ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ6660).pdf · ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО...

ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО ЗАРУБЕЖНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКЕ

76% 85% 35%60%

Выпуск 11 (6660) от 7 июня 2018 г.

ISSN 2500-3844

28Разработки магнитной памяти на эффекте переключения спинового момента электрона

31Сбор данных как элемент Интернета вещей

СЕГОДНЯ В ВЫПУСКЕ2Компетентное мнение

4Некоторые аспекты развития полупроводниковой промышленности КНР на современном этапе

10Проблемы развития электронной промышленности Тайваня

13Преимущества и проблемы выпуска в розничную продажу безрецептурных слуховых аппаратов

18Разработки АФАР в США

22Перспективы рынка сетевого оборудования

35Беспроводная передача данных на скорости 100 Гбит/с по стандарту IEEE802.15.3d

42В школе в Абу-Даби детей учат письму с помощью роботизированной руки Moalem

45Глоссарий

39Управление температурой электронных устройств при помощи ультразвуковых волн

ИздательАО «ЦНИИ «Электроника»

Главный редакторАлена Фомина, д. э. н., доц.

Заместитель главного редактораВиктория Французова

Научный референтВалерий Мартынов, д. т. н., проф.

Выпускающий редакторПолина Корсунская

Авторы материаловМихаил Макушин, Анастасия Хомчик,Иван Черепанов, Юлия Яцина

Над выпуском работалиГригорий Арифулин,Людмила Железнова,Анастасия Никитина

Реклама[email protected]+7 (495) 940-65-24

Адрес редакции127299, г. Москва,ул. Космонавта Волкова, д. 12+7 (495) [email protected]

Экспресс-информация по зарубежной электронной технике издается с 1971 г., в электронной версии – с 2003 г.

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия (свидетельство ПИ № 77–13626 от 20 сентября 2002 г.).

http://instel.ru/

http://instel.ru/ob-institute/fomina-alena-vladimirovna.html

2 Зарубежная электронная техника, вып. 11 (6660) от 07.06.2018

В 2017 г. рядом корпораций проведе-ны полевые испытания опытных сетей 5G. Сеть 5G также эксплуатировалась на зимних Олимпийских играх 2018 г. в Пхёнчхане. Все это подкрепляет ве-роятность развертывания коммерче-ских 5G-сетей уже в ближайшее вре-мя – например, ЕС намерен обеспечить 5G-технологиями всю городскую инфра-структуру и транспортные магистрали до 2025 г.

Какова причина столь сильного стрем-ления освоить 5G-технологии? В первую очередь – взрывообразный рост мобиль-ного трафика. По данным IHS Markit, в конце 2017 г. число абонентов мобиль-ной связи превысило численность насе-ления Земли – за счет наличия несколь-ких приборов у одного абонента, а также развития Интернета вещей. Среди пре-имуществ 5G – во-первых, увеличение скорости передачи данных по сравнению с 4G-сетями в 10–100 раз при сокращении времени задержки в пять раз (по сравне-нию с 10–100 мс в сетях 4G). Во-вторых, 5G-сети предлагают идею послойного разделения, что позволит создавать ин-дивидуальные слои под конкретные типы и группы операторов, обеспечивающих различным пользователям разные услу-ги. В-третьих, на уровне 5G-технологий появится возможность объединения се-тевых слоев с облачными вычисления-ми, часть функций (как аппаратных, так и программных) в целях уменьшения времени ожидания будет передаваться на край облака. И это еще не все… Глав-ное, что 5G – это не эволюция 4G, а пол-ностью новая мобильная система.

Официального стандарта 5G на данный момент нет. Первое заседа-ние консорциума 3GPP (3rd Generation Partnership Project, создан в 1998 г. для обеспечения внедрения 3G-технологии), посвященное 5G-проблематике, состо-

ялось еще в конце 2015 г., но охват вы-работанных тогда первичных предло-жений недостаточен. Предполагается, что расширенная версия 5G-стандартов и специ фикаций появится к концу 2019 г.

Еще одна проблема – дефицит ча-стот. Ее можно решить как высвобож-дением частот за счет предшествующих поколений связи, так и освоением нели-цензионного спектра. Высвобождением частот занимаются уполномоченные го-сударственные ведомства, освоение же нелицензионного спектра идет за счет новых технологий – «лицензированно-го вспомогательного доступа» (Licensed Assisted Access, LAA) и сочетания техно-логий LTE и WLAN (LTE & WLAN Aggrega-tion, LWA). Есть и третий вариант – тех-нология MuLTEfire (частично основанная на LAA.13), предназначенная для опти-мизации LTE в границах нелицензируе-мого спектра.

