ТУСУР в кооперации с ГК «Росатом» создаст отечественную систему автоматизированного проектирования СВЧ интегральных схем нового поколения

«Есть заводы-изготовители, которые умеют производить СВЧ интегральные схемы, есть еще один участник рынка — проектировщики, — рассказал ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Безопасность и электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств» (НИЛ «БЭМС РЭС») ТУСУРа Антон Иванов. — Проектировщики разбираются в том, как схема будет работать, как ее создать, сформировать ее конструкцию. Интегральные схемы проектируются в САПР, затем создается конструкторская документация, которая в дальнейшем передается на завод. В России есть проектировщики и заводы, а вот этого промежуточного звена в виде САПР — нет».

По его словам, САПР — программное обеспечение, используемое инженерами, архитекторами и дизайнерами для редактирования, анализа и оптимизации проектов. В настоящий момент в РФ нет собственных САПР СВЧ интегральных схем. В 2024 году по заказу Минпромторга РФ АО «НПО КИС» (входит в состав ГК «Росатом») разработало «дорожную карту» по развитию российских САПР до 2030 года для обеспечения суверенитета и технологического лидерства нашей страны. ТУСУР принял участие в маршруте, связанном с созданием САПР для монолитных и гибридных СВЧ интегральных схем.

«Изначально в Минпромторге РФ возник проект по импортозамещению и технической независимости, программа развития электронного машиностроения, — рассказала директор по разработке программного обеспечения АО «НПО КИС» (генеральный подрядчик по государственному контракту) Елена Иванова. — Когда мы писали дорожную карту, собирали компетенции, которые есть вообще в России, с чего можно начать, потому что не было желания простаивать. Были компетенции, которые в моем понимании олицетворял на то время Леонид Иванович Бабак (директор НИИ МЭС ТУСУРа). Соответственно, вместе с ним и в кооперации с ТУСУРом и «Рубиус Тех» мы прорабатывали этот маршрут. Были определенные заделы в Томской области, на которые мы сейчас опираемся».

Разработкой отечественной САПР для СВЧ интегральных схем в ТУСУРе занимаются два коллектива: научно-исследовательский институт микроэлектронных систем (НИИ МЭС) и НИЛ «БЭМС РЭС» — более 80 человек, среди которых студенты, магистранты, аспиранты, кандидаты и доктора наук.

«Маршрут построен таким образом, чтобы мы к 2030 году сделали импортоопережающую версию САПР, —  пояснил Антон Иванов. — К концу 2026 года будет сделана базовая версия, которая обладает минимально возможным функционалом. В последующие годы САПР будет развиваться сначала до мирового, а затем до превосходящего уровня. Сейчас сделан эскизный проект, определяющий архитектуру, внешний вид и форматы данных САПР. К концу этого года мы сдаем технические прототипы. В результате получится первая версия, на которой можно будет впервые протестировать функциональность всей системы. В 2026 году мы будем оптимизировать код, проверять, чтобы все наши решения работали быстро и стабильно».

По слова Елены Ивановой, создаваемые САПР будут ориентированы на предприятия, разрабатывающие СВЧ интегральные схемы. Так, при создании базовой версии будет разработан и подключен к САПР комплект средств проектирования предприятия АО «НПО «Исток» им. Шокина. В последующем планируется интеграция комплекта средств проектирования предприятия АО «Светлана-Рост». В настоящий момент руководители программы Минпромторга РФ призывают разработчиков сотрудничать для улучшения конечного продукта и его доработки. Поэтому текущую версию САПР планируется презентовать широкому кругу специалистов на Российском форуме «Микроэлектроника 2025».

«Контракт очень важен с той точки зрения, что он поможет в дальнейшем обеспечить технологический суверенитет России, — рассказал генеральный директор ООО "Систематика Консалтинг" (генеральный подрядчик по контракту) Ярослав Козельский. — Не секрет, что в какой-то момент времени наша страна, наша промышленность попала под определенную зависимость западных производителей как программного обеспечения, так и электронных компонентов, поэтому те работы, которые сейчас ведутся, помогут не только обрести суверенитет в области программного обеспечения, но и дадут толчок производства тех устройств, которые проектируются в САПР. В принципе, сегодня микроэлектроника в той или иной степени присутствует в любом технически сложном изделии, поэтому важно обеспечить независимость и возможность обладание собственным программным обеспечением».

Как отметил руководитель проекта, директор НИИ МЭС ТУСУР и профессор кафедры компьютерных систем в управлении и проектировании (КСУП) Леонид Бабак, ТУСУР  занимается разработкой САПР СВЧ устройств с 1970-х годов. Первую отечественную программу моделирования транзисторных СВЧ устройств на ЭВМ в Томске создал основатель научно-производственной фирмы «Микран» и бывший научный руководитель НИИ систем электрической связи ТУСУРа Виктор Гюнтер. В 1989 году в университете на кафедре радиоприемников была создана первая программа моделирования транзисторных СВЧ устройств для персональных компьютеров.

«Представители ТУСУРа в составе экспертной группы Минпромторга с 2012 г. участвовали в разработке двух межведомственных программ развития отечественной СВЧ микроэлектроники и, в частности, САПР СВЧ устройств, — рассказал Леонид Бабак. — Задел по САПР был сформирован в 2023-2024 годы в рамках программы «Приоритет 2030» - именно благодаря этому мы оказались готовы к большому проекту САПР СВЧ интегральных  схем, предложенному министерством. На протяжении двух лет готовились технические задания на проект, обсуждались варианты реализации САПР, министерством был проведен серьезный конкурс среди предприятий, организаций и вузов для определения состава участников. В конце концов, ТУСУРу вместе с соисполнителями удалось успешно защитить свой проект, потому что большинство компетенций в области СВЧ микроэлектроники и САПР оказалось именно у нас».

Леонид Бабак добавил, что НИИ МЭС ТУСУР в настоящий момент занимается разработкой общей концепции САПР и ее частей, аналитической работой по проектированию интерфейса пользователя, созданием схемотехнического редактора и других модулей; НИЛ «БЭМС РЭС» — модулями моделирования СВЧ устройств и интегральных схем на электромагнитном уровне. Кроме того, сотрудники ТУСУРа прорабатывают интеграцию САПР с отечественным измерительным оборудованием, а также внедрение в программное обеспечение инструментов на основе искусственного интеллекта.

«Помимо САПР, наше второе важное направление — это проектирование интегральных схем СВЧ, — рассказал директор НИИ МЭС. — В портфеле наших разработок уже больше 100 интегральных схем для радиоэлектронных и фотонных устройств и систем на базе как отечественных, так и зарубежных технологий. Таким образом, мы являемся опытными специалистами в области СВЧ микроэлектроники, это значительно помогает нам при создании САПР».

Антон Иванов добавил, что сотрудники НИЛ «БЭМС РЭС» также параллельно работают над созданием САПР антенн и микроволновых устройств. Это позволяет сформировать задел, который планируется использовать при постановке нового маршрута, рассматриваемого в Минпромторге РФ.

«На данный момент мы проработали интерфейс системы, спроектировали ее архитектуру, разработали несколько вычислительных модулей. Сейчас работаем над редактором трехмерных моделей, — отметил ведущий научный сотрудник НИЛ «БЭМС РЭС». — До конца года планируется создание функционального прототипа САПР антенн и микроволновых устройств. Разработка системы ведется в рамках программы "Приоритет 2030"».