На конференции «Современное состояние и перспективы развития печатной и гибкой электроники» ученые и представители промышленности обсудили отраслевые тенденции и оценили перспективы продвижения наработок в серийное производство. Мероприятие было организовано на базе Московского физико-технического института (МФТИ) в рамках деятельности недавно созданного Центра перспективной микроэлектроники, позиционирующего себя как фабрику технологий.
В обращении к участникам конференции директора департамента государственной политики в сфере научно-технологического развития Минобрнауки России Антона Шашкина отмечалось, что печатная и гибкая электроника формирует технологический задел на десятилетия вперед. В разработку гибких дисплеев и сенсоров, носимых устройств, элементов Интернета вещей и медицинской диагностики вовлечены десятки научных и промышленных коллективов. Объединение усилий научных организаций и предприятий реального сектора, взаимодействие ученых, власти и бизнеса позволят укрепить позиции отечественной электронной промышленности и снизить зависимость от импорта.
Исследователи МФТИ делают ставку на изучение возможностей новых технологий и лучших отечественных наработок. Физтех сотрудничает со 140 базовыми предприятиями, в частности ОПК, ведущими институтами Российской Академии наук, ИТ-компаниями, рассказал проректор по научной работе МФТИ Виталий Баган. Для молодых исследователей создаются условия для самореализации в прорывных направлениях, которые в России были представлены недостаточно. Одна из целей – совместно с партнерами транслировать перспективные разработки в индустрию.
Формируется Технологическая долина, на территории которой планируется создавать наукоемкие предприятия, опытные производства. По словам проректора, важно расширять пространство, в котором студенты, ученые и партнеры вуза смогут разрабатывать опытные образцы. Одно из приоритетных направлений – гибридные решения для электронных и фотонных систем (квантовые вычислители и ПО, научные приборы, новые материалы для электроники и т. д.).
Центр перспективной микроэлектроники фокусируется на развитии ряда ключевых направлений: процессоры на основе транзисторов на MoS2, низкопотребляющие быстрые запоминающие и нейроморфные устройства, сенсоры и детекторы разных видов. Считается, что за счет применения новых технологий в перечисленных сегментах можно наиболее быстро получить эффект. Наработки в этих сферах востребованы промышленностью.
Современные тенденции в области дисплейных технологий представил генеральный директор компании «Технологии органической печати» Сергей Стахарный. Сегодня дисплеи – это основной источник получения информации. В данном технологическом направлении стремительно развиваются органические и неорганические светодиоды (на жесткой и гибкой подложке). Относительно новое направление – печатная электроника, которая «долго буксовала, были проблемы с ресурсами изделий», а теперь выходит на промышленные масштабы.
Применению аддитивных методов при создании нового поколения фотосенсоров инфракрасного диапазона посвятил свое выступление начальник государственного научного центра (ГНЦ) АО «НПО “Орион”» Виктор Попов. Ключевым трендом развития в этой области эксперт назвал переход инфракрасной техники к массовым сегментам. Классические гибридные матрицы уступают место гибридно-монолитным. Фоточувствительный слой создается непосредственно на поверхности СБИС. Наряду с классическим для электроники методом центрифугирования широко применяются методы аэрозольной, струйной печати, а также аэрозольного распыления. В промышленности все больше внимания уделяется аддитивным методам. Зарубежные компании, которые по этой технологии серийно выпускают матричные фотоприемники, не раскрывают особенности своих технологических переделов.
Применение печатных технологий для фотоэлектроники предусматривает использование материалов на основе коллоидных квантовых точек, что обусловлено рядом преимуществ. В частности, стадии формирования слоя и технологического рисунка объединяются, можно создавать технологический рисунок с разрешением вплоть до единиц мкм, отпадает необходимость в постобработке слоев, перестают быть актуальными требования к подложкам (возможна печать на гибких подложках). При этом предстоит выполнить большой объем работ по созданию исходных материалов – чернил на основе квантовых точек, отработке режимов и выпуску оборудования для применения данной технологии.
Об эффектах внедрения аддитивных технологий в микроэлектронике рассказала исполнительный директор Ассоциации развития аддитивных технологий, советник президента компании «ТВЭЛ» Ольга Оспенникова. По сравнению с традиционным производством аддитивное значительно выигрывает благодаря кратному сокращению количества этапов производственного процесса и общего срока выпуска новой продукции (до 75%). В 1,5–2 раза снижаются затраты на механическую обработку, увеличивается коэффициент использования материалов (до 80%).
Мировой рынок аддитивных технологий продолжает расти (в 2025 г. на 10,9% до 24,2 млрд долл.). Аналогичная тенденция характерна и для российского сегмента: в прошлом году он превысил 20 млрд руб. По темпам развития он уступает только ИТ-индустрии и робототехнике. При этом структура отечественного рынка отличается от мирового, где объем 3D-печати остается доминирующей составляющей (60%). В нашей стране это сегмент формируется преимущественно за счет оборудования и материалов (54%). Основные производители аддитивного оборудования создают центры соответствующих технологий.
За рубежом наибольший вклад в формирование рынка аддитивных технологий вносят автомобилестроение, авиация, двигателестроение, здравоохранение (стоматология), в России – космос, специальная техника, двигателестроение, нефтегазовое машиностроение, атомная энергетика. Эксперт выразила надежду, что в ближайшее время эти технологии найдут применение и в общепромышленной деятельности.
Характеризуя потенциал новых аддитивных технологий в электронике, Ольга Оспенникова отметила разработанный в МФТИ метод сухой аэрозольной печати без использования жидких чернил, растворителей или связующих веществ (применяется метод электрического газового разряда).
На базе ведущих вузов в регионах «Россатом» открывает центры аддитивных технологий общего доступа по всей России. Сегодня 11 таких центров популяризируют технологию, занимаются подготовкой кадров, предоставляют предприятиям услуги коммерческой печати. Совместно с вузами разработано 17 образовательных программ по соответствующему направлению.
Директор Института квантовых технологий МФТИ Виктор Иванов поделился результатами работ по аэрозольной печати в микроэлектронике, представил перспективные направления ее применения. Докладчик привел характеристики первого опытного образца чернильного аэрозольного принтера и промышленного образца этой машины, рассчитанной на мелкое и мелкосерийное производство. В прошлом году в МФТИ был создан опытный образец принтера сухой аэрозольной печати для прототипирования, проведения исследований. По окончании НИР началась работа по созданию более производительной машины.
Эксперт отметил важность развития обеих технологий (чернильной печати и сухой). В докладе приводились примеры использования аэрозольной печати микроструктур чернилами. В частности, речь шла о микронагревателях для газовых сенсоров с использованием чернил на основе наночастиц, прозрачных электродах для оптоэлектронных устройств и др. Совместное применение чернильной и сухой аэрозольной печати позволяет создавать транзистор с полупроводниковым каналом. Работы в перечисленных направлениях – перспективные точки кооперации и объединения усилий заинтересованных организаций.
В рамках конференции журналистам представилась возможность посетить ряд лабораторий МФТИ (квантово-каскадных лазеров, молекулярной медицинской диагностики и др.), ознакомиться с опытными и выставочными образцами приборов. Один из них – масс-спектрометр для измерения массы молекул – разработан в рамках программы научного приборостроения.
В Центре испытаний функциональных материалов Института квантовых технологий МФТИ инженеры продемонстрировали гостям принтеры чернильной и сухой аэрозольной печати.
Светлана Иванова, Connect
