспирантов и молодых ученых «Приборно технологическое моделирование и разработка элементов микро- наносистемной техники» работы велись по следующим тематикам:

1. Исследование и разработка методов приборно-технологического моделирования помех в подложке в схемах смешанного сигнала и системах – на кристалле Исследовано влияние распределённых физических эффектов в подложке на характеристики интегральных МДП структур. Рассмотрен n-МОП транзистор, его эквивалентная схема, содержащая элементы, учитывающие связь элемента с подложкой. Проведено приборно-технологическое моделирование МОП структуры и рассмотрены распределённые физические эффекты в подложке ИС. Исследованы технологические структуры биполярных и МДП - транзисторов, разработаны эквивалентные схемы приборов, учитывающие связь интегральной структуры с подложкой.

Проведено исследование методами приборно-технологического моделирования интегральных транзисторных структур, работающих в условиях радиационных воздействий. Получены двумерные распределения плотности электронного тока при радиационном облучении и скорости генерации электронно дырочных пар под воздействием радиации в КНИ МОП-транзисторе.

Исследованы характеристики логических элементов конденсаторно транзисторного типа, проанализированы основные достоинства и недостатки этого класса вентилей.

2. Разработка методов диагностики элементов микросистем на основе сканирующей зондовой микроскопии. Исследование и разработка перспективных кремниевых магниточувствительных сенсоров и высокочувствительных газовых наносенсоров.

Основной решаемой в 2006 году задачей было развитие методов исследования и модификации свойств поверхности на основе сканирующей зондовой микроскопии.

При решении данной задачи:

1. Разработана методика измерений на основе атомной силовой микроскопии для определения геометрических параметров сложнопрофильных микрообъектов (мембранных структур, балочных структур, структур, имеющих ступеньки и т.д.) Измерение прогиба сложнопрофильных микромембранных структур.

Объектом исследования были преобразователи давления. Преобразователь представляет собой кольцевую поликремниевую диафрагму, жестко закрепленную по внутреннему и внешнему радиусам, и отделенную от подложки пространственным зазором (~1 мкм). Диафрагма служит подвижной обкладкой конденсатора, подложка – неподвижной. Одной из задач является определение прогиба мембраны преобразователя, диаметр которой составляет ~ 200 мкм. Знание о профиле мембраны позволяет прогнозировать чувствительность датчика к изменениям атмосферного давления. Однако, поскольку мембрана является сверхтонкой, исследовать ее профиль разработанными средствами, например с использованием профилографа, практически невозможно, так как любое механическое воздействие меняет первоначальный характер прогиба, а в ряде случаев приводит к разрушению мембраны. В АСМ имеется ряд режимов исследования, в частности полуконтактный, в котором потенциально механическое воздействие на исследуемую поверхность можно свести практически к нулю (сила воздействия на поверхность образца составляет 10-12 Н). Единственным ограничением при применении АСМ является лишь неполное поле сканирования микрообъектов. Но данная проблема решаемая. Для получения изображения всей мембраны можно сделать сканы ее отдельных фрагментов, которые в дальнейшем можно сложить и получить суммарную картину. Получены профили мембран различных датчиков давления. Они позволили с высокой точностью определить чувствительность датчиков давления.

Методика измерения толщины тонких пленок.

Ярким примером использования АСМ при измерениях микрообъектов является определение толщины тонких пленочных материалов. Для более точного определения толщины пленки по высоте ступеньки, позволяющем исключить технологический разброс толщины пленки и рельеф поверхности кремниевой подложки, целесообразным является определение местоположения различных точек ступенчатой поверхности, расположенных вблизи ступеньки. Выбор числа точек определяется в каждом конкретном случае требованием достижения необходимой вероятности в определении результата и связан со статистическими методами обработки данных.

Таким образом, в рамках УИР продемонстрированы возможности АСМ в определении геометрических параметров сложнопрофильных объектов микросистемной техники.

