Электроника Плюс №2 / 2017

№ 2 | июль | 2017

ТУП «Альфачип Лимитед» Поставка электронных компонентов, средств автоматизации, компонентов для светодиодного освещения 220012, г. Минск, ул. Сурганова, 5а, 1-й этаж Тел./факс: +375 17 366 76 01, +375 17 366 76 16 факс: +375 17 366 78 15 www.alfa-chip.com www.alfacomponent.com УНП 192525135

E-mail: smt@riftek.com Тел.: +375 17 281 36 57

ДИСТРИБЬЮТОР PANASONIC

проекторы • Мультимедийные ЖК-дисплеи • Профессиональные экраны • Проекционные оборудование • Интерактивное Вещательное оборудование • Видеонаблюдение • Потоковые сканеры • Защищенные ноутбуки и планшеты • Лингафонные и языковые кабинеты •

Тел. (017) 289-24-42, (029) 133-55-66 www.tos.by 220072, г. Минск, ул. П. Бровки, 15

УНП 190351063

ООО «ТЕХОРГСНАБ»

Тема номера:

СВЧ ТЕХНОЛОГИИ

новости • мониторинг • обзор рынка • для специалиста • выставки

СОДЕРЖАНИЕ

ЭЛЕКТРОНИКА + ИЗДАЕТСЯ ПРИ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКЕ ФАКУЛЬТЕТА РАДИОФИЗИКИ И КОМПЬЮТЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ БЕЛОРУССКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА НОВОСТИ НОВОСТИ ИЗ МИРА ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ...............................................................2

№2 июль 2017

МОНИТОРИНГ СВЧ-ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА ЭЛЕКТРОНИКИ БУДУЩЕГО П.Мальцев, И.Шахнович .............................................................................................................14 АНАЛИЗ РЫНКА СПУТНИКОВОЙ ИНДУСТРИИ Александр Крылов ......................................................................................................................22 БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ СОТОВОЙ СВЯЗИ И ИХ АНТЕННАЯ ЧАСТЬ Дмитрий Денисов .......................................................................................................................26 СТРУКТУРА И ПРИНЦИП РАБОТЫ СЕТЕЙ LTE ...............................................................................32 INTEL ПРИЗЫВАЕТ КОМПАНИИ ДЕЙСТВОВАТЬ, ПОКА НЕ ПОЗДНО! Хидр Сулеман .............................................................................................................................35 ОБЗОР РЫНКА СВЧ АТТЕНЮАТОРЫ С ЦИФРОВЫМ И АНАЛОГОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ ...........................................40 НОСИМЫЕ ГАДЖЕТЫ ДЛЯ КОРПОРАТИВНОГО РЫНКА Кристофер Крото ........................................................................................................................43 БОРЬБА ЗА НАНОМЕТРЫ Павел Бокач .............................................................................................................................. 44 НОВАЯ СЕРИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ОТ ADVANTECH – UNO-3283G И UNO-3285G .................................48 НОСИМЫЙ КОМПЛЕКС СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ СНАРК-100РMANPACK SATELLITE TERMINAL SNARK-100R Михаил Шестаков .......................................................................................................................49 НОВАЯ 65В LDMOS ТЕХНОЛОГИЯ ОТ КОМПАНИИ NXP ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ ...............................................50 ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МОЩНЫХ GAN СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ В АВИОНИКЕ И РАДАРНЫХ СИСТЕМАХ Apet Barsegyan, Daniel Koyama, John Walker, Vinodh Thangam ..................................................... 57 АВИАЦИОННЫЕ РАДАРЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ .......................................................................... 58 НАУКА НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОЙ ФОТОННОЙ ОБРАБОТКИ СИСТЕМЫ TIN/TI/SI М.И. Маркевич, А.М. Чапланов, П.П. Першукевич, Д.В. Жигулин, Д.В. Сериков, П.В. Жуковский ..............................................................................59 КАТАЛОГ ПРОДУКЦИИ......................................................................................................................58

Издание для специалистов, занимающихся разработкой и поставкой электроники, компонентов и другой продукции в различных отраслях промышленности. Издание знакомит специалистов с новыми достижениями и разработками в области электроники, микроэлектроники, электротехники, оптоэлектроники, энергетики, средств связи. Публикует научные статьи ученых. Размещает рекламу по теме номера. Учредитель: ООО «ВитПостер» Главный редактор Бокач Павел Викторович m6@tut.by +375(29) 338-60-31 Редакционная коллегия: Председатель: Чернявский Александр Федорович академик НАН Беларуси, д.т.н. Секретарь: Садов Василий Сергеевич, к.т.н. sadov@bsu.by Члены редакционной коллегии: Беляев Борис Илларионович, д.ф.-м.н. Борздов Владимир Михайлович, д.ф.-м.н. Голенков Владимир Васильевич, д.т.н. Гончаров Виктор Константинович, д.ф.-м.н. Есман Александр Константинович, д.ф.-м.н. Ильин Виктор Николаевич, д.т.н. Кугейко Михаил Михайлович, д.ф.-м.н. Кучинский Петр Васильевич, д.ф.-м.н. Мулярчик Степан Григорьевич, д.т.н. Петровский Александр Александрович, д.т.н. Попечиц Владимир Иванович, д.ф.-м.н. Рудницкий Антон Сергеевич, д.ф.-м.н. Начальник отдела рекламы и раcпространения: Антоневич Светлана Геннадьевна тел.: +375 (29) 680-16-49 antonevich-s@mail.ru

ВЫСТАВКИ ОТЧЕТ С ВЫСТАВКИ «ЭКСПОЭЛЕКТРОНИКА 2017» ......................................................................64

СПИСОК РЕКЛАМОДАТЕЛЕЙ Автоматикацентр..................................63 Алнар...................................................62 Альфачип Лимитед........................ 47, 62 Альфалидер компонент.................... 62-63 БелПлата..............................................45 БелСканти.........................................63 ГорнТрейд...........................................21 Минский часовой завод.........................57 Пневмоэлектросервис......................62 Приборостроительная компания...........63 Раделком.......................................63 СветЛед решения.................................62 Чип электроникс..................................63

Обложки, цветные вставки Microchip ................................................ 2 обл. Альфачип Лимитед .................... 1 обл., 4 обл. Рифтек СМТ............................................ 1 обл.

Подписано в печать 25.07.2017. Отпечатано в типографии ООО «Бизнесофсет». ЛП No 02330/70 от 17.06.2015. Пр. Независимости, 95/3-7, 220043, г. Минск. Тел./факс: (017) 280 13 80 E-mail: boprint@tut.by Бумага офсетная. Печать цифровая. Тираж 299 экз. Заказ 281.

Элтикон ................................................. 3 обл.

Издатель ООО «ВитПостер». Свидетельство о государственной регистрации издателя, изготовителя, распространителя печатных изданий № 1/99 от 02.12.2013.

E-mail: artmanager3@mail.ru

ОДО «Пневмоэлектросервис» ................ 4 обл.

© ООО «ВитПостер», 2017

Техоргснаб ............................................ 1 обл.

№2 | июль |2017

1

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

НОВОСТИ ИЗ МИРА ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИЗАЦИИ Тематика текущего номера – СВЧ-электроника, этой теме посвящены следующие материалы нашего журнала. А сейчас, как обычно, небольшая подборка новостей из разных отраслей электроники.

ПОДКОЖНЫЕ МИКРОЧИПЫ Разговоры о вживляемых людям микрочипах, заменяющих документы, ходят уже много лет. Руководство шведкой компании Epicenter решило проверить, насколько это упростит людям жизнь и начало вживлять своим сотрудникам крошечные подкожные чипы. Добровольную процедуру прошли уже около 150 человек и их число продолжает с каждым днем увеличиваться. Под крышей компании Epicenter в Стокгольме работает более ста различных маленьких компаний и стартапов. Подкожные имплантаты размером с рисовое зернышко позволяют сотрудникам открывать закрытые двери, пользоваться принтерами,

покупать продукты и напитки в местных торговых автоматах и выполнять множество других операций. Те, кто уже прошел подобную процедуру, заявляют, что очень удобно всегда иметь ключ от офиса или карту VISA внутри своего тела. Имплантат вживляют между большим и указательным пальцами руки, что позволяет вам одним лишь ее взмахом решать целый ряд вопросов. Подкожные имплантаты решают и вопросы безопасности: пластико-

вую ключ-карту можно потерять или передать другому человеку, а вот извлечь из руки сотрудника миниатюрное устройство с минимальным ущербом сможет лишь квалифицированный доктор. Сегодня электронные имплантаты встречаются в жизни все чаще, например, кардиостимуляторы, которыми пользуются тысячи людей по всему миру. Такие устройства гораздо важнее, чем вживленный чип для покупки газировки. hi-news.ru

НОВЫЕ CORE I9 С 18 ЯДРАМИ На выставке электроники Computex 2017 компания Intel произвела сенсацию, представив свои новые производительные процессора семейств Skylake-X и Kaby Lake-X. В прошлом году было показано десятиядерное решение, а в этом году топовый процессор Intel Core i9-7980XE получил целых 18 вычислительных ядер и 36 потоков. Были показаны также чипы с 16, 14, 12 и 10 ядрами. Все они относятся к новой линейке Core i9. Кроме этого, были анонсированы новые процессоры Core i7 и Core i5 семейства Core-X. 18-ядерный Core i9-7980XE явился ответным ходом Intel на 16-ядерный 2

№2 | июль |2017

Threadripper от AMD, который стал самым мощным процессором компании в этом году. Новый Core i9-7980XE включает 44 линии PCI Express 3.0 и четырехканальный контроллер оперативной памяти DDR4-2666. Он поддерживает технологии Intel Turbo Boost и Intel Hyper-Threading для автоматического увеличения тактовой частоты. Вместе с новым семейством процессоров был представлен и новый чипсет Intel x299 с увеличенным числом устройств ввода-вывода и расширенными возможностями для оверклокинга. Еще одной новинкой

стало усовершенствование технологии Intel Turbo Boost Max Technology 3.0, позволяющая выделить сразу два ядра, работающие с максимальной скоростью, и перенаправлять критические рабочие нагрузки на них. Это обеспечивает значительный прирост в производительности. Новинки позволят осуществлять быстрый рендеринг изображений, кодировать видео, заниматься аудиопроизводством и просматривать результаты в режиме реального времени, а также выполнять все эти задачи одновременно. Можно применять несколько мониторов для работы с раз-

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + решениями вплоть до 12К и поддержкой до четырех дискретных графических карт. Увеличение количества ядер в процессоре приводит к повышенному тепловыделению. Поэтому Intel разработала собственную технологию жидкостного охлаждения, которая будет использоваться в новых чипах и некоторые старых моделях. Среди новых чипов стоит выделить десятиядерный Core i9-7900X. Он будет стоить существенно меньше по сравнению с прошлогодним десятиядерным решением

от Intel. В продажу новые процессоры начнут поступать уже летом, а вот топовые модели придется подождать еще несколько месяцев. Был продемонстрирован и полноценный компьютер на плате размером с кредитную карту Intel Compute Card. Он позволяет реализовывать разные решения, начиная от смарт-экранов и всевозможных интерактивных устройств и заканчивая «умными» фабриками.

4pda.ru

КОМПАКТНАЯ ФОТОКАМЕРА С ОБЗОРОМ В 360° Beoncam – новая компактная фотокамера компании Spacemap, которая располагается на запястье и выглядит как элегантные наручные часы. Камера может всегда находиться рядом с вами и обеспечить создание изображений с углом обзора в 360° с передачей информации по модулю Wi-Fi. Модуль камеры при этом легко отсоединить от ремешка, сама камера компактная, легкая, с защитой от влаги и пыли. Разрешение сенсора камеры – всего 5 мегапикселов, создание снимков производится одним нажатием. Предусмотрена и запись 360-градусного видео.

Возможно крепление на различных поверхностях, в том числе на велосипеде, мотоцикле и т. д. Вес камеры всего 55 г, диаметр 46,6 мм при высоте 26 мм. Батарея камеры емкостью 400 mAh обеспечивает работу в режиме ожидания в течение четырех дней. Зарядки хватает на три часа съемки, и после этого камеру нужно будет зарядить с помощью кабеля MicroUSB. Также устройство можно использовать в качестве беспроводной точки доступа, что позволяет просматривать отснятый материал через приложение для Android и iOS. dphotoworld.net

SAMSUNG РАСКРЫВАЕТ ДЕТАЛИ ПЕРЕХОДА НА 4-НМ ТЕХПРОЦЕСС В прошлом году Samsung освоила 10-нм техпроцесс и начала массовое производство чипов с использованием этой технологии. Останавливаться на достигнутом южнокорейский гигант не намерен. В рамках мероприятия Samsung Foundry компания объявила о планах по запуску в производство более быстрых и энергоэффективных чипов, выполненных вплоть до 4-нм техпроцесса. В ближайшем будущем Samsung планирует свернуть выпуск переосмысленных 14-нм и 10-нм LPUпродуктов, которые были представлены в конце прошлого 2016 года и должны появиться на рынке в этом году. Эти изменения предназначены для сохранения низкой стоимости для партнеров и повышения энергоэффективности. Затем специалисты будут пристально следить за 8-нм LPP-технологией от Samsung, которая станет последней на основе текущей архитектуры FinFET. Этот шаг обеспе-

чит дополнительные преимущества в плане энергопотребления и производительности по сравнению с нынешним 10-нм техпроцессом Samsung, используемым для современных высокопроизводительных мобильных процессоров. План Samsung по сокращению своих чипов становится еще более агрессивным после 8-нм техпроцесса. Компания планирует запустить производство своего первого 7-нм LPP EUV-процесса в 2018 году, что гораздо быстрее, чем многие ожидали. Фабрики уже некоторое время сталкиваются с ограничениями литографии, не относящейся к EUV, поэтому фотолитография в глубоком ультрафиолете рассматривается как решение для фактического достижения прироста производительности при снижении техпроцесса в дальнейшем. После того, как Samsung освоит фотолитографии в глубоком ультра-

фиолете для 7-нм техпроцесса, компания планирует быстро перейти на 6 нм, 5 нм и 4 нм. Ожидается, что 6- и 5-нм техпроцессы появятся всего спустя год после 7-нм. 6-нм LPP-процесс будет включать в себя решения собственной разработки Smart Scaling для повышения эффективности, а 5-нм LPP-процесс станет самым маленьким FinFET-решением компании, которое также будет включать в себя некоторые иннова№2 | июль |2017

3

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ционные технологии для большей экономии электроэнергии. Если компания будет следовать своему плану, то уже к 2020 году она освоит производство чипов по 4-нм техпроцессу. Помимо сокращения транзисторов, переход также включает переход на архитектуру следующего поколения, получившую название Multi Bridge Channel FET – это разработанная Samsung технология Gate All Around FET, являющаяся

преемницей текущей архитектуры FinFET. Также было объявлено о новых процессах Fully of Silicone on Insulator для устройств Интернета вещей. Они предназначены для потребителей, которые ищут бюджетные чипы или не нуждаются в ультрасовременных решениях. Samsung планирует расширить свою нынешнюю 28-нм технологию сначала путем включения радиочастот, а затем интеграции eMRAM,

что, по ее мнению, подходит для Интернета вещей. За этим последует меньший 18-нм техпроцесс, обеспечивающий повышенные производительность, мощность и эффективность. В ближайшие годы нас ждут более мощные и энергоэффективные решения от Samsung. Очевидно, что конкуренты в лице TSMC, Intel и Qualcomm также не будут сидеть на месте. androidauthority.com

ИЗОГНУТЫЕ СЕНСОРЫ ОТ MICROSOFT ПОЗВОЛЯТ СМАРТФОНАМ СНИМАТЬ НА УРОВНЕ «ЗЕРКАЛОК»

Камеры в смартфонах шагнули далеко вперед и позволяют получить достаточно качественные снимки в любых условиях съемки. Но до уровня зеркальных фотоаппаратов они все же не дотягивают. Одной из основных причин этого является то, что габариты смартфона не позволяют установить большой сенсор и соответствующий объектив. Поэтому компании пытаются повысить качество мобильной съемки программными способами и разными инновационными решениями, вроде применения двух и более камер. Специалисты исследовательской лаборатории Micro-

soft Research разработали изогнутый сенсор Project Vermont, который, как уверяют создатели, поможет сделать самый большой за многие годы шаг вперед в области мобильной фотографии. Идея Project Vermont основана на кривизне поля. Поскольку объективы не фокусируются на плоскости, изображения, снятые с помощью плоского датчика камеры, не всегда имеют фокус по всему кадру. Microsoft считает, что в идеальном случае сам датчик должен быть изогнут в соответствии с эффектами кривизны поля. Самым главным достижением ис-

следователей Microsoft Research является новый процесс пневматического формования. Команда объединила формовочную конструкцию, упругие свойства мембраны давления и контролируемые силы трения. Специалисты обнаружили, что они могут постепенно сжимать формующую головку по углам, используя давление и гибкую мембрану, придавая таким образом датчику сферическую форму. По словам исследователей, последний прототип Project Vermont использует датчик, который по размерам сопоставим с сенсорами, установленными в смартфонах, но при этом способен значительно превосходить DSLR-камеру Canon EOS-1Ds как по резкости, так и в плане равномерности освещения. Исследователи рассматривают использование этой технологии не только в смартфонах, но и в видеокамерах, системах компьютерного зрения, платформах для автономных транспортных средств, а также для разведки.

РОССИЙСКИЕ КЕРАМИЧЕСКИЕ КОНДЕНСАТОРЫ ПРЕВОСХОДЯТ МНОГИЕ ИМПОРТНЫЕ АНАЛОГИ Холдинг «Росэлектроника» госкорпорации Ростех объявил о разработке передовых керамических конденсаторов, появление которых на рынке будет способствовать выполнению программы импортозамещения. Изделия серии К10-83, созданные специалистами НИИ «Гириконд» (входит в состав «Росэлектроники»), как утверждается, по своим параметрам превосходят многие импортные аналоги. Новые конденсаторы, в 4

№2 | июль |2017

частности, смогут заменить изделия американских компаний AVX, Kemet и Vishay. Российские изделия предназначены для работы в диапазоне напряжений 16–500 В, тогда как импортные аналоги – 50–100 В. Кроме того, конденсаторы К10-83 характеризуются более высокими номинальными емкостями, варьирующимися от 0,0056 до 4,7 мкФ против 0,00012– 0,47 мкФ у распространенных американских решений.

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + При этом серия конденсаторов К1083 включает в себя более миниатюрные изделия – типоразмера «0603» по международной классификации (1,6×0,8×0,9 мм), тогда как американские производители предлагают

Ожидается, что новые российские изделия заменят до 40 % аналогичных импортных решений, использующихся в отечественной радиоэлектронной аппаратуре.

3dnews.ru

минимальный типоразмер «0805» (2×1,25×1,3 мм). Максимальный типоразмер отечественных конденсаторов – «2220» (5,6×5,0×1,8 мм), у американских производителей – «2225» (5,6×6,3×2 мм).

ЛИНЕЙКА AMD RYZEN THREADRIPPER СОСТАВИТ КОНКУРЕНЦИЮ INTEL CORE I9 На следующий день после анонса высокопроизводительных процессоров Intel Core i9 компания AMD представила на выставке Computex 2017 новую настольную платформу X399 и процессоры Ryzen Threadripper. Последние должны составить конкуренцию флагманским решениям от Intel. На данный момент известно о вариантах с 12 и 16 ядрами, тогда как топовая модель от Intel имеет 18 ядер. Оба чипсета поддерживают технологию многопоточной обработки данных Simultaneous Multi-threading и оснащены четырехканальным конПараметр Сокет Число ядер Число потоков Кэш L3 (МБ) Число каналов DDR4 Число линий PCIe Gen3

AMD Threadripper TR4 (4 094 контактов) до 16 до 32 до 32

AMD Ryzen AM4 (PGA) до 8 до 16 до 16

троллером памяти DDR4. Также в их состав входит контроллер интерфейса PCI Express 3.0 на 64 линии. Из имеющихся 64 линий интерфейса PCI Express 3.0 четыре используются для связи процессора и чипсета с базовым набором портов. В результате пользователю для подключения графических процессоров, NVMe-накопителей и прочего остается 60 линий PCI Express 3.0. Для сравнения, самые топовые модели процессоров Intel Core i9 имеют только 44 линии PCI-E. Характеристики процессоров Ry-zen Threadripper и Intel Skylake-X

Intel Kaby Lake-X

Intel Kaby Lake

LGA 2066

LGA 2066

LGA 1151

до 18 до 36 до 18

4 до 8 до 8

до 4 до 8 до 2

4

2

4

2

2

64

16

28-44

16

16

сравнение с конкурентами представлены в таблице. Во время демонстрации компания AMD показала, как процессор Threadripper справляется с игрой Prey в 4K на ультранастройках. Также AMD рассказала подробности о новом 32-ядерном серверном процессоре AMD Epyc. В его состав входят восьмиканальный контроллер памяти DDR4 и 128 линий интерфейса PCI Express 3.0. Поставки процессоров AMD Epyc партнерам уже начались. wccftech.com

ПРОИЗВОДСТВО СИММЕТРИРУЮЩИХ ТРЕХФАЗНО-ОДНОФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ В ТУЛЕ Тульский завод трансформаторов начал производство трансформаторов симметрирующих трехфазно-однофазных. Линейка таких трансформаторов включает 12 моделей мощностью от 5 кВА до 40 кВА. Трансформаторы используются для преобразования трех фаз в одну и могут быть полезны там, где требуется подключить мощную однофазную нагрузку к трехфазной сети, не вызывая перекоса фаз и не превышая установленных токов линии. Такие трансформаторы применяют также в системах бесперебойного электропитания ответственных потребителей. Используемые технические решения запатентованы. tula-transformator.ru №2 | июль |2017

5

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

29-МП МАТРИЦА ИЗОБРАЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Производитель On Semiconductor представил 29-Мп CCD-датчик изо-

бражения для промышленных систем, в которых требуется высокое разрешение и единообразие получаемых данных. Новая матрица KAI-29052 обладает вдвое большей чувствительностью в сравнении с предыдущим датчиком KAI-29050 (в диапазоне 500–1050 нм). Улучшенные рабочие характеристики особенно важны в системах, работающих с длинами волн ближней ИК-области спектра, например 850 нм. Улучшенный дизайн пикселей сохраняет изоляцию заряда

между соседними фотодиодами, что позволило добиться повышения чувствительности без снижения резкости изображения. Помимо этого, улучшенный усилитель сокращает шум при считывании в пределах 15 %, повышая линейный динамический диапазон до 66 дБ. Датчик KAI-29052 выпускается в RoHS-совместимом корпусе CPGA-72 и доступен в конфигурациях: монохромный, цветной, матрица Байера. tdatasheet.su

ГЕНЕРАТОР СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ С ЧАСТОТНЫМ ДИАПАЗОНОМ 200 МГЦ И 24 КАНАЛАМИ Фирма Spectrum представила 24-канальный синхронизированный генератор сигналов произвольной формы, предназначенный для разработки электронных систем с параллельной архитектурой: MIMO, радаров, квантовых компьютеров. Помимо этого, устройство может использоваться для тестирования многодорожечных последовательных шин. Новый прибор DN6.662-24 обеспечивает выборкой 625 MSPS при разрядности 16 бит и рабочем частотном аналоговом диапазоне 200 МГц. Устройство имеет высокоимпедансный выход ±5 В и 50-оммный выход с напряжением ±2,5 В. Тактирование устройства может быть как внутренним, так и от внешнего источника. Для возможности генерирования длинных и сложных форм сигнала в генераторе сочетается большой объем памяти и множество рабочих режимов, включая: одиночный, цикличный, FIFO, с воспроизведением последовательностей.

Универсальные разъемы ввода/вывода на передней панели предоставляют доступ к выходам, асинхронным цифровым входам и выходам, выходам триггера и статуса, референсной частоте ФАПЧ. Для работы генератора требуется подключение к компьютеру. Стандартное ПО в поставке (SBench6-Pro) позволяет управлять рабочими режимами и настройками из единого графического пользовательского интерфейса. Также пред-

усмотрена возможность создания волн различной формы, анализа данных, просмотра документации. ПО поддерживает различные форматы, включая ASCII, двоичный и WAV. С генератором поставляется комплект разработки с драйверами и примерами. Для разработки могут использоваться различные языки программирования: C++, Visual Basic, VB.NET, C#, J#, Delphi, Java и Python. datasheet.su

ARM РАССЧИТЫВАЕТ ЗАНЯТЬ 10% РЫНКА СЕРВЕРОВ Архитектура ARM постепенно продвигается в серверном сегменте рынка. К четвертому кварталу этого года поставки образцов своих 64-разрядных процессоров с архитектурой ARM начнут три компании, среди которых будет и AMD со своей серией продуктов Seattle. Представители ARM заявляют, что в текущем году холдинг рассчитывает занять 6

№2 | июль |2017

своими решениями до 10% серверного рынка.

ARM уже разработала документацию, позволяющую клиентам выпускать процессоры по 16-нм технологии, в перспективе нормы сожмутся до 10 нм и 7 нм. Что касается растущего сегмента носимых устройств и «интернета вещей», то здесь ARM спокойна – ее продукты обладают всеми каче-

ствами, которые востребованы в этом сегменте. То есть, пока острой необходимости разрабатывать какие-либо специализированные архитектурные решения для носимых устройств нет. Кстати, из 41 новой лицензии, которые были проданы во втором квартале, почти половина пришлась на ядра серии Cortex-M. overclockers.ru

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ДЕТСКИЕ GPS-ЧАСЫ – СПОКОЙСТВИЕ ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ Детские часы, оснащенные специальным датчиком, который передает детальную информацию о местоположении ребенка на используемый родителем мобильный телефон или компьютер предлагают на рынке многие производители. Эта продукция пользуется неизменным спросом у родителей, которые всегда смогут узнать, где находится их ребенок. С помощью детских GPS-часов можно обмениваться с ребенком короткими сообщениями в текстовой или голосовой форме, для этого в устройстве предусмотрены специальные опции. Большинство моделей детских GPS-часов оснащены кнопкой «SOS», чтобы ребенок мог сделать экстренный вызов при возникновения непредвиденной ситуации. Одними из наиболее эффективных GPS-часов для детей являются часы торговой марки Smart Baby Watch. Самой популярной моделью серии считаются часы Q50. Они характеризуются бесперебойною работой на протяжении длительного времени. Часы оснащены монохромным OLED дисплеем высокой четкости. Детские часы Smart Watch Quark 90 имеют сенсорный дисплей и Wi-Fi-

модуль. Работает устройство на платформе Android. Модель Q60s обладает цветным дисплеем и рассчитана на детей старше 7 лет. Существуют на рынке изделия и других торговых марок, например, Titan Watch, представляющие современную техническую продукцию высокого качества. Производителем этих устройств является российская компания «ЭВЭН», чей ассортимент GPS-часов включает в себя модели

Titan Watch Slim и Titan Watch Q50. Каждую из моделей можно отнести к новейшим устройствам с GPS трекером. Часы работают на инновационном программном обеспечении, и способны оперативно осуществлять передачу точных сведений о текущем местонахождении ребенка. Модели имеют удобную систему управления и могут не только показывать время, но отображать дату и состояния батареи. softic.ru

AUDI ПРЕДСТАВИЛА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВНЕДОРОЖНИК Немецкая компания представила концепт внедорожника на электротяге e-tron Sportback. Автомобиль с запасом хода 450 км составит конкуренцию электрокару Tesla Model и войдет в линейку экологичных транспортных средств Audi. Футуристичный электромобиль e-tron Sportback использует ту же силовую установку, что и электрический кроссовер e-tron quattro, выпуск которого запланирован на 2018 год. Представленный электрокар разгоняется до 100 км/ч за 4,5 секунды и развивает максимальную скорость 210 км/ч. Аккумулятор заряжается на 80% за полчаса, а общая мощность силовой установки составляет 320 кВт, но со временем Audi планирует увеличить показатель до 370 кВт. Салон электрокара оборудован тачскринами: один за рулем, два – в центральной консоли. На месте

зеркал установлены камеры, которые транслируют на встроенные в двери дисплеи видео в режиме реального времени.

Sportback стал вторым полностью электрическим автомобилем Audi. Первая модель – e-tron quattro – выйдет в 2018 году, а новый внедорожник поступит в продажу в 2019.

К 2020 году компания обещает выпустить три модели электрокаров, а к 2025 году четверть автомобилей в линейке Audi будут использовать элеткротягу. Кроме электромобилей, Audi появится водородный внедорожник, который способен проехать 600 км без подзарядки со скоростью 200 км в час. audi.com

№2 | июль |2017

7

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ЧИП УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ОТ INFINEON ПОЛУЧИЛ УСИЛИВАЮЩИЙ КАСКАД С КОМПЕНСАЦИЕЙ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ На выставке PCIM в Нюрнберге компания Infineon анонсировала интеллектуальный модуль питания (IPM) с каскадом усиления на базе одного ключа и с компенсацией коэффициента мощности (PFC). Чип также включает 3-фазный инвертор. Новый компонент спроектирован для управления

асинхронными и синхронными двигателями с постоянным магнитном и однофазной PFCцепью. Как правило, это приводы двигателей с небольшой мощностью (до 2 кВт). Интеллектуальный модуль выпускается с вариантами силы тока инвертора 4, 6, 10 и 15 А. Частота переключения PFC также варьируется от 20 до 40 кГц.