Наконец, тот факт, что технология 5G представляет собой принципиально новую инфраструктуру сетей с высоким быстродействием, означает потребность в наращивании объемов операторского оборудования, а это влечет усложнение обслуживания и рост затрат. Оптимизиро-вать использование ресурсов и повысить производительность сетей предполагает-ся за счет их виртуализации – прорывно-го решения в сетях мобильной связи.

Интересно, что КНР рассматривает развитие и освоение 5G-технологий как способ избавиться от доминирования США в области информационно-комму-никационных технологий. Что ж, навер-няка не только Китай занимает такую позицию – просто он не стесняется ее озвучивать.

Михаил Макушин,главный специалист отдела научно-

технического планирования РЭП

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ

До 1 июля 2018 годазаполнить электронную анкету по адресуhttp://www.electronics.ru/form/cnii_elОтправить скан-копиюзаверенной формы № 2бухгалтерской отчетностипо e-mail: [email protected]Участие бесплатное

Повышение известностипредприятий отраслиВыявление ключевых игрокови их роли в экономике страныОбъективное подтверждениерыночных позиций компанииУкрепление репутациикомпании и расширение круга клиентов

Журнал «Электроника: НТБ»и аудиторско-консалтинговаякомпания БДО Юникон

По возникающим вопросам обращайтесь по тел. +7 (495) 940-65-24 и электронной почте: [email protected].

http://instel.ru/news/single.php?ELEMENT_CODE=prodlen-srok-podachi-anket-dlya-uchastiya-v-reytinge-radioelektronnoy-promyshlennosti-

http://www.electronics.ru/form/cnii_el


Некоторые аспекты развития полупроводниковой промышленности КНР на современном этапеКлючевые слова: государственная поддержка, инвестиционные фонды, инновации, микроэлектроника, перспективные технологии, полупроводниковая промышленность.

Темпы роста полупроводниковой про-мышленности КНР в 2017 г. опередили аналогичные показатели отрасли в дру-гих странах и регионах. В частности, это было обусловлено существенными государственными инвестициями и го-сударственной политикой поддержки и стимулирования развития националь-ной микроэлектроники. Тем не менее китайская полупроводниковая промыш-ленность страдает от «перегретости» инвестиций – они наращиваются слиш-ком быстрыми темпами. Кроме того, качество реализуемых проектов по раз-витию производства изделий микро-электроники нестабильно – в этом плане

проекты могут обладать различным по-тенциалом успешности. Наконец, полу-проводниковая промышленность КНР отличается недостаточными инвестици-ями в НИОКР, низкой внедряемостью инноваций в производство, барьерами в области международного сотрудниче-ства. В целях преодоления имеющихся трудностей китайскому правительству и деловым кругам необходимо точно определить мировые тенденции разви-тия полупроводниковой промышленно-сти и лучше понять, какие силы необ-ходимо мобилизовать для дальнейшего расширения и развития национальной индустрии микроэлектроники.

В 2014 г. руководство КНР взяло курс на развитие национальной полупро-

водниковой промышленности. За прошедшее время были достигнуты опре-

деленные успехи: существенно увеличились мощности кремниевых заводов,

ряд китайских фирм-разработчиков ИС попал в число ведущих фирм данно-

го профиля. В то же время ощущается недостаток передовых технологий, обо-

стряющийся из-за ограничительных действий США, ЕС, Тайваня и Японии,

пытающихся защититься от конкуренции со стороны китайских изделий микро-

и радиоэлектроники.

КОРПОРАТИВНАЯ ПОЛИТИКА

Зарубежная электронная техника, вып. 11 (6660) от 07.06.2018 5

Корпоративная политика

ИСКУССТВЕННЫЙ ИНТЕЛЛЕКТ И 5G-ТЕХНОЛОГИИ КАК ФАКТОР РАЗВИТИЯ МИРОВОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

По итогам 2017 г. темпы роста дохо-дов от продаж мировой полупроводни-ковой промышленности достигли семи-летнего пика – 22% (до почти 420 млрд долл.). Сама отрасль вступила в новый этап своего развития, характеризую-щийся использованием искусственно-го интеллекта (ИИ), 5G и других новых технологий, обусловливающих нарас-тание сегментации рынка, децентра-лизацию и диверсификацию. Появив-шиеся интеллектуальные автомобили, города, медицина, дополненная и вир-туальная реальности (AR/VR) и дру-гие новые рынки оказались в первых строках новых применений. В предсто-

ящие три-пять лет темпы роста полу-проводниковой промышленности, как ожидается, стабилизируются, при этом объемы продаж падать не будут. Пред-полагается, что в 2018 г. темпы роста составят 5–8%, а развитие отрасли станет более всеобъемлющим и сба-лансированным.