2. Разработан ряд конструктивно- технологических решений повышения разрешающей способности метода магнитной силовой микроскопии». Определены условия для проведения измерений магнитных нанообъектов на основе метода магнитной силовой микроскопии. Выявлена корреляция свойств магнитного кантилевера с его конструктивными параметрами (жесткостью балки канилевера, видом и структурой материала магнитного покрытия, толщиной покрытия).

Выявлено, что для придания кантилеверу эффективных магнитных характеристик оптимальный диапазон толщины магнитного покрытия должен находится в диапазоне от 55 до 70 нм, а кантилевер должен содержать балку с жесткостью в диапазоне от 0,1 до 1,0 Н/м. Показана возможность качественного изменения магнитных свойств кантилевера вариацией толщины магнитного покрытия. На примере кантилевера с железным покрытием показано, что при толщине покрытия магнитомягкого материала, меньшей 30 нм, возможно придание ему магнитожестких свойств. Выявлено, что эффективное повышение коррозионной стойкости магнитного покрытия возможно с использованием тонкопленочного защитного покрытия на основе одного из материалов: хром, золото, платина.

Установлено, что сверхтонкие аморфные пленки углерода также проявляют эффективные защитные свойства и обеспечивают повышенную коррозионную стойкость магнитных покрытий кантилеверов.

3. В результате исследования метода нанолитографии на основе локального зондового оксидирования выявлены факторы, определяющие его разрешающую способность.

До настоящего времени широкое использование данного метода сдерживается рядом существующих проблем. Одна из них связана с достижением высокой разрешающей способности. Это обусловлено тем, что размеры образующихся локальных оксидных областей зависят от значительного числа факторов (электрических режимов процесса анодирования, конструктивных параметров кантилевера, внешних атмосферных условий и т.д.). До сих пор не удается получить размеры локальных диэлектрических областей, меньшие 10 нм.

Проведено исследование зависимости кинетических параметров процесса локального зондового окисления сверхтонких металлических пленок и полупроводниковых материалов от конструктивно-технологических параметров.

Выявлены факторы процесса, позволяющие повысить разрешающую способность метода. Приведена усовершенствованная физико-химическая модель метода локального зондового окисления, учитывающая параметры процесса и характеристики окисляемого образца. Приведены данные анализа материалов, обладающих повышенной окисляемой способностью, обеспечивающих повышенную производительность процесса.

Проведение вышеперечисленных УИР явилось основой, как собственно для развития исследовательских работ и научно-инновационной деятельности и подготовки магистрантов и аспирантов ЦФК, так и было использовано для совершенствования учебного процесса.

Разработано и включено в учебный процесс 2 лабораторных практикума основанных на современном программном обеспечении мировых лидеров САПР микроэлектроники Cadence и Synopsys:

1. Лабораторный практикум «Проектирование топологии КМОП АИС».

2. “Компьютерное моделирование интегральных приборов” (КМИП).

Новые лабораторные практикумы рекомендуются, как обязательные при подготовке по специальностям: 230104-65 - Системы автоматизированного проектирования, 210100-62 - Электроника и микроэлектроника и 210108-65 Микросистемная техника.

В рамках проекта развития компьютерных технологий при организации самостоятельной работы студентов, обучающихся по различным направлениям разработки электронной компонентной базы и систем на кристалле, был разработан блок дистанционных лабораторных работ по курсу “Моделирование в среде ТСАD”. Данные работы преобразованы в электронный вид, пригодный для дистанционного освоения, в соответствии с требованиями факультета дополнительного и дистанционного образования (ДДО). Работы имеют следующие названия:

1. Введение в среду приборно-технологического моделирования TCAD.

Программа технологического моделирования DIOS 2. Технологическое моделирование n-МОП структуры с использованием различных моделей имплантации 3. Моделирование структуры и расчет электрических параметров n-МДП транзистора 4. Исследование латерального двухколлекторного биполярного магниточувствительного транзистора средствами программ TCAD 5. Расчет напряжения пробоя элементов интегральных схем с использованием системы приборно-технологического моделирования TCAD 6. Трехмерное моделирование МОП-транзисторов КНИ-типа Данные работы доступны по следующему электронному адресу:

http://www.mocnit.miet.ru/iop-miet/iop_rez.html, раздел кафедры интегральной электроники и микросистем (ИЭМС). Развитие компьютерных технологий позволяет организовать самостоятельную работу студентов, обучающихся по различным направлениям разработки электронной компонентной базы и систем на кристалле.

