Стратегический проект «ИКТ - Электроника»

наверх

R&D проект "Инфокоммуникационные технологии и элементная база терагерцовой микро- и наноэлектроники "

Проект призван ответить на следующие вызовы, обусловленные глобальными трендами и тенденциями:

в области цифровых технологий, роботизированных систем и систем обработки больших объемов данных: необходимость новых принципов создания электронной компонентной базы в ситуации достижения физического предела количества транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы;
в области беспроводных сетей высокоскоростной передачи данных 5G и последующих поколений, безопасности и противодействия терроризму (например, дистанционного обнаружения взрывчатых веществ), спектроскопии: потребность в новых электровакуумных приборах, СВЧ- и лазерных автодинах, метаматериалах ввиду отсутствия мощных источников когерентного излучения в средней (60–100 ГГц) и короткой (100–300 ГГц) части миллиметрового диапазона длин волн.

Цель стратегического проекта: достижение передовых мировых позиций в сфере разработки и производства новой элементной базы микро- и наноэлектроники, магноники и спинтроники на основе новых перспективных материалов; создания новых типов носителей, материальных сред, способов организации вычислений и методов для генерации, передачи, хранения и параллельной обработки информационных сигналов.

Задача 1. «Теоретические модели элементной базы электроники».

Моделирование и анализ материалов и структур, а также систем генерации, преобразования, передачи и обработки сигналов в субтерагерцовом и тергерцовом диапазонах.

2022 – TRL-2; 2024 – TRL-3; 2030 – TRL-5

Бенефициар: институты РАН;

образовательные организации высшего образования и СПО;

производственные предприятия электронной промышленности.

Продукт/услуга на выходе:

модели явлений при непрерывном и дискретном взаимодействии электронных потоков между собой и с высокочастотными электромагнитными полями в средах с различной проводимостью, в том числе в устройствах миллиметрового и терагерцового диапазонов;
модели процесса формирования наноструктурированных слоев в условиях ионной стимуляции и смешанного транспорта заряда в одномерных нано- и гетероструктурах;
новые модели базовых элементов гибкой электроники;
квантовомеханические модели материалов и устройств на полупроводниковых, магнонных и композитных наноструктурах;
модели источников и приемников оптического и ИК-излучения на основе полупроводников групп A3B5 и A2B6;
физико-технологические модели сенсорных электронных систем с нанометровыми размерами и адаптивными характеристиками;
модели многоканальных полевых источников электронов и катодно-сеточных узлов на основе алмазографитовых нанокомпозитов;
радиофизические и математические модели генераторов широкополосных сигналов, ультракоротких импульсов и нелинейных волн.

Задача 2. «Перспективные материалы, микро- и наноструктуры и технологии в электронике».

Технологии получения, формирования и экспериментальной проверки материалов и структур.

2022 – TRL-3; 2024 – TRL-6; 2030 – TRL-7;

Бенефициар: институты РАН; производственные предприятия в секторе оборонно-промышленного комплекса, электроники, приборостроения, космического материаловедения, медицинской техники; госкорпорации РОСКОСМОС, РОСАТОМ, РОСТЕХ.

Продукт/услуга на выходе:

технологии миниатюризации и формирования базовых элементов гибкой электроники;
прецизионные технологии приборов и устройств вакуумной микроэлектроники миллиметрового и терагерцового диапазона;
микроволновые и субтерагерцовые технологии на основе брэгговских структур для элементной базы электроники;
технология формирования функциональных слоев наноструктурированных материалов для создания сенсоров резистивного типа и хемотранзисторов на эффекте поля.

Задача 3. «Новое поколение электронной компонентной базы».

Создание лабораторных образцов, макетов, подготовка технологий к трансферу, проведение опытно-конструкторских работ.

2022 – TRL-4; 2024 – TRL-7; 2030 – TRL-9

Бенефициар: институты РАН;

производственные предприятия в секторе оборонно-промышленного комплекса, электроники, приборостроения, космического материаловедения, медицинской техники;

госкорпорации РОСКОСМОС, РОСАТОМ, РОСТЕХ.

