Специалисты Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) разработали и испытали комплект кремниевых интегральных схем. Это усилители, аттенюаторы и фазовращатели для СВЧ-приемопередатчиков, которые используются в радиолокационных станциях (РЛС) с АФАР (активной фазированной антенной решеткой) S-диапазона. После небольшой доработки комплект будет готов к серийному выпуску.
Часть интегральных схем для СВЧ-приемопередатчиков РЛС ученые ТУСУРа спроектировали еще в 2024 году. Они использовали отечественную 180-нм КМОП-технологию. В России аналогичные изделия до сих пор выпускались только на арсениде галлия (GaAs). Специалистам ТУСУРа удалось спроектировать схемы на основе кремния: такие изделия потребляют меньше энергии, меньше по габаритам, имеют большую функциональность и надежность, а также дешевле в массовом производстве.
«Необходимыми составными частями СВЧ-приемопередатчиков являются интегральные схемы аттенюатора, фазовращателя, малошумящего и буферного усилителей, — рассказал директор НИИ микроэлектронных систем ТУСУРа Леонид Бабак. — И на арсениде галлия это все были отдельные чипы, которые имеют значительные размеры и потребляют много энергии. При этом приемопередатчики на такой основе трудно собирать, и это не технологично. А на кремнии можно весь приемопередатчик собрать на одном чипе. Соответственно, одна из главных задач в этой работе — это спроектировать указанные устройства».
В 2024 году в вузе изготовили первые две интегральные схемы — малошумящий усилитель и цифровой управляемый аттенюатор (он необходим для управления амплитудой сигнала), а в следующем году их измерили.
В молодежной лаборатории проектирования радиочастотных интегральных схем и систем на кристалле дополнительно сделали два устройства — интегральный фазовращатель для управления фазой сигнала и буферный усилитель. К весне 2026 года были готовы экспериментальные образцы всего комплекта кремниевых интегральных схем.
Их тестирование на сложном измерительном оборудовании показало соответствие как результатам моделирования, так и техническим требованиям. После небольшой доработки мелкие серии таких схем можно будет выпускать на отечественной фабрике по заказам предприятий и применять их в разной аппаратуре.
У разработки есть и дополнительный потенциал — комплект из нескольких интегральных схем можно развивать дальше.
«Кроме того, разработка комплекта из нескольких ИС открывает возможность их совместной интеграции на одном кремниевом чипе, — подчеркнул Леонид Бабак. — Это обеспечит создание высокоинтегрированных диаграммообразующих СВЧ ИС для приемопередающих модулей с АФАР S-диапазона на основе отечественной технологии. Внедрение ИС на отечественных предприятиях радиоэлектронной промышленности позволит снизить стоимость, энергопотребление и габариты радиоаппаратуры».
Следующий шаг — создать не комплект из нескольких схем, а одну многофункциональную интегральную схему. Для этого в ТУСУРе планируют изготовить и испытать к 2027 году однокристальный СВЧ-приемник на кремнии.
По словам ученого, устройства этого частотного диапазона применяют в разных сферах, что связано с ростом потребительского спроса.
«В частности, их используют в радиолокации — это аэродромные, морские (речные) и метеорологические радары. В беспроводных сетях — это мобильные сети широкополосного беспроводного доступа, в том числе для беспилотных воздушных судов и т.д. Аппаратура для этих целей используется достаточно давно, но проблема в том, что в России в основном приобретали изделия и микросхемы зарубежного производства. В настоящий момент поставлена задача их импортозамещения», — добавил Леонид Бабак.
Предполагается, что разработанные интегральные схемы для СВЧ-приемопередатчиков с АФАР, систем связи и телекоммуникаций можно будет выпускать на АО «Микрон». Ими уже заинтересовались ПАО «Алмаз», АО «Концерн ВКО „Алмаз-Антей“», ООО «ЛЭМЗ-Т», АО «НИИМЭ» и другие отечественные предприятия радиоэлектронной промышленности.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