В частности, рынок схем памяти по сравнению с 2017 г. заметно снизит темпы роста продаж – они сократят-ся до 10–20%. Фактором роста продаж по-прежнему будут ДОЗУ и 3D-схемы флэш-памяти NAND-типа. В 2019 г. рост продаж NAND-флэш продолжится, но от-грузки ДОЗУ могут сократиться.

КЛЮЧ К УСТОЙЧИВОМУ РАЗВИТИЮ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ В КНР – РАЗВИТИЕ ИННОВАЦИОННОГО ПРОЦЕССА И УВЕЛИЧЕНИЕ ИНВЕСТИЦИЙ

«Рекомендации по развитию на-циональной полупроводниковой про-мышленности» (Guidelines to Promote National IC Industry Development), раз-работанные с целью формулирования основных руководящих принципов поли-тики и поддержки капиталом развития микроэлектроники КНР, опубликованы Госсоветом КНР в июне 2014 г. Сегод-ня китайская полупроводниковая про-мышленность демонстрирует быстрый рост, который, как ожидается, станет одним из основных факторов развития мировой полупроводниковой промыш-ленности. В области проектирования ИС китайские fabless1-фирмы, такие как HiSilicon и Unigroup Spreadtrum & RDA, вошли в первую десятку крупнейших в мире разработчиков ИС. В области обработки пластин на китайские заво-ды по изготовлению ИС приходится 13–15% мировых производственных мощ-ностей, несмотря на то что крупнейшие китайские производители ИС – SMIC и Huahong Group – отстают от зарубеж-

ных конкурентов в области освоения но-вейших производственных процессов. В области корпусирования и тестиро-вания ИС китайские компании (JCET, NFME и Huatian Technology) также вхо-дят в первую десятку фирм мира.

Результатом принятия «Рекоменда-ций по развитию национальной полупро-водниковой промышленности» стал бум капиталовложений. Однако для обес-печения новых возможностей развития и процветания китайской микроэлектро-ники эти инвестиции должны выйти дале-ко за рамки сооружения заводов по об-работке пластин. Стратегия устойчивого и долгосрочного роста национальной по-лупроводниковой промышленности при продолжении существенных капитало-вложений должна уделять больше вни-мания инновационным технологиям. Хотя реализация инновационного под-хода и требует времени, она приведет к увеличению спроса на производствен-ные мощности, росту ВВП и числа рабо-чих мест [1].



В соответствии с «Рекомендациями по развитию национальной полупровод-никовой промышленности» в 2014 г. был создан Фонд развития технологий ИС (China IC Fund), который за время своего существования привлек на цели разви-тия перспективных технологий и изделий микроэлектроники порядка 22 млрд долл. В целом предпринимаемые в последние годы усилия по развитию национальной полупроводниковой промышленности призваны если не устранить, то суще-ственно ослабить зависимость осущест-вляемого в КНР производства различ-ных электронных систем от импорта ИС и полупроводниковых приборов. Еже-годный объем импорта составляет более 100 млрд долл. На преодоление этой за-висимости за счет развития националь-ной микроэлектроники предполагается затратить порядка 161 млрд долл. в те-чение 10 лет.

Однако государственное финансиро-вание полупроводниковой промышлен-ности КНР превратилось в один из очагов напряженности во взаимоотношениях с США. Сейчас каждая сторона готова обложить импортируемую продукцию контрагента (по широкой номенклатуре товаров различных отраслей) тарифами в миллиарды долларов. США утвержда-ют, что поддержка китайским правитель-ством национальной микроэлектроники является антиконкурентной практикой.