Продукт/услуга на выходе:

образцы микро- и наноструктур, а также функционализированных материалов, метаматериалов, метаповерхностей на их основе;
миниатюрные электродинамические структуры, в том числе управляемые, на основе фотонных кристаллов и метаматериалов;
интерфейсные квантоворазмерные 2D гетероструктуры на основе алмазографитовых композиций для полевой эмиссии в сильных импульсно-периодических электрических полях микросекундной длительности;
технологии и устройства неразрушающего контроля параметров материалов, структур и элементов микро- и наноэлектроники и сенсорики методами СВЧ спектрального анализа, ближнеполевой и бриллюэновской микроскопии, в том числе на основе СВЧ и лазерных автодинов;
элементная база микроволновой и субтерагерцовой электроники, в том числе радиационностойкая, на основе концепций диэлектрической и антиферромагнитной спинтроники, фотонных и магнонных кристаллических структур различной пространственной размерности, алмазо-углеродных, металлодиэлектрических и магнитодиэлектрических микро- и наноструктур, а также мемристивных систем;
лабораторные прототипы новых генераторов широкополосных робастных хаотических сигналов, малогабаритных источников излучения субтерагерцового диапазона, устройств с обратимо управляемым поворотом вектора поляризации излучения и перестраиваемой топологией, гибридных генераторов ультракоротких импульсов и многосолитонных комплексов, а также системы передачи информации на их базе;
максимально чувствительные, селективные и воспроизводимые сенсорные и мультисенсорные электронные системы, в том числе на основе хеморезисторов, для клинической диагностики и лабораторных испытаний.

Задача 4. «Научно-образовательный кластер "Электроника"».

Создание научно-образовательного кластера в области научных исследований, инновационной деятельности, непрерывного образования СПО-ВО в партнерстве университета, академических институтов, научно-производственных организаций электронной промышленности.

Бенефициар: сфера науки, высшего образования, организаций реального сектора экономики в области электроники

Продукт/услуга на выходе:

подготовка специалистов к решению различных типов задач профессиональной деятельности: научно-исследовательских; проектно-конструкторских; производственно-технологических; организационно-управленческих; педагогических на основе раннего приобщения обучающихся к научно-исследовательской работе, участия в сетевых образовательных программах, реализации непрерывного образования (образовательные программы СПО – программы ВО), а также практической подготовки на базе научных и производственных организаций по профилю «Электроника»;
разработка онлайн курсов и практикумов для университетов России.

Ожидаемые результаты стратегического проекта

Результаты СП к 2030 году на уровне мира:

в области научных знаний – передовые мировые позиции в сфере получения материалов, структур, систем генерации, преобразования, передачи и обработки сигналов: квантовомеханические модели материалов и устройств на полупроводниковых, магнонных и композитных наноструктурах; модели функциональной элементной базы и элементов электроники на основе эффектов спиновой динамики в трехмерных магнонных структурах;

в области технологий и инноваций – технологии создания элементной базы микроволновой и субтерагерцовой электроники на основе фотонных и магнонных кристаллических структур различной пространственной размерности, в том числе системы коммутации и мультиплексирования информационных сигналов в микроволновом и терагерцовом диапазонах для распределенных инфокоммуникационных систем, используемых в радиоэлектронной промышленности.

Результаты СП к 2030 году на уровне страны и региона:

в области развития человеческого капитала – опережающая подготовка научных и инженерных кадров (до 300 выпускников СПО и ВО) для насыщения отечественного сектора электронной промышленности.

Результаты СП к 2030 году на уровне университета:

	Показатель по направлению СП	Ед.изм.	2020	2030
1	Количество магистрантов и аспирантов	чел.	192	207
2	Удельная доходность на лабораторию	млн/1 НР	1,7	3,6
3	Количество молодежных научных коллективов	ед.	3	9
4	Количество международных коллабораций	ед.	4	12