Есть выход из глубокого кризиса!

Микроэлектронное приборостроение -- реанимирует экономику Армении.

Справедливость утверждения того, что одним из основных условий существования биологической формации на земле является кремний, из чего, в основном, состоит наш земной шар, не требует доказательств -- оно доказано давно. А вот утверждение, что кремний, кремниевые приборы, полученные с применением микроэлектронных технологий, являются одной из опор цивилизации и смогут решительно повлиять на экономику любой страны, поговорим подробнее.

Член-корреспондент Российской Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского Э. Л. Егиазарян.

Ни одна отрасль человеческой деятельности не обходится без измерений. Лишить человека в наши дни средств измерений, средств получения информации, скорее всего, поставит его перед крахом. Более того, развитие цивилизации основывается на получении все более точной и достоверной информации. Человек измерял всегда -- сначала шагами, локтями, пальцами, палками, аршинами и т.д... тогда иного не было дано. Это были прообразы датчика. Таким образом, датчик это то техническое средство, которое обеспечивает человека нужной информацией.

Природа нас самих одарила сотнями миллионов чувствительных органов-нервов, благодаря чему мы существуем, функционируем и выживаем в окружающей среде. Но природа дала нам "датчики" сообразно той среде, где жил человек, т.е. для нормальных естественных условий, без неимоверного количества опасных для жизни людей средств, которыми сейчас человек окружил себя сам: самолетами и ракетами, бульдозерами и автомобилями, башенными кранами и кораблями, нефте- и газотрубопроводами и т.д. Даже наше теперешнее жилище в какой-то мере представляет очаг повышенного риска-опасности. В общем, мы окружили себя глухими, слепыми, дебильными монстрами, готовых в любую минуту нас давить, сожрать, взорвать и т.д. Тому бесчисленное подтверждение -- всем известные техногенные катастрофы и аварии и другое. Вопреки природных аналогов, мы не умеем, а иногда, из каких-то соображений, не хотим оснастить этих монстров мало-мальским "чувством" -- датчиками, или что еще лучше, системами и комплексами "датчики плюс компьютер" (опять же по аналогии: нервы -- мозг) и, таким образом делать их достойными своими "партнерами". Есть ли выход из ситуации единоборства между атрибутами цивилизации и техногенными авариями или преодолимы ли противоречия технического прогресса и безопасность человеческой жизни? Оказывается, есть такая возможность, да еще какая! Эту возможность предоставил нам замечательный материал кремний.

Традиционный датчик давления (слева) и микродатчик давления (справа)

Сравнительно недавно, после появления полупроводниковых диодов и триодов, положивших начало микроэлектронной отрасли -- было сделано еще одно, не менее знаменательное открытие -- обнаружен был новый, тензометрический эффект в кремнии.

Первое открытие научило кремниевый кристалл "думать", выполнять некоторые функции мозга, такие как память, производить математические действия и т.д. Второе же открытие позволило научить этот кристалл "чувствовать" различные физико-химические воздействия, как мы чувствуем тепло, холод, запах, видим, слышим и т.д.

Первое открытие дало миру компьютеры и аудио-, видео- и др. технику, второе откроет путь к микродатчиковой индустрии, к индустрии создания новых поколений систем и комплексов измерения, контроля, диагностики, слежения, обнаружения и т.д. Одной из первых и важных применений этого открытия явилось создание полупроводниковых микроэлектронных датчиков-МИКРОДАТЧИКОВ, работающих на тензоэффекте. Датчик -- это и есть первое и основное звено всех вышеперечисленных систем и комплексов. Микродатчик и только микродатчик обеспечивает указанные системы нужной и достоверной информацией, и только они делают эти системы и комплексы сверхнеобходимыми или, говоря по-другому, имеющими неограниченный рынок. Для наглядности читателя-неспециалиста необходимо раскрыть сущность понятий датчик и микродатчик. Традиционные датчики, выпускаемые еще в бывшем СССР представляли собой крайне сложные и состоящие десятков, а то и сотен прецизионно изготовленных деталей и узлов приборы. Но сегодня они являют собой анахронизм нынешним требованиям жизни. Существующее традиционное приборостроение, во всех странах СНГ со своими датчиками давно уже стали тормозом для дальнейшего технического прогресса -- это давно доказанная очевидность. Эти датчики ни количественно, ни качественно не удовлетворяют уровню техники -- они имеют низкую чувствительность и огромные размеры, неимоверно большое количество типономиналов, они энерго- и металлоемки, имеют высокую цену и малые функциональные возможности, конструктивно и технологически сложны и, соответственно, трудоемки, для своего изготовления требуют огромные сырьевые ресурсы и т.д.

Традиционный дифманометр типа ДМПК-4

Другое дело микродатчики. После обнаружения тензоэффекта в кремнии, до 300 раз больше, чем в любом известном в природе материале, оказалось возможным создание новых поколений датчиков -- микродатчиков. Этому способствовало и то, что как оказалось в дальнейшем, кремний чувствителен практически ко всем физико-химическим воздействиям. Это означало, что микродатчики, способны измерять практически все физико-химические явления в природе. Плюс ко всему, оказалось, что сам полупроводниковый материал обладает идеальными механическими и химическими свойствами --неоценимыми качествами для создания любого измерительного прибора -- микродатчика.

А в основу их создания были заложены уже широко распространенные наукоемкие микроэлектронные технологии.

Микродатики, наряду с другими представителями микроэлектроники явились второй опорой цивилизации. Вот и получается, что если заложить в Республике науку и производство этой техники, которая применяется в любой без исключения человеческой деятельности, то Армения может оказаться в самом лучшем положении среди всех бывших республик бывшего СССР. А, учитывая превосходящие зарубежный уровень нашего интеллектуального потенциала в этой области, то можно предвидеть не последнее место Армении на мировом рынке.

У наших специалистов есть положительный опыт создания тензометрических первых представителей микродатчиков. Более того, далее ими были разработаны научно-технические основы создания микродатчиков, работающих на различных физических принципах, способных измерять практически любую физико-химическую величину, удобные для отображения их на жидкокристаллических табло или для подключения к компьютеру. Появилась реальная возможность говорить о создании "интеллектуальных систем" -- микродатчики плюс компьютер. Это все стало возможным благодаря интеграции многих теоретических наук и технологий и, прежде всего, физики твердого тела, кристаллографии, математики, сопротивления материалов, микроэлектронных и приборостроительных технологий. Более того, наука и практика создания микродатчиков в настоящее время сама формируется как новое, самостоятельное научно-техническое направление.

Таким образом, микродатчик, в отличие от традиционного датчика, представляет собой совсем крошечный полупроводниковый кристалл (пластина) необходимой конфигурации с необходимыми компонентами электрической схемы, выполненными методами микроэлектронной технологии, встроенный в соответствующий корпус и снабженный выводными проводниками прибор. Все функции конструктивных и электрических компонентов традиционных датчиков-рычагов, штоков, коромысел, потенциометров и т.д., в микродатчике интегрированы в одном кристалле, выполнены на молекулярном уровне.

Вверху – традиционный датчик давления; внизу – микродатчик давления

Таким образом, создавая в стране прецедент для развития этой науки и техники, для организации промышленного производства микродатчиков, приборов, а также компьютерных систем комплексов, т.е. признав приоритет Республики в этой области, можно предугадать великий скачок не только в промышленности Армении, но и всех отраслей ее экономики. Отечественными специалистами, в том числе и автором данных строк, запатентованы множество концепций и идеи по различным аспектам создания микродатиков, разработана рабочая документация многих типов микродатчиков и приборов на их базе, не имеющих зарубежных аналогов, которые могли бы послужить началом развертывания работ в этой области.

Аналогичное дело приносит фирмам США доход, превышающий бюджет России 2000 г. в три раза!

Член-корреспондент Российской Академии космонавтики им. К. Э. Циолковского Э. Л. Егиазарян.