Разработаны 2 мультимедийных курса лекций, “Компоненты ИС и их модели” и “ Введение в технику СВЧ ”позволяющих обеспечить доступ к инновационной образовательной программе региональным потребителям образовательных услуг посредством применения новых информационных технологий дистанционного обучения.

В результате выполненных работ, с участием 80 (см. Приложение 4.6) студентов, аспирантов и молодых учёных создан инновационный научно – технический продукт:

- Микросхема RISC-процессора (описание см. Приложение 4.1.).

По результатам научных исследований опубликовано 76 научных трудов (см. Приложение 4.2.), сделаны доклады на 8 международных и российских научно-технических конференциях, поданы 3 заявки на изобретение в Роспатент (см. Приложение 4.3), защищены 2 кандидатские диссертации (см. Приложение 4.5.).

4.5. Создание изделий оптоэлектроники, интегральной оптики и волоконно-оптических технологий.

В рамках Центра формирования компетенций (ЦФК) «Волноводная оптика и оптоэлектроника» проводится комплекс работ по созданию и внедрению в научно образовательный процесс научно-технологической базы оптоэлектроники по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ “Информационно-телекоммуникационные системы” и “Индустрия наносистем и материалы”. Ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы в области:

разработки и совершенствования интегрально-оптических устройств;

разработка волоконно-оптических элементов на основе волоконных Брэгговских решеток;

разработка полупроводниковых устройств преобразования энергии;

разработка технологий нанесения оптических, диэлектрических и металлических покрытий для интегрально-оптических устройств.

Цель указанного комплекса работ состоит в овладении студентами и аспирантами навыков по разработке технологий волоконной оптики, интегральной оптики и лазерной техники, полупроводниковых преобразователей энергии, результатом чего является повышение квалификации выпускаемых дипломированных специалистов, создание малых предприятий в области высоких технологий и вывод на рынок широкого класса высокотехнологичной продукции нового поколения в области оптоэлектроники.

Волоконно-оптические датчики, приборы и системы передачи информации ключевое направление развития информационных технологий, определяющее в современных условиях уровень развития страны, степень ее независимости и возможности прогресса. Одной из важнейших задач в решении проблемы существенного прорыва в области информационных технологий и сенсорики является задача производства волоконно-оптических материалов и устройств со свойствами, соответствующими современным мировым стандартам и превышающими их.

Для решения этой задачи требуется подготовка специалистов с высшим образованием, обладающих комплексом фундаментальных знаний в области техники, технологии и производства волоконно-оптических материалов, физических основ волоконной оптики, технологии и оборудования производства волоконных световодов, проектирования, наладки и эксплуатации базовых устройств оптоэлектроники и волоконно-оптических датчиков.

В работах, выполненных с участием молодых ученых, аспирантов и студентов рассмотрены основные принципы волоконно-оптической гироскопии, проанализированы характеристики основных элементов волоконно-оптических гироскопов (ВОГ) различных типов и предложены методы компенсации некоторых погрешностей, обусловленных различными факторами.

Полученные результаты по разработке элементов волоконно-оптического измерителя угловой скорости и совершенствованию технологии протонного обмена, используемой для изготовления многофункциональных интегрально оптических элементов, позволили изготовить первый в России трехосный волоконно-оптический гироскоп с замкнутым контуром обратной связи.

Термоэлектричество применяется для регулирования и стабилизации температуры в диапазоне от минус 100°С до плюс 150°С. В электронной технике для этого интервала температур термоэлектрические системы являются наиболее эффективными. В работе предложено использовать их для создания прецизионных термостатов и калибраторов. При активном участии аспирантов и студентов проведены расчеты, макетирование и исследование следующих устройств:

- Термоэлектрические термостаты различных модификаций с рабочей температурой от минус 60°С до плюс 60°С. Точность стабилизации температуры ± 0.1°С. Объем рабочей камеры 2.7л.



Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.