• A
  • A
  • A
  • АБB
  • АБB
  • АБB
  • А
  • А
  • А
  • А
  • А
Обычная версия сайта

Микро- и наносистемы становятся все меньше и все «умнее»

Главными движущими силами технологических изменений в XXI в. стали интеллектуализация и миниатюризация технических систем. Развитие информационных, исполнительных и сенсорных компонентов и их объединение на базе нано-и микросистемной техники (НМСТ) легло в основу этих процессов. В результате были созданы малоразмерные технические объекты с развитыми возможностями взаимодействия с внешней средой. Они незаменимы для развертывания «цифровой революции» в промышленности и для создания таких приложений, как беспилотные системы вождения, Интернет вещей, интеллектуальные инфраструктуры. К примеру, уже сегодня около 10% ВВП в европейских странах напрямую связано с микро- и наноинженерией.

В последние годы наносистемная техника (НСТ), берущая свое начало в интегральных технологиях микроэлектроники, превратилась в сегмент с богатым разнообразием конструктивных и технологических направлений. Основой будущего наносистем должна стать унификация их компонентов на функциональном, конструктивном и информационном уровнях. Традиционный подход к развитию НСТ, связанный с последовательным уменьшением размеров путем различного рода обработки: литографии, травления и т.д. (так называемый подход «сверху-вниз»), имеет свои технологические ограничения. В качестве альтернативы выступает применение новых материалов и нанотехнологий при создании наносистем (подход «снизу-вверх») и внедрение технологий самоорганизации.

Версия для печати: 

Микро- и наносистемы становятся все меньше и все "умнее"

 

МИНИАТЮРИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

Уменьшение размеров и переход к наноуровню имеют свои ограничения. Они связаны с физическими принципами работы микро- и наносистем, необходимостью одновременно уменьшать все компоненты наноэлектромеханических систем (НЭМС). Пределы миниатюризации техники наноуровня связаны с различными эффектами масштабирования. При снижении линейных размеров изменяется, к примеру, соотношение площади поверхности конструкции к ее объему.

При создании наносистем все чаще применяются методы построения объектов на основе подхода «снизу-вверх», опирающегося на процессы самосборки и самоорганизации, природные способы создания материальных объектов. К таким процессам можно отнести синтез и сборку, осаждение материала, легирование, имплантацию. Применение подобных нанотехнологических методов позволяет вывести наносистемную технику на качественно новый уровень развития.





 





 


 


КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ И УНИФИКАЦИЯ

Спектр применения микросистем очень широк, еще более многогранны конструктивно-технологические варианты их исполнения. Зачастую технологический процесс разрабатывается под конкретное изделие. Подобное разнообразие накладывает ограничения на сопряжение различных изделий нано- и микросистемной техники, их интеграцию в технические системы. В связи с этим для сегмента НМСТ актуальна задача стандартизации средств проектирования, технологий производства, обработки сигналов, взаимодействия наносистем между собой и с другими электронными компонентами.

Стандартизация, в свою очередь, способствует объединению различных датчиков, систем в едином функциональном узле и увеличению многообразия выполняемых функций. Выработка единых протоколов взаимодействия компонентов и методов тестирования дает возможность совместно использовать изделия разных производителей. Унификация готовых изделий определяет параметры выходных сигналов, технологии корпусирования с учетом требований сборки и монтажа,питания датчиков. Совместная обработка данных, поступающих одновременно от разных датчиков (которые автоматически обмениваются информацией между собой), позволяет снизить количество ошибок.



 







РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИЙ КОРПУСИРОВАНИЯ И 3D-СБОРКИ

Разнообразие конструкций наносистем и технологий их создания требует появления единых решений в области сборки и корпусирования (герметизация в корпусе для защиты от негативных внешних воздействий и/или оптимизации эксплуатационных характеристик). Такие технологии определяют возможности дальнейшего повышения степени интеграции наносистемной техники, улучшения функциональных параметров и снижения себестоимости производства.Унификация технологий сборки и монтажа компонентов наносистем, возможности создания сложных функциональных узлов позволят расширить сферу применения микросистем, сделают их производство еще более массовым.

Сложность корпусирования в сравнении с интегральными схемами обусловлена наличием трехмерных компонентов и необходимостью создания капсулированного микрообъема. Корпусирование типа «пластина-к-пластине», использование поверхностной микрообработки позволяют существенно уменьшить габариты наносистем. Применение технологий 3D-сборки сделает возможным и интеграцию наносистемы с другими электронными компонентами, увеличение быстродействия и надежности готовых изделий.