Обострение торговых противоречий с США, а также странами ЕС, Тайва-нем и Японией может привести к огра-ничению доступа КНР и к этим рынкам, и к передовым технологиям. Соответ-ственно, требуется увеличение финан-сирования внутренних НИОКР. По дан-ным Wall Street Journal, в ближайшее время правительство КНР намерено создать второй инвестиционный фонд развития микроэлектроники – China Integrated Circuit Industry Investment Fund. Первоначально предполагалось, что объем средств Фонда составит от 19 до 32 млрд долл. Теперь же из-за аме-рикано-китайских торговых противоре-чий размер выделяемых средств может быть увеличен. Средства нового Фонда, выделяемые на развитие полупроводни-ковых и смежных технологий, в частно-сти, будут направлены на расширение возможностей китайских фирм в обла-сти проектирования и производства пер-спективных процессоров и графических процессоров [2].

Несмотря на большие инвестиции в полупроводниковые материалы и обо-рудование, осуществляемые в рамках Специального проекта 02 (02 Special Project), КНР отстает от других стран и ре-гионов мира в сфере передовых техноло-гий. Мировые расходы на полупроводни-ковое оборудование в 2017 г. достигли рекордного значения – 65 млрд долл.,

Таблица

Инвестиции в полупроводниковое оборудование крупнейших микроэлектронных фирм за 2017 г.

Место Фирма (страна) Инвестиции, млрд долл.1 Samsung (Южная Корея) 25,02 Intel (США) 11,53 TSMC (Тайвань) 10,84 Hynix (Южная Корея) 8,55 SMIC (КНР) 2,36 YMTC (КНР) 2,07 Micron (США) 0,5

Прочие 4,4Всего 65,0



при этом основным фактором их роста стала активность южнокорейских произ-водителей (см. таблицу).

В 2018 г. расходы Samsung на обо-рудование сократятся до 24 млрд долл., а затраты Intel и TSMC останутся при-мерно на уровне 2017 г. В то же время расходы китайских фирм на оборудова-

ние в 2018 г. будут расти. При этом если SMIC и YMTC будут удерживать прошло-годний уровень инвестиций, то другие производители станут их наращивать. Благодаря этому, как ожидается, КНР превзойдет Тайвань по расходам на обо-рудование и займет второе место после Южной Кореи.

ПЛАТФОРМА ИННОВАЦИОННЫХ ИНВЕСТИЦИЙ КАК СРЕДСТВО РАЗВИТИЯ МЕЖДУНАРОДНЫХ СВЯЗЕЙ И СОТРУДНИЧЕСТВА КИТАЯ

Крупные инвестиции в полупровод-никовую промышленность КНР должны подкрепляться надежными бизнес-стра-тегиями, более широким международ-ным сотрудничеством, углублением опыта в области передовых технологий и повышением квалификации занятых. Во всех областях Китай отстает от миро-вых показателей. Быстрое развитие по-лупроводниковой промышленности КНР вызывает у многих растущую озабочен-ность относительно расширения влия-ния этой страны, причем некоторые го-сударства, в первую очередь США, уже начинают предпринимать меры сдержи-вания. Их примеру также последовали Тайвань, Южная Корея и Япония [1].

Так, например, в начале мая 2018 г. руководство США запретило постав-ку американских ИС и полупроводни-ковых приборов китайской корпорации ZTE. Это один из крупнейших в мире производителей средств связи и сете-вого оборудования. По оценкам, от 25 до 30% используемых ZTE в производи-мом оборудовании (включая смартфо-ны и сетевое оборудование) компонен-тов поставляется полупроводниковыми фирмами США. ZTE – один из ведущих клиентов нескольких ведущих аме-риканских поставщиков ИС, включая Qualcomm (г. Сан-Диего, шт. Калифор-ния). По оценкам, Qualcomm ежегодно продает ZTE ИС на 500 млн долл. Соот-ветственно, запрет на продажу ZTE аме-риканских ИС, вызвавший фактическую остановку деятельности китайской фир-

мы, бьет и по интересам американских поставщиков.

Президент США поручил министер-ству торговли изучить «альтернативные средства правовой защиты» с целью на-казать ZTE за поставку в Иран и Север-ную Корею оборудования с американски-ми компонентами. Предполагается, что это позволит не допустить как значитель-ных потерь рабочих мест в КНР, так и фи-нансовых потерь американских фирм [3].

Продолжение развития китайской микроэлектроники зависит от инноваци-онных технологий, обеспечиваемых меж-дународным сотрудничеством и устойчи-выми связями, позволяющими развеять опасения и заблуждения относительно растущего влияния полупро водниковой промышленности КНР. Китаю необхо-димо преодолеть эти проблемы. Одно из частичных решений заключается в том, чтобы убедить остальной мир, что успешно развивающаяся полупровод-никовая промышленность нужна стра-не исключительно для удовлетворения огромного спроса на изделия микроэ-лектроники для производства различной электронной аппаратуры в пределах сво-их границ.

