Моделирование схем. Пермские учёные работают над технологией будущего

Мобильный телефон в каждом доме, компьютер или ноутбук, подключенные к интернету: ещё лет тридцать назад мы даже представить себе этого не могли.

Технологии, которые позволяют нам пользоваться ставшими уже привычными благами цивилизации, развивались несколько десятков лет. Но прогресс не стоит на месте. Сейчас активно развивается фотоника – раздел физики, изучающий распространение световых сигналов. Это аналог электроники, только вместо электронов использует кванты электромагнитного поля – фотоны. Для людей несведующих звучит несколько мудрёно, а вот пользу от таких разработок объяснить просто. На основе этих технологий можно создавать приборы меньшего (даже миниатюрного) размера, которые будут эффективно работать в самых разных сферах: от медицины до сельского хозяйства.

В ПГНИУ создали центр компетенций по фотонике, который будет заниматься развитием этой сферы и подготовкой кадров. Учёные вуза сейчас создают первое в России программное обеспечение для проектирования и моделирования фотонных интегральных схем – Difra lab. О проекте и технологии рассказал декан физического факультета ПГНИУ Константин Гаврилов.

Импортозамещение и экономия

Сейчас российские компании, которые занимаются разработкой и созданием фотонных интегральных схем, используют зарубежное программное обеспечение. Получается, что мы, во-первых, зависим от иностранных производителей, а во-вторых, лицензия на использование технологии стоит очень дорого – миллионы рублей. Появление отечественной технологии поможет устранить зависимость и существенно удешевить продукт.

«Суть разработки в том, чтобы моделировать распространение светового сигнала по микросхеме. С её помощью можно будет проверять, как себя ведёт свет, распространяясь по самым разным устройствам. Наша разработка поможет проводить необходимые испытания перед запуском приборов в производство. Высокотехнологичное оборудование очень дорого стоит, поэтому сначала важно исправить ошибки, оптимизировать работу устройств, понять, как можно сэкономить на производстве. Всё это поможет сделать наша программа», – пояснил Константин Гаврилов.

Фотонные интегральные схемы используют в самых разных устройствах: от приборов для передачи данных до томографов, от медицинского до сельскохозяйственного оборудования. Упрощение процесса разработки фотонных схем сделает технологии и новые типы техники на их основе доступнее для людей.

«Сейчас самая широко распространённая сфера применения технологии – это телекоммуникации. Фотонные интегральные схемы используются в устройствах для передачи данных – коммутаторах. Следующее направление – измерительные системы, которые помогают, например, проверить сигнал, провести спектральный анализ. Это важно в медицине, чтобы оценить характеристики крови при химическом анализе в лаборатории. Чтобы это сделать точно и быстро, используют в том числе приборы на основе фотонных схем. Также на основе фотонных схем разрабатывают микросенсоры, которые не требуют питания: речь идёт о приборах, контролирующих уровень сахара, алкоголя в крови. Также в сельском хозяйстве при помощи фотонных схем измеряют характеристики зёрен при проращивании. Иными словами, применение довольно широкое. За этой технологией – будущее».

Конечной точки нет

По словам Константина Гаврилова, в ПГНИУ есть все возможности для разработки такого пока уникального в стране продукта.

Готов прототип программы, который уже способен проектировать виртуальные модели фотонных интегральных схем. Благодаря разработке учёных фотонные интегральные схемы для самых разных высокотехнологичных приборов можно будет создавать быстрее (неделя, полгода вместо года или двух), чипы на основе этих схем производить проще.

«Наша задача – моделирование схем. Себя мы видим, как производителей программы для моделирования. Есть минимальный набор трёх-четырёх модулей, востребованных в первую очередь. Мы сейчас как раз их тестируем: доделываем, отшлифовываем. Планируем, что через год появятся первые клиенты, организации, которые будут испытывать наш продукт. Вместе с ним будем наращивать новый функционал, подключать более сложные проекты. Конечной точки у проекта нет – он растёт с развитием фотоники», – пояснил Константин Гаврилов.