Корпус компонента позволяет реализовать управление с безопасным уровнем электромагнитных помех. В схеме чипа реализована защита от перегрузки. Серийное производство модулей CIPOS Mini PFC на 10 и 15 А стартовало, а версии на 4 и 6 А начнут выпускаться в 3 квартале. datasheet.su

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ПИТАНИЯ ОТ MAXIM ОБЕСПЕЧАТ БЕЗОПАСНЫМ УРОВНЕМ НАПРЯЖЕНИЯ Системы управления на основе микропроцессоров в промышленных решениях требуют надежного питания. Системы обязаны соответствовать требованиям промышленных стандартов безопасности: питающие решения должны защищать шины 24 или 48 В от бросков напряжения до 60 В. Новые синхронные понижающие DC/ DC-преобразователи от фирмы Maxim Integrated соответствуют стандартам безопасности SIL и IEC. Представлены чипы MAX17572 и MAX17574, рабочее напряжение компонентов лежит в диапазоне 4,560 В. Преобразователи способствуют снижению рассеиваемой мощности. Преобразователи выдают ток 1 и 3 А (при напряжении 5 В) и предназначены для питания промышленных решений: датчиков, ПЛИС. Рабочий диапазон температуры лежит от -40 до +125 °С. Чип MAX17572 выпускается в 12-выводном корпусе DFN(TDFN) с размерами 3 х 3 мм. Чип MAX17574 выпускается в 24-выводном корпусе TQFN (4 x 5 мм). datasheet.su

«УМНАЯ» РАСЧЕСКА Умных унитазов, холодильников на Ubuntu и авторучек с гигабайтами памяти наизобретали уже много, поэтому никого не удивло, когда очередной стартап начинает собирать на них деньги. Но когда подобными разработками занимаются маститые компании с международным именем – становится интересно, что же из этого получится. Совместными усилиями одного из подразделений Nokia и компанией L’Oreal создана «умная» расческа.

8

№2 | июль |2017

Компания Nokia Technologies прикупила Withings, известного производителя гаджетов для фитнеса и здорового образа жизни. Специалисты Withings разработали массажную щетку, главное предназначение которой – привить пользователю привычку правильно расчесывать волосы! Внутрь «массажки» упаковано множество датчиков, сенсоров и гироскопов, которые помогут устройству оценить состояние волос, выяснить, сильно ли они запутались, и, если что, помочь

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + владельцу правильно расчесаться. Да, в щетке есть и микрофон! Существует и мобильное приложение для гаджета. Программа синхронизирует данные с прогнозируемой погодой, после чего выдает

нечесаному пользователю рекомендации о том, как лучше ухаживать за волосами в погожий или дождливый день. Программа, естественно, плохого не посоветует, поэтому предложит тут же заказать новейшие

косметические средства от L’Oreal. Устройство появится в продаже в конце лета, а цена на чудесную щетку, по сообщениям разработчиков, будет «ниже двухсот долларов». nokia.com

В РОССИИ НАЧНУТ ПЕРЕДЕЛЫВАТЬ ПОДЕРЖАННЫЕ ИНОМАРКИ В ЭЛЕКТРОМОБИЛИ Весной 2018 года в Приморье планируется начать строительство первого в России завода электромобилей. Совместное предприятие российской группы компаний «Сумотори» (Приморский край) и японской корпорации Arai Shoji не ставит своей целью разрабатывать и производить электрокары с нуля. Завод займется адаптацией под электродвигатель подержанных японских малолитражек. Такая модернизация не потребует больших затрат, технология массовой переделки автомобилей в электрокары уже отработана в Китае.

На первом этапе компания планирует производить до 5 тысяч электромобилей в год на базе б/у автомобилей из Японии. Сейчас в Приморском

крае зарегистрировано более миллиона автомобилей, и 90% из них импортированы в Россию как подержанные из Японии. Помимо модернизации, завод будет проводить утилизацию отслуживших свой ресурс машины. Вряд ли устанавливаемое на подержанные японские малолитражки оборудование сделает их способными к дальним поездкам – запас хода на одном заряде аккумуляторной батареи будет не очень большим. Но для большинства автовладельцев этого окажется вполне достаточно. hightech.fm

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ИМИТАТОРА СТРЕЛЬБЫ И ПОРАЖЕНИЯ «Швабе – Приборы» занимается разработкой игровых имитаторов лазерного боя «Атака» с 2001 года. За прошедшее время было выпущено 3 поколения данной системы. В 2016 году сотрудники предприятия Холдинга приступили к разработке линейки лазерных имитаторов стрельбы, в которой будет представлено 4

вида устройств. Они будут различаться по таким техническим показателям как: дальность поражения объекта (от 10 до 1000 метров), количество участников (до 100 человек), имитационный потенциал (до 15 видов различного оружия), сбор информации в режиме реального времени, учет баллистики и другим. Вся линейка

перспективного оборудования будет устойчива к различным неблагоприятным воздействиям окружающей среды в диапазоне температур от -15 до +40 С°. Запуск новых устройств в серийное производство запланирован в ноябре 2017 года. Закрытый защитный колпачок для фотоприемника и надежная изоляция электрических контактов позволяет применять изделие как в крытых помещениях, так и при неблагоприятных погодных условиях. Разборная конструкция узла дает возможность снимать фотоприемные устройства с обмундирования для проведения их ремонта или стирки снаряжения. Разработку перспективной линейки лазерных имитаторов стрельбы «Швабе» осуществляет в тесном сотрудничестве с Федерацией военнотактических игр. Новое оборудование предназначается для всероссийского военно-патриотического общественного движения «Юнармия», где уделяется повышенное внимание такой дисциплине как лазерный бой. До 2020 года на территории России планируется создать более 100 центров военно-патриотического воспитания юнармейцев. shvabe.com №2 | июль |2017

9

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

МОНИТОР 4K С ДИАГОНАЛЬЮ 42,5", РАЗДЕЛЯЕМЫЙ НА 4 ЭКРАНА Новинка от LG: монитор 43UD79-B оборудован 42,5-дюймовым 4K дисплеем, который может использоваться как четыре отдельных 21,3-дюймовых. Теперь весь рабочий процесс можно разместить на одном большом экране. Панель IPS LCD имеет антибликовое покрытие и разрешение 3840×2160, частоту обновления экрана 60 Гц,

динамическую частоту обновления FreeSync от AMD, время отклика 8 мс, коэффициент контрастности 1000:1 и поддержку 1,07 миллиарда цветов.

43UD79-B получил два порта HDMI 2.0 (4K на частоте 60 Гц), два порта HDMI 1.4 (4K на 30 Гц), один USB 3.1 Type-C и один DisplayPort 1.2a (4K на 60 Гц). Такое количество входящих

портов позволяет разделить экран на четыре или использовать ряд других конфигураций (включая картинку-вкартинке). Кроме того, монитор получил 2 встроенных колонки Harman Kardon и вход для наушников. Предполагаемая цена устройства 745 долларов. dphotoworld.net

СПУТНИКИ PLANET LABS ФОТОГРАФИРУЮТ ЗЕМЛЮ Основная идея компании – сервис, который за абонентскую плату позволяет посмотреть, как выглядит прямо сейчас любой участок Земли. В отличие от карт Google, данные будут обновляться ежедневно и позволят практически в прямом эфире следить, как и что меняется на интересующем клиента участке планеты. Снимки достаточно детализированы: они позволяют увидеть даже отдельные деревья, но людей на них разобрать невозможно; таким образом, считают ученые, тайна личной жизни нарушаться не будет, использовать сервис для слежки не получится. Среди клиентов Planet Labs и компания Google, которая решила отказаться от собственного бизнеса по фотографированию Земли. При этом Google продала свою дочернюю фирму Terra Bella, которая занималась съемками с орбиты и анализом фотографий, ученым из Planet Labs. Спутники Doves могут следить за всеми континентами. Doves – это небольшие цилиндрические аппараты с камерой и солнечными батареями, которые можно выводить на орбиту сразу десятками. Planet Labs, в от10

№2 | июль |2017

личие от других компаний на рынке спутниковых снимков, строят все свои космические аппараты самостоятельно. После рекордного запуска сразу 88 аппаратов, всего на орбите у них уже около полутора сотен спутников. Planet Labs, теперь сможет ежедневно делать снимки всей поверхности планеты. В феврале текущего года индийская ракета PSLV вывела на орбиту

Земли рекордные 104 спутника, причем 88 из них – совсем небольшие спутники Doves компании Planet Labs. Вместе с Doves будут работать семь купленных у Google спутников, способных на более детальную съемку; мини-спутники Planet Labs будут выступать для них наводчиками. Помимо этого компания купила значительное количество старых снимков Земли, чтобы

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА + предоставить к ним доступ своим клиентам. Planet Labs помогут увидеть Землю иначе. Есть несколько проектов, которые позволяют следить за теми или иными участками планеты, но все они работают по запросу, при этом не мониторят всю планету сразу. Planet Labs будет предоставлять доступ ко всей планете и смотреть, что происходит с ней каждый день. Эти технологии в первую очередь помогут сельскому хозяйству: можно будет отслеживать состояние полей, сле-

дить за вырубкой лесов, уровнем воды в водоемах, причем делать это не вручную, а с помощью автоматического анализа данных. Компания была создана в 2010 году Крисом Бошузеном, Уиллом Маршаллом и Робби Шинглером, бывшими сотрудниками NASA. Все они познакомились в начале нулевых на одной из конференций для молодых ученых, интересующихся космосом, и впоследствии не раз работали вместе над разными научными проектами (а также по собствен-

ной инициативе готовили документы для Евросоюза о правилах освоения космоса). Другие сферы применения: устранение последствий стихийных бедствий (они видны на ежедневных снимках планеты), журналистика (Planet Labs снимала из космоса процесс ликвидации лагеря беженцев в Кале и ситуацию на турецко-сирийской границе); клиентами компании, конечно, станут и оборонные ведомства многих стран. meduza.io

САМЫЙ СЛОЖНЫЙ МИКРОЧИП, ИЗГОТОВЛЕННЫЙ ИЗ ДВУМЕРНОГО МАТЕРИАЛА Австрийские исследователи из Венского Технологического университета недавно разработали самый сложноустроенный микропроцессор, изготовленный из двумерного материала. Кристалл микропроцессора несет 115 транзисторов, каждый из которых толщиной всего в 3 атома. Транзисторы изготовлены из дисульфида молибдена (MoS2). Активный слой чипа имеет толщину в 0,6 нанометра, что в более чем 150 раз тоньше практически всех кремниевых чипов. Специалисты предполагают, что использование графена и молибдена – крайне перспективное направление. Графен уже планируют использовать для производства печатных плат, соединения на основе молибдена же являются полупроводниками, из которых можно изготавливать элементы транзисторов и других электронных компонентов. Несмотря на то, что микрочип несет всего 115 транзисторов, он способен выполнять написанные программы, хранящиеся во внешней памяти, производить логические операции над данными и

Первый микрочип из двумерного материала выводить результаты на другие устройства. Архитектура микропроцессора является масштабируемой, поэтому в будущем можно надеяться на улучшение производительности. Расход энергии составляет порядка 60 микроватт, а тактовая частота 2-20 килогерц. Как утверждают изобретатели, устройство не идет ни в какое сравнение с нынешними кремниевыми процессорами. Это первый шаг к созданию

электронных устройств нового поколения. Самый маленький элемент структуры имеет размер около 2 микрометров. Улучшив в будущем качество соединительных контактов и уменьшив размеры элементов транзисторов до 1 нанометра, можно будет добиться резкого увеличения плотности и быстродействия чипов процессоров. educationaustria.ru

СЕРИЯ БЛОКОВ ПИТАНИЯ С ПОДДЕРЖКОЙ СТАНДАРТОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ Группа CUI Power Group анонсировала пополнение линейки встраиваемых блоков питания AC/DC медицинского назначения новой серией компактных устройств на 300 Вт. Серия VMS-300A выпускается в стандартных открытых и металлических закрытых корпусах 3 х 5 дюймов.

КПД блоков достигает 94 % при высокой удельной мощности. Новые блоки питания соответствуют требованиям стандартов безопасности EN 60601-1 3-го издания и стандартов электромагнитной совместимости 4-го издания. Предоставляя уровень защиты пациента

2 x MOPP, устройства найдут применение в больничном и стоматологическом оборудовании, в медицинских приборах. Открытые блоки VMS-300A и закрытые VMS-300A-CNF имеют отметки надежности UL/cUL и TUV 60601-1, соответствуя требованиям №2 | июль |2017

11

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

EN 55022 Class B и FCC Class B по излучениям. Серия обладает широким универсальным входным диапазоном напряжений 90..264 В и опциями выходного напряжения постоянного тока 12, 24, 36 и 48 В. Все новые модели обладают прочностью изоляции 4000 В (вход/ выход, переменный ток) и 1500 В (выход/земля, переменный ток). Среди дополнительных функций: коррекция коэффициента мощности, внешнее считывание напряжения, дежурное напряжение 5 В, внешнее управление включением; защита от перенапряжения, сверхтока, перегрева и КЗ. Размеры открытой версии 76,2 х 127 х 35,1 мм. При полной нагрузке и

принудительном охлаждении рабочий температурный диапазон: от -40 до +50 °C. При температуре +70 °C блоки выдают 60 % мощности. Версия в металлическом корпусе имеет разме-

ры 88 х 136 х 40,4 мм. Полная нагрузка в диапазоне температуры от -40 до +60 °C. При температуре +80 °C блоки выдают 60 % мощности. datasheet.su

МОБИЛЬНАЯ УСТАНОВКА ГЛУБИННОЙ ЛАЗЕРНОЙ ВИДЕОСЪЕМКИ Мобильная установка глубинной лазерной видеосъемки разработана специалистами предприятия Холдинга «Швабе» – Национального центра лазерных систем и комплексов «Астрофизика» (НЦЛСК «Астрофизика»). Данное оборудование предназначено для контроля состояния внутрискважинного оборудования, стенок нефтяных и газовых скважин. Установка предназначена для любых типов скважин диаметром от 70 до 200 мм: сероводородных, газовых, заглушенных и работающих на взрывоопасных участках. Она может устанавливаться на морских, наземных и воздушных платформах и способна распознавать и выявлять дефекты на стенках скважин в 3 спектральных диапазонах на глубине до 5 километров. shvabe.com

SAMSUNG ПРЕДСТАВИЛА НОВЫЙ ПРОЦЕССОР Компания Samsung занимается производством чипов Snapdragon 835, а это самый популярный на данный момент мобильный процессор для флагманских смартфонов. Это не собственная разработка компании, но недавно был анонсирован чип собственной разработки, он называется Exynos 8895. Это процессор девятой серии Exynos и, вероятно, именно его мы увидим, вскрым корпус Galaxy S8. Новая улучшенная 3D-структура транзисторов позволила увеличить производительность чипа на 27 %. На 40 % снижено потребление энергии в сравнении с процессорами, созданными с применением 14-нанометрового производственного процесса.

Exynos 8895 – это восьмиядерный 12

№2 | июль |2017

чип. Четыре кастомных ядра второго поколения от компании Samsung сосредоточены на производительности. Другая половина – это ядра Cortex A53, созданные для выполнения задач с повышенной энергоэффективностью. GPU – ARM Mali-G71. Samsung заявляет, что он способен вывести производительность при работе с 3D-графикой на новый уровень и минимизировать задержку в VR. LTE-модем от Gigabit поддерживает скорость загрузки 1 гигабит/с и скорость выгрузки до 150 мегабит/с. В Exynos 8895 улучшили работу с видео – реализована запись 4K на 120 fps. Новая технология обработки оптимизирует видео для просмотра в VR. Разумеется, чип поддерживает такие системы безопасности,

как сканеры сетчатки и отпечатков пальцев, 28-мегапиксельные камеры и двойные камеры. Exynos 8895 уже запущен в производство. androidinsider.ru

НОВОСТИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ШИРОКОПОЛОСНЫЕ РЧ-СМЕСИТЕЛИ УПРОСТЯТ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ И УСКОРЯТ ВЫВОД РЕШЕНИЙ НА РЫНОК Серия широкополосных пассивных синфазно-квадратурных РЧсмесителей выпущена фирмой Analog Devices. Чипы HMC819x с частотным диапазоном 2,5..42 ГГц предназначены для систем индустриального назначения, например, измерительных приборов и военной электроники, работающих в широкополосном режиме. Для реализации схемы с аналогичным частотным диапазоном обычно требуется 10 отдельных компонентов. Смесители HMC819x выпускаются в стандартном корпусе с поверхностным типом монтажа, что позволяет их эффективно интегрировать, сокращая время на проектирование и ускоряя вывод готовых решений на рынок. Рабочие параметры ВЧ, гетеродина и ПЧ новых компонентов позволяют упростить схему без ухудшения РЧ-характеристик. Серия обладает изоляцией 35 дБ и более для гетеродина/ВЧ и гетеродина/ПЧ, а также более 20 дБ для ВЧ/ПЧ. Синфазно-квадратурная архитектура смесителей позволяет достичь

подавления сигнала зеркального канала/боковой полосы частот порядка 25 дБн и более без применения дорогих внешних фильтрующих компонентов, что способствует снижению себестоимости. IP3 по входу со-

ставляет 20 дБм и более на широком диапазоне частот при сохранении небольшого уровня потерь преобразования и высокого динамического диапазона. datasheet.su

НА МКС РАЗВЕРНУЛИ ПЕРВУЮ ГИБКУЮ СОЛНЕЧНУЮ ПАНЕЛЬ Как правило, солнечные панели представляют собой жесткие конструкции, составленные из множества фотоэлектрических модулей. Американское космиче-

ское агентство NASA в прошедшее воскресенье провело на земной орбите первый в своем роде эксперимент: с помощью манипулятора Canadarm-2 на Международной кос-

мической станции была развернута экспериментальная гибкая солнечная панель модели ROSA. Панель ROSA всем своим видом напоминает гигантский свиток, а весит такой свиток ни много ни мало 325 килограммов. Но даже при столь впечатляющем весе гибкая панель на 20% легче традиционных жестких солнечных панелей. Развертывание фотоэлектрической панели осуществляется за счет того, что две направляющие, скрученные на Земле, при нагревании солнечным светом принимают изначальную форму и разворачивают полотно. В механизме не используется никаких дополнительных приводов или моторов. Новая фотоэлектрическая панель будет работать на МКС в течение недели, чтобы ученые могли оценить ее эффективность и выносливость к крайне неприветливым космическим условиям. hi-news.ru №2 | июль |2017

13

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

СВЧ-ТЕХНОЛОГИИ – ОСНОВА ЭЛЕКТРОНИКИ БУДУЩЕГО Есть известная игра «в ассоциации»: один называет слово, другой – то, с чем оно ассоциируется. Если поиграть в такую игру практически с любым отечественным специалистом, на «СВЧ» он ответит «АФАР» (активная фазированная антенная решетка) или «радар». Что естественно – ведь фактически все работы в области СВЧ-электроники в России сегодня так или иначе связаны с различными специальными применениями. И это – даже не беда, а возможная трагедия всей российской электроники. Ведь более 95% всей СВЧ-электроники – это именно гражданские направления, которые отечественная промышленность игнорирует и не развивает. А поскольку именно СВЧ-электроника – один из немногих трендов, определяющих будущее всей электронной индустрии, рассмотрим, каковы основные возможности ее развития. П.МАЛЬЦЕВ, д. т.н., И.ШАХНОВИЧ, (РФ) СВЧ-электроника: роль и место в современном мире СВЧ-электроника сегодня является одним из основных векторов развития всей индустрии электроники. Это глобальный тренд, охватывающий все возможные области электроники – от технологий производства материалов, приборных структур, электронных компонентов до радиоэлектронной аппаратуры, конечных изделий, а также систем и комплексов на их основе. Возможности новых микроэлектронных СВЧтехнологий и тесно связанных с ними цифровых микроэлектронных технологий (которые сегодня по существу тоже являются «сверхвысокочастотными», но оперируют не аналоговыми сигналами, а информационными потоками), позволили развиться многим смежным направлениям, относящимся практически ко всем видам материального производства. Прежде всего это телекоммуникационная индустрия, производство контрольно-измерительного и аналитического оборудования, транспортная промышленность (авиация, железнодорожный, автодорожный и водный транспорт), медицинская техника, машиностроение, решения для пищевой, химической, горнодобывающей и перерабатывающей промышленности и т. д. Современные полупроводниковые СВЧ-приборы зачастую полностью определяют технические характеристики и конкурентные преимущества финишной продукции. Например, компания Keysight Technologies (ранее Agilent) – ведущий мировой производитель электронного контрольно-измерительного оборудования с объемом продаж более трех млрд долл. – содержит собственный полупроводниковый завод, выпускающий СВЧ МИС (на основе GaAs и InP) и модули на их основе исключительно для собственного потребления, поскольку именно эти ИС полностью определяют выдающиеся технические характеристики их продукции. Индустрия СВЧ-технологий сейчас переживает примерно ту же стадию развития, на которой находилась микроэлектроника в начале – середине 1970-х годов.

14

№2 | июль |2017

Тогда до уровня массового промышленного применения были доведены технологии производства СБИС, которые были заложены при изобретении планарной технологии (1959 г.) [1]. Начали массово применяться новые подходы к проектированию РЭА на основе СБИС. Все это предопределило роль электроники как системообразующей отрасли, определяющей облик других направлений промышленности. Отсутствие собственной отрасли электроники в то время для любого государства фактически означало отсутствие национальной технологической безопасности и полную зависимость от стран-производителей электронной продукции. Аналогичное утверждение истинно и сегодня по отношению к СВЧ-электронике. Собственно, важность радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) СВЧ для связи, радиолокации, медицины, транспорта и т. п. осознавалась специалистами с середины прошлого века. Однако массогабаритные, энергетические, стоимостные характеристики устройств, которые можно было создать на основе существовавших тогда технологий и элементной базы, не соответствовали как требованиям массового рынка, так ТТХ изделий для специального применения. Зачастую уровень технологий просто не позволял даже ставить задачу на разработку СВЧ РЭА. Ситуация кардинально изменилась с бурным развитием микроэлектронных технологий – и в направлении кремниевых КМОП-процессов, и в области создания и промышленного освоения новых материалов. Вместе с ними развились новые технологии корпусирования, гибридизации, а сегодня уже идет речь о трехмерных гетерогенных интегральных схемах на одном кристалле. Назовем лишь основные тренды, определяющие облик современной СВЧ-электроники. Так, в области приборных структур «классические» кремниевые технологии КМОП вышли на уровень СВЧ-электроники. Созданы приборы с рабочими частотами порядка 60–100 ГГц [2]. До уровня промышленного развития доведены технологии других полупроводниковых материалов (GaN, SiC, GaAs, SiGe, InP). На подходе – такие «новые» материалы, как алмаз, графен, антимониды и т. д., а

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

Таблица 1 – Развитие рынка полупроводниковой электроники по регионам согласно WSTS [6] Всего, млрд долл.

2014

2015

Рост от года к году, %

2016

2017

2014

2015

2016

2017

Америка

69,324

69,689

70,343

71,530

12,7

0,5

0,9

1,7

Европа

37,459

34,844

35,250

35,979

7,4

–7,0

1,2

2,1

Япония

34,830

31,292

31,833

32,281

0,1

–10,2

1,7

1,4

Регион АТО (включая Китай)

194,230

207,596

216,523

224,770

11,4

6,9

4,3

3,8

Всего

335,843

343,420

353,949

364,561

9,9

2,3

3,1

3,0

Таблица 2 – Развитие рынка полупроводниковой электроники по типам приборов согласно WSTS [6]

Дискретные полупроводники Оптоэлектронные приборы Сенсоры СБИС Аналоговые Микроконтроллеры и микропроцессоры Логические Память Всего

2014 20,170 29,868 8,502 277,302 44,365

Всего, млрд долл.

2015 2016 19,483 19,802 34,053 35,820 8,864 9,414 281,021 288,913 46,144 48,363

2017 20,351 37,029 9,779 297,402 50,609

Рост от года к году, % 2014 2015 2016 2017 10,8 –3,4 1,6 2,8 8,3 14,0 5,2 3,4 5,8 4,3 6,2 3,9 10,1 1,3 2,8 2,9 10,6 4,0 4,8 4,6

62,072 91,633 79,232 335,843

60,110 93,960 80,807 343,420

62,545 101,617 82,630 364,561

5,8 6,6 18,2 9,9

также технологии приборных структур на их основе. Развиваются принципиально новые СВЧ-технологии, такие как СВЧ-приборы на основе квантовых точек (каскадные лазеры на квантовых ямах), другие 1D-квантовые приборы СВЧ-электроники. Исследуются совсем новые материалы для приборных структур – карбин, силицен и др. Очень бурно прогрессирует новое направление СВЧ-электроники – радиофотоника [3]. В области интеграции, сборки и корпусирования приборов также появились новые тенденции. Так, созданы и развиваются различные технологии 3D-интеграции и многокристальных 3D-микросборок. Прогрессируют технологии изготовления корпусов на основе низкотемпературной керамики (LTCC), а также на основе ЖК-полимеров (LCP) [4]. Они уже сделали возможным формирование законченной СВЧ-системы, включая антенну, в едином корпусе-модуле. Появляются технологии 3D-микросхем, объединяющих в рамках одного кристалла приборные структуры на основе различных полупроводниковых материалов и технологий [5].

Новый локомотив рынка Бурное развитие СВЧ-электроники требует по-новому взглянуть на нее и с точки зрения динамики рынков электроники в целом. Так, в 2014 году, согласно данным аналитической компании WSTS [6] (таблицы 1 и 2), общемировой объем продаж полупроводниковых приборов превысил 333,6 млрд долл., в 2015 году составит 347

61,087 98,137 81,326 353,949

–3,2 2,5 2,0 2,3

1,6 4,4 0,6 3,1

2,4 3,5 1,6 3,0

млрд и 370 млрд долл. – к 2017 году. Причем общий рост рынка будет относительно невелик – на уровне 3% в год. Однако отдельные направления полупроводниковой электроники, такие как оптоэлектроника и аналоговая электроника (все это – направления СВЧ-электроники), по прогнозу WSTS, будут развиваться опережающими темпами – 8,3 и 5,6% в год соответственно. Отметим, что по данным Semiconductor Industry Association за первую половину 2015 года рост полупроводниковой электроники в целом по отношению к тому же периоду 2014 года составил 5,4%, тогда как этот же показатель в 2014 году по отношению к 2013 году – 10,4%. Таким образом, мы видим относительное замедление общего темпа роста рынка полупроводников и начало усиления значимости на этом рынке именно СВЧ-технологий. Важно отметить, что в середине 1980-х годов, на которые приходится начало массового освоения новых материалов и технологий СВЧ-электроники, рынок был преимущественно связан с военными комплексами и системами. Однако уже через 10 лет, в середине 1990-х, мировой рынок потребления продукции СВЧэлектроники стал в основном гражданским. С тех пор тенденция развития гражданского, коммерческого рынка СВЧ-электроники только усиливается. В 2003 году военный и космический секторы рынка потребляли лишь 9% всех мощных СВЧ-приборов (свыше 20 Вт), тогда как 76% потребления таких устройств было связано с сегментом базовых станций сотовой связи [7–9]. В 2014 году в мире объем рынка полупроводниковых СВЧ-приборов оценивается на уровне 9 млрд долл. №2 | июль |2017

15

МОНИТОРИНГ (рисунок 1) [10]. Из них на долю военных систем приходится 4,7%. Доминирует рынок систем сотовой связи (65,9%) и других беспроводных телекоммуникационных систем (20,5%). Другие значимые рынки – ВОЛС (3,7%), бытовая электроника (3,9%). В самом начале развития находится рынок СВЧ-технологий для автомобильной промышленности – менее 1,8%. С точки зрения технологий на рынке доминируют решения на основе GaAs (6,6 млрд долл.), причем направление GaAs бурно растет примерно с 2004 года в среднем на 11% в год. В России эти рынки сегодня в основном заняты изделиями зарубежных производителей, и конкурировать в рамках уже ставшей массовой продукции с ними практически невозможно. Поэтому именно развивающаяся СВЧ-электроника, формирующая новые направления и новые рынки, позволяет новым игрокам занять на них достойное место. И это дает определенный шанс именно российским компаниям – если, конечно, они смогут стать такими игроками – участвовать в формировании рынков, а не искать узкие ниши на уже сложившихся. Предпосылки к этому есть. В частности, такое стремление ряда российских компаний вылилось в формирование технологической платформы «СВЧ технологии».

ЭЛЕКТРОНИКА + ления 2G (GSM, CDMA, DAMPS) сменилась (дополнилась) системами передачи данных. Затем появилось поколение 3G – сотовая телефония с возможностью скоростной передачи данных (на уровне 1 Мбит/с). Все это стало возможным, с одной стороны, благодаря достижениям в области цифровой и аналоговой СВЧ-электроники, появлению новых индикаторов и аккумуляторных батарей. С другой стороны, само взрывное развитие микроэлектронных СВЧ-технологий стало возможным благодаря огромным инвестициям, обусловленным уже сложившимся и непрерывно растущим рынком систем сотовой связи. Технологии определили возможности сетей связи, которые воплотили в продукты – началось развитие экосистемы сотовой связи, от абонентских терминалов до информационных ресурсов. В итоге сложилась новая культура потребления телекоммуникационных услуг. В свою очередь, эта новая индустрия связи определила (и продолжает определять) требования к следующему поколению систем беспроводной связи 4G – WiMAX и LTE.

Технологические направления развития СВЧ-электроники Сегодня основная сложность прогнозирования развития рынков СВЧ-электроники связана прежде всего с тем, что меняется сама парадигма СВЧ элементной базы, открываются принципиально новые возможности в области создания конечной аппаратуры и систем. В результате появляются не просто новые продукты и услуги потребления, но новые системные решения и принципиально новые рынки. Назовем лишь некоторые рынки конечной продукции и систем, которые полностью определяются уровнем развития СВЧ-электроники.

Системы мобильной связи Самый яркий пример рынка СВЧ-технологий – это системы мобильной беспроводной связи. Именно на долю этих систем сегодня приходится 65,9% всех производимых полупроводниковых СВЧ-приборов. Можно утверждать, что именно в результате работ в рамках таких программ, как MIMIC в США (инициирована МО США в 1985 г.) и аналогичных им в других странах, были созданы технологии GaAs-приборов, на основе которых стали создаваться первые абонентские и базовые станции систем сотовой связи. По мере их развития, а также благодаря достижениям смежных направлений электроники (снижение энергопотребления цифровых СБИС с ростом степени интеграции, появление новых средств отображения информации и т. п.) началась смена поколений систем сотовой связи. Сначала голосовая сотовая связь поко16

№2 | июль |2017

Рисунок 1 – Сегментация рынка СВЧ-приборов Несложно видеть, что каждое новое поколение систем беспроводной связи – это новый этап в развитии полупроводниковых СВЧ-приборов, цифровых СБИС, МЭМС, средств индикации и т. п. Сегодня мы переживаем фазу планомерного развития систем 4G (LTE и LTE Advansed). Рынок чипсетов для мобильных систем WiMAX показал свой рекордный уровень в 2011 году – 230 млн долл., однако уже в 2012, благодаря экспансии LTE, он упал до 218 млн долл. Однако общий рынок Mobile WiMAX и LTE превысил 300 млн долл. В целом, общий рынок чипсетов систем 4G (только для поддержки радиоинтерфейсов) к концу 2012 года превысил 1 млрд долл., к концу 2017 года составит не менее 5,8 млрд долл. [11]. В 2013 году появились первые контуры будущего поколения – 5G [12], в основе которого лежат совершенно новые технологические принципы создания элементной базы и аппаратуры. С точки зрения технологий системы связи 5G подразумевают две области развития – ниже 6 ГГц и в миллиметровом диапазоне. В области ниже 6 ГГц речь идет о существенном расширении инфра-

ЭЛЕКТРОНИКА + структуры базовых станций. Это связано с резким ростом энергопотребления (которое уже сегодня является проблемой для многих крупных сетей). И здесь окажутся массово востребованными твердотельные усилители мощности на основе GaN-технологий благодаря высоким КПД и мощности. Видимая потребность уже привела к необходимости развития технологий 150-мм пластин GaN, и этот процесс будет лишь продолжаться.

Рисунок 2 – Пластина GaN на кремнии В направлении миллиметрового диапазона станут массово востребованными технологии SiGe-приборов, возможно – аналоговых СВЧ КМОП и GaN МИС. Для развития этой области будут необходимы такие сугубо «военные» технологии, как многоэлементные антенные системы с динамическим формированием диаграммы направленности. Одно это направление, под которое очевидно будет сформирован огромный рынок потребления, может стать локомотивом развития всей мировой СВЧ-электроники, в том числе и российской. Потенциал рынка абонентских устройств сотовой связи наглядно характеризует статистика: в 2016 году, по различным оценкам, объем продаж только смартфонов составил порядка 370–380 млрд долл. В первом квартале 2017 года в мире было продано примерно столько же. При этом продолжит расти и число абонентов – если сегодня в мире свыше 7,6 млрд активных SIM-карт (больше, чем людей на Земле), то к 2019 году это число превысит 9 млрд И это только устройства для людей, причем только наиболее дорогие устройства – смартфоны. С развитием Интернета вещей, коммуникаций типа «машина-машина» (М2М) число терминальных устройств вырастет на порядки. И все это – рынок для СВЧ-технологий.

Интернет вещей и решения М2М Огромный рынок для СВЧ-электроники открывается с развитием таких направлений, как Интернет вещей, связь М2М, интеллектуальные производства и т. п. Здесь, с одной стороны, открываются широкие возможности для самых разных устройств сбора данных, датчиков, в том числе – на основе СВЧ-электроники. В частности, развивается рынок датчиков на основе СВЧ RFID-технологий вкупе с технологиями печатной электроники. Открывается огромный телекоммуника-

МОНИТОРИНГ ционный рынок для соединения всех этих устройств, причем именно на базе технологий СВЧ-электроники. Эти направления пока только в самом начале своего развития. Так, рынок решений для «интернета вещей» в 2015 году составил 5,7 млрд долл., а к 2020-ому он должен вырасти до 16,36 млрд долл., то есть темпы роста составят 27,5% в год. Рынок связных решений для М2М только в США к 2020 году превысит 7,2 млрд долл. Рынок носимых на одежде интеллектуальных устройств (Wearable Computing) к 2020 году достигнет 34,6 млрд долл. (только рынок электронных устройств – 11,61 млрд долл.). К этому же рынку можно отнести системы связи для беспилотных систем – водных, наземных и авиационных. В частности, неотъемлемое требование к таким системам – возможность передачи с борта видеопотоков высокого разрешения, для чего необходимы широкополосные беспроводные каналы связи, то есть технологии СВЧ-электроники. Например, рынок малых беспилотных летающих аппаратов, по оценке ABI Resaerch, к 2018 году превысит 8,4 млрд долл. Причем коммерческая составляющая этого рынка достигнет 5,1 млрд долл., в 2,3 раза превысив объемы военного сегмента, и в 5 раз – объем рынка БПЛА для хобби.

СВЧ-системы радиорелейной связи В связи с бурным развитием технологий беспроводной связи, в частности – систем LTE, предусматривающих возможность прямых соединений между базовыми станциями, в начале 2010-х годов резко выросла потребность в средствах создания беспроводных широкополосных каналов связи. В результате стали интенсивно развиваться системы связи Е-диапазона (71–76/81–86 ГГц), обеспечивающие передачу данных со скоростями порядка единиц Гбит/с на расстояния в единицы километров [13]. Развитие этого рынка ограничивала стабильно высокая стоимость радиоканала (на уровне 20 тыс. долл.), что в основном было связано с тем, что РЭА таких систем строилась на основе дискретных компонентов. Однако в 2010 году израильская компания Siklu вывела на рынок свой комплект РРЛ стоимостью порядка 5 тыс. долл. за линк. Это стало возможным исключительно благодаря тому, что вся электроника была сведена к двум ИС – КМОП baseband-процессора (телекоммуникационного процессора) и SiGe СВЧ-трансивера. Сейчас компания выпускает этот чипсет исключительно для собственных нужд, но за ней последуют другие игроки, и вскоре рынок будет наполнен одно- и двухкристальными комплектами СБИС для систем связи Е-диапазона. Этот рынок будет еще более активно развиваться в связи с уже начавшимся бумом в области малых сот (ожидаемый объем рынка к 2019 году – 4,8 млрд долл.). Не менее десятка ведущих производителей уже демонстрируют такие решения, интегрирующие малые базовые станции LTE с каналом подключения к опорной сети на основе радиолиний в диапазоне 60 ГГц. А с раз№2 | июль |2017

17

МОНИТОРИНГ витием технологий 5G потребность в подобных каналах будет расти еще быстрее. В частности, по данным аналитической компании MarketsandMarkets [14] рынок беспроводных систем связи для опорных сетей в 2014 году превысил 131 млн долл., к 2018 году ожидается его рост свыше 754 млн долл. со средними темпами роста на 58% в год. Причем эта оценка представляется заниженной, в силу нелинейного роста спроса на такие системы из-за развития систем 4G.

СВЧ-системы локальной передачи данных Рынок локальных и персональных систем беспроводной широкополосной связи динамично развивается с 1998–1999 годов. Прежде всего, речь идет о системах Wi-Fi (IEEE 802.11), к которым позднее присоединились технологии персональной связи Bluetooth (IEEE 802.15.1) и ZigBee (IEEE 802.15.4). Устройства этих стандартов работают в основном в диапазонах от 2,4 до 5 ГГц (есть решения в области 800–900 МГц). Однако примерно с 2010 года началось развитие коммерческих систем передачи данных в диапазоне 60 ГГц. Прежде всего, это системы WiGig (IEEE 802.11ad) и WirelessHD (IEEE 802.15.3c). По сути, речь идет о создании высокоскоростных беспроводных сетей передачи ТВ-контента высокого разрешения. Высокоинтегрированную элементную базу, поддерживающую спецификацию WirelessHD, первой начала производить компания SiBeam (США), основанная в 2004 году специалистами Калифорнийского университета в Беркли. SiBeam выступила одним из инициаторов создания альянса WirelessHD. Уже в 2008 году компания представила первый чипсет, реализующий спецификацию WirelessHD 1.0. Примечательно, что в ИС трансивера встроена 36-элементная антенная решетка, позволяющая реализовывать фирменную технологию OmniLink60 для динамического формирования ДН. В апреле 2011 года компания Silicon Image приобрела SiBeam. А уже в мае объявила о выпуске 60-гигагерцового семейства КМОП-чипсетов Sil6300 третьего поколения, удовлетворяющих спецификации WirelessHD 1.1 [15]. В июне 2011 года компании Qualcomm Atheros, дочернее предприятие Qualcomm, специализирующееся на сетевых решениях, и Wilocity, выпускающая устройства беспроводной связи в диапазоне 60 ГГц, на выставке Computex объявили о создании нового трехдиапазонного (60, 2,4 и 5 ГГц) чипсета AR9004TB. Чипсет отвечает требованиям стандартов Wi-Fi 802.11n и WiGig/802.11ad. Кроме того, в AR9004TB была реализована поддержка стандарта Bluetooth 4.0, который обеспечивает более высокие скорости передачи данных и снижение энергопотребления по сравнению с предыдущими версиями стандарта. С тех пор компания выпустила ряд новых чипсетов с поддержкой IEEE 802.11ad. В целом, по данным компании MarketsandMarkets, рынок систем WiGig в 2014 году составил 269,9 млн 18

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + долл., однако к 2019 году ожидается его взрывной рост до 10,53 млрд долл. (на 111,2% в год). В то же время продолжит развитие и рынок систем Wi-Fi в целом. В 2014 году он составил 12,89 млрд долл., и ожидается его рост до 26,19 млрд долл. к 2019 году. В 2011 году консолидированный объем продаж чипсетов для таких беспроводных СВЧ-систем связи, как Wi-Fi, мобильный WiMAX, LTE, ZigBee и беспроводные видеоинтерфейсы в области бытовой и промышленной электроники составлял примерно 5,5 млрд долл. Однако к 2020 году он вырастет не менее чем до 20,4 млрд долл.

Системы волоконно-оптической связи Огромное значение для СВЧ-технологий играет рынок систем волоконно-оптической связи. Здесь речь идет как о магистральных сетях, так и о технологиях сетей доступа. В первом случае СВЧ-технологии незаменимы в РЭА для реализации протоколов класса 100GB и 400GB Ethernet и стандартов оптических транспортных сетей OTN (с агрегатной скоростью в канале на уровне 100 и 400 Гбит/с). В таких сетях огромную роль играют электронно-оптические системы, а также системы модуляции / демодуляции, мультиплексирования / демультиплексирования потоков сигналов, процессоры когерентной обработки. Подобные устройства – яркий пример интеграции цифровых и аналоговых СВЧ-технологий, и это направление также будет весьма активно развиваться. В частности, согласно данным аналитической компании IHS Infonetics, выручка от продаж оптических трансиверов для центров обработки данных (ЦОД) 10-, 40- и 100-Гбит/с в 2014 году выросла на 21% и достигла 1,4 млрд долл. Такая динамика всецело обусловлена ростом применения 40-Гбит/с трансиверов с форм-фактором QSFP (quad small form factor pluggable). Так, во втором квартале 2014 года продажи 40G-трансиверов выросли на 81% по отношению к соответствующему периоду 2013 года. К 2016 году аналогичный рост наблюдался и в отношении 100GB Ethernet-трансиверов. В 2019 году именно такие трансиверы должны обеспечить 50% емкости систем передачи данных в сегменте обработки данных (рисунок 3). Причем ЦОД формируют 65% рынка оптических трансиверов. А в целом к 2019 году эксперты IHS Infonetics предсказывают рост рынка оптических трансиверов только для индустрии обработки данных (т. е. не учитывая телекоммуникационный сегмент) свыше 2,1 млрд долл. Подчеркнем, ключевые элементы оптических трансиверов – это СВЧ СБИС. Досмотровые комплексы безопасности Это еще один из важнейших рынков для СВЧэлектроники – системы безопасности. Речь идет о замене рентгеновских досмотровых комплексов на системы миллиметрового диапазона – в аэропортах и на других объектах. Это важно как с точки зрения медицинской безопасности СВЧ-сканеров, так и с точки зрения

ЭЛЕКТРОНИКА + широты их возможностей. Рынок таких систем в 2012 году составлял свыше 15 млн долл. (поскольку был в самом начале развития), однако в 2018 году ожидается его рост до уровня свыше 322 млн долл., в среднем на 66% в год. Причем речь идет как об активных, так и о пассивных сканерах.

МОНИТОРИНГ сивной локации, СВЧ-зрения. По мнению ряда ведущих аналитиков, тенденция развития методов локации в миллиметровом диапазоне такова, что радар становится обычным датчиком, ценой менее 100 долл. (с тенденцией снижения до единиц долларов) – разумеется, в соответствующем диапазоне мощностей. Можно ожидать, что в ближайшие годы радарами миллиметрового диапазона будут оснащаться смартфоны – так же, как сегодня они оснащаются инерциальными датчиками, камерами и т. п. Велик потенциал систем СВЧ-зрения, пассивной локации для автомобильного, авиационного и водного транспорта – например, для систем визуализации в плохих погодных условиях.

Системы миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов – важнейший тренд СВЧ-технологий

Рисунок 3 – Доля различных оптических трансиверов в обеспечении суммарной емкости систем передачи в центрах обработки данных (10-, 40-, 100-Гбит/с Ethernet)

Мобильный досмотровый СВЧ-комплекс Автомобильные радары, системы активной безопасности Автомобильные радары, работающие в диапазоне 77–79 ГГц – одно из направлений, которое в ближайшее время будет развиваться чрезвычайно активно. Пока распространение таких систем минимально, но прогнозируется поистине взрывной рост этого направления – с темпами не менее 130% в год в период до 2018 года. Радары и системы СВЧ-зрения Немалая доля рынка СВЧ-технологий связана с радарами. С одной стороны, существенный потенциал у традиционных областей применения радаров, как военных, так и гражданских. Это достаточно стабильные и емкие рынки. В частности, рынок радаров Х-диапазона в 2015 году составил порядка 4,12 млрд долл., а к концу 2020-го ожидается рост до 5,08 млрд долл. Огромный потенциал рынка связан с радарами в области миллиметрового диапазона, системами пас-

Развитие СВЧ-электроники прежде всего связано с освоением миллиметрового и субмиллиметрового (терагерцового) диапазонов длин волн. Можно выделить такие направления развития, как: • телекоммуникационные СВЧ-системы миллиметрового диапазона; • беспроводные системы межсоединений для суперкомпьютеров; • системы сверхвысокоскоростной ближней связи (диапазоны порядка 320 ГГц); • системы СВЧ-связи между компонентами на плате; • СВЧ-передача энергии на ближние и дальние расстояния; • СВЧ-сенсоры и технологии, СВЧ RFID-технологии; • радарные технологии – от самых масштабных до массовых, пользовательских радаров (видимо, уже в ближайшем будущем – основной инструмент навигации в автономных беспилотных наземных и летательных системах); • СВЧ-зрение, пассивная СВЧ-локация; • микроволновая наноскопия (наноразмерная микроскопия), аналитические ТГц-инструменты; • биомедицинские приложения СВЧ; • СВЧ-биосенсоры. Маркетинговые оценки рынка систем миллиметрового диапазона затруднены в силу исключительной новизны этого направления – здесь создаются принципиально новые решения, новые типы элементной базы, конечных устройств и систем, поэтому аналитики в своих прогнозах опираются на существенно ограниченную оценочную базу. Следовательно, интересны не столько абсолютные данные анализа рынков, сколько оценка их динамики. Так, эксперты MarketsandMarkets предсказывают рост рынка систем миллиметрового диапазона с 2014 по 2020 годы со среднегодовым темпом 42,7% в год (а до 2018 года – с темпами среднегодового роста 59,1%). №2 | июль |2017

19

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

Причем по данным этой компании [14], в 2014 году доля военного и аэрокосмического сектора на рынке систем миллиметрового диапазона составила порядка 2,6%, и сохранится в дальнейшем на том же уровне. Однако самое важное – при среднегодовом темпе роста в денежном исчислении в 59,1% аналитики указывают на рост товарной продукции в штучном исчислении в 104,8%. Это свидетельствует о постоянном снижении цен на продукцию (таблица 3). В отдельных направлениях особенно крупным ожидается падение цен на решения в области радаров – автомобильных (на 435%), судовых (460%), а также военных и аэрокосмических (450%). Еще существеннее – на 573% ожидается падение цен в области спутниковых телекоммуникационных систем.

Таблица 3 – Глобальный рынок технологий миллиметрового диапазона – общее снижение цен продаж с 2013 по 2018 годы [14] Сектор потребления Телекоммуникационные системы Бытовая и коммерческая аппаратура Здравоохранение Промышленность Транспорт Оборонный и аэрокосмический сектор Перспективные и только развивающиеся направления Всего

Общее снижение цен продаж, % 218,65 144,35 74,34 314,19 444,70 495,37 311,15 202,82

Эта тенденция лишний раз подчеркивает значимость промышленного развития технологий миллиметрового диапазона (и, соответственно, всей СВЧ-электроники). В ближайшие три года СВЧ-устройства, создаваемые в рамках устаревших технологий, окажутся в разы дороже аналогов по себестоимости, не говоря про их технические и эксплуатационные характеристики. И если не заниматься опережающим развитием в этих направлениях уже сегодня, то завтра про отечественную СВЧ-электронику можно будет забыть.

создания РЭА, когда предприятия – производители финишной продукции – предъявляют производителям элементной базы технические требования. Сегодня такой подход не просто порочен – он однозначно ведет в никуда. Поэтому сегодня при создании новых продуктов нужно хорошо представлять возможности еще только создаваемой элементной базы – цифровой и аналоговой, перспективы ее развития с глубиной не менее 5–7 лет. СВЧ-электроника сегодня – это не «одно из» направлений развития электроники, а краеугольный камень развития всей электронной индустрии, которая, в свою очередь, является системообразующей отраслью для всей промышленности. Можно утверждать: если в России не заниматься развитием современной СВЧэлектроники, с учетом всех возможных технологических направлений, причем в большинстве секторов потребления мы перестанем существовать как экономически независимая держава – как с точки зрения развития промышленности, так и с точки зрения создания систем вооружений, военной и специальной техники. СВЧ-электроникой необходимо заниматься именно как массовой, высокорентабельной отраслью (мы показали динамику некоторых рынков). Попытка развивать СВЧ-электронику в рамках оборонных задач заведомо обречена на провал – просто потому, что этот сегмент не может обеспечить массовости. А без этого невозможно добиться снижения цен в соответствии с общемировой тенденцией. Поскольку в структуре современных систем и комплексов электроника составляет очень существенную долю (не менее 40% по цене, а по некоторым оценкам – до 70–90%), производство таких систем окажется экономически нерентабельным. Это не

Генератор сигналов СВЧ-диапазона СВЧ-электроника в России: будет гражданский рынок – остальное приложится В России, как и за рубежом, технологии создания изделий СВЧ-электроники отнесены к критичным технологиям. И это очевидно – сегодня именно развитие новых материалов и микроэлектронных технологий СВЧ-электроники полностью определяют требуемые характеристики радиоэлектронной аппаратуры, а также конечных комплексов и систем. Это очень важная особенность современного этапа развития СВЧ-технологий. Она меняет представление о порядке 20

№2 | июль |2017

Измерение мощности в диапазоне СВЧ

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА + только скажется на экспорте, но и на внутреннем рынке такой продукции. СВЧ-электроника сегодня – это очень комплексная область. Она охватывает уровни от материалов и гетероструктур до законченных комплексов и систем. Например, развитие такого направления, как системы мобильной связи поколения 5G сдерживалось (и отчасти до сих пор сдерживается) тем, что сама глобальная архитектура сети связи определяется техническими характеристиками только создаваемой СВЧ элементной базы, и даже параметрами технологических материалов и приборных гетероструктур. Аналогична роль СВЧ-электроники и во всех других направлениях – от перспективных систем вооружений до медицинского оборудования. Особенность текущего момента – новые технологии СВЧ-электроники только разрабатываются, элементная база только создается, рынки только формируются. Можно успеть. Но для этого нужен принципиально иной подход к организации работ в области СВЧ-электроники и связанных с ней направлений. Во главе угла здесь должны стоять не отдельные фундаментальные и прикладные исследования, не создание элементной базы и даже РЭА по чьим-то техническим заданиям, а именно совместная работа по созданию финальной продукции. Это означает коренное изменение подходов к организации работ – на различных направлениях развития СВЧ-технологий необходимо концентрировать усилия самых разных российских компаний, организаций и ведомств вне зависимости от их формы собственности, размера уставного капитала, отраслевой принадлежности и наличия различных сертификатов. Именно такой подход может лечь в основу того, что сегодня называют «импортозамещением». Иначе результата достичь невозможно. В заключение отметим, что в стратегической программе исследований технологической платформы «СВЧ технологии» [16], утвержденной 31 июля 2015 года, основное внимание уделено разработке и производству электронной компонентной базы миллиметрового диапазона длин волн для нового поколения мобильных информационно-коммуникационных систем 5G, которые, возможно, начнут занимать свою нишу на рынке уже в 2018–2020 годы.

Литература: 1. Носов Ю. О рождении микроэлектроники. Величайшая научно-техническая революция и современность // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2015. № 4. С. 118–128.

2. Asad A. Abidi. CMOS Microwave and Millimeter – The Historical Background // 2014 IEEE International Symposium on Radio-Frequency Integration Technology.

3. Белкин М., Яковлев В. Викселоника – новое направление оптоэлектронной обработки радиосигналов // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2015. № 3. С. 92–112.

4. Eyad Arabi, Atif Shamim. THREE-DIMENSIONAL RF SoP TECHNOLOGIES: LTCC VERSUS LCP // MICROWAVE

AND OPTICAL TECHNOLOGY LETTERS. Vol. 57. No. 2.

February 2015. P. 434–441.

5. Daniel S. Green, Carl L. Dohrman, Tsu-Hsi Chang.

Compound Semiconductor Technology for Modern RF Modules: Status and Future Directions. // CS MANTECH Conference, May 18th – 21st, 2015.

6. www.wsts.org.

7. McGrath S., Rodle T. Moving past the hype: real opportunities for wide band gap compound semiconductors in RF power markets. – 2005 GaAs MANTECH Conf. Dig. Ppr., 2005.

8. Umesh K. Mishra, Primit Parikh, Yi-Feng Wu. AlGaN/ GaN HEMTs – An Overview of Device Operation and Applications // Proceedings of the IEEE. Vol. 90. No. 6.

2002. P. 1022–1031.

9. Шахнович И. Твердотельные СВЧ-приборы и технологии. Невоспетые герои беспроводной революции // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2005. № 4. С. 12–18.

10. Higham E. A Retrospective and a Forecast for the RF Semiconductor Industry // High Frequency Electronics.

February 2015, P. 22–32. www.highfrequencyelectronics.com.

11. www.marketsandmarkets.com.

12. Шахнович И. Системы беспроводной связи 5G: телекоммуникационная парадигма, которая изменит мир. Краткие тезисы // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2015. № 7. С. 48–55.

13. Вишневский В., Фролов С., Шахнович И. Радиорелейные линии связи в миллиметровом диапазоне: новые горизонты скоростей // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ.

2011. № 1. С. 90–97.

14. MILLIMETER WAVE (MM WAVE) TECHNOLOGY M A R K E T – A n a l y s i s & Fo r e c a s t ( 2 0 1 3 – 2 0 1 8 ) / / MarketsandMarkets, 2013.

15. Вишневский В., Фролов С., Шахнович И. Миллиметровый диапазон как промышленная реальность. Стандарт 802.15.3с и спецификация WirelessHD // ЭЛЕКТРОНИКА: НТБ. 2010. № 3. С. 70–79.

16. Стратегическая программа исследований технологической платформы «СВЧ технологии». – Москва 2015. isvch.ru electronics.ru

УНП 190491237

№2 | июль |2017

21

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

АНАЛИЗ РЫНКА СПУТНИКОВОЙ ИНДУСТРИИ В статье анализируется развитие мирового рынка спутниковой индустрии на примере положения дел трех крупнейших спутниковых операторов. Показано, что рынок спутниковой связи и вещания будет иметь длительные трудные времена. АЛЕКСАНДР КРЫЛОВ, эксперт Правительства Российской Федерации Сначала о хорошем Отрасль спутниковой связи и вещания является одним из важнейших элементов мирового рынка телекоммуникаций. На протяжении длительного времени эта отрасль оставалась коммерчески выгодным видом космической деятельности, привлекала капитал и динамично развивалась. Об этом убедительно свидетельствуют оценки объема и структуры рынка, полученные разными исследовательскими компаниями [1, 2], в том числе Satellite Industry Association (SIA). Данные ежегодных отчетов компании SIA за XXI век приведены в таблице 1 [3]. Из приведенных данных следует, что совокупные доходы спутниковой отрасли за 15 лет выросли более чем в три раза. В то же время доходы от услуг спутниковой связи и вещания увеличились почти в четыре раза. Поэтому многие страны мира устремились к тому, чтобы иметь на геостационарной орбите (ГСО) собственные спутники. Если в начале 2000-х гг. не более 15 стран имели собственные спутники, то в 2016 г. уже 46 стран мира обладали более чем 350 космическими аппаратами (КА) на ГСО [3, 4]. В том числе три оператора SES, Intelsat и Eutelsat в конце 2015 г. владели в совокупности 133 спутниками.

• обострения конкуренции и ценовой войны между старыми и новыми операторами во всех регионах мира, что негативно влияет на объемы выручки; • появления полностью электрических спутников, что снижает издержки операторов и, как следствие, ведет к снижению тарифов на емкость; • сокращения заказов со стороны государственных и военных структур, в первую очередь заказов военного ведомства США. Рынок отреагировал на эти причины естественным образом – падением стоимости спутниковой емкости. Известно, что стоимость услуг спутниковой связи с 2010 г. падала со скоростью от 2 до 3% в год. Наиболее дорогая спутниковая емкость для Direct to Home (DTH) вещания снизилась в цене с $ (6000–10 000) до $ (4000–5000) за 1 МГц. Некоторые аналитики рынка спутниковой отрасли считают, что с запуском новых высокоэффективных КА этот показатель упадет до $ (500–1000) в месяц. Нынешние проблемы рынка спутниковой индустрии можно хорошо проиллюстрировать на примере развития бизнеса «большой тройки» спутниковых операторов Intelsat, SES и Eutelsat. В течение девяти месяцев 2016 г. акции каждого оператора «большой тройки» упали в цене более чем на 25%. При этом только за шесть месяцев 2016 г. общая рыночная стоимость операторов «большой тройки» снизилась больше чем на $9 млрд.

Реалии Основная проблема компании Intelsat Наличие большого числа игроков на ограниченной площадке естественным образом привело к тому, что эпоха высокой доходности спутниковой отрасли закончилась. Инвестиционные фонды, частные инвесторы и банки начали искать другие варианты вложения средств и, начиная с 2015 г., стали выводить средства из отрасли спутниковой связи по причинам: • избыточности предложения емкости на рынке спутниковой связи и снижения стоимости акций операторов; • продолжающегося экономического кризиса в отдельных странах Азии, Америки, Африки и Восточной Европы, приведшего к падению курса национальных валют; • замедления спроса на спутниковую связь на развивающихся рынках Азии, Южной Америки, Африки и Восточной Европы; • появления у большого количества потребителей альтернативных (в основном наземных) способов получения данных, телевизионных и звуковых сигналов; 22

№2 | июль |2017

Проблема заключается в том, что последовательное падение стоимости акций и доходов в последние три года привело к возрастанию задолженности до $15,5 млрд (май 2016 г.). Поэтому компания намерена продать свои активы. На рынке активы оператора оценивают в $15 млрд Поиском потенциальных покупателей занимается компания Goldman Sachs. Частные инвестиционные фирмы BC Partners и Silver Lake купили в 2008 г. за $16,5 млрд группу Intelsat Holdings (ныне Intelsat Global) вместе с ее долговыми обязательствами в $11 млрд Среди наиболее ценных активов оператора – североамериканский, латиноамериканский и связанный с американскими военными и правительственными заказами бизнес [5]. Агентство Moody’s 21.03.2016 г. понизило кредитный рейтинг компании Intelsat до выборочного дефолта, так как текущие доходы не позволяют рассчитываться по кредитным обязательствам. Состояние бизнеса за-

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

Таблица 1 – Структура доходов спутниковой индустрии (данные SIA, 2016 г.) Вид доходов, $ млрд Совокупные доходы, в т. ч.: Доходы от услуг Доходы от производства спутников Доходы от пусковых услуг Доходы от производства наземного оборудования

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 88,8 105,5 121,7 144,4 160,9 168,1 177,3 189,5 195,2 203,0 208,3 52,8 62,0 72,6 84,0 93,0 101,3 107,7 113,4 118,6 122,9 127,4 7,8 12,0 11,6 10,5 13,5 10,8 11,9 14,6 15,7 15,9 16,6 3,0 2,7 3,2 3,9 4,5 4,3 4,8 5,8 5,4 5,9 5,4 25,2 28,8 34,3 46,0 49,9 51,6 52,9 54,8 55,5 58,3 58,9

Примечание: Доходы от услуг приведены с учетом услуг спутникового ДЗЗ; доходы от производства наземного оборудования c учетом абонентского оборудования спутниковых глобальных навигационных систем.

трудняет кредитование оператора, поскольку займы для него даются уже под ставку не менее 8%. При выручке компании за 2015 г. в $2,35 млрд долговая нагрузка составляет около $15,5 млрд Только за 2015 г. компания вынуждена будет выплатить кредиторам около $900 млн В сентябре 2016 г. оператор объявил о том, что сумел предотвратить угрозу дефолта и продолжит выкупать свои долги по рыночной стоимости. Для улучшения состояния оператор планирует уменьшить число спутников на орбите на 40% (до 30 штук) и развернуть орбитальную группировку (ОГ) КА с высокой пропускной способностью EpicNG High Throughput Satellite (HTS). Известно, что затраты на развитие ОГ КА EpicNG HTS только в 2016–2017 гг. составят около $800 млн Агентство Moody’s считает, что структура компании не может быть устойчивой, так как показатель EBITDA почти в 9 раз меньше основного долга. Поэтому в условиях обострения конкуренции на рынке оператор не сможет выйти из долговой ямы, и ему, возможно, придется распродавать свои спутниковые активы. В условиях грозящего банкротства падения цен на спутниковую емкость и оттока кабельных операторов со спутников Intelsat руководство оператора сумело сохранить контракт на обслуживание структур военно-морского флота США, что может помочь компании в ближайшие годы сохранить прибыльные военные заказы.

Рисунок 1 – Динамика изменения котировок акций компании Intelsat на американской бирже NASDAQ На рисунке 1 приведены сведения об изменении котировок акций компании Intelsat на американской бирже NASDAQ (National Association of Securities Dealers Automated Quotation) в период с января 2013 по октябрь 2016 гг. Из приведенных данных следует, что цена акций крупнейшего глобального оператора упала за последние

три года в 9,6 раза. Минимальная цена акций компании была достигнута в марте 2016 г. и составила $1,5 за акцию. То есть на локальном отрезке времени цена акций по сравнению с январем 2013 г. снизилась в 16 раз. Очевидно, что в условиях сложившейся структуры рынка спутниковой связи и вещания сломать тенденцию снижения цены акций руководству оператора не под силу.

Компания SES на рынках спутниковой связи и вещания Компания SES является крупнейшим спутниковым оператором и в 2015 г. ретранслировала контент 50 платформ DTH-вещания на 312 млн домохозяйств мира. И тем не менее, у оператора свои трудности в организации бизнеса. В XXI веке доходы компании SES несколько раз имели в текущем году более низкие показатели по сравнению с предыдущим годом. Первое снижение доходов компании на 12,7% пришлось на 2003 и 2004 гг., когда на рынке спутниковых услуг возникло много свободной емкости. Второе падение доходов 2011 г. было вызвано неисправностями КА АМС-6, АМС-15 и АМС-16. Третье снижение доходов оператора на 3,2% в фиксированных денежных единицах (долларах США) было отмечено в 2015 г. [6]. В течение 9 месяцев 2016 г. доходы компании в целом снизились на 3,6%, судя по квартальным отчетам компании SES. При этом доля доходов от услуг DTH-вещания и передачи видеоданных выросла на 4% и составила 70% в доходах компании. За 9 месяцев число передаваемых оператором телеканалов стандарта высокой четкости (HD) выросло с 2230 до 2434 (рост на 9,1%). В то же время доходы от услуг корпоративной связи упали на 16,6%. В секторе государственных услуг произошло падение объема доходов на 12,4%. Сегмент мобильной спутниковой связи показал рост на 32,5%, однако в структуре доходов компании он составляет только 5% от общей суммы доходов. Средняя загруженность (утилизация) спутниковой емкости составила 70%. Надежды оператора на развитие бизнеса ОГ КА O3b на средних орбитах пока не оправдываются. Убытки в этом секторе услуг превышают доходы. №2 | июль |2017

23

МОНИТОРИНГ Непростое финансовое положение оператора характеризует состояние котировок его акций. На рисунке 2 приведены сведения об изменении цены акций компании SES на бирже NASDAQ в период с 01.01.2013 по 01.11.2016 гг. Из приведенных данных, следует, что цена на акции оператора упала за год в 1,7 раза.

Рисунок 2 – Сведения об изменении цены акций компании SES на бирже NASDAQ Представляется, что объявленные год назад компаний SES планы поглощения ряда операторов стран АзиатскоТихоокеанского региона (АТР) с большой долей вероятности не состоятся. Оператору скорее придется снижать издержки и улучшать управление уже имеющейся структурой, нежели ее расширять. Кроме того, рынок спутниковой связи стран АТР после быстрого развития в 2010–2014 гг. в 2015 г. существенно замедлился по перечисленным выше причинам. Результаты деятельности компании SES говорят о том, что рынок спутниковых услуг находится в сложном положении, и надеяться на мимолетность этого положения не приходится. Скорее всего, спутниковая отрасль переживает длительный период снижения доходности и не ограничится двух-трехлетним застоем, как в начале 2000-х гг.

Компания Eutelsat В середине 2016 г. свыше 274 млн домовладений мира получали телевизионную картинку с 39 спутников оператора Eutelsat. Опубликованный в октябре 2016 г. отчет оператора о результатах деятельности за первый квартал 2016–2017 гг.[7] заставил нервничать рынок спутниковой отрасли. Из представленного оператором отчета следует, что доходы компании от услуг связи и вещания сократились во всех сегментах рынка. В самом доходном секторе рынка – DTH-вещании и распространении видеосигналов – при одновременном росте числа программ высокой четкости произошло падение выручки на 2,2%. Доходы от услуг передачи данных сократились на 3,3%. В секторе государственных услуг доходы из-за сокращения расходов на спутниковую связь в министерстве обороны США снизились на 11%. Сложное положение оператора характеризует поведение цены его акций. На рисунке 3 приведены сведения 24

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + об изменении цены акций компании Eutelsat на бирже NASDAQ в период с января 2014 по октябрь 2016 г. Из приведенных на рисунке 3 данных следует, что цена на акции оператора упала за последний год более чем в 1,8 раза. Основное падение акций оператора пришлось на май–июнь 2016 г.

Рисунок 3 – Динамика изменения цен на акции компании Eutelsat В условиях снижения курса акций и падения доходов оператор в июне 2016 г. обнародовал стратегию (видение) своего поведения на международном рынке. Во-первых, оператор намерен снизить годовые капитальные расходы с $560 млн до $466 млн и рефинансировать €850 млн долг с целью его уменьшения. Во-вторых, компания признала ошибочность надежд на дополнительные доходы в странах Латинской Америки. После падения стоимости нефти экономики этих стран обрушились и, как следствие, сектор спутниковых услуг сжался. Поэтому Eutelsat решил продать принадлежащие ему акции успешного оператора Hispasat. В-третьих, компания будет строить собственные КА и рассчитывает на возможность размещения полезной нагрузки на чужих спутниках. Особенно привлекателен в этом смысле рынок России из-за курсовых колебаний рубля, и Eutelsat готов не просто арендовать емкость, но и финансировать проекты создания и запуска спутников. В-четвертых, в компании рассчитывают на рост доходов от DTH-вещания и развитие трансляции телевизионных программ HD и Ultra HD-стандарта. В-пятых, оператор готов приспосабливать свою тарифную политику для привлечения малых операторов платного DTH. В-шестых, компания готовится к падению стоимости передачи данных через спутник на 50% в ближайшие несколько лет. В-седьмых, оператор считает, что надежды на рост доходов от КА HTS не оправдываются. На КА KaSat за 2016 г. число терминалов сократилось с 190 000 до 179 000. В-восьмых, Eutelsat планирует снизить цену пусковых издержек за счет запуска полностью электрических спутников. В-девятых, компания рассчитывает на дальнейшее увеличение сроков активного существования КА, что позволит ей сэкономить до 10% эксплуатационных затрат.

ЭЛЕКТРОНИКА + В-десятых, оператор готовится к падению в ближайшее время стоимости пропускной способности 1 Гбит/с спутников HTS с €4 млн до €1 млн

Другие игроки рынка Не лучшим образом обстоят дела и у других спутниковых операторов. О падении выручки в 2015–2016 гг. оповестили почти все операторы фиксированной службы связи (ФСС). Например, четвертый по уровню доходов оператор ФСС Telesat в третьем квартале 2016 г. объявил о снижении выручки на 7% по сравнению с 2015 г. Акции этого оператора потеряли значительную часть стоимости. Попытка продать компанию Asia Broadcast Satellite Limited за $2 млрд столкнулась с такими рыночными реалиями, что цена оператора резко поползла вниз, но реальных покупателей пока нет. Инвесторы практически открыто объявили рынок ФСС рискованным мероприятием. Министерство обороны США, одно из основных покупателей спутниковой емкости у крупных операторов, сократило закупки и цену емкости. Ситуацию на рынке ухудшает запуск значительного числа новых спутников HTS на ГСО. Декларации о развертывании сетей спутниковой связи на низких и средних орбитах также не добавляют оптимизма этому рынку. Но если инвесторы уходят от традиционных систем спутниковой связи и вещания, то вряд ли они начнут инвестировать в весьма сомнительные в коммерческом плане сети связи из большого числа КА на низких и средних орбитах.

МОНИТОРИНГ

«РОСЭЛЕКТРОНИКА» ИЗГОТОВИЛА ТВЕРДОТЕЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ В ММ-ДИАПАЗОНЕ Специалисты холдинга «Росэлектроника» Госкорпорации Ростех разработали твердотельный усилитель мощности 8-мм диапазона длин волн на основе GaN (нитрид галлия) интегральных схем с выходной мощностью более 800 Вт. Разработка, осуществленная томским АО «НИИ полупроводниковых приборов», уникальна для российского рынка и относится к самым передовым научно-техническим решениям в мире. В настоящее время опытные образцы усилителей, которые применяются в радиолокационном оборудовании, отгружены потребителям для проведения испытаний в составе аппаратуры. Предприятие планирует начать серийное производство. Потребность в этих изделиях со стороны потенциальных заказчиков превышает 1 млрдруб. в год. В целях обеспечения выпуска твердотельных усилителей, СВЧ-модулей и приемо-передающих модулей активных фазированных антенных решеток НИИ полупроводниковых приборов проводит модернизацию производства.

Проведенный краткий анализ свидетельствует о том, что темпы роста спутниковой индустрии замедляются, а рынок спутниковой связи и вещания в ближайшие несколько лет ждут непростые времена.

Литература: 1.Крылов А.М. Основные спутниковые сервисы и тенденции их раз-вития в XXI веке // Технологии и средства связи. – № 6-2. – 2014. – Специальный выпуск «Спутниковая связь и вещание-2015». – С. 68–73.

2.Анпилогов В.Р., Тырин П.М., Эйдус А.Г. Характерные особенности развития спутниковой связи и вещания // Технологии и средства связи. – № 6-2, 2014. – Специальный выпуск «Спутниковая связь и вещание-2015». – С. 36–40.

3. Satellite Industry Association. State of the Satellite Industry Report: 2002, 2003, 2004, … 2015, 2016.

4. ЦНИИМАШ. События в около-земном космическом пространстве, январь 2016 г. Выпуск 1 (68).

5. Официальный сайт компании Intelsat. [online]. Доступ через: http://www.intelsat.com/.

6. Официальный сайт компании SES. [online]. Доступ через: http://www.ses.com/4232583/en.

7. Официальный сайт компании Eutelsat. [online]. Доступ через: http://www.eutelsat.com/en/home.html. Специальный выпуск «Спутниковая связь и вещание» 2017

Твердотельный усилитель – очень перспективный продукт, имеющий преимущества по сравнению с традиционными для данного частотного диапазона и уровня мощности вакуумными усилителями. Долгое время считалось, что мощные вакуумные лампы в миллиметровом диапазоне заменить нельзя, но томские инженеры доказали, что это не так. Разработка осуществлялась на протяжении 5 лет. «В мире всего несколько компаний, способных производить такую технику», – отметил глава холдинга. ruselectronics.ru №2 | июль |2017

25

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

БАЗОВЫЕ СТАНЦИИ СОТОВОЙ СВЯЗИ И ИХ АНТЕННАЯ ЧАСТЬ Немного общеобразовательного материала, в котором речь пойдет о базовых станциях. Рассмотрим различные технические моменты по их размещению, конструкции и дальности действия, а также заглянем внутрь самого антенного блока. ДМИТРИЙ ДЕНИСОВ Базовые станции. Общие сведения

неотъемлемой средой передачи информации даже между узлами и блоками самой БС. К примеру, на рисунке ниже показано устройство современной базовой станции, где оптоволоконный кабель используется для передачи данных от RRU (выносные управляемые модули) антенны до самой базовой станции (показано линией).

Так выглядят антенны сотовой связи, установленные на крышах зданий. Эти антенны являются элементом базовой станции (БС), а конкретно – устройством для приема и передачи радиосигнала от одного абонента к другому, и далее через усилитель к контроллеру базовой станции и другим устройствам. Являясь наиболее заметной частью БС, они устанавливаются на антенных мачтах, крышах жилых и производственных зданий и даже дымовых трубах. Сегодня можно встретить и более экзотические варианты их установки, в России их уже устанавливают на столбах освещения, а в Египте их даже «маскируют» под пальмы. Оборудование базовой станции располагается в нежилых помещениях здания, либо устанавливается в специализированные контейнеры (закрепленные на стенах или столбах), ведь современное оборудования выполняется довольно компактно и может запросто поместиться в системный блок серверного компьютера. Часто радиомодуль устанавливают рядом с антенным блоком, это позволяет уменьшить потери и рассеивание Подключение базовой станции к сети оператора связи может производиться по радиорелейной связи, поэтому рядом с «прямоугольными» антеннами блоками БС можно увидеть радиорелейную тарелку. С переходом на более современные стандарты четвертого и пятого поколений, для удовлетворения их требований подключать станции нужно будет исключительно по волоконной оптике. В современных конструкциях БС оптоволокно становится 26

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + передаваемой в антенну мощности. Так выглядят три установленных радиомодуля оборудования базовой станции Flexi Multiradio, закрепленные прямо на мачте.

Зона обслуживания базовых станций Для начала следует отметить, что бывают различные типы базовых станций: макро, микро, пико и фемтосоты. Начнем с малого. И, если кратко, то фемтосота не является базовой станцией. Это, скорее, Access Point (точка доступа). Данное оборудование изначально ориентируется на домашнего или офисного пользователя и владельцем такого оборудования является частное или юр. лицо, не относящееся к оператору. Главное отличие такого оборудования заключается в том, что оно имеет полностью автоматическую конфигурацию, начиная от оценки радиопараметров и заканчивая подключением к сети оператора. Фемтосота имеет габариты домашнего роутера.

Пикосота – это БС малой мощности, принадлежащая оператору и использующая в качестве транспортной сети IP/Ethernet. Обычно устанавливается в местах возможной локальной концентрации пользователей. Устройство по размерам сравнимо с небольшим ноутбуком.

МОНИТОРИНГ Микросота – это приближенный вариант реализации базовой станции в компактном виде, очень распространено в сетях операторов. От «большой» базовой станции ее отличает урезанная емкость поддерживаемых абонентов и меньшая излучающая мощность. Масса, как правило, до 50 кг и радиус радиопокрытия – до 5 км. Такое решение используется там, где не нужны высокие емкости и мощности сети, или нет возможности установить большую станцию.

И наконец, макросота – стандартная базовая станция, на базе которой строятся мобильные сети. Она характеризуется мощностями порядка 50 W и радиусом покрытия до 100 км (в пределе). Масса стойки может достигать 300 кг. Зона покрытия каждой БС зависит от высоты подвеса антенной секции, от рельефа местности и количества препятствий на пути до абонента. При установке базовой станции далеко не всегда на первый план выносится радиус покрытия. По мере роста абонентской базы может не хватить максимальной пропускной способности БС, в этом случае на экране телефона появляется сообщение «сеть занята». Тогда оператор со временем на этой территории может сознательно уменьшить радиус действия базовой станции и установить несколько дополнительных станций в местах наибольшей нагрузки. Когда нужно увеличить емкость сети и снизить нагрузку на отдельные базовые станции, тогда и приходят на помощь микросоты. В условиях мегаполиса зона радиопокрытия одной микросоты может составлять всего 500 метров. В условиях города, как ни странно, встречаются такие места, где оператору нужно локально подключить участок с большим количеством трафика (районы станций метро, крупные центральные улицы и др.). В этом случае применяются маломощные микросоты и пикосоты, антенные блоки которых можно располагать на низких зданиях и на столбах уличного освещения. Когда возникает вопрос организации качественного радиопокрытия внутри закрытых зданий (торговые и бизнес центры, гипермаркеты и др.) на помощь приходят пикосотовые базовые станции. №2 | июль |2017

27

МОНИТОРИНГ За пределами городов на первый план выходит дальность работы отдельных базовых станций, так установка каждой базовой станции в удалении от города становится все более дорогостоящим предприятием в связи с необходимостью построения линий электропередач, дорог и вышек в сложных климатических и технологических условиях. Для увеличения зоны покрытия желательно устанавливать БС на более высоких мачтах, использовать направленные секторные излучатели, и более низкие частоты, менее подверженные затуханию.

Так, например, в диапазоне 1800 МГц дальность действия БС не превышает 6-7 километров, а в случае использования 900–мегагерцового диапазона зона покрытия может достигать 32 километров, при прочих равных условиях.

Антенны базовых станций. Заглянем внутрь В сотовой связи чаще всего используют секторные панельные антенны, которые имеют диаграмму направленности шириной в 120, 90, 60 и 30 градусов. Соответственно для организации связи во всех направлениях (от 0 до 360) может потребоваться 3 (ширина ДН 120 градусов) либо 6 (ширина ДН 60 градусов) антенных блоков. Пример организации равномерного покрытия во всех направлениях показан на рисунке ниже.

28

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + А ниже вид типовых диаграмм направленности в логарифмическом масштабе.

Большинство антенн базовых станций широкополосные, позволяющие работать в одном, двух или трех диапазонах частот. Начиная с сетей UMTS, в отличие от GSM, антенны базовых станций умеют изменять площадь радиопокрытия в зависимости от нагрузки на сеть. Один из самых эффективных методов управления излучаемой мощностью – это управление углом наклона антенны, таким способом изменяется площадь облучения диаграммы направленности. Антенны могут иметь фиксированный угол наклона, либо имеют возможность дистанционной регулировки с помощью специального программного обеспечения, располагаемого в блоке управления БС, и встроенных фазовращателей. Существуют также решения, позволяющие изменять зону обслуживания, от общей системы управления сети передачи данных. Таким образом, можно регулировать зону обслуживания всего сектора базовой станции. В антеннах базовых станций применяется как механическое управление диаграммой, так и электрическое. Механическое управление проще реализуется, но часто приводит к искажению формы диаграммы направленности из-за влияния конструктивных частей. Большинство антенн БС имеет систему электрической регулировки угла наклона. Современный антенный блок представляет собой группу излучающих элементов антенной решетки. Расстояние между элементами решетки выбирается таким образом, чтобы получить наименьший уровень боковых лепестков диаграммы направленности. Наиболее часто встречаются длины панельных антенн от 0,7 до 2,6 метров (для многодиапазонных антенных панелей). Коэффициент усиления варьируется от 12 до 20 dBi. На рисунке ниже (слева) представлена конструкция одной из наиболее распространенных (но уже устаревающих) антенных панелей. Здесь излучатели антенной панели представляют собой полуволновые симметричные электрические вибраторы над проводящим экраном, расположенные под углом 45 градусов. Такая конструкция позволяет формировать диаграмму с шириной главного лепестка 65 или 90 градусов. В такой конструкции выпускаются двух- и даже трехдиапазонные антенные блоки (правда,

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА + довольно крупногабаритные). Например, трехдиапазонная антенная панель такой конструкции (900, 1800, 2100 МГц) отличается от однодиапазонной, примерно в два раза большим размером и массой, что, конечно же, затрудняет ее обслуживание.

С целью снижения электрических потерь и уменьшения точек пайки часто делают микрополосковые линии, это позволяет выполнить диполи и систему запитки всей антенны по единой печатной технологии. Данная технологиях проста в производстве и обеспечивает высокую повторяемость характеристик антенны при ее серийном выпуске. Альтернативная технология изготовления таких антенн предполагает выполнение полосковых антенных излучателей (металлические пластины квадратной формы), на рисунке выше справа. А вот еще один вариант, когда в качестве излучателя используются полуволновые щелевые магнитные вибраторы. Линия питания, щели и экран выполняются на одной печатной плате с двухсторонним фольгированным стеклотекстолитом.

С учетом современных реалий развития беспроводных технологий, базовые станции должны поддерживать работу 2G, 3G и LTE сетей. И если блоки управления базовых станций сетей разных поколений удается вместить в один коммутационный шкаф без увеличения габаритного размера, то с антенной частью возникают значительные трудности. Например, в многодиапазонных антенных панелях количество коаксиальных соединительных линий достигает 100 метров! Столь значительная длина кабеля и количество паяных соединений неизбежно приводит к потерям в линиях и снижению коэффициента усиления.

Многодиапазонные антенны С развитием сетей связи третьего и четвертого поколений требуется модернизация антенной части как базовых станций, так и сотовых телефонов. Антенны должны работать в новых дополнительных диапазонах, превышающих 2,2 ГГц. Более того, работа в двух и даже трех диапазонах должна производиться одновременно. Вследствие этого антенная часть включает в себя довольно сложные электромеханические схемы, которые должны обеспечивать функционирование в сложных климатических условиях. В качестве примера рассмотрим конструкцию излучателей двухдиапазонной антенны базовой станции сотовой связи Powerwave, работающей в диапазонах 824-960, МГц и 1710-2170, МГц. Ее внешний вид показан на рисунке ниже.

Этот двухдиапазонный облучатель состоит из двух металлических пластин. Та, что большего размера рабо№2 | июль |2017

УНП 601073396

29

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

тает в нижнем диапазоне 900 МГц, над ней расположена пластина с щелевым излучателем меньшего размера. Обе антенны возбуждаются щелевыми излучателями и таким образом имеют единую линию запитки. Если в качестве излучателей используются дипольные антенны, то необходимо ставить отдельный диполь для каждого диапазона волн. Отдельные диполи должны иметь свою линию запитки, что, конечно же, снижает общую надежность системы и увеличивает энергопотребление. Примером такой конструкции является антенна Kathrein для того же диапазона частот, что и рассмотренная выше.

(бабочка). Согласование такой антенны с линией передачи осуществляется подбором точки возбуждения и оптимизацией ее конфигурации. Чтобы расширить полосу рабочих частот по согласованию «бабочку» дополняют входным сопротивлением емкостного характера. Моделирование и расчет подобных антенн производят в специализированных программных пакетах САПР. Современные программы позволяют моделировать антенну в полупрозрачном корпусе при наличии влияния различных конструктивных элементов антенной системы и позволяют тем самым произвести достаточно точный инженерный анализ. Проектирование многодиапазонной антенны производят поэтапно. Сначала рассчитывают и проектируют микрополосковую печатную антенну с широкой полосой пропускания для каждого рабочего диапазона частот отдельно. Далее печатные антенны разных диапазонов совмещают (наложением друг на друга) и рассматривают их совместную работу, устраняя по возможности причины взаимного влияния.

Таким образом, диполи для нижнего диапазона частот находятся как бы внутри диполей верхнего диапазона. Для реализации трех- (и более) диапазонного режимов работы наибольшей технологичностью обладают печатные многослойные антенны. В таких антеннах каждый новый слой работает в довольно узком диапазоне частот. Такая «многоэтажная» конструкция изготавливается из печатных антенн с индивидуальными излучателями, каждая антенна настраивается на отдельные частоты рабочего диапазона. Как и в любых других многоэлементных антеннах в такой конструкции происходит взаимодействие элементов, работающих в разных диапазонах частот. Само собой это взаимодействие оказывает влияние на направленность и согласование антенн, но данное взаимодействие может быть устранено методами, применяемыми в ФАР (фазированных антенных решетках). Например, одним из наиболее эффективных методов является изменение конструктивных параметров элементов путем смещения возбуждающего устройства, а также изменение размеров самого облучателя и толщины разделительного диэлектрического слоя. Важным моментом является то, что все современные беспроводные технологии широкополосные, и ширина полосы рабочих частот составляет не менее 0,2 ГГц. Широкой рабочей полосой частот обладают антенны на основе взаимодополняющих структур, типичным примером которых являются антенны типа «bow-tie»

Широкополосная антенна типа «бабочка» может быть удачно использована как основа для трехдиапазонной печатной антенны. На рисунке ниже изображены четыре различных варианта ее конфигурации.

30

№2 | июль |2017

Приведенные конструкции антенн отличаются формой реактивного элемента, который применяется для расширения рабочей полосы частот по согласованию. Каждый слой такой трехдиапазонной антенны представляет собой микрополосковый излучатель заданных геометрических размеров. Чем ниже частоты – тем больше относительный размер такого излучателя. Каждый слой печатной платы отделен от другого с помощью диэлектрика. Приведенная конструкция может работать в диапазоне GSM 1900 (1850-1990 МГц) –

ЭЛЕКТРОНИКА + принимает нижний слой; WiMAX * (2,5 – 2,69 ГГц) – принимает средний слой; WiMAX (3,3 – 3,5 ГГц) – принимает верхний слой. Подобная конструкция антенной системы позволит принимать и передавать радиосигнал без использования дополнительного активного оборудования, не увеличивая тем самым габаритных размеров блока антенны.

И в заключении немного о вреде БС Порой базовые станции операторов сотовой связи устанавливают прямо на крышах жилых домов, чем конкретно деморализуют некоторых их обитателей. У хозяев квартир перестают «рожать кошки», а на голове у бабушки начинают быстрее появляться седые волосы. А тем временем от установленной базовой станции жители этого дома электромагнитного поля почти не получают, ибо «вниз» базовая станция не излучает. Да и, к слову сказать, нормы СаНПиНа для электромагнитного излучения в СНГ на порядок ниже, чем в «развитых» странах запада, и поэтому в черте города базовые станции никогда на полную мощность не работают. Тем самым, вреда от БС нет, если только вы не устраиваетесь позагорать на крыше в паре метров от них. Зачастую, с десяток точек доступа, установленных в квартирах жителей, а также микроволновые печи и сотовые телефоны (прижатые к голове) оказывают на вас намного большее воздействие, нежели базовая станция, установленная в 100 метрах за пределами здания. nag.ru

WiMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) — телекоммуникационная технология, разработанная с целью предоставления универсальной беспроводной связи на больших расстояниях для широкого спектра устройств (от рабочих станций и портативных компьютеров до мобильных телефонов). Основана на стандарте IEEE 802.16, который также называют Wireless MAN (WiMAX следует считать жаргонным названием, так как это не технология, а название форума, на котором Wireless MAN и был согласован). Форум описывает WiMAX как «основанную на стандарте технологию, предоставляющую высокоскоростной беспроводной доступ к сети, альтернативный выделенным телефонным линиям и DSL». Максимальная скорость — до 1 Гбит/сек на ячейку. Источник: ru.wikipedia.org

*

МОНИТОРИНГ

«ВОЛШЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ» ЗАМЕНИТ КРЕМНИЙ В ТРАНЗИСТОРАХ Команда американских ученых из нескольких университетов разработала гибридные транзисторы, которые невероятно быстро проводят электричество и при этом легкие, прочные и простые в серийном производстве. Ученые обнаружили, что сочетание полупроводящих сферических молекул углерода C60 с расположенными слоями графеном и гексагональным нитридом бора (h-BN), дает уникальный результат в виде нового материала, способного совершить революцию в производстве электронных устройств.

Благодаря тому, что h-BN обеспечивает стабильность, электронную совместимость и изоляцию слою графена, C60 оказывается способен трансформировать солнечный свет в электричество. Любое устройство, сделанное на основе этого соединения, будет обладать уникальными свойствами, которых не существует в природе. Открытие показало, что новый «волшебный материал» обладает схожими физическими свойствами с кремнием, но с лучшей химической стабильностью, гибкостью и меньшим весом. Его можно использовать в «умных устройствах», которые не сломаются. Кроме того, электроника, созданная из нового материала, будет потреблять меньше энергии. Кое-что в этом «волшебном» материале все-таки потребует улучшения. Например, в графене и новой архитектуре материала отсутствует энергетическая щель, ключевая для операций вкл./выкл., выполняемых электронными устройствами. Но у ученых уже есть потенциальное решение – дихалькогениды переходных металлов, энергетическая щель которых равна кремниевой. Таким образом появилась реальная возможность создания принципиально нового вида транзистора. О создании еще одного материала для электроники нового поколения сообщили ученые Национальной лаборатории Беркли и Корнелльского университета. Они успешно соединили ферроэлектрические и ферромагнитные материалы таким образом, чтобы их ориентацией можно было управлять с помощью небольших электрических полей при почти комнатной температуре. hightech.fm №2 | июль |2017

31

МОНИТОРИНГ

ЭЛЕКТРОНИКА +

СТРУКТУРА И ПРИНЦИП РАБОТЫ СЕТЕЙ LTE При разработке сетевых стандартов GSM для мобильной связи в структуру не было заложено возможностей для мобильного интернета – о нем тогда еще никто и не мечтал. Поэтому сотовым операторам пришлось вкладывать немалые средства в модернизацию своих сетей до стандарта 3G (UMTS). Но потребности в услугах доступа в интернет растут намного быстрее, чем во всех иных способах мобильной связи, поэтому, не дожидаясь полной модернизации оборудования до 3G, началось строительство покрытия по новому стандарту передачи данных – 4G (LTE). Не все мобильные операторы стремятся добиться полного 3G покрытия, ориентируясь на услуги связи следующего поколения: 4G или LTE.

Рисунок 1 – Первая базовая станция LTE в Сочи Аббревиатура LTE означает Long Term Evolution и по-русски означает «долгосрочная эволюция». Довольно долгое время на роль стандарта 4G претендовал WiMAX, но он оказался менее востребованным и уступил позиции LTE, который является логическим развитием стандарта 3G и работает на базе IP-технологий. Главное отличие от предшествующих технологий – высокая скорость передачи данных. В теории она достигает 326,4 Мбит/с на прием и 172,8 Мбит/с на передачу. Но в международном стандарте фигурируют цифры в 173 и 58 Мбит/с, соответственно. Этот стандарт связи четвертого поколения разработан и утвержден Международным партнерским объединением 3GPP.

Система кодирования OFDM Главная особенность стандарта LTE по сравнению с предыдущими поколениями систем мобильной связи в технологии кодирования и передачи данных OFDM-MIMO. OFDM означает Orthogonal Frequency-division Multiplexing – ортогональное частотное разделение каналов с мультиплексированием. Цифровая схема модуляции, использующая близко расположенные друг к другу ортогональные поднесущие в большом количестве. Все поднесущие моделируются по стандартной схеме модуляции, такой как квадратурная амплитудная модуляция на небольшой символьной скорости с соблюдением общей скорости передачи данных, как и в простых схемах модуляции одной несущей в этой же самой полосе пропускания.

32

№2 | июль |2017

В действительности сигналы OFDM генерируются благодаря применению «быстрого преобразования Фурье. Технология описывает направление сигнала от базовой станции (БС) к мобильному устройству. Что касается обратного пути сигнала, от телефонного абонентского устройства к базовой станции, техническим разработчикам пришлось отказаться от системы OFDM и воспользоваться другой технологией под названием SC-FDMA. В расшифровке она читается как Single-carrier FDMA и означает мультиплексирование на одной несущей. При сложении большого количества ортогональных поднесущих образуется сигнал с большим пик-фактором (отношением амплитуды сигнала к своему среднеквадратичному значению). Чтобы такой сигнал мог передаваться без помех необходим высококлассный и довольно дорогой высоколинейный передатчик.

MIMO – Multiple Input Multiple Output – представляет собой технологию передачи данных с помощью N-антенн и приема информации M-антеннами. При этом принимающие и передающие сигнал антенны разнесены между собой на такое расстояние, чтобы получить слабую степень корреляции между соседними антеннами.

Положение LTE в эфире Под сети 4G были зарезервированы диапазоны частот в районе 2,3 ГГц. Здесь главным примером явился Китай со своим сотовым оператором China Mobile, первым выделившим нужный частотный диапазон и начавший тестовое вещание. С учетом огромного объема потребления сотовой связи в стране, использование данной частоты было обречено на успех. Другой перспективный диапазон частот – 2,5 ГГц, применяется в США, Европе, Японии и Индии. Имеется еще частотная полоса в районе 2,1 ГГц, но она сравнительно небольшая – доступны лишь 15 МГц в диапазоне 2,1 ГГц, а большинство европейских мобильных операторов ограничивают в этом диапазоне полосы до 5 МГц. В будущем, скорее всего, наиболее используемым будет частотный диапазон 3,5 ГГц. Это связано с тем, что на данных частотах в большинстве стран уже используются сети беспроводного широкополосного доступа в интернет и благодаря переходу в LTE операторы получают возможность вновь применять свои частоты без необходимости приобретения новых лицензий. В случае необходимости под сети LTE могут быть выделены и другие диапазоны частот.

ЭЛЕКТРОНИКА + В отношении используемых полос частот и методов распределения в LTE все довольно непонятно и противоречиво, т.к. сам стандарт достаточно гибкий. В разных структурах сети четвертого поколения могут базироваться на полосах частот в диапазоне от 1,4 до 20 МГц, в отличие от фиксированных 5 МГц в 3G (UMTS). Также имеется возможность применения как временного разделения сигналов TDD (Time Division Duplex – дуплексный канал с временным разделением), так и частотного – FDD (Frequency Division Duplex – дуплексный канал с частотным разделением). Например, сеть LTE, построенная в Китае, использует стандарт TD-LTE. Зона обслуживания базовой станции сети LTE может быть разной. Обычно она составляет около 5 км, но в ряде случаев она может быть увеличена до 30 и даже 100 км, в случае высокого расположения антенн (секторов) базовой станции. Другое позитивное отличие LTE – большой выбор терминалов. Помимо сотовых телефонов, в сетях LTE могут использоваться многие другие устройства, такие как ноутбуки, планшетные компьютеры, игровые устройства и видеокамеры, снабженные встроенным модулем поддержки сетей LTE. А так как технология LTE обладает поддержкой хендовера и роуминга с сотовыми сетями предыдущих поколений, все данные устройства смогут работать и в сетях 2G/3G.

МОНИТОРИНГ ются с сетями WI-FI (обозначение WLAN Access NW на вышеприведенной схеме) и Интернет. Остановимся на подсистеме радиодоступа более подробно. По своей структуре сеть радиодоступа RAN – Radio Access Network – выглядит аналогично сети UTRAN UMTS, или eUTRAN, но имеет одно дополнение: приемопередающие антенны базовых станций взаимосвязаны по определенному протоколу X2, который объединяет их в сотовую сеть – Mesh Network – и дает возможность базовым станциям обмениваться данными между собой напрямую, не задействуя для этого контроллер RNC – Radio Network Controller. К тому же взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME – Mobility Management Entity – и сервисными шлюзами S-GW – Serving Gateway – осуществляется путем «многих со многими», что позволяет получить большую скорость связи с небольшими задержками.

Структура сетей четвертого поколения Схема сетей 4G (LTE) выглядит следующим образом (рисунок 2).

Рисунок 3 – Взаимосвязь базовых станций с системой управления мобильными устройствами MME

Технология LTE против WiMAX

Рисунок 2 – Схема сети LTE Как видно из данной схемы, сети LTE включают в себя модули сетей 2,75G (EDGE) и 3G (UMTS). Из-за данной особенности строительство сетей четвертого поколения будет достаточно специфичным и походит скорее на следующую ступень развития сегодняшних технологий, нежели на что-то принципиально новое. В соответствии с такой структурой, звонок или интернет-сессия в зоне действия сети LTE может быть без разрыва соединения передана в сеть 3G (UMTS) или 2G (GSM). Кроме того, сети LTE довольно легко интегриру-

Почему же будущее именно за LTE? Ведь буквально пару лет назад казалось, что в качестве стандарта 4G будет принята технология WiMAX, хорошо известную по таким провайдерам широкополосного беспроводного интернета, как Yota и Комстар. Действительно, стандарты LTE и WiMAX достаточно близки между собой, оба используют технологию кодирования OFDM и систему передачи данных MIMO. В обоихслучаях применяются FDD и TDD-дуплекирование при пропускной способности канала до 20 МГц. Обе из систем связи используют в роли своего протокола IP. Обе технологии одинаково хорошо применяют свой частотный диапазон и обеспечивают сравнимую скорость передачи данных интернет-доступа. Но у них есть и кое-какие отличия. №2 | июль |2017

33

МОНИТОРИНГ Одним из отличий является более простая и технически надежная инфраструктура сети WiMAX. Простота стандарта обеспечивается его предназначением исключительно для передачи данных. С другой стороны, «сложности» LTE нужны для обеспечения ее совместимости со стандартами предыдущих поколений – GSM и 3G. И данная совместимость, безусловно, потребуется. Существуют и другие различия между LTE и WiMAX. Например, диспетчеризация радиочастотных ресурсов. В WiMAX она производится по технологии Frequency Diversity Scheduling, согласно которой поднесущие, предоставляемые абоненту, распределяются по всему спектру канала. Это необходимо для рандомизации и усреднения влияния частотно-селективных замираний на широкополосный канал. В сетях LTE применена другая технология устранения частотно-селективных замираний. Она называется частотно-селективной диспетчеризацией ресурсов – Frequency Selective Scheduling. При этом для каждой абонентской станции и каждого частотного блока несущей создаются индикаторы качества канала CQI – Channel Quality Indicator. Еще одним очень важным моментом, связанным с планированием сетей связи массового использования – коэффициент переиспользования частот. Его роль – показывать эффективность использования доступной полосы радиочастот для каждой базовой станции в отдельности. Базовая структура переиспользования частотного диапазона WiMAX состоит из 3-х частотных каналов. При использовании трехсекторной конфигурации сайтов (базовых станций определенного частотного диапазона), в каждом из секторов реализован один из 3-х частотных каналов. При этом коэффициент переиспользования частот равняется 3-м. Иными словами, в каждой из точек пространства имеется лишь треть радиочастотного диапазона. Работа сотовой сети LTE (4G) производится с коэффициентом переиспользования частот равном 1. То есть, получается, что все базовые станции LTE работают на одной несущей. Внутрисистемные помехи в подобной системе сводятся к минимуму благодаря частотно-селективной диспетчеризации, гибкому частотному плану и координации помех между отдельными сотами. Абонентам в центре каждой соты могут даваться ресурсы из всей полосы свободного канала, а пользователям на краях сот предоставляются частоты только из определенных поддиапазонов. Перечисленные выше особенности сетей LTE и WiMAX оказывают большое влияние на одну из их главных характеристик – степень радиопокрытия. Отталкиваясь от данного параметра определяется необходимое количество базовых станций для качественного покрытия конкретной территории. Соответственно, он напрямую влияет и на конечную стоимость строительства сетей LTE. Согласно расчетом, сеть LTE способна обеспечить лучшую зону покрытия при одинаковом числе базовых станций, что является несомненным плюсом для всех операторов сотовой связи. mobile-networks.ru 34

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА +

ТРАНЗИСТОРЫ НА ОСНОВЕ НИТРИДА ГАЛЛИЯ (GaN) ПОВЫШАЮТ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИНВЕРТОРОВ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ Проектировщики переходят на GaN-транзисторы для повышения эффективности инверторов солнечной энергии, а также для сокращения размеров и веса схем. Фирма SolPad, например, применяет GaN-транзисторы на 650 В от GaN Systems в инверторах FlexGrid с интеллектуальными функциями компенсации при работе с несколькими источниками энергии. По словам SolPad, инверторы FlexGrid могут бесшовно интегрироваться в систему SolPad Home, которая способна питать целый дом или предприятие. Данные модули обладают интеллектуальными функциями автоматического переключения на городскую электросеть в зависимости от условий интенсивности солнечного излучения.

Инверторы FlexGrid также встраиваются в универсальное устройство SolPad Mobile, совмещающее функции преобразования, аккумулирования солнечной энергии и связи. Данный модуль обладает достаточной мощностью для питания таких устройств как воздуходувки для уборки листьев и циркулярные пилы. При прямом солнечном свете модули SolPad Mobile, оборудованные тремя портами USB, могут обеспечить смартфоны безлимитным источником питания. Для получения дополнительной мощности несколько таких устройств может работать параллельно. Благодаря беспроводной технологии модули SolPad Mobile могут предоставить функции мониторинга, связи и управления при помощи мобильного приложения. Инженеры SolPad отмечают, что 650 В транзисторы на основе нитрида галлия сыграли большую роль для достижения необходимых технических характеристик инвертора, поскольку они в 5 раз производительнее аналогов на основе кремния или карбида кремния. GaN-транзисторы также позволяют достичь лучшей стабильности при разных уровнях мощности. datasheet.su

ЭЛЕКТРОНИКА +

МОНИТОРИНГ

INTEL ПРИЗЫВАЕТ КОМПАНИИ ДЕЙСТВОВАТЬ, ПОКА НЕ ПОЗДНО! ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ ВЫХОДИТ НА СОВЕРШЕННО НОВЫЕ УРОВНИ! ЕСТЬ ЛИ У ВАС ВСЕ НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ РЕШЕНИЯ СЛОЖНЫХ ПРОБЛЕМ В УСЛОВИЯХ ЧЕТВЕРТОЙ ПРОМЫШЛЕННОЙ РЕВОЛЮЦИИ? Поскольку цифровая трансформация меняет правила ведения бизнеса, корпорация Intel призывает каждую организацию – от крупнейших компаний с мировым именем до начинающих стартап-компаний – трансформировать свой бизнес, чтобы не оказаться не у дел. Не стоит наивно полагать, что такая многонациональная компания, в которой вы работаете, сможет выстоять в цифровой шторм только потому, что ее ежеквартальный доход насчитывает десятки миллионов долларов. ХИДР СУЛЕМАН, специалист по технологиям Intel Стремительно развивающийся цифровой ландшафт не пощадит никого, и крупнейшие компании отрасли с богатой историей находятся под угрозой, так как у таких компаний, как правило, процесс трансформации происходит медленно даже в условиях высокой конкуренции. Согласно прогнозам, 50% современных компаний из списка S&P 500 исчезнут из этого списка в течение следующих 10 лет. И почти наверняка в их число войдут крупные компании. Почему? Трансформациям будет подвержена каждая отрасль – от финансов до здравоохранения, от строительства до транспорта, от сельского хозяйства до косметики и парфюмерии. По подсчетам PNC, финансового учреждения США, уже к 2018 году деятельность 40% компаний, входящих в список 20 крупнейших компаний каждой отрасли, будет подорвана из-за появления конкурентов, вставших на путь цифровой трансформации. Иными словами, сегодня мы наблюдаем наименьшее количество изменений из всех тех, которые нам еще предстоит увидеть.

Intel называет эту кардинальную трансформацию бизнеса «вихрем перемен». Джим Генрис (Jim Henrys), директор подразделения Business Solutions корпорации Intel, объясняет, почему усовершенствованные технологии подорвали монополию крупнейших многонациональных компаний: «Демократизация технологий является главным двигателем кардинальных изменений. Облачные и мобильные технологии уже полностью изменили бизнес-модели и предоставили стартап-компаниям возможность менять целые отрасли независимо от их размера, однако, следующий этап технологического прогресса уже не за горами. В мире, где все стремительно меняется и практически каждый предмет можно подключить к Интернету, самая большая ошибка, которую только можно совершить, – это думать, что ваша компания всегда будет занимать лидирующие позиции. Из-за такого образа мыслей ваша организация рискует пополнить список закрывшихся компаний. Существует множество примеров того, как новаторские компании отошли на второй план, после того как прочно заняли свои позиции на рынке и перестали развиваться дальше. Atari, Blockbuster и Kodak – лишь некоторые из известных компаний, которые сразу же всплывают в памяти. Главная проблема, которую

решают руководители компаний по всему миру, – как устоять в условиях вихря перемен и выработать стратегию сохранения конкурентоспособности». Четвертая промышленная революция уже не за горами Сейчас в истории человечества наступил такой период, когда развитие инновационных технологий происходит гораздо быстрее, чем когда-либо. На протяжении истории главные технологические прорывы происходили, как правило, один раз в столетие. Каждая промышленная революция не только приводила к существенным изменениям, но и открывала новые возможности перед теми, кто был готов ими воспользоваться. Первая промышленная революция началась с открытия угольной и паровой энергии в 1760-х гг., вторая – с изобретения электричества в 1860-х гг. Следующая революция в 1960-х гг., которая затронула вычислительную технику и коммуникации, стала возможной благодаря изобретению интегральных схем и микропроцессоров. Новые вычислительные технологии значительно ускорили последующий процесс совершения прорывов и, несмотря на то что волновой эффект третьей промышленной революции все еще хорошо ощутим, человечество уже стоит на пороге четвертой промышленной революции. На Всемирном экономическом форуме четвертая промышленная революция была определена как слияние физических, цифровых и биологических систем. Идея цифрового слияния (Digital Fusion) звучит футуристично. Тем не менее, мы уже наблюдаем появление технологий, которые предоставят компаниям возможность не просто догнать современных новаторов, а даже обойти их. Важно помнить, что компаниям необходимо сделать гораздо больше, чем просто начать использовать технологии. Если они хотят добиться максимальной пользы от процесса трансформации, им нужно организовать гипердинамичный рабочий процесс, сосредоточить ресурсы на инновациях, полностью пересмотреть свои бизнес-модели и принять принципы корпоративной социальной ответственности. Давайте более подробно рассмотрим эти пять ключевых аспектов. №2 | июль |2017

35

МОНИТОРИНГ 1) Внедряйте принципы цифрового слияния, чтобы не остаться за бортом Как уже было сказано, цифровое слияние сыграет важнейшую роль. Технологии, размывающие границы между физическим, биологическим и цифровым мирами, появляются на рынке с беспрецедентной скоростью. Компаниям необходимо внедрять новые возможности, чтобы не упустить преимущества новой волны инноваций. Следующие технологии обладают наибольшим трансформационным потенциалом. Когнитивные системы. Появление виртуальных помощников вроде Siri, Cortana, Alexa и Viv – это лишь вершина айсберга. Благодаря непрерывному совершенствованию технологий искусственного интеллекта и машинного обучения когнитивные системы продолжат развиваться с огромной скоростью. По мере того как цифровые помощники будут все лучше понимать и прогнозировать потребности человека, они будут проникать во все сферы нашей жизни. В прошлом году подразделение Intel Capital корпорации Intel инвестировало 10 млн долларов в стартап-компанию Lumiata, которая использует аналитику на базе искусственного интеллекта. Диаграмма Lumiata Medical Graph, которая создается на основе более 260 млн точек данных, структурированных и неструктурированных медицинских данных и 35 000 часов осмотра пациентов, помогает медицинским учреждениям управлять риском и расставлять приоритеты относительно лечения. Носимые устройства. Благодаря увеличению емкости аккумулятора, улучшению конструкции и совершенствованию возможностей виртуальной и дополненной реальности носимые устройства получат повсеместное распространение во всех отраслях. Для промышленного сектора был выпущен ряд устройств, включая умные очки Recon Jet™ Pro. Эти очки разработаны для оптимизации процесса технического обслуживания, производства и логистики. С помощью умных очков работники могут получать важную информацию для работы, совершать видеозвонки и работать с удаленными ERP-системами – и все это в реальном времени. Это позволяет сократить количество времени, необходимое для выполнения конкретной задачи, ускорить процесс обучения сотрудников, уменьшить число ошибок и время простоя.

Распределенные реестры. Технология распределенных реестров, которая лежит в основе таких цифровых валют, как Bitcoin и Elerium, обеспечивает постоянную запись транзакций. Неоспоримый аудиторский учет оказывает значительное влияние на выявление 36

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + мошенничества и отмывания денег, сбор налогов и профессию аудитора в целом. Ожидается, что в будущем эта технология будет использоваться в таких областях, как распространение контента, онлайн-голосование и т. д.

5G. Не просто следующий стандарт связи. Связь 5G обеспечит невероятную скорость (10 Гбит/с), сверхнизкий уровень задержек (<1 мс), повышенную надежность (99.999%) и в 1000 раз более высокую емкость по сравнению с 4G. Новый стандарт связи ускорит развитие автономных автомобилей и умных станков. Во время успешного моделирования, проводимого Королевским колледжем Лондона совместно с компанией Ericsson, связь 5G позволила хирургам управлять роботизированным зондом в дистанционном режиме и обеспечивала передачу видеоизображения в формате HD, которое было необходимо, чтобы воплотить удаленную операцию в реальность.

3D-печать. Поскольку стоимость 3D-печати значительно сокращается благодаря экономии за счет масштабов, нас ждет больше примеров использования этой технологии в корпоративной среде. В 2015 году китайская строительная компания применила 3D-печать для строительства домов из смеси цемента и строительного мусора – стоимость составила менее 5000 долларов. А тем временем компании вроде L’Oreal проводят эксперименты с распечатанной на 3D-принтере кожей человека с целью будущего тестирования на ней косметических средств. Умные станки. Интеграция искусственного интеллекта, возможностей подключения датчиков в традиционное оборудование приводит к развитию умных станков и появлению принципиально новых способов их использования. Абсолютно все отрасли будут трансформированы цифровым слиянием. Даже те, которые традиционно считаются низкотехнологичными, например сельское хозяйство. John Deere, американский производитель сельскохозяйственного оборудования и поставщик услуг, демонстрирует яркий пример объединения разных решений для предоставления клиентам футуристических услуг. С помощью аналитики данных фермеры получают рекомендации о том, какие культуры будут лучше расти на их земле. Определившись с тем, что они хотят выращивать, фермеры могут использовать оснащенное датчиками оборудование для посадки семян с практически 100%-ной точностью, что гарантирует оптимальную урожайность. А что касается сбора урожая, в ближайшем будущем можно будет использовать дроны для определения наилучшего времени сбора урожая. Кроме того, умные тракторы шириной 37 м с интеллектуальной системой управления вспахивают поля с точностью до 2 см.

2) Смело внедряйте инновации Вашей компании необходимо быть в курсе угроз, исходящих не только от компаний, зарекомендовавших себя на рынке, но и от компаний-новаторов, у которых нет устаревших инфраструктур, зато есть возможность масштабировать новые бизнес-модели с огромной скоростью. Если компании будут продолжать вести свой бизнес привычным способом, они просто не смогут добиться успеха в эту эпоху постоянных изменений. Неотъемлемым условием сохранения конкурентных пре-

ЭЛЕКТРОНИКА + имуществ является новаторское мышление и поведение, однако многие сотрудники к такому не привыкли. Дело в том, что инновации – это риск, а сотрудники всегда должны были стремиться избегать рисков и уметь управлять ими. Чтобы добиться эффективного развития инноваций, их необходимо поощрять. Представить сказанное выше на практике нам поможет компания Tesla – пожалуй, эталон инновационной компании. Первоначальной целью Tesla был запуск массового производства электрических автомобилей. «Мы знали, что стоимость нашего первого автомобиля будет высокой независимо от его дизайна, поэтому мы решили создать спортивный автомобиль, так как нам казалось, что у него больше шансов составить конкуренцию автомобилям с бензиновым двигателем», – рассказывает Илон Маск, генеральный директор компании Tesla, упоминая основную миссию компании.

После того как Tesla укоренила свои позиции на рынке и стала получать прибыль, она начала строить станции зарядки и конструировать доступные по цене электрические автомобили для массового рынка. Самое интересное заключается в том, что Tesla не следовала общепринятым правилам. Наоборот, компания постоянно их нарушала и искала инновационные способы решения проблем. И для этого она смело инвестировала в исследования и разработку. Сотрудники Tesla хорошо знают, что, даже если такие рискованные проекты, как создание солнечной черепицы, не оправдают ожидания, компания в любом случае получит ценные знания и будет быстро развиваться дальше. А если риски окупаются, то выгода обещает быть огромной.

3) Используйте концепцию тройного критерия для измерения успеха

МОНИТОРИНГ Другим чрезвычайно важным условием осуществления реальных изменений является пересмотр способов оценки успешности, а также изучение того, как ваши меняющиеся клиенты могут менять о вас представление. Это можно осуществить с помощью концепции тройного критерия. Эта концепция появилась в 1994 году и становится очень важным способом измерения уровня успеха в мире бизнеса. В процессе измерения таким способом в расчет принимаются не только традиционные экономические показатели, но и социальные и экологические результаты деятельности компании. Даже если ваша компания имеет превосходные финансовые показатели, низкие показатели безопасности сотрудников или безответственное отношение к окружающей среде непременно отрицательно скажутся на уровне доходов. Клиенты становятся довольно хорошо информированными и, скорее всего, будут заинтересованы в сотрудничестве с компанией, которая представляется им более ответственной. Представление об экологических инициативах уже меняется в среде бизнес-руководителей. Сегодня более половины руководителей высшего звена (55%) уверены, что экологическая и социальная ответственность может поспособствовать увеличению прибыли, а один из пяти руководителей считает, что она обеспечивает конкурентные преимущества. Одной из компаний, которые получили преимущества от ориентирования на социальную и экологическую ответственность, стала компания Unilever. Устойчивые экологичные бренды компании, включая Dove, Hellman's, Lipton и Knorr, развивались на 30% быстрее остальных брендов компании, а в 2015 году они обеспечили почти половину роста бизнеса Unilever. Именно в этом направлении компания продолжит свою работу. Пол Полман (Paul Polman), генеральный директор компании Unilever, объясняет: «Деятельность брендов не останется незамеченной покупателями, которые хотят видеть не только высококачественную продукцию и адекватные цены, но и ответственное отношение. И данные хорошо это демонстрируют: увеличение прибыли напрямую зависит от принятия принципов социальной и экологической ответственности».

Intel тоже придерживается этого принципа: с 2014 года корпорация использует бесконфликтные минералы из Западного Конго. Благодаря этому у местного населения появляются более широкие экономические возможности, а также повышается безопасность шахтеров и их семей. Кроме того, эта инициатива помогла №2 | июль |2017

37

МОНИТОРИНГ привлечь новых сотрудников: «На собеседовании мы спрашивали потенциальных кандидатов о том, почему они хотят работать в Intel, и многие из них упоминали программу по использованию бесконфликтных материалов. Сотрудники из поколения «нулевых» придают все больше значения корпоративной социальной ответственности, и все больше людей хотят работать в компании, которая активно вносит свой вклад в устойчивое развитие мира», – добавляет Генрис.

4) Пересмотрите свои бизнес-модели В современном цифровом мире появляется огромное количество бизнес-моделей. Готова ли ваша компания к долевой экономике, циркулярной экономике, экономике сотворчества и экономике впечатлений? Вам необходимо не только определить, какие из этих моделей принесут вашей компании прибыль, но и подумать о том, как ваши конкуренты могут использовать эти стратегии для изменения правил ведения вашего бизнеса. Долевая экономика. Airbnb – это, пожалуй, самый успешный пример использования модели долевой экономики. Результаты изучения экономического влияния Airbnb в Нью-Йорке показали, что с каждым увеличением прибыли компании на 10% прибыль традиционных отелей снижается на 2–3%. Стоит отметить, что успех Airbnb отнюдь не базируется на более низких ценах, чем у традиционных игроков. На момент проведения исследования средняя цена за номер отеля в Нью-Йорке составляла 125 долларов, тогда как средняя стоимость жилья, представленного в сервисе Airbnb, составляла 145 долларов. Это говорит о том, что клиенты не всегда выбирают лишь наиболее дешевые варианты, они выбирают наиболее подходящие и удобные для них услуги. Экономика сотворчества. Существует множество вариантов сотворчества: от выбора индивидуальных характеристик продукта (кроссовки Nike ID) до распределения доходов (Apple App Store). Мы также наблюдаем появление «просьюмеров» в таких сферах, как энергетика, где человек может не только потреблять электроэнергию, но и продавать любой объем избыточной солнечной энергии. Кроме того, компании активно сотрудничают с клиентами для совершенствования своей продукции и услуг. Например, результатом взаимодействия компании DHL со своими клиентами стало создание беспилотного квадракоптера Parcelcopter для доставки посылок. В декабре 2016 года газеты пестрели заголовками о том, что компания Amazon доставила первую посылку дроном, однако DHL сделала это еще в сентябре того же года. И это дало потрясающие результаты. Использование дронов для доставки от-

ЭЛЕКТРОНИКА + правлений на этапе, который называется «последняя миля» сократило время доставки с 30 до 8 минут, повысило уровень удовлетворенности клиентов на 80% и увеличило долю доставки в срок до 97%. Экономика впечатлений. Эта бизнес-модель начинает занимать все более значимое место в бизнесе, поскольку стиль жизни, который обещает продукция, привлекает клиентов больше, нежели «одноразовые» впечатления. Чтобы добиться успеха в этом бизнесе, компании должны четко представлять себе, что их клиенты хотят в итоге получить (развлечение, новые знания, улучшение здоровья), а не просто убеждать их в том, что им нужен тот или иной товар. Отличным примером компаний, которые активно используют эту модель, являются Fitbit и Nike. Эти компании не просто продают спортивные товары, они продвигают здоровый образ жизни. Циркулярная экономика. По оценкам Международной группы научных экспертов по природным ресурсам (IRP), в период между 1970 и 2010 гг. количество добываемых ресурсов возросло в три раза (с 22 млрд до 70 млрд тонн в год). По отношению к этой закономерности необходимо срочно принимать меры, пока природные ресурсы вовсе не исчезли. Поэтому модель циркулярной экономики становится все более значимой. Эта экономика отказывается от линейного жизненного цикла продукции (производство-использование-утилизация) в пользу циркулярного или кругового цикла использования продукции. Эта концепция предполагает разработку и производство товаров таким образом, чтобы их можно было использовать повторно.

В качестве примера того, как компания может адаптировать свою деятельность под принципы циркулярной экономики, можно привести компанию Michelin. Компания оборудовала свои шины датчиками, которые позволяют отслеживать характеристики шин в реальном времени и реагировать соответствующим образом, например, отзывая грузовики обратно на заводы, когда уровень износа шины достигает установленного порога.

38

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + Затем шины восстанавливаются и снова устанавливаются на транспортное средство. Стоимость сырья для восстановления шин в два раза ниже стоимости сырья, которое требуется для производства новых. Это означает, что шины можно использовать повторно, а не выбрасывать их. И, конечно, продавая одну и ту же грузовую шину по два-три раза, Michelin помогает сохранить окружающую среду. Ожидается, что на рынке появится огромное количество примеров использования этой модели экономики – согласно прогнозам компании McKinsey, к 2025 году циркулярная экономика потенциально может сэкономить компаниям 1 трлн долларов, сократив расходы, связанные с использованием материалов.

5) Гипердинамичность: стимулируйте развитие инноваций и развивайте свой бизнес динамично Выше мы говорили о значении внедрения инноваций, когда речь заходит о поддержании конкурентных преимуществ на рынке. Новаторские компании часто получают огромные преимущества в любой отрасли, однако для этого требуется кардинально изменить весь процесс работы. «Во время изучения деятельности наших клиентов, которые уже закончили этот процесс трансформации, мы заметили, что копании, которые отличаются гипердинамичностью и демонстрируют способность быстро адаптироваться под новые рабочие процессы и модели, имеют больше шансов на успех», – рассказывает Генрис. Генрис считает, что гипердинамичную компанию характеризуют три признака: • Подходящая культура. Формирование культуры компании, которая стимулирует развитие инновационного потенциала сотрудников, обеспечивает новые способы совместной работы и гибкий рабочий процесс, представляет собой непростую задачу. Для создания такой культуры высшему руководству необходимо четко изложить причины трансформации, а также свои ожидания от сотрудников. Ошибки компании в процессе повышения гибкости неизбежны, однако если сотрудникам оказывается должная поддержка, процесс трансформации пройдет успешно, а компания сможет получить преимущества. Без этой всесторонней поддержки в рамках новой корпоративной культуры усилия будут нецентрализованными и сосредоточенными на отдельных аспектах организации, а этого недостаточно для осуществления реальных изменений.

• Подходящая (современная) инфраструктура. Чтобы трансформационный процесс прошел успешно, ваша компания должна располагать подходящими системами, инструментами и возможностями. Например, компания, которая изменила свою политику в сторону принятия решений на основе анализа данных, но не предоставила своим сотрудникам простого и своевременного доступ к точным данным, быстро вернется к своему прежнему режиму работы. Подобным образом компания, которая призывает своих сотрудников к совместной работе, но не предоставляет для этого пространство и подходящие устройства, тоже не добьется положительных результатов. Конечно, эти изменения касаются не только предоставления подходящих технологий. У сотрудников

МОНИТОРИНГ должен появиться стимул менять свои способы работы. В случае с принятием решений на основе анализа данных сотрудники должны иметь четкое представление о возможностях, которые открываются перед ними при принятии решений на основе данных, которые стали им доступны. В случае совместной работы необходимо создать системы признания и вознаграждения сотрудников для стимулирования и поощрения командной работы.

• Подходящие (более интеллектуальные) рабочие места… и сотрудники. Более эффективные сотрудники и интеллектуальные рабочие места повышают продуктивность компании – это признанный факт. Интеллектуальные конференц-залы помогают быстрее и удобнее обсуждать повестку дня. Интеллектуальные офисные пространства подходят для самых разных способов работы, будь то индивидуальная работа, совместная работа вдвоем с другим сотрудником или спонтанное объединение нескольких человек для совместного обсуждения. В будущем благодаря развитию технологий могут появиться частные рабочие пространства и конференц-залы с виртуальной реальностью, благодаря которым станет возможна совместная работа сотрудников, находящихся в разных уголках мира. Кроме того, на рабочих местах начали использоваться помощники и роботы с искусственным интеллектом, которые помогают формировать более интеллектуальные и безопасные рабочие условия. Если вам нужны примеры, посмотрите на компанию Netflix, которая является отличным образцом поистине гипердинамичной компании. Компания известна тем, что полностью изменила традиционные условия для сотрудников и создала уникальную культуру, которая принесла компании 93 млн подписчиков, целую коллекцию отмеченных наградами ТВ-шоу и рыночную капитализацию в 61 млрд долларов. К уникальным политикам компании относятся формирование высокопроизводительной культуры, самые высокие на рынке заработные платы, неограниченный отпуск, а также свобода самовыражения сотрудников. Подведем итоги: начните процесс трансформации уже сейчас! В этом обзоре было приведено множество рекомендаций относительно того, как начать готовиться к четвертой промышленной революции. Главные выводы, которые можно сделать, таковы: каждая отрасль подвергается цифровой трансформации; для успешной трансформации компаниям необходимо внедрить инновационные технологии; наиболее успешные компании отличаются гипердинамичностью, всегда используют инновационные подходы и готовы изменять свои бизнес-модели. Джон Кеннеди, 35-й президент США, обобщил значение изменений, сказав, что изменения есть закон жизни: «Те, кто смотрят только в прошлое или только на настоящее, бесспорно, пропустят будущее». И в нашем изменчивом мире эти слова актуальны как никогда. intel.ru №2 | июль |2017

39

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

СВЧ АТТЕНЮАТОРЫ С ЦИФРОВЫМ И АНАЛОГОВЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Современная электроника достигает предельного значения своего быстродействия. Завтрашний день требует все более быстрых и компактных решений. Один из вариантов увеличения скорости передачи и обработки информации, функциональных возможностей и надежности устройств – использование СВЧ технологий. Современный рынок электронных компонентов предлагает серию решений, и в этой статье мы рассмотрим наиболее интересный модельный ряд аттенюаторов. СВЧ диапазон электромагнитного излучения, расположенный в спектре между световым излучением и обычными радиоволнами, обладает некоторыми свойствами, характерными как для света, так и для обыкновенных радиоволн. Например, СВЧ излучение поляризуется и фокусируется, распространяется по прямой линии и отражается, как и свет. Перечисленные особенности распространения радиочастотных волн широко используют в радиолокации для обнаружения и сопровождения целей. Фокусировка излучения осуществляется с помощью направленных антенн и позволяет увеличить дальность передачи при уменьшении мощности излучаемого сигнала. СВЧ излучение генерируется таким же методом, как и обыкновенные радиоволны. Основная причина использования СВЧ диапазона в современных системах связи – существенное снижение потребляемой мощности при значительном увеличении пропускной способности канала. Кроме перечисленных сфер применения, СВЧ технологии заняли достойное место в медицине, народном хозяйстве, системах передачи и обработки информации, научных исследованиях, микроэлектронике и системах специального применения.

Рисунок 1 – Аттенюаторы, активный и пассивный Современный рынок электронных компонент имеет широчайший спектр СВЧ устройств, и огромное количество компаний производящих его. Если сделать обзор всей продукции, то полученная информация будет исчисляться тысячами страниц. Поэтому в этой статье мы рассмотрим одни из наиболее востребованных компонентов СВЧ техники – аттенюаторы. Аттенюаторы предназначены для регулировки ослабления СВЧ сигнала. Коэффициент ослабления определяется стандартным соотношением.

40

№2 | июль |2017

Аттенюаторы можно разделить, по типу управления, на активные и пассивные (рисунок 1). В свою очередь, среди активных аттенюаторов можно выделить два класса: управляемые аналоговым сигналом или цифровым. Если пассивные аттенюаторы, как правило, являются дискретными, то управляемые аналоговым сигналом позволяют менять коэффициент ослабления непрерывно. Эта возможность позволяет применять аттенюаторы такого типа в качестве амплитудных модуляторов, что делает их более универсальными. Активные аттенюаторы, в качестве элементов затухания, используют PIN-диоды. Диоды этого типа идеально подходят для таких целей, поскольку в открытом состоянии они характеризуются очень низким сопротивлением (около 0,1 Ом), а в закрытом состоянии – 1…5 МОм. Также, PIN-диоды отличаются от остальных p-n диодов тем, что в закрытом состоянии они имеют динамическую емкость 0,05…0,5 пФ, что на несколько порядков меньше за емкость p-n диодов. Эта особенность позволяет PINдиодам работать на более высоких частотах и вносить меньшие искажения в выходной сигнал. Компания Herley General Microwave производит аттенюаторы с цифровым и аналоговым управлением, что является актуальным для применения в современной электронике. Активные аттенюаторы, в отличии от пассивных, более надежны, имеют повышенную точность, легко интегрируются в любую электронную схему и имеют компактные размеры. Во-вторых, номенклатура компании достаточно большая. Предлагаемая продукция позволяет перекрыть радиочастотный спектр от 200 МГц до 40 ГГц. Среди всего ассортимента можно найти как универсальные, многооктавные аттенюаторы, с широким рабочим частотным диапазоном (0,2…18 ГГц), так и узкополосные. Компания имеет многолетний опыт разработки, помимо продукции для оборонной и аэрокосмической промышленности, занимается разработками для медицины. Herley General Microwave изготавливает СВЧ переключатели, управляемые аттенюаторы (с цифровым и аналоговым управлением), разветвители, резонаторы/генераторы управляемые напряжением, синтезаторы с цифровым управлением и ряде других компонентов. Поглощающие аттенюаторы, управляемые током (рисунок 2). Эта серия состоит из 9 типов устройств. Каждый тип аттенюаторов имеет свой частотный диапазон и позволяет плавно изменять коэффициент по-

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА + глощения от 0 до 60 дБ. При этом управляющий ток меняется в пределах 15…70 мA. Отличительной особенностью серии является быстродействие входящих в нее аттенюаторов. Время, необходимое для достижения максимального коэффициента ослабления не превышает 125 нс. Конструкция модулей – симметрична, что дает возможность пользователю выбирать разъем, на который будет подаваться входной сигнал.

ства имеют симметричную двухкаскадную схему, что обеспечивает синфазность входного и выходного сигналов с достаточно неплохой точностью, зависящей от ослабления и типа аттенюатора (рисунок 4). Из-за такой конструкции модули питаются биполярным источником ±12 В. Коэффициент ослабления определяется управляющим напряжением по линейной зависимости 10 дБ/В. Максимальное ослабление выходного сигнала может достигать 32 дБ.

Рисунок 2 – Поглощающий аттенюатор, управляемый током Рисунок 4 – Зависимость смещения фазы от частоты Поглощающие линейные аттенюаторы, управляемые напряжением (рисунок 3). В серию входит 13 моделей, каждая из которой интегрирует в себе аттенюатор из предыдущей серии и преобразователь напряжения в ток. Преобразователь – это законченный высококачественный усилитель, который питается биполярным напряжением ±12 В. При подаче напряжения на вход усилителя увеличивается ток, управляющий аттенюатором. При увеличении управляющего напряжения на 0,1 В, выходной сигнал ослабляется на 1 дБ. Аттенюаторы этой серии можно использовать и как амплитудные модуляторы. Ширина полосы частот модуляции достигает в некоторых моделях 500 КГц.

Цифровой, герметичный, поглощающий аттенюатор (рисунок 5). Два аттенюатора этой серии являются высокоскоростными переключателями коэффициента ослабления с шагом 1 дБ. Скорость переключения не превышает 30 нс, а время выхода на рабочий режим меньше 10 нс. Модули используют 6-пиновый управляющий интерфейс ТТЛ (таблица 1). Логическому нолю «0» соответствует напряжение –0,3…+0,8 В, а «1» – +2,0…+5,0 В. Подавая «1» на несколько выводов одновременно, получим суммарный коэффициент ослабления для запитанных контактов. Если подать логическую единицу на все управляющие электроды (1-6), то мы получим максимальное ослабление – 64 дБ. Минимальный шаг – 1 дБ. Модули имеют защиту по питанию от неправильного подключения.

Рисунок 3 – Поглощающий линейный аттенюатор, управляемый напряжением Герметичные, поглощающие линейные аттенюаторы, управляемые напряжением. Для условий эксплуатации, связанных с повышенной влажностью, производятся аттенюаторы, имеющие герметичный корпус. Входной/ выходной SMA разъем также позволяет осуществить герметичность соединения. Серия состоит из одного модуля с частотным диапазоном от 2 до 18 ГГц. Максимальное ослабление, которое можно осуществить при использовании этого устройства, достигает 60 дБ. Аттенюатор является продолжением предыдущей серии, но выполнен в герметичном корпусе. Поглощающие линейные аттенюаторы, управляемые напряжением с постоянной фазой. В состав серии входит три модели аттенюаторов с большим рабочими динамическим частотным диапазоном. Устрой-

Рисунок 5 – Цифровой, герметичный, поглощающий аттенюатор Таблица 1 – Выводы аттенюатора Вывод

1

2

3

4

5

6

+V

-V

G

Ослабление 16дБ 8дБ 2дБ 4дБ 1дБ 32дБ +5В -12В Корпус

Ультра-широкополосный, цифровой поглощающий аттенюатор (рисунок 6). Этот аттенюатор позволяет ослаблять СВЧ сигнал до 60 дБ в частотном диапазоне от 200 МГц до 18 ГГц. Устройство состоит из Т-образного PIN-диодового аттенюатора, цифроаналогового преобразователя (ЦАП) и модуля преобразователя тока в напряжение. Управление может осуществляться 6-битным сигналом или двоично-десятичным кодом. Минимальный шаг ослабления составляет 1 дБ, а скорость переключения не превышает 1 мкс. Управляемые интерфейсы №2 | июль |2017

41

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

являются согласованными, выбор разъема, на который будет подаваться/сниматься сигнал, остается за пользователем.

ного ТТЛ интерфейса с шагом 0,25 дБ, или аналогового сигнала по линейному закону: 10 дБ/В. Есть два варианта реализации устройств: стандартный и герметичный. Вход и выход аттенюаторов имеют симметричную конструкцию из-за чего они взаимозаменяемые.

Рисунок 6 – Ультра-широкополосный, цифровой поглощающий аттенюатор

Рисунок 8 – Цифровые, поглощающие аттенюаторы уменьшенных размеров

Цифровые, многооктавные, поглощающие аттенюаторы (рисунок 7). Серия состоит из четырех моделей, которые перекрывает частотный спектр от 500 МГц до 18 ГГц. Устройства этой серии состоят из трех блоков: цифроаналогового преобразователя (ЦАП), преобразователя напряжения в ток и самого аттенюатора на PIN диодах. Коэффициент ослабления задается при помощи 10-битного цифрового сигнала в пределах от 0 до 60 дБ с шагом 0,06 дБ. Также, есть возможность осуществлять управление аналоговым сигналом по линейной зависимости: 0,1 дБ/В. Аттенюаторы этой серии имеют высокую точность и низкий температурный дрейф ослабления.

Цифровой, многооктавный, поглощающий аттенюатор уменьшенного размера. Для систем, где вес и габаритные размеры имеют критичное значение, разработана специальная модель. Размеры аттенюатора: 34х34х12,7 мм. Не смотря на свою миниатюрность, по технических характеристиках он ни чем не уступает остальным моделям. Аттенюатор работает в диапазоне от 2 до 18 ГГц. Управляющий сигнал подается на 7-битный ТТЛ интерфейс, что позволяет изменять ослабление с шагом 0,5 дБ. Скорость переключения ниже 1 мкс. Логическому нолю соответствует напряжение -0,3…+0,8 В, а единице – +2.0…+5.0В. Питание осуществляется биполярным источником напряжения ±12 В. Ток потребляемый каждым полюсом не превышает 100 мА. Управляющий ток не превышает 10 мкА. Цифровые, однооктавные, поглощающие аттенюаторы (рисунок 9). Эта серия, состоит из 15 типов устройств. Она отличается тем, что позволяет ослаблять входной сигнал до 80 дБ. Коэффициент ослабления может задаваться с помощью 11-битного цифрового сигнала, двоично-десятичного кода или аналогового сигнала. При использовании 11-битного цифрового сигнала ослабление меняется с шагом 0,08 дБ, а для двоично-десятичного кода – 0,2 дБ. Серия состоит из аттенюаторов двух типов: в стандартном корпусе и герметичном.

Рисунок 7 – Цифровой, многооктавный, поглощающий аттенюатор Цифровые, многооктавные, поглощающие аттенюаторы с малым сдвигом фазы. В серию вошло три аттенюатора перекрывающих частотный диапазон от 2 до 18 ГГц. Коэффициент ослабления задается через 8-битный ТТЛ интерфейс. Он позволяет изменять ослабление от 0 до 32 дБ с шагом по 0,125 дБ. Время, необходимое на переключение не превышает 350 нс. Специальная конструкция аттенюаторов позволяет получить минимальное смещение фазы, которое зависит от модели аттенюатора и ослабления. Так, максимальный сдвиг фазы между входным и выходным сигналами не превышает ±10°. Это является достаточно неплохим показателем. Цифровые, поглощающие аттенюаторы уменьшенных размеров (рисунок 8). Десять моделей, составляющие эту серию отличаются своими компактными размерами 34х34х12,7 мм. Каждая модель имеет свой рабочий частотный диапазон. Коэффициент ослабления у всех аттенюаторов этой серии можно варьировать от 0 до 60 дБ. Управление осуществляется при помощи 8-бит42

№2 | июль |2017

Рисунок 9 – Цифровой, однооктавный, поглощающий аттенюатор Из-за небольшого рабочего диапазона аттенюаторов мы получаем высокую точность и линейность коэффициента ослабления. Ошибка не превышает 1,7 дБ на краю диапазона. grandelectronic.com

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОБЗОР РЫНКА

НОСИМЫЕ ГАДЖЕТЫ ДЛЯ КОРПОРАТИВНОГО РЫНКА Когда разговор заходит о технологиях, способных оказать существенное влияние на бизнеспроцессы компаний, далеко не всем на ум приходят носимые гаджеты. Этот сегмент электроники, как правило, ассоциируется исключительно с потребительским рынком, где люди массово пользуются «умными» часами и фитнес-трекерами. На сегодняшний день корпоративный сектор только начинает осознавать выгоду от использования носимых гаджетов на производстве. КРИСТОФЕР КРОТО, руководитель направления носимых гаджетов New Devices Group корпорации Intel Компактные носимые устройства способны оказать заметное положительное влияние на бизнес-процессы компаний, наделяя работающих вне офиса сотрудников всей необходимой информацией для принятия критически важных решений. По мере того, как носимые гаджеты становятся все эффективнее, эргономичнее и удобнее, восприятие их со стороны корпоративного рынка начинает меняться. Многие компании уже пожинают первые плоды от внедрения носимых гаджетов. Представители бизнеса отмечают повышение продуктивности работы, улучшение ситуации в области техники безопасности, искоренение ошибок и снижение затрат на подготовку персонала. Кроме того, носимые гаджеты для корпоративного рынка способны решать такие важнейшие проблемы, как выявление признаков усталости у персонала, управление трудом стажеров и поощрение более эффективных методик работы. Носимые гаджеты могут использоваться на всех этапах производственной цепочки, от сборочных цехов до маркетинговых мероприятий, помогая добиваться более высокой продуктивности бизнес-процессов. При этом, благодаря усилиям промышленных дизайнеров, новые модели носимых гаджетов настолько удобны, что их можно использовать на протяжении всего рабочего дня без малейшего дискомфорта. В рамках конференции Enterprise Wearable Technology состоялась презентация «умных» очков Recon Jet™ Pro, разработанных специально для поддержания коллективной работы сотрудников компаний. Ранее запущенная программа Recon Partnerдля независимых разработчиков ПО, системных интеграторов и поставщиков решений по управлению парком мобильных устройств, в рамках которой создавались готовые решения для промышленных предприятий, полевых бригад и логистических компаний, теперь будет охватывать более широкий спектр отраслей. В том числе, она будет распространяться на сектора фармацевтики, химической промышленности, здравоохранения и обеспечения безопасности. Участники программы, среди которых Upskill, Atheer, Ubimax, Apprentice Field Suite, MARSS, Brochesia и Augmate, способны предоставить корпоративным клиентам всю необходимую поддержку по всему миру, уделяя особое внимание странам Северной и Латинской Америки, Европы, Кореи, Юго-Восточной Азии, Ближнего Востока и Африки. Новая обширная дистрибуторская сеть Intel, в состав которой входят такие компании, как Mouser

Electronics, Ingram Micro, TekWind и Synnex, обеспечивает реализацию очков Jet Pro по всему миру.

Jet Pro представляет собой носимый гаджет с функциональностью на уровне смартфона. Очки Jet Pro позволяют оптимизировать рабочие процессы, предоставлять сотрудникам постоянный доступ к критически важной визуальной информации и формировать более комфортные и эффективные условия труда. Благодаря своим возможностям, очки Jet Pro способны радикально изменить производственные процессы и функциональные обязанности сотрудников в широком спектре отраслей, от промышленного производства и логистики, до технического обслуживания оборудования и работы полевых бригад. Специальная версия очков Jet Pro ANSI отвечает требованиям стандарта ANSI 87.1+, обеспечивая надежную защиту глаз пользователя при эксплуатации в самых суровых условиях. Способность инновационных технологий решать насущные проблемы пользователей будет способствовать внедрению носимых гаджетов в корпоративной среде и создаст спрос на разработку новых приложений. Если вы хотите усовершенствовать условия труда сотрудников и повысить эффективность их работы, вам необходимы технологические решения, позволяющие получать всю требуемую визуальную информацию сразу в поле зрения, без необходимости опускать глаза и держать в руках дополнительное устройство. На сегодняшний день только Intel обладает комплексной платформой для разработки носимых гаджетов, которая охватывает сами устройства, сети связи, центры обработки данных и облачные сервисы. Опираясь на этот прочный фундамент Intel продолжит создание эффективных инструментов для коллективов нового поколения, активно использующих в своей работе сетевые технологии. intel.ru №2 | июль |2017

43

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

БОРЬБА ЗА НАНОМЕТРЫ Известный всему миру «закон Мура» гласит: «количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца, что приводит к появлению новых технологий, росту производительности и прорывам в области электроники». Гордон Мур, один из основателей Intel, не предполагал, что предопределил развитие электроники на целых 50 лет. ПАВЕЛ БОКАЧ, технический обозреватель Не мог представить Мур и того, что начиная с 2014 года с реализацией его постулата начнутся серьезные проблемы. Для увеличения количества транзисторов производителям приходится уменьшать сам транзистор, переводя все производство на новый технологический процесс. Однако нельзя уменьшать один и тот же элемент бесконечно. Сейчас основной освоенный размер в электронике считается 22 нанометра, однако в производство внедряют 10-нм техпроцесс, а некоторые производители поговаривают уже о размерности в 4 нанометра. При каждом уменьшении приходится решать массу проблем: контролировать чистоту на производстве, изготавливать более сложный шаблон для литографии, бороться с квантовыми эффектами, контролировать качество. Ни один производитель не пошел бы на такие сложности, не приноси они снижение себестоимости и преимущества перед конкурентами. Поэтому можно назвать несколько причин перехода на более тонкие техпроцессы.

значительно превышать задержку распространения его в схеме. Зная скорость распространения света, мы можем подсчитать, что при частоте в 3 гигагерца размер схемы должен быть порядка нескольких сантиметров. А мы знаем, что производители пытаются добиться максимального уменьшения изделий, причем хотели бы уложиться в миллиметры. Но упираются в физические ограничения. Причина вторая. Чем миниатюрнее каждый транзистор, тем меньше он потребляет энергии и выделяет тепла. Мощные процессоры, построенные на маленьких элементах, могут быть использованы в компактных приборах. Однако при меньшем размере одного транзистора растут сложности с отводом от него тепла. Причина третья. Транзисторы – это не просто переключатель, управляемый напряжением. Это еще и конденсатор, хотя и с очень маленькой, но отнюдь не нулевой емкостью. Это вносит небольшую задержку в распространении сигнала, которая при увеличении числа связей суммируется. В результате на выходе вместо прямоугольного импульса мы видим такой, как на рисунке 2.

Рисунок 2

Рисунок 1 – Сверхчистое производство Причина первая. Эффекты, вызываемые длиной волны света и частотой сигналов. Принцип суперпозиции подсказывает нам, что результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил. А любое сложное движение можно разделить на два и более простых. Вся электроника подчиняется этому закону. Чтобы иметь возможность комбинировать элементы между собой, не выполняя каждый раз полного анализа их структуры, масштаб сигнала должен 44

№2 | июль |2017

Паразитную емкость можно уменьшать, уменьшая размеры самого транзистора. Ну а количество подчиняется закону Мура, значит, размер их должен уменьшаться пропорционально, чтобы задержки в гигагерцовых сигналах не сводили на нет задуманную производительность. Например, в микропроцессорах с архитектурой Haswell применение литографического техпроцесса 22-нм позволило уместить 1,4 млрд полупроводниковых элементов на площади в 177 мм2. Сами транзисторы имеют трехмерную конструкцию, и это обеспечивает их малые физические размеры, а также минимизирует токи утечки. Причина четвертая. Финансовые затраты на производство. На каждой пластине процессор не единственный,

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА + их там много. Чем миниатюрнее одно изделие, тем больше их поместится на пластине. Соответственно, прибыль будет выше при большем числе проданных чипов. Хотя сомнительно, чтобы производители умышленно пытались напихать на одну пластину побольше процессоров, ведь миниатюризация ведет к увеличению количества брака. И чем меньше техпроцесс, тем более подвержены влиянию внешних факторов эти пластины. Небольшая вспышка на Солнце или незаметные людям колебания земной коры могут угробить всю партию процессоров. Как видно из вышесказанного, цены на процессоры неспроста такие высокие. Сложные исследования, разработка новых материалов, современного оборудования, штат высокооплачиваемых специалистов, высокий процент брака – все это не останавливает производителей, уменьшающих техпроцесс. Если бы закон Мура можно было проигнорировать – это давно бы сделали, но он вытекает из других законов – физических, а их так просто не отменишь. Не стоит удивляться, если Intel соберется построить новый завод где-нибудь на Луне: там гравитация в 6 раз ниже, нет землетрясений, а отсутствие воздуха позволяет свести содержание пыли к нулю. Так что техпроцесс можно уменьшить хоть до атома. Наверняка это окажется для Intel очень рентабельно! playserver.net

УНП 190533632

МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ПРИБОР С ДИАПАЗОНОМ 200 МГЦ Австралийская компания Liquid Instruments представила прибор Moku:Lab, сочетающий в себе: осциллограф, генератор сигналов, спектроанализатор, измеритель фазы, регистратор данных, синхронный усилитель, PID-контроллер, анализатор логарифмических частотных характеристик.

Управление и отображение информации осуществляется через iPad с запущенным приложением Moku:Lab. Поделиться данными и результатами измерений можно в считанные секунды через облачные службы Dropbox, iCloud, либо по электронной почте. Приложение также уведомит пользователя о доступных новых инструментах. Работу приложения можно оценить без прибора. Связь с iPad осуществляется по сети Wi-Fi. Moku:Lab работает в качестве точки доступа, если для работы не доступен маршрутизатор.

Два аналоговых входа прибора принимают постоянный/переменный ток с частотой 0..200 МГц и напряжением ±5 В/±0,5 В, имеют импеданс 50 Ом/ 1 МОм, цифруют сигнал 12-разрядным АЦП с дискретизацией 500 MSPS. Выход имеет импеданс 50 Ом, полный размах напряжения 2 В, выход с 16-разрядного ЦАП. В схему встроен сверхстабильный генератор с точностью 500 ppb. datasheet.su №2 | июль |2017

45

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

MICROCHIP ДОБАВИЛА МОЩНЫЕ ГРАФИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ В МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ PIC32

MaXTouch – НОВОЕ СЕМЕЙСТВО КОНТРОЛЛЕРОВ СЕНСОРНОГО ДИСПЛЕЯ

Компания Microchip добавила контроллер 2-мерной графики высокого разрешения и 32 МБ памяти SDRAM в линейку 32-разрядных микроконтроллеров PIC32. Решения предназначены для разработки встраиваемых систем с возможностью отображения высококачественных изображений и анимации на дисплеях с диагональю до 12 дюймов.

Новое семейство контроллеров сенсорного дисплея maXTouch от Microchip предназначено для автомобильных человеко-машинных интерфейсов. Компоненты позволят реализовать функцию «мультитач» в водительских и пассажирских дисплеях с диагональю от 8 до 15 дюймов.

В новых микроконтроллерах реализована поддержка 24-разрядного цвета в различных входных и выходных форматах. Глобальная таблица поиска цветовой палитры (CLUT) поддерживает до 256 цветов. В чипы встроен блок обработки спрайтов для анимации с программируемыми растровыми операциями (ROP3 и ROP4) и смешиванием альфа-каналов. Аппаратные ускорители реализуют функции растягивания/сжатия, фильтрации, рисования линий и операций с прямоугольниками (закрашивание, стирание). Для работы с графикой доступно три независимых композиционных слоя. Встроенный контроллер прямого доступа к памяти позволит снять нагрузку с ЦП в операциях отсечения графических примитивов, поворота (90°, 180°, 270°) и работы с прозрачностью. Память SDRAM объемом 32 МБ имеет тип DDR2 и добавлена в микроконтроллер методом 3-мерной компоновки «die-stacking». При необходимости работы с большими объемами памяти доступна версия микроконтроллера PIC32MZ DA без слоя памяти SDRAM, но с поддержкой интерфейса внешней памяти (до 128 МБ). Обе версии микроконтроллера доступны также с криптографическим блоком и без него. Чипы выпускаются в корпусах: BGA c 196 шариковыми контактами, LQFP c 176 выводами и BGA с 288 шариковыми контактами (для внешней памяти DDR2). Микроконтроллеры PIC32MX DA находятся в серийном производстве. Сфера применения включает печи, бытовую технику, медицинские системы управления и мониторинга пациента, вендинг-автоматы, домашнюю и заводскую автоматику, системы аудио-конференций. microchip.com 46

№2 | июль |2017

В контроллерах MXT1665T-A применена адаптивная сенсорная технология, в которой комбинируется сканирование собственной и взаимной емкости. Такое сочетание обеспечивает возможностью считывания нескольких одновременных нажатий даже при наличии толстых защитных покрытий, при работе в перчатках и в условиях попадания влажности. Семейство чипов соответствует автомобильному стандарту AEC Q100. Новые контроллеры дополняют семейство MXT641T-A и обладают рядом функций, разработанных для автомобильной промышленности. Кроме того, реализована поддержка более крупных дисплеев (более 10 дюймов). В семейство MXT1665T-A входит 3 контроллера: MXT1665T-A с поддержкой сенсорных датчиков 1664, MXT1189-A с поддержкой сенсорных датчиков 1188 и MXT799T-A – с поддержкой датчиков 798. Разработчики предлагают оценочные комплекты для каждого чипа нового семейства. В составе комплектов: печатная плата с контроллером maXTouch, сенсорный датчик на стеклянной/пластиковой основе, гибкая плата для подключения к дисплею, плата преобразователя для подключения комплекта к компьютеру через порт USB, кабели, ПО и документация. microchip.com

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

ПОНИЖАЮЩИЙ КОНТРОЛЛЕР С ВЫХОДНЫМ СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 16 В Microchip представила новый понижающий контроллер с технологией цифрового улучшения DEPA, предназначенный для схем преобразования постоянного тока. Компонент принимает на вход до 42 В и выдает стабилизированное напряжение в диапазоне 0,3..16 В, не требуя дополнительно внешних компонентов или драйверов.

Встроенный в новый чип MCP19122/3 PICмикроконтроллер способен динамически подстраивать рабочую частоту, пороговые значения перенапряжения и недостатка напряжения, ограничения тока; управлять мягким запуском, коэффициентом заполнения, выходными значениями тока и напряжения. Понижающий контроллер MCP19123 содержит программируемый усилитель с симметричным входом, который используется для оптимизации и минимизации ошибок системного напряжения. Подобные возможности позволяют задействовать широкий входной диапазон напряжения, типично используемый в схемах питания по интерфейсу USB и зарядки аккумуляторных батарей. Для улучшения интеграции в крупные системы чип может синхронизироваться с внешним тактовым сигналом и опорным напряжением. Также он может предоставлять для системы сигнал собственного тактового генератора. В серверных и системах связи контроллер позволяет реализовать бесшовное подключение питания и учет потребляемой мощности. Для более мощных систем несколько контроллеров могут работать параллельно, выполняя требования по избыточности и повышая надежность. Контроллер MCP19123 позволяет подстраивать выходное напряжение, достигая погрешности стабилиза-

ции 0,5 %. Помимо этого, компонент позволяет считывать уровень тока за счет метода токочувствительной индуктивности без потерь со специальной калибровкой на основе внутренних измерений. Чип может принимать синфазный сигнал с напряжением до 16 В и предоставлять данные по току нагрузке с 5 % точностью. Чип MCP19122 выпускается в корпусе QFN (4 x 4 мм) серийно (от 10000 шт.) и в виде образцов. Чип MCP19123 выпускается в корпусе QFN (5 х 5) серийными партиями от 10000 шт.. microchip.com

ТУП «АЛЬФАЧИП ЛИМИТЕД» Официальный представитель мировых производителей

220012, г. Минск, ул. Сурганова, 5а, 1-й этаж Тел./факс: +375 17 366 76 01, +375 17 366 76 16 www.alfa-chip.com www.alfacomponent.com УНП 192525135

№2 | июль |2017

47

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

НОВАЯ СЕРИЯ КОМПЬЮТЕРОВ ОТ ADVANTECH – UNO-3283G И UNO-3285G Advantech – ведущий поставщик решений для автоматизации, представил UNO-328xG – серию высокопроизводительных безвентиляторных компьютеров, разработанных для обеспечения вычислений и максимальной гибкости при работе с приложениями промышленной автоматизации. Новинка обладает богатым набором портов ввода/ вывода и имеет большие возможности для расширения. UNO-328xG выпускается в 2-х модификациях, с разным количеством слотов расширения.

Рисунок 1 – UNO-3283G и UNO-3285G • UNO-3283G-634AE – Intel Core i3-6102E, 1×PCIe x16, 1×PCI, 2×Full-size mPCIe. • UNO-3283G-654AE – Intel Core i5-6442EQ, 1×PCIe x16, 1×PCI, 2×Full-size mPCIe. • UNO-3283G-674AE – Intel Core i7-6822EQ, 1×PCIe x16, 1×PCI, 2×Full-size mPCIe. • UNO-3285G-674AE – Intel Core i7-6822EQ, 2×PCIe x8, 2×PCI, 2×Full-size mPCIe. Новая серия оснащена процессорами Intel Core i3/ i5/ i7, набором микросхем Intel QM170 PCH, богатым вводом / выводом, включая 6×USB 3.0, 2×GigaLAN, 2×RS-232/422/485 и 1×RS-422/485 порты, а также интерфейсы дисплея DVI-I и HDMI. По умолчанию имеются два отсека для 2.5” HDD/SSD с возможностью «горячей замены» и до 5 слотов расширения (1 слот PCIe x16, 1 PCI и 1 iDoor или 2 слота PCIe x8, 2 PCI и 1 iDoor) для поддержки модульных периферийных устройств. Новинка имеет два входа питания, что обеспечивает высокую надежность и отказоустойчивость.

UNO-3283G / 3285G также поддерживает технологию iDoor для реализации дополнительной функциональности. Благодаря интеграции различных модулей iDoor можно реализовать промышленную шину Fieldbus, питание через Ethernet, дополнительные COM или каналы ввода / вывода. Специальная конструкция UNO-3283G / 3285G включает съемную верхнюю крышку с невыпадающими винтами, которые обеспечивают надежное крепление, контролируемый доступ и облегчают установку, сводя 48

№2 | июль |2017

к минимуму количество компонентов. Сменная верхняя крышка обеспечивает быстрый доступ к компонентам системы, обеспечивая удобную установку и обслуживание карт расширения PCI / PCIe и CFast, модулей iDoor и батареи RTC. Технические характеристики Процессоры: Intel Core i3/ i5/ i3 (поколение Skylake). Память: DDR4 / 2133MHz до 32 ГБ. Разъемы: 2×GbE, 6×USB 3.0, 2×RS-232/422/485, 2×232 (контактный разъем), 1×DVI-I, 1×HDMI. UNO-3283G: 1×PCIe x16, 1×PCI, 2×mPCIe (полноразмерный), 1 слот CFast, 1×слот mSATA (опционально).

UNO-3285G: 2×PCIe x8, 2×PCI, 2×mPCIe (полноразмерный), 1 слот CFast, 1×слот mSATA (опционально). Поддержка двух накопителей HDD/SSD с горячей заменой и RAID 0/1. Поддержка протокола Fieldbus по технологии iDoor Передний светодиодный индикатор для контроля состояния системы.

Рисунок 2 – Лицевая панель UNO-3283G Новые модели встраиваемых компьютеров UNO3283G и UNO-3285G от Advantech представляют собой современные и высокопроизводительные решения для индустриального применения. Благодаря богатому функционалу и широчайшим возможностям по наращиванию набора портов ввода-вывода, новые модели могут быть с легкостью сконфигурированы под конкретные задачи. ipc2u.ru

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОБЗОР РЫНКА

НОСИМЫЙ КОМПЛЕКС СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ СНАРК-100РMANPACK SATELLITE TERMINAL SNARK-100R Представляем мобильный комплекс спутниковой связи Ku-диапазона СНАРК-100Р. Компактная модель с прямофокусным рефлектором разработана в России и производится с февраля 2016 г. Локализация производства составляет более 90%. В 2017 году на выставке «Связь 2017» представлена новая модицикация комплекса. МИХАИЛ ШЕСТАКОВ, заместитель директора технического департамента ООО «Рэйс-Коммуникейшн» Комплекс СНАРК-100Р является по-настоящему мобильным решением для оперативного развертывания спутниковой связи практически в любой точке. Станция выпускается в комплекте с ранцевой упаковкой, в которой один человек может ее переносить по пересеченной местности. Сразу после развертывания и наведения можно подключаться к Интернету или корпоративной сети, принимать и передавать данные, организовывать аудио- и видеоконференции, осуществлять видеовещание и т.п. Комплекс работает с космическими аппаратами, размещенными на геостационарной орбите. СНАРК100Р – это полностью готовая к работе мобильная ЗССС. Конструкция, габариты и вес оптимизированы таким образом, чтобы транспортировка, развертывание и наведение станции выполнялись одним человеком. Дополнительное оборудование не требуется. Простота сборки и система автоматизированного наведения позволяют быстро подготовить к работе с комплексом персонал, не имеющий специальной квалификации. Малый вес и компактная ранцевая упаковка позволяют одному человеку переносить станцию и доставлять ее практически в любую местность. Комплекс может дополнительно комплектоваться аккумуляторным источником питания, который обеспечивает до 8 часов автономной работы. Для работы в северных регионах с малым углом наведения на спутник выпускается комплекс СНАРК-120Р с антенной диаметром 1,2 м. Разборная конструкция рефлектора антенны, компактное складное опорно-поворотное устройство и небольшой вес делают станцию пригодной для перевозки любым транспортом и переноски в ранце. Активное оборудование СНАРК-100Р объединено в единый погодозащищенный блок (блок аппаратуры), устанавливаемый на опорно-поворотное устройство. Контроллер наведения определяет координаты места

установки и программирует спутниковый модем в соответствии с выбранным профилем (спутником), указывает оператору направления наведения по азимуту, углу места и поляризации, а также уровень принимаемого сигнала. Развертывание комплекса СНАРК-100Р и подключение к спутниковой сети занимают около 10 минут. Основные характеристики • Рабочий диапазон частот: 1070– 12750/13750– 14500 МГц (Ku).

• Антенная система: двухзеркальная осесимметричная с кольцевым фокусом, диаметр антенны 1 метр.

• Система наведения: двухступенчатая азимутально-угломестная (быстрая по показаниям контроллера, точная по уровню сигнала).

• Наведение по углу поляризации: по показаниям контроллера.

• Блок аппаратуры: спутниковый модем, контроллер наведения с автоматической настройкой модема, GPS/ГЛОНАСС-приемник.

• ВЧ-блок: приемный конвертер (LNB), передающий усилитель-конвертер (BUC) мощностью от 2 до 16 Вт, датчик ориентации.

• Температура работы и защита от осадков: от -30 до +40 °С, IP65, производится специальное исполнение с расширенным диапазоном рабочих температур.

• Вес станции без упаковки – от 15 кг, с ранцевой упаковкой – от 18 кг. Группа компаний «Рэйс» работает на рынке с 1992 года, является ведущим системным интегратором, специализирующимся на разработке, построении и техническом сопровождении корпоративных сетей и систем передачи данных, организации наземных и спутниковых каналов связи, системной интеграции, консалтинге, технической поддержке, обучении специалистов, дистрибьюции телекоммуникационного оборудования и программного обеспечения. Осуществляет полный цикл работ по строительству телекоммуникационных систем и сетей связи: проектирование, поставка, монтаж, пуско-наладочные работы, техническое обслуживание и эксплуатация. Имеет все виды государственных лицензий и сертификатов, необходимых для работы в области системной интеграции и строительства инженерных систем и осуществляет деятельность на всей территории Российской Федерации и стран СНГ. race.ru №2 | июль |2017

49

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

НОВАЯ 65В LDMOS ТЕХНОЛОГИЯ ОТ КОМПАНИИ NXP ДЛЯ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТИ NXP Semiconductors N.V. – один из крупнейших мировых производителей полупроводниковых решений для автомобильной электроники, цифровых коммуникационных систем передачи и хранения данных, а также средств безопасной идентификации. Компания занимает лидирующие в мире позиции по поставке полупроводниковой элементной базы для высокочастотных усилителей мощности. Усилители мощности являются основными компонентами многих ВЧ и СВЧ-систем, а их технические характеристики часто определяют построение всей разрабатываемой электронной системы. В самом начале развития СВЧ-техники для создания усилителей в основном использовались электронные лампы, такие как клистроны, магнетроны или лампы бегущей волны. Эти устройства и сейчас остаются популярны в различных мощных СВЧ устройствах, таких как СВЧ печи, генераторы плазмы, лазеры, ускорители элементарных частиц и др. Однако развитие полупроводниковой электроники значительно ослабило доминирование электровакуумных приборов. Причиной являются такие преимущества твердотельных электронных устройств, как надежность, возможность эксплуатации в неблагоприятных условиях, рабочие характеристики, размер и постоянная тенденция снижения стоимости. В данной статье будет рассмотрена новая высоковольтная LDMOS технология для создания мощных высокочастотных полевых транзисторов (выходная мощность для синусоидального сигнала 1800 Вт и более) частотного диапазона до 450 МГц, а также новая серия транзисторов MRFX, созданная по этой технологии. Несколько фактов развития технологии производства мощных LDMOS транзисторов компании NXP:

2006 – 2009 гг. – запуск серийного производства полевых транзисторов с выходной мощностью до 1 кВт; 2010 – 2012 гг. – запуск в массовое производство линейки полевых транзисторов с высокими характеристиками устойчивости к неблагоприятным воздействиям (extremely rugged) по технологии 50 В LDMOS в керамическом корпусе (выходная мощность до 1,25 кВт); 2014 – 2015 гг. – запуск в массовое производство дополненной линейки мощных транзисторов в пластиковых корпусах с улучшенными характеристиками теплообмена; 2016 г. – запуск в массовое производство транзистора MRF1K50 в керамическом и пластиковом корпусе, выходная мощность 1,5 кВт. В 2016 году технология 50 В LDMOS практически достигла своего предела по уровню выходной мощности на уровне 1,5 кВт. Дальнейшее увеличение мощности неизбежно бы привело к существенным сложностям в согласовании транзистора с нагрузкой 50 Ом. По этой причине компания NXP приняла стратегическое решение о разработке новой высоковольтной технологии 65 В LDMOS, которая станет базой для дальнейшего развития мощных полупроводниковых приборов на ближайшие годы. В апреле 2017 года данная технология была официально анонсирована вместе с новой линейкой транзисторов MRFX.

Таблица 1 Входная мощность 3Вт, синусоидальный сигнал MRFE6VP61K25H MRFX1K80H

Напряжение питания, В 50,0 50,0 57,5 65,0

Выходная мощность, Вт 1 170 1 200 1 520 1 800

Усиление, дБ

КПД, %

25,8 26,0 27,0 27,8

77,1 82,3 80,1 75,6

Таблица 2 – Основные характеристики транзисторов MRFX1K80H и MRFX1K80N Название Максимальная выходная мощность для синусоидального сигнала, Вт Частотный диапазон, МГц Напряжение питания, В Согласование по частоте Тип Корпус Термическое сопротивление, ° Напряжение пробоя V(BR)DSS, В Устойчивость к КСВН Гарантированная доступность 50

№2 | июль |2017

MRFX1K80H 1 800 1,8 - 470 65 Не согласован Двухтактный Керамический 0,090 182 65:1 Минимум до 2032г.

MRFX1K80N 1 800 1,8 - 470 65 Не согласован Двухтактный Пластиковый ~0,068 182 65:1 Минимум до 2032г.

ОБЗОР РЫНКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

Таблица 3 – Производительность транзистора MRFX1K80H в усилителях мощности различного частотного диапазона Частота, МГц

Тип сигнала

27,0

Синус-й

87,5-108

Синус-й

144,0 230,0

Синус-й Имп-й

Напряжение, В 50,0 57,5 65,0 50,0 60,0 65,0 65,0

Основными отличительными особенностями и достоинствами новой технологии являются: • Более высокий уровень выходной мощности. Более высокое напряжение питания дает возможность увеличить плотность мощности и следовательно, сократить количество усилителей в изделиях.

• Снижение тока, протекающего в системе. Большее напряжение питания способствует снижению потерь в системе.

• Увеличение запаса безопасности по напряжению питания. Новая технология позволила достичь значений напряжения пробоя сток-исток 182 В, что практически в три раза превышает напряжение питания.

• Уменьшение времени разработки и выхода изделия на рынок. Увеличение напряжения питания дает возможность увеличить выходную мощность транзистора и в то же время оставляет значение выходного импеданса в удобном диапазоне для согласования.

• Совместимость с дизайнами на базе 50 В LDMOS. Увеличение выходного импеданса транзистора позволяет использовать новые транзисторы с практически 100 % совместимостью в дизайнах для транзисторов по технологии 50 В LDMOS. На базе этой технологии компания NXP выпустит новую линейку полевых транзисторов серии MRFX с напряжением питания 65 В. В 2017 году ожидается запуск в массовое производство: MRFX1K80H – транзистор с выходной мощностью для непрерывного сигнала 1800 Вт в керамическом корпусе; MRFX1K80N – транзистор с выходной мощностью для непрерывного сигнала 1800 Вт в пластиковом корпусе; MRFX035N – транзистор с выходной мощностью для непрерывного сигнала 35 Вт в пластиковом корпусе, способный быть предварительным усилителем для двух транзисторов MRFX1K80; В 2018 году линейка транзисторов будет дополнена другими типами, схожими по номиналам с линейкой 50 В. Благодаря совместимости с предыдущей технологией транзисторы серии MRFX могут быть применены в дизайнах для транзисторов с питанием 50 В, давая выигрыш в надежности, за счет увеличенного запаса безопасности по напряжению питания до 182 В. Наглядным примером этого служат данные измерения нового транзистора MRFX1K80H в дизайне усилителя 27 МГц на базе транзистора предыдущего поколения MRFE6VP61K25H с питанием 50 В, подстройка уси-

Вых. мощность, Вт 1 200 1 520 1 800 1 140 1 615 1 800 1 800

Усиление, дБ 26,0 27,0 27,8 19,8 21,3 23,5 24,0

КПД, % 82,3 80,1 75,6 83,4 82,6 77,5 74,0

лителя минимальна или вообще не нужна (рисунок 1). Результаты измерений приведены в таблице 1.

Рисунок 1. Как видно из результатов измерений, новый транзистор MRFX1K80H, при практически том же уровне выходной мощности и том же напряжении питания 50 В, показал существенно лучший результат по КПД. Типовые характеристики транзисторов MRFX1K80H и MRFX1K80N приведены в таблице 2 и таблице 3. Серия транзисторов MRFX позиционируется компанией NXP для применения в следующих областях: • ISM (Industrial Scientific and Medical) – генераторы лазеров, розжиг плазмы, установки МРТ, индустриальный нагрев или сварка, ускорители элементарных частиц.

• Передающие устройства – FM радио, телевизионный передатчики МВ диапазона, связь, погодные и обзорные радары МВ диапазона. Подготовлено на основе материалов компании NXP www.nxp.com Официальный дистрибьютор компании NXP в Беларуси ООО «Висса» www.vissa.org №2 | июль |2017

51

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ МОЩНЫХ GAN СВЧ-ТРАНЗИСТОРОВ В АВИОНИКЕ И РАДАРНЫХ СИСТЕМАХ В статье рассматриваются некоторые особенности работы мощных СВЧ GaN-транзисторов в режиме AB в составе систем авионики и радарных применениях. При использовании подобных транзисторов в режиме АВ усредненный КПД усилителя на 5-10 % ниже, чем КПД во время прохождения импульса. Более того, работа в этом режиме порождает существенный дробовой шум в отсутствие импульса, что в свою очередь может привести к десенсибилизации приемника. Специально разработанные цепи подачи напряжения смещения и управления питанием усилительного каскада позволяют устранить эти недостатки и добиться снижения выходного шума усилителя в отсутствии импульса. В статье приводится реализация подобных цепей и сравниваются параметры работы усилителя при наличии и отсутствии данных цепей. Также приводится практическая реализация мощного усилительного субмодуля (паллеты) S-диапазона с интегрированными цепями управления питанием и напряжением смещения.

APET BARSEGYAN, DANIEL KOYAMA, JOHN WALKER, VINODH THANGAM Перевод: СТАНИСЛАВ ДИДИЛЕВ Введение Мощные (>1 кВт) биполярные СВЧ-транзисторы, оптимизированные для импульсных применений, работающие на частотах в несколько гигагерц, доступны на рынке на протяжении нескольких десятков лет. Биполярная технология хорошо изучена, надежна и широко используется во многих усилительных системах. При импульсном режиме работы биполярные транзисторы имеют ряд преимуществ перед LDMOS и GaN HEMT (ТВПЭ) приборами: наиболее простое и дешевое схемотехническое решение усилителя, работа в классе С, что позволяет добиться минимального уровня шумов, попадающих на вход приемника в режиме отсутствия импульса, также не ухудшается усредненный КПД усилителя из-за наличия тока покоя. Однако есть и недостатки: как правило, для мощных биполярных транзисторов используются корпуса из токсичного оксида бериллия (BeO), вносящие значительный вклад в стоимость транзистора. Помимо этого, биполярные транзисторы обладают сравнительно небольшим усилением: около 9 дБ для киловаттного транзистора по сравнению с 18–20 дБ у LDMOS- и GaN-приборов сравнимой мощности. Это приводит к увеличению числа каскадов усиления и, соответственно, размеров и стоимости усилителя, уменьшению его общего КПД.

LDMOS-транзисторы с мощностями порядка киловатта появились около 10 лет назад. При работе в импульсном режиме первые образцы были подвержены эффекту защелкивания, унаследованного у биполярного транзистора, что приводило к выходу LDMOS-прибора из строя. Дело в том, что в импульсном режиме за короткий период времени происходит значительное изменение тока в цепи стока транзистора, 52

№2 | июль |2017

а поскольку в цепи стока содержатся индуктивные элементы, то быстрое изменение di/dt приводит ко всплеску напряжения, что, в свою очередь, влечет за собой защелкивание транзистора и выход его из строя. Чем больше мощность прибора, тем более высоких значений достигают токи в цепи стока, и тем больших значений достигает всплеск напряжения, что делает мощные LDMOS-транзисторы более восприимчивыми к подобному типу отказов. И хотя современные LDMOSприборы гораздо надежней своих предшественников, выход их из строя по вышеуказанным причинам все же возможен. Тем не менее, мощные LDMOS-транзисторы выпускаются рядом производителей и находят свое применение в авионике, включая такие системы как IFF, SSR, TACAN/ DME, а также в радарах L-диапазона. Как уже упоминалось выше, LDMOS-транзисторы обладают большим усилением по сравнению с биполярными, их стоимость, как правило, ниже из-за того, что в конструкции транзистора не используются дорогие корпуса из оксида бериллия, однако КПД усилителя на таких транзисторах ниже на 5–10 % по сравнению с подобным усилителем на биполярных транзисторах – из-за режима работы в классе АВ, тогда как биполярные транзисторы работают в классе С. В последнее время на рынке появились GaNтранзисторы для систем авионики и радарных применений L-диапазона с выходной мощностью порядка одного киловатта. Эти приборы обладают таким же усилением, как и LDMOS-транзисторы, и имеют сравнимую цену, однако их КПД выше, чем у других типов транзисторов (около 80%). Высокая эффективность достигается за счет множества факторов, например меньшего сопротивления

ЭЛЕКТРОНИКА + во включенном состоянии (из-за высокой мобильности двумерного электронного газа в пределах эпитаксиального слоя), а также возможности обеспечить оптимальное значение импеданса на гармониках сигнала из-за меньшей емкости полупроводниковой структуры. Также небольшая емкость транзистора обеспечивает высокие значения импеданса на его выходе, что позволяет понизить соотношение цепи согласования импедансов и, соответственно, уменьшает потери при согласовании. При всех своих достоинствах перед биполярными транзисторами, применяемые в радарах и системах авионики LDMOS- и GaN-транзисторы имеют существенный недостаток – работу в режиме АВ, что означает, что даже в режиме покоя усилительный каскад будет потреблять энергию. Ток покоя прямо пропорционален выходной мощности транзистора, что увеличивает энергопотребление и создает проблемы с рассеянием тепла для мощных приборов. Как правило, радары и системы авионики работают с импульсными сигналами с коэффициентом заполнения порядка 10%, что означает, что через транзистор будет проходить ток покоя на протяжении 90% времени. На рисунке 1 показано влияние тока покоя на усредненный КПД работы 1 кВт GaN-транзистора в системе IFF/SSR. Как видно из представленных данных, КПД во время прохождения импульса составляет 81,5%, тогда как усредненный КПД уменьшается до 75,2% из-за тока покоя в отсутствии импульса. Другим серьезным недостатком использования GaNи LDMOS-транзисторов является дробовой шум [4], создаваемый усилительным каскадом в режиме покоя, который определяется соотношением In2 = 2qIdqB,

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

Рисунок 1 – Влияние тока покоя на усредненный КПД усилителя для 1-кВт GaN-транзистора.

Рисунок 2 – Упрощенная блок-схема цепей, обеспечивающих необходимую последовательность подачи питания GaN-транзистора, а также управление напряжением смещения на его затворе

Рисунок 3 – Часть принципиальной электрической схемы цепей, обеспечивающих необходимую последовательность подачи питания GaN-транзистора №2 | июль |2017

53

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА где: In2 – действующее значение шумового тока; q – заряд электрона; Idq – ток покоя стока; В – полоса частот. Дробовой шум, попадая на вход приемника, может привести к десенсибилизации последнего. И, наконец, еще одним недостатком GaN является то, что полупроводниковые приборы на его основе работают в режиме обеднения (depletion mode), что на

ЭЛЕКТРОНИКА + практике означает необходимость подачи двуполярного напряжения в определенной последовательности: вначале необходимо подать напряжение на затвор транзистора, а затем на его сток – для предотвращения протекания значительного тока через транзистор и его выхода из строя. Во избежание снижения эффективности работы усилителя и уменьшения уровня дробового шума необходимо добиться уменьшения тока покоя до нуля в режиме отсутствия импульса. Это можно сделать,

Рисунок 4 – Форма управляющего напряжения на затворе транзистора в случае управления напряжением смещения

Рисунок 6 – Формы нарастания и спада ВЧ импульса без управления напряжением на затворе

Рисунок 5 – Формы нарастания и спада ВЧ импульса в случае управления напряжением на затворе 54

№2 | июль |2017

Рисунок 7 – Задержка выходного импульса (синяя линия) от входного (желтая линия)

ЭЛЕКТРОНИКА + управляя напряжением на затворе или стоке транзистора синхронно с поступлением импульса. Управление напряжением на затворе легче реализовать, чем управление напряжением стока, т. к. в последнем случае для мощных транзисторов необходимо коммутировать токи около 20 А. Однако при управлении напряжением на затворе ток покоя не исчезает и составляет несколько мА, тогда как во втором случае он уменьшается до нуля. Ниже рассмотрена конструкция цепей, обеспечивающих необходимую последовательность подачи/ снятия питания GaN-транзистора, а также управление напряжением смещения на затворе синхронно с поступлением ВЧ импульса на вход транзистора. Применение данной схемы позволяет отказаться от источника отрицательного напряжения и перейти на однополярное питание.

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

Рисунок 8 – Схема типовой термокомпенсационной цепи на основе p-n-p-транзистора MMBT2907

Конструкция и анализ результатов применения цепей управления питанием и подачи смещения На рисунке 2 показана упрощенная блок-схема цепей, обеспечивающих необходимую последовательность подачи питания GaN-транзистора, а также управление напряжением смещения на его затворе, при поступлении ВЧ-импульса на вход. На рисунке 3 изображена более подробная принципиальная схема части данных цепей. Для безопасной работы транзистора необходима подача отрицательного смещения на затвор перед подачей напряжения на сток транзистора. В идеале, при первичной подаче питания на усилитель (во время нарастания напряжения на стоке) и отключении питания (спада напряжения на стоке) необходимо перевести транзистор в режим отсечки.

Рисунок 9 – Зависимость тока покоя стока Idq транзистора IGN1214M500 от температуры

Таблица 1 – Сравнение выходных шумов усилителей с управлением напряжением смещения затвора и без него Выходной Выходной уровень уровень Входной шума без шума с Частота, уровень управления управлением (ГГц) шума, напряжением напряжением (дБм/Гц) смещения смещения затвора затвора, (дБм/Гц) (дБм/Гц) 1,2 –126 –113 –147 1,3 –126 –113 –147 1,4 –126 –113 –148 Приведенная подробно на рисунке 3 часть схемы отвечает за правильную последовательность подачи и снятия напряжения питания при включении/выключении усилителя и формирование отрицательного напряжения смещения –5 В. За управление напряжением затвора отвечает часть цепей, приведенная в виде блок-схемы. Подробно работа данной схемы разобрана в [2].

Рисунок 10 – Зависимость напряжения Vgs (затвор–исток) транзистора IGN1214M500 от температуры (при постоянном значении тока покоя стока Idq) Остается отметить, что цепи управления питанием потребляют около 17 мА при питающем напряжении 50 В. Для оценки эффективности работы были произведены соответствующие измерения для усилительного субмодуля (паллеты) на основе транзистора IGN1214M500 [5], где на единой плате были размещены СВЧ-цепи усилителя, а также цепи управления питанием и напряжением смещения на затворе. Данный усилитель №2 | июль |2017

55

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

Рисунок 12 – Зависимость выходной мощности усилителя от мощности на его входе

Рисунок 13 – Зависимость усиления от выходной мощности усилителя

Рисунок 14 – АЧХ усилителя

Рисунок 15 – Зависимость КПД усилителя от его выходной мощности 56

№2 | июль |2017

ЭЛЕКТРОНИКА + обеспечивает выходную мощность порядка 500 Вт в диапазоне частот 1,2–1,4 ГГц при КПД порядка 60% и усилении 13,5 дБ. Для сравнения, вышеуказанный транзистор был установлен в тестовую плату без цепей управления питанием затвора. На рисунке 4 приведена форма управляющего напряжения на затворе транзистора в случае управления напряжением. На рисунке 5 приведены формы нарастания и спада ВЧ-импульса в случае управления напряжением смещения на затворе. На рисунке 6 приведены формы нарастания и спада ВЧ-импульса для транзистора, установленного в тестовую плату без цепей управления напряжением на затворе. Как видно из данных, представленных на рисунке 5 и 6, в случае управления напряжением смещения на затворе время нарастания/спада импульса составляет соответственно 100 и 16 нс. При отсутствии управления это же время составляет 59 и 15 нс. Рисунок 7 демонстрирует, что задержка между входным и выходным импульсом составляет около 10 нс. Помимо измерения временных параметров импульса, сравнивались уровни шумов на выходе усилителей с управлением напряжением смещения затвора и без него (таблица 1). Как следует из табличных данных, применение схемы управления смещением напряжения затвора позволило понизить уровень шума на выходе усилителя на 34 дБ. Для достижения более стабильных характеристик усилителя в широком диапазоне температур рекомендуется предусматривать термокомпенсационные цепи, обеспечивающие постоянное значение тока покоя стока транзистора. Типовая реализация подобной цепи на основе p-n-p-транзистора MMBT2907 приведена на рисунке 8, где температурно-зависимое напряжение база– эмиттер транзистора служит основой для формирования компенсирующего напряжения. Зависимость тока покоя стока Idq транзистора IGN1214M500 от температуры приведена на рисунке 9, а зависимость напряжения на затворе того же транзистора от температуры (при постоянном значении Idq) – на рисунке 10. Как показывают графики, представленные на рисунках, для данного транзистора требуется температурная компенсация напряжения смещения порядка +0,6 мВ/°C. Практическая реализация мощного (1 кВт) усилительного субмодуля S-диапазона c цепями управления подачей питания и напряжением смещения затвора транзистора Применяя технические решения, описанные в первой части статьи, можно создать достаточно компактный усилитель для радарных применений, обладающий высокой выходной мощностью и хорошим КПД, легко встраиваемый в систему заказчика. В качестве примера можно привести усилительный субмодуль (паллету) S-диапазона с выходной мощностью 1 кВт, включающий в себя цепи управления подачей питания и напряжением смещения затвора транзистора. Данный

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА + усилитель предназначен для работы в составе систем УВД в диапазоне частот 2,7–2,9 ГГц и импульсным сигналом с длительностью импульса порядка 300 мкс и коэффициентом заполнения 10%. Высокая выходная мощность достигается за счет сложения мощностей двух 500-Вт транзисторов IGN2729M500 при помощи сумматора Гуселя (Gysel combiner). На входе же установлен делитель Вилкинсона. В левой части усилителя хорошо видны цепи, предназначенные для обеспечения правильной последовательности подачи питания, а также управления напряжением смещения на затворах транзисторов. Для получения номинальной выходной мощности мощность входного сигнала должна быть около 74 Вт. Минимальное заявленное усиление составляет 11,3 дБ. По результатам измерений минимальное усиление оказалось равным 11,5 дБ при КПД = 51%. «Проседание» импульса на выходе усилителя, измеренное в интервале 30–270 нс составило –0,17 дБ на частоте 2,9 ГГц. Наихудшее значение возвратных потерь в рабочем диапазоне частот составило 14 дБ. В целом, усилитель показал отличную стабильность к рассогласованию по выходу вплоть до значений КСВН 5 : 1. Зависимость выходной мощности усилителя от мощности, поданной на его вход, приведена на рисунке 12. Как видно из представленных на этом рисунке данных, при подаче на вход сигнала мощностью 74 Вт усилитель обеспечивает выходную мощность более 1050 Вт во всем диапазоне рабочих частот. На рисунке 13 показана зависимость усиления от выходной мощности усилителя, а на рисунке 14 – АЧХ усилителя. Из данных, представленных на рисунке 14, видно, что неравномерность усиления не превышает 0,75 дБ в полосе частот 2,7–2,9 ГГц. На рисунке 15 приведена зависимость КПД усилителя от выходной мощности. Как и ожидалось, максимальный КПД усилителя достигается в режиме насыщения. Минимальное значение КПД в полосе рабочих частот составило 51%.

творе транзистора. Помимо этого, рассмотрен вопрос обеспечения стабильности параметров усилителя при изменении температуры путем введения специальной термокомпенсационной цепи. Представлены результаты измерений, показавшие эффективность предложенных решений. В качестве примера практической реализации рассмотренных решений приведены характеристики 1-кВт усилительного субмодуля (паллеты) S-диапазона.

Литература: 1. D. Koyama, A. Barsegyan, J. Walker. Implications of Using kW-level GaN Transistors in Radar and Avionic Systems.

2. A. Barsegyan, V. Thangam, D. Koyama. Bias Sequencing and Gate Pulsing Circuit for GaN Amplifier.

3. A. Barsegyan, D. Koyama, V. Thangam. S-Band 1000 Watt Gallium Nitride Based Pallet Amplifier for Air Traffic Control Radars with Gate Pulsing and Bias Sequencing Circuitry.

4. J. Millman, C. C. Halkias. Electronic Devices and Circuits. New York: McGraw-Hill. 1967.

5 . h tt p : / / w w w. i n t e g ra t e c h . c o m / P ro d u c t D o c . ashx?Id=958 new.etsc.ru

Заключение

12 дней

УНП 100230391

В статье рассмотрены особенности применения мощных СВЧ GaN-транзисторов в режиме АВ при усилении импульсного сигнала и приведены технические решения, позволяющие избежать некоторых недостатков использования подобных приборов. В частности, представлены специальные цепи, обеспечивающие правильную последовательность подачи/ снятия напряжения питания усилителя, предотвращающую выход GaN-транзисторов из строя, и устраняющие необходимость двуполярного питания. Также рассмотрены меры по увеличению усредненного КПД усилителя и снижению дробового шума усилителя в режиме отсутствия импульса и приведена схема цепей, управляющих напряжением смещения на за-

Срок изготовления от 2 дней до двух недель

№2 | июль |2017

57

ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТА

ЭЛЕКТРОНИКА +

АВИАЦИОННЫЕ РАДАРЫ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ Рязанский приборный завод выпустил первые образцы радаров нового поколения с активной фазированной решеткой – АФАР. Появление этого элемента в конструкции истребителя считается одним из главных признаков его принадлежности к новому – пятому поколению авиационной техники. Традиционный локатор – это антенна, приемник и передатчик. В АФАР приемник, передатчик и антенна единое целое, объединенное в микромодулях. Каждая маленькая ячейка, которых тысячи, содержит в себе передатчик и приемник. В антенну «сливается» вся высокочастотная часть локатора. Раньше при выходе из строя любого из компонентов, например, передатчика, самолет становился слепым. В системах с АФАР могут быть поражены одна-две ячейки, десяток, сотня, но остальные продолжат работать. Антенное поле самолета Т-50 построено из 2 тысяч таких ячеек.

Истребитель имеет фронтальную и две боковые антенны, работающие в Х-диапазоне, а также еще две дополнительные антенны на основе АФАР в L-диапазоне в передних кромках крыла. В результате сектор обзора радара ПАК ФА превышает 200 градусов. Новый локатор может сканировать пространство, в доли секунды перемещая луч в пространстве, селектировать цели, наводить на них оружие, работать как средство радиоэлектронного противодействия. Начало производства радаров на основе активных фазированных антенных решеток – это переход в новое измерение, которому предшествовало решение сложнейших задач перехода от кремниевой электроники к гетероструктурам и монолитным СВЧ-микросхемам на основе арсенида галлия, позволяющим объединять в себе несколько ранее самостоятельных приборов. Появление АФАР позволяет реализовать идею сетецентрического ведения боевых действий, когда истребитель становится командным пунктом для наземных войск, систем ПВО, а также группы истребителей. Одна из главных проблем создания АФАР до последнего времени состояла в переходе на новый технологический уровень производства, на монолитные СВЧ-модули на основе арсенида галлия. Разработка 58

№2 | июль |2017

структуры для них выполнена под руководством академика Жореса Алферова. В модернизацию Рязанского приборного завода под производство АФАР было вложено 6 млрд рублей. Также была проведена модернизация производства на фрязинском предприятии «Исток». «Исток» уже произвел 25 тыс. приемо-передающих модулей с заданными характеристиками, построена новая промышленная технология, которая будет востребована не только в авиации, но и Военно-морском флоте и при разработке новых систем ПВО. Конкретные образцы локаторов в интересах этих направлений уже проходят испытания.

Российские разработчики не сравнивают отечественную АФАР, например, с американскими, стоящими на истребителях F-22 и F-35, поскольку реальной, а не рекламной информации очень мало и можно судить только по каким-то косвенным признакам. Тем не менее, обмен данными в области создания АФАР позволяет думать, что заложенные и реализованные характеристики антенны во многом превосходят аналоги, включая и те, что установлены на самолетах F-22 и F-35. Разговоры об отечественном радаре с АФАР идут с начала 90-х годов прошлого века. АФАР обязательно должна быть на самолетах пятого поколения, но возможности машин предыдущих поколений она также расширяет. Например, в ВВС Турции радарами с АФАР укомплектованы многоцелевые истребители F-16. За счет этого турецкий F-16 может получить преимущество в воздушном противостоянии с российским Су-30М2, у которого радар менее функционален. iz.ru

НАУКА

ЭЛЕКТРОНИКА +

НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИМПУЛЬСНОЙ ФОТОННОЙ ОБРАБОТКИ СИСТЕМЫ TIN/TI/SI УДК 539.2

М.И. Маркевич1, А.М. Чапланов1, П.П. Першукевич2, Д.В. Жигулин3, Д.В. Сериков4, П.В. Жуковский5 1 Физико-технический институт НАН Беларуси, г. Минск 2 ОАО «ИНТЕГРАЛ»- управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ» г. Минск 3 Институт физики им. Б.И. Степанова, НАН Беларуси, г. Минск 4 Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж 5 Lublin University of Technology, Department of Electrical Devices and H.V. Technology, Lublin, Poland

Методами растровой микроскопии, ИК Фурье спектроскопии показано, что пленка нитрида титана в процессе импульсной фотонной обработки препятствует окислению и загрязнению технологическими примесями пленки титана, что приводит к образованию дисилицида титана необходимой толщины. Введение Основная тенденция в микроэлектронике – уменьшение горизонтальных и вертикальных размеров элементов интегральных схем. Разрабатываемые технологии для изделий с проектными нормами в субмикронном диапазоне должны обеспечивать низкое значение электрического сопротивления контактов, высокую термостабильность структур контактной металлизации при термических циклах в области температур (500-800°С), минимизацию числа технологических операций для повышения, коэффициента выхода годных изделий [1-3]. В настоящее время в БИС в качестве омических контактов часто используются слои TiSi2 , CoSi2, NiSi. На ведущих предприятиях микроэлектроники для создания систем металлизации с топологическими нормами 0,3 мкм и менее, переходят от традиционных методов термообработки к импульсной фотонной обработке (ИФО). В связи с этим в последние годы существенно возрос интерес к исследованию синтеза контактно – металлизационных систем на основе силицидов тугоплавких металлов методом ИФО, что позволяет свести к минимуму влияние окружающей среды на образование силицидов. Целью работы является установление особенностей формирования тонких пленок дисилицида титана в системе TiN/Ti /Si и определение влияния нитрида титана на процессе формирования силицидов методом ИФО. Основная часть Силициды титана формировались методом твердофазной реакции. Первоначально производилась очистка кремниевой пластины от слоев естественного окисла, затем на поверхность пластины наносились

пленки Ti/TiN. В качестве исходных подложек использовали пластины монокристаллического кремния марки КДБ-12 с ориентацией (100). Для снятия естественного оксида пластины кремния очищали химическим травлением в буферном растворе плавиковой кислоты и, непосредственно перед нанесением пленок металлов, в вакуумной камере поверхность пластин подвергали ВЧ травлению в атмосфере аргона. Нанесение пленок Ti и TiN проводилось в модульных установках магнетронного распыления «Varian m2i» фирмы Varian и «Endura 5500 PVD» фирмы Applied Materials. Для нанесения использовались мишени Ti с чистотой 99,999 % масс. Импульсная фотонная обработка излучением ксеноновых лам проводилась в диапазоне плотностей энергии от 100 до 370 Дж/см2 и длительностей импульса 1,2-2,6 секунды. В установке УОЛП-1М нагрев кремниевых пластин осуществляется излучением трех газоразрядных ксеноновых ламп ИНП 16/250. Установка состоит из трех блоков питания ламп ИНП 16/250, блока управления, кварцевого облучателя, блока контакторов и модернизированной камеры для отжига кремниевых подложек в вакууме при остаточном давлении 3,10-3 Па. Схема реактора показана на рисунке 1.

Рисунок 1 – Сечение реактора из нержавеющей стали установки УОЛП – 1М. 1 – обрабатываемая кремниевая пластина, 2 – лампы ИНП 16/250, 3 – кварцевая трубка Для обеспечения воспроизводимости технологических результатов на установке предусмотрено автоматическое поддержание заданного уровня энергетической экспозиции на обрабатываемой пластине №2 | июль |2017

59

НАУКА независимо от колебания напряжения питающей сети и изменения параметров ламп за счет введения обратной связи по излучению ламп. Исследования состава образцов проводились с помощью системы энергодисперсинного (EDS) микроанализа, установленной на сканирующем электронном микроскопе. Измерение спектров ИК-отражения образцов производилось на ИК Фурье спектрометре NEXUS 470 (Nicolet Instrument, USA) общепринятым методом отражения-поглощения (R-A) с помощью приставки Micro Specular Reflectance Accy-2x (Perkin Elmer, USA) под углом 20° к нормали. Исследования морфологии образцов проводились с помощью сканирующего электронного микроскопа фирмы «Bruker». На рисунке 2 представлена структура исследуемой системы.

ЭЛЕКТРОНИКА + Как видно из рисунка слой нитрида титана достигает 155 нм, под ним располагается слой дисилицида титана TiSi2, а затем подложка кремния. Нитрид титана обладает столбчатой структурой, ширина столбика составляет примерно 40 нм. На рисунке 3 приведен спектр отражения от образцов нитрида титана. В спектрах видны узкие полосы отражения в области 500-700 см-1, 1200-1500 см-1, 2500-3000 см-1. Данные полосы соответствуют TiO 2 (анатаз), а также органическим загрязнениям. Из анализа спектров следует, что в диапазоне волновых чисел 500-3500 см -1 наблюдается уменьшение коэффициента отражения примерно до 15%. Следует отметить, что на ИК-спектрах отражения, полученных от исходных образцов, линии, принадлежащие оксиду титана отсутствуют. Это свидетельствует о том, что при ИФО в слое нитрида титана происходит формирование оксида титана вследствие взаимодействия титана как с кислородом, находящимся в нитриде титана в виде твердого раствора, так и с кислородом, поступающим в нитрид титана из окружающей среды. Затем пленки нитрида титана и не прореагировавший Ti после термической обработки селективно удалялись. После этого также снимался ИК спектр отражения.

Рисунок 2 – Строение поперечного сечения пластины кремния с нанесенным слоем TiN/Ti после импульсного фотонного отжига с плотностью энергии 230 Дж/см2

Рисунок 4 – ИК-спектр отражения после снятия нитрида титана

Рисунок 3 – Спектр отражения от пленки нитрида титана 60

№2 | июль |2017

На спектрах видны узкие полосы отражения в области 1100 см-1. Данные полосы связаны с колебаниями атомов кислорода в кластерах Si- O-Si. Таким образом, слой дисилицида титана оказывается не загрязненным технологическими примесями. Из анализа спектров следует, что в диапазоне волновых чисел 500-3500 см-1 также наблюдается уменьшение коэффициента отражения с 70% до 38%. Следует отметить, что благодаря защитной функции нитрида титана толщина пленок силицида титана не уменьшается.

НАУКА

ЭЛЕКТРОНИКА + В таблице 1 приведены результаты образования дисилицида титана после ИФО с различной толщиной нанесения пленки титана.

ГИБКОЕ ВОЛОКНО, ПРОВОДЯЩЕЕ ИМПУЛЬСЫ ДО МОЗГА И ОБРАТНО

Таблица 1 – Толщины пленок дисилицида титана Система, подвергавшаяся ИФО TiN / Ti / Si

Толщина пленки Ti, нм 60 30

Толщина TiSi2 фактическая, нм 146 72

Толщина TiSi2 расчетная, нм 150,6 75,3

Для системы TiN/Ti /Si результирующая толщина пленок TiSi2 соответствует расчетным значениям в пределах погрешности измерений. Выводы Методами растровой микроскопии, энергодисперсионного микроанализа, ИК Фурье спектроскопии показано, что пленка нитрида титана в процессе импульсной фотонной обработки препятствует окислению и загрязнению технологическими примесями титана, что приводит к образованию дисилицида титана необходимой толщины. Литература 1. Пилипенко, В.А. Быстрые термообработки в технологии СБИС /Пилипенко В.А. Мн: Изд. Центр БГУ. – 2004.531 с.

2 Чапланов, А.М., Адашкевич С.В., Турцевич А.С., Маркевич М.И., Стельмах В.Ф., Колос В.В. Способ формирования пленки дисилицида титана на кремниевой подложке. Заявитель: филиал НТЦ «Белмикросистемы» ОАО «Интеграл». – №U 20110787; заявл. 04.08.11; опубл. // Афiцыйны бюл. / Нац. Центр уласнасцi. – 2013.BY(11) 16070 (13).

3 Иевлев, В.М., Канныкин, С.В., Колос, В.В., Кущев,С.Б., Маркевич, М.И., Чапланов, А.М., Стельмах., В.Ф.Получение TiSi2 при импульсной фотонной обработке гетероструктуры TiN/ Ti/Si //Неорганические материалы. – 2009. – т.45, №7. – С835-838.

Abstract Using raster microscopy and FT-IR spectroscopy, it was shown that film of titanium nitride in the process of pulsed photonic processing prevents oxidation and contamination with technological impurities of a titanium film, which leads to the formation of titanium disilicide of the required thickness. Поступила в редакцию 23.05.2017 г.

Большая группа инженеров, химиков и нейробиологов, среди которых немало выпускников Массачусетского технологического института (MIT), представила гибкое волокно нового типа, которое способно как передавать в мозг, так и принимать из него оптические, химические и электрические сигналы. Несмотря на такое обилие функций, волокно имеет толщину не более человеческого волоса. Эластичность волокна позволит добиться лучшей интеграции с мозговой тканью, а также, в отличие от своих металлических предшественников, сможет гораздо дольше оставаться в живом организме, не повреждаясь. Используя такое волокно, ученые сумеют гораздо лучше изучить строение различных отделов головного мозга, а также понять взаимосвязь отделов между собой. Волокно спроектировано таким образом, чтобы максимально точно повторять мягкость и эластичность мозговой ткани. В основе нового волокна лежит композитный материал, состоящий из множества слоев токопроводящего полиэтилена и частиц графита. При «укладке» каждого слоя на него оказывается достаточно высокое давление. Таким образом, материал напоминает своего рода «слоеный пирог». Применение такой технологии позволяет увеличить электропроводность материала в 5 раз и уменьшить электроды примерно во столько же. В данный момент исследователи уже провели эксперимент на лабораторных мышах: с помощью волокон запустили в организм животных опсины – гены, которые делают нейроны светочувствительными. Через некоторое время с помощью оптического волновода ученые воздействовали на нейроны светом и пронаблюдали за их активностью с целью выявления специфических реакций. Стоит сказать, что ранее для проведения подобной манипуляции требовалось несколько обособленных устройств: иглы для ввода опсинов, оптоволокно для «транспортировки» света, электроды для записи, которые еще и требовалось объединить в единую систему. Благодаря новой технологии потребовалось лишь изобретенное волокно диаметром в 200 микрометров c 6 электродами для регистрации данных. Благодаря использованию гибкого волокна удалось выяснить, что нейроны остаются светочувствительными после инъекции опсинов в течение 11 дней. Следующей целью исследовательской группы является изготовление еще более тонкого волокна, чтобы максимально приблизить его по свойствам к нервной ткани. web.mit.edu №2 | июль |2017

61

ПРАЙС-ЛИСТ

ЭЛЕКТРОНИКА +

НАЗВАНИЕ КОМПАНИИ, АДРЕС, ТЕЛЕФОН КВАРЦЕВЫЕ РЕЗОНАТОРЫ, ГЕНЕРАТОРЫ, ФИЛЬТРЫ, ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИЕ И ПАВ ИЗДЕЛИЯ Любые кварцевые резонаторы, генераторы, фильтры (отечественные и импортные) Кварцевые резонаторы Jauch под установку в отверстия и SMD-монтаж УП «Алнар» Кварцевые генераторы Jauch под установку в отверстия и +375 (17) 227-69-97 +375 (17) 227-28-10 SMD-монтаж +375 (17) 227-28-11 Термокомпенсированные кварцевые генераторы +375 (29) 644-44-09 Резонаторы и фильтры на ПАВ alnar@tut.by Пьезокерамические резонаторы, фильтры, звонки, сирены www.alnar.net ЭЛЕКТРОННАЯ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОДУКЦИЯ Преобразователи частоты Altivar и устройства плавного пуска Altistart производства Schneider Electric Индуктивные, фотоэлектрические, волоконно-оптические, емкостные, ультразвуковые датчики, энкодеры, датчики и реле давления, концевые выключатели производства Schneider Electric, Omron ОДО ПневмоЭлектроСервис Контакторы и пускатели, автоматы защиты двигателя, автомаinfo@profes.by тические выключатели, УЗО, дифавтоматы, реле, кнопки, переwww.profes.by ключатели, джойстики, сигнальные лампы и колонны производ+375 (23) 240-08-08 ства Schneider Electric +375 (29) 642-06-37 (многок.) Программируемые логические контроллеры, панели оператора, температурные контроллеры, источники питания производства Schneider Electric, Omron

1.4 1.5 1.6 2.

2.1 2.2

2.3

2.4 2.5

Комплексная поставка электронных компонентов

2.6

Датчики, сенсоры и средства автоматизации

2.7

Светодиодные индикаторы, TFT, OLED и ЖК-дисплеи и компоненты для светодиодного освещения

2.8

Дроссели, ЭПРА, ИЗУ, пусковые конденсаторы, патроны и ламподержатели для люминесцентных ламп

2.9

АС/DC источники тока, LED-драйверы, источники напряжения для светодиодного освещения и мощных светодиодов

2.10

Источники тока и напряжения, вторичная оптика (линзы, держатели, рефлекторы), светодиодные модули и решения.

светодиоды (EMITTER, STAR), сборки и модули мощ2.11 Мощные ных светодиодов, линзы ARLIGHT светом: RGB-контроллеры, усилители, диммеры и 2.12 Управление декодеры тока AC/DC для мощных светодиодов (350/700/ 1002.13 Источники 1400 мА) мощностью от 1 W до 100 W ARLIGHT тока DC/DC для мощных светодиодов 2.14 Источники (вход 12-24V) ARLIGHT Источники напряжения AC/DC (5-12-24-48 V от 5 2.15 до 300 W) в металлическом кожухе, пластиковом, герметичном корпусе ARLIGHT, HAITAIK Светодиодные ленты, линейки открытые и герметичные, ленты 2.16 бокового свечения, светодиоды выводные ARLIGHT 2.17 Светодиодные лампы E27, E14, GU 5.3, GU 10 и др. светильники, прожекторы, 2.18 Светодиодные алюминиевый профиль для светодиодных изделий 62

№2 | июль |2017

ТУП «Альфачип Лимитед» +375 (17) 366-76-16 analog@alfa-chip.com www.alfa-chip.com

УНП 490317219

1.3

УНП 192525135

1.2

УНП 192321381

1.1

Группа компаний «Альфалидер» +375 (17) 391-02-22 +375 (17) 391-03-33 www.alfalider.by

ООО «СветЛед решения» +375 (17) 214-73-27 +375 (17) 214-73-55 info@belaist.by www.belaist.by

УНП 191672332

1.

УНП 100191870

НАИМЕНОВАНИЕ ТОВАРА

ЭЛЕКТРОНИКА +

2.25 2.26

2.27 3.

3.1

Большой выбор электронных компонентов со склада и под заказ. Микросхемы производства Xilinx, Samsung, Maxim, Atmel, Altera, Infineon и пр. Термоусаживаемая трубка, диоды, резисторы, конденсаторы, паялная паста, кварцевые резонаторы и генераторы, разъемы, коммутация и др.

3.2

Широчайший выбор электронных компонентов (микросхемы, диоды, тиристоры, конденсаторы, резисторы, разъемы в ассортименте и др.)

3.3

Мультиметры, осциллографы, вольтметры, клещи, частотомеры, генераторы отечественные и АКИП, АРРА, GW, LeCroy, Tektronix, Agillent

3.4

Поставка со склада и под заказ: микросхемы TEXAS INSTRUMENTS, INTERSIL, EM Marin, FREESCALE, XILINX, ALTERA, CHINFA, реле GRUNER, кварцевые резонаторы KDS, MICRO KRISTAL, батарейки и аккумуляторы, держатели RENATA, XENO, PKCELL, модемы HUAWEI, QUECTEL, системы на модуле (одноплатные компьютеры) отладки, беспроводные модули SECO, INMIS, SMK, SAURIS, TORADEX, накопители на флэш памяти INNODISK, герконы COMUS, COTO, разъемы KEYSTONE, HIROSE и др. Техническая поддержка, поставка бесплатных образцов, проектные цены.

3.5

Широкий выбор электронных компонентов импортного и российского производства со склада и под заказ (микросхемы, диоды, транзисторы, конденсаторы и пр.)

УНП 191087188

2.24

ООО «Автоматика центр» +375 (17) 218-17-98 +375 (17) 218-17-13 sos@electric.by www.electric.by

ЧТУП «Чип электроникс» +375 (17) 269-92-36 chipelectronics@mail.ru www.chipelectronics.by Группа компаний «Альфа-лидер» +375 (17) 391-02-22 +375 (17) 391-03-33. www.alider.by ООО «Приборостроительная компания» +375 (17) 284-11-18, +375 (17) 284-11-16 4805@tut.by

ООО «БелСКАНТИ» +375 (17) 256-08-67, +375 (17) 398-21-62 nab@scanti.ru www.scanti.com

ООО «Радэлком» +375 (17) 336-93-33 +375 (17) 336-93-34 radelcom75@gmail.com

№2 | июль |2017

УНП 191142740

2.23

УНП 192321381

2.22

УНП 190846800

2.21

Блоки питания, датчики давления, разъемы, промышленная идентификация RFID, комплектующие фирмы Balluff (Германия) Магнитострикционные, индуктивные, магнитные измерители пути, лазерные дальномеры, индуктивные сенсоры с аналоговым выходом, инклинометры фирмы Balluff (Германия) Инкрементальные, абсолютные, круговые магнитные энкодеры фирмы Lika Electronic (Италия) Абсолютные и инкрементальные магнитные измерители пути, УЦИ (устройство цифровой индикации), тросиковые блоки, муфты, угловые актуаторы фирмы Lika Electronic (Италия) Автоматические выключатели, УЗО, дифавтоматы, УЗИП, выключатели нагрузки фирмы Schneider Electric (Франция) Контакторы, промежуточные реле, тепловые реле перегрузки, реле защиты, автоматические выключатели защиты двигателя фирмы Schneider Electric (Франция) Кнопки, переключатели, сигнальные лампы, посты управления, джойстики, выключатели безопасности, источники питания, световые колонны фирмы Schneider Electric (Франция) Универсальные шкафы, автоматические выключатели, устройства управления и сигнализации, УЗО и дифавтоматы, промежуточные реле, выключатели нагрузки, контакторы, предохранители, реле фирмы DEKraft СПЕЦПРЕДЛОЖЕНИЕ

УНП 190813939

2.20

Индуктивные, емкостные, оптоэлектронные, магнитные, ультразвуковые, механические датчики фирмы Balluff (Германия)

УНП 192639990

2.19

ПРАЙС-ЛИСТ

63

ВЫСТАВКИ

ЭЛЕКТРОНИКА +

ОТЧЕТ С ВЫСТАВКИ «ЭКСПОЭЛЕКТРОНИКА 2017» «ЭкспоЭлектроника» — крупнейшая по количеству и самая представительная по составу участников международная выставка электронных компонентов, модулей и комплектующих в России. Обладатель звания «Лучшая выставка России» по тематике «Электроника и комплектующие» во всех номинациях. В мае 2017 года выставка отпраздновала свой двадцатилетний юбилей. Предлагаем небольшой фоторепортаж с этой площадки.

64

№2 | июль |2017

ООО «Элконтракт»

Контрактное производство электроники Монтаж печатных плат Наладка и регулировка изделий Полное изготовление электроники под ключ

Преобразователи частоты Altivar и устройства плавного пуска Altistart производства Schneider Electric

ОДО «Пневмоэлектросервис» 211440, Республика Беларусь, Витебская область, 246027, Беларусь, г. Гомель, ул. Богдана Хмельницкого, 77 светильники Светодиодные г. Новополоцк, проезд Заводской, д. Российское 24, оф. производство Тел.: +375 (232) 40-08-08 (многоканал.), моб.: +375 (29) 8 642-06-37. «Торговый дом «ФЕРЕКС» Тел.: 8 (0214) 55-05-42, тел./факс: 8ООО (0214) 55-17-91, www.profes.by, mail: info@profes.by www.fereks.ru info@elcontract.by, demin@elcontract.by Наш представитель в г. Минске: +375 (44) 565-53-25 (Velcom) светодиодные решения

Опыт и современное оборудование Официальный дистрибьютор в Республике Беларусь ООО «БелПромЭнергоЭффект» позволяют нам давать безусловную +375 (29) 663 06 42, гарантию на свою продукцию! +375 (17) 262 88 84, +375 (44) 769 88 84

УНП 490317219

Весь спектр технической поддержки приводной техники: установка, настройка, ремонт, постгарантийное обслуживание УСТРОЙСТВА КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ. ЭКСКЛЮЗИВНЫЙ ВАРИАНТ – ЭКОНОМИЯ АКТИВНОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

УНП 391481965

Новые возможности ваших идей

220012, г. Минск, ул. Сурганова, 5а, 1-й этаж Тел./факс: +375 17 366 76 01, +375 17 366 76 16 www.alfa-chip.com УНП 192525135 www.alfacomponent.com