Международная ассоциация постав-щиков полупроводникового оборудо-вания и материалов (SEMI), как самая крупная отраслевая организация полу-проводниковой промышленности, об-ладает возможностью усилить связи между китайской индустрией микро-электроники и ее зарубежными партне-



рами. SEMI хорошо известна существен-ной поддержкой традиционных рынков полупроводникового оборудования и ма-териалов. При этом ее деятельность также охватывает проектирование, про-изводство, корпусирование и тестиро-вание ИС. Более того, SEMI расширила свои интересы на инновационные рынки вертикальных применений, таких как ис-кусственный интеллект, интеллектуаль-ные производство, перевозки и автомо-били – по мере того как они пытаются объединить цепочки поставок в этих об-ластях роста.

Со своей стороны, SEMI China по-прежнему стремится к усилению свя-зей и сотрудничества между китайской и мировой полупроводниковой промыш-ленностью. SEMI China также намере-на поощрять углубление сотрудниче-ства между отдельными предприятиями и правительственными учреждениями в интересах развития промышленно-сти при одновременном использовании

платформы SEMI в плане международ-ных и профессиональных связей, а так-же возможностей локализации с целью содействия развитию китайской полу-проводниковой промышленности.

В 2017 г. SEMI China сформировала платформу инновационных инвестиций (SEMI Innovation Investment Platform (SIIP) China) для помощи в формировании в КНР достаточного слоя высококвали-фицированных работников, продвиже-ния передовых технологий, наращивания промышленного капитала и расширения национальной полупроводниковой про-мышленности при одновременном раз-витии связей с организациями полупро-водниковой промышленности в других странах и регионах. Деятельность SIIP China ориентирована на решение следу-ющих задач:

■ содействие устойчивому развитию китайской полупроводниковой про-мышленности;

Штаб-квартира корпорации ZTE и один из ее сборочных заводов

Ист

очни

к: Z

TE



■ упрочение внутренних и международ-ных связей с целью извлечения выгод из глобальных технологических и ин-вестиционных возможностей;

■ обеспечение платформы открытых связей между китайской и мировой полупроводниковой промышленно-стью;

■ содействие укреплению координа-ции между КНР и ее мировыми пар-тнерами;

■ помощь вновь образованным пред-приятиям в обеспечении финансиро-вания под расширение деятельности.

Поощрение более тесного сотрудни-чества с зарубежными производителями полупроводниковых приборов в интере-сах открытости и взаимной выгоды станет для КНР наилучшим способом преодоле-ния преград на пути развития ее полупро-водниковой промышленности. В то же время Китай будет по-прежнему стре-миться влиться в международную полу-проводниковую промышленность и стать одним из ее основных партнеров [1].

Одним из примеров привлечения в КНР современных технологий и произ-водств можно считать создание в Шэнь-чжене совместного англо-китайского предприятия ARM mini China. Первона-чально при поддержке китайского Фонда национального благосостояния (Chinese Sovereign Wealth Fund), ряда китайских инвестиционных организаций и фирм был создан инновационный фонд HOPU-ARM. Затем в феврале 2017 г. фирма ARM объявила о намерении создать СП с целью осуществления инвестиций

в развивающиеся китайские высокотех-нологичные фирмы и стартапы для уско-рения разработок в области Интернета вещей, облачных вычислений, автоном-ных транспортных средств, больших данных и искусственного интеллекта.

В начале мая, по данным Nikkei Asian Review, СП ARM mini China было офици-ально зарегистрировано. На китайских совладельцев (группа инвесторов, вклю-чая Банк Китая и корпорацию Baidu) при-ходится 51% акций, остальное – на ARM. Помимо финансирования высокотехно-логичных фирм и стартапов, СП ARM mini China уже начало лицензировать технологии ARM китайским фирмам. Это более эффективно завершает про-цесс передачи технологий китайскому подразделению ARM, с одной стороны, и позволяет местным разработчикам ИС лицензировать технологии ARM непо-средственно в КНР – с другой.

Представители ARM отмечают, что за последние 10 лет отгрузки (в нату-ральном выражении) китайским клиен-там ИС, изготовленных по технологии английской фирмы, выросли более чем в 110 раз. Цель СП – расширение исполь-зования СФ-блоков (интеллектуальной собственности) ARM в области микро-процессоров китайскими разработчи-ками ИС и поставщиками комплектного оборудования (ОЕМ), а также развитие местных инновационных процессов на основе СФ-блоков ARM. Предполага-ется, что ARM также будет сохранять ис-ключительные права на интеллектуаль-ную собственность, разработанную СП в КНР для международных рынков [4].

ВЫСТАВОЧНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬВ 2018 г. выставка-конференция

по полупроводниковым технологиям SEMICON China отметила свое тридца-тилетие. За эти годы китайская полу-проводниковая промышленность проде-монстрировала существенный прогресс. Юбилейная SEMICON China, объединен-ная с выставкой по плоскопанельным дисплеям (FPD China 2018), была как

никогда представительной: 3628 выста-вочных стендов и павильонов общей площадью 74 тыс. м2, 1116 организа-ций-экспонентов из 21 страны и региона, а также более 91,2 тыс. чел. профессио-нальных участников из 58 стран и реги-онов.

На выставках SEMICON China и FPD China 2018 были представлены ведущие



китайские производители полупроводни-ковых приборов, а также крупнейшие ми-ровые поставщики услуг корпусирования и разработки корпусов и методов корпу-сирования совместно со своими постав-щиками оборудования и материалов (т. е., по сути, вся мировая производственная

экосистема микроэлектроники). Количе-ство посетителей обеих выставок увели-чилось по сравнению с прошлым годом на 32,3% – в том числе специалисты в об-ласти проектирования, производства, сборки и корпусирования, тестирования, оборудования и материалов [1].

1. Chu, Lung. Integration with Global Ecosystem Key to Growth of China’s Semiconductor Industry. Solid State Technology. Wafer News, May 15, 2018: http://electroiq.com/blog/2018/05/integration-with-global-eco-system-key-to-growth-of-chinas-semiconductor-industry/ 2. McGrath, Dylan. China Said to be Raising $47 Bil-lion Semiconductor Fund. EE Times, May 8, 2018: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1333268 3. McGrath, Dylan. U. S. May Grant Reprieve to ZTE. EE Times, May 14, 2018: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1333292 4. Dahad, Nitin. Arm Transfers Microprocessor Technology to Chinese JV. EE Times, May 8, 2018: https://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1333267

Проблемы развития электронной промышленности ТайваняКлючевые слова: демографические проблемы, комплектное оборудование, конкуренция, контрактное производство, кремниевый завод, цепь поставок, электронная промышленность.

Основа того, чем является Тайвань сегодня и чем станет через несколько лет, была заложена десятилетия назад сменявшими друг друга лидерами в го-сударственном и частном секторах. Им удалось преодолеть естественные и гео-политические препятствия, угрожавшие выживанию страны после окончания гражданской войны 1946–1950 гг., при-ведшей к формированию двух Кита-ев – Китайской Народной Республики (КНР) и Китайской Республики. Быстрый экономический рост Тайваня после от-странения от власти военных в 1960-х гг. привел не только к вхождению острова

в число государств, именуемых «ази-атскими тиграми», но и обеспечил ему устойчивые позиции в мировой экоси-стеме высокотехнологичных отраслей промышленности.

Сейчас на Тайване расположены штаб-квартиры хорошо известных элек-тронных фирм, таких как крупнейший в мире кремниевый завод Taiwan Semi-conductor Manufacturing Co. (TSMC). Здесь же расположены Foxconn, круп-нейший в мире контрактный производи-тель электроники, входящий в перечень пяти крупнейших высокотехнологичных фирм по продажам, и WPG Holdings –

Тайвань, грамотно использовав свои преимущества в области разработки высоких технологий, сумел занять устойчивые позиции в мировой электронной промышленности. Однако демографические проблемы, последствия цифрови-зации и взрывообразного развития КНР ставят перед страной новые проблемы. Сейчас представители государства и промышленности ищут способы сохране-ния международной конкурентоспособности страны.



ведущий дистрибьютор электронных компонентов. Также Тайвань – один из основных поставщиков печатных плат для изготовителей комплектно-го оборудования (ОЕМ), а также услуг по контрактному производству элек-троники (EMS). Наконец, здесь распо-ложена корпорация AU Optronics, один из крупнейших поставщиков дисплеев для смартфонов, ПК и лэптопов.

Испытывая нехватