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

Новый спецвыпуск информационного бюллетеня ИСИЭЗ НИУ ВШЭ «Глобальные технологические тренды» посвящен перспективным технологиям в области микро- и наноэлектроники, которые незаменимы для развертывания «цифровой революции» в промышленности, создания беспилотных систем вождения, интернета вещей и любых интеллектуальных инфраструктур.

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

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

МИНИАТЮРИЗАЦИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ НАНОТЕХНОЛОГИЙ

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

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

ЭФФЕКТЫ Появление наносистем на основе новых принципов считывания и обработки информации Расширение номенклатуры датчиков и систем Появление нового типа электронных устройств Развитие медицины и биотехнологий на новом уровне Развитие Интернета вещей	ОЦЕНКИ РЫНКА до $3,7 млрд к 2019 г. вырастет рынок НМСТ на основе новых материалов и принципов считывания ($1,6 млрд — в 2013 г.) (среднегодовой темп роста — 15%) $225 млн к 2020 г. составит объем рынка литографического оборудования для сектора НМСТ, корпусированияи LED-технологий (в 2014 г. — $150 млн)	ДРАЙВЕРЫ И БАРЬЕРЫ Развитие нано- и биотехнологий Использование существующих технологических решений микроэлектроники и других секторов Уменьшение габаритов наносистем, ведущее к снижению точностных характеристик Возникновение нежелательных физико-химических эффектов при уменьшении размеров микросистем Необходимость более тщательного контроля параметров и характеристик

МЕЖДУНАРОДНЫЕ НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ	МЕЖДУНАРОДНЫЕ ПАТЕНТНЫЕ ЗАЯВКИ	УРОВЕНЬ РАЗВИТИЯ ТЕХНОЛОГИИ В РОССИИ «Возможность альянсов» – наличие отдельных конкурентоспособных коллективов, осуществляющих исследования на высоком уровне и способных на равных сотрудничать с мировыми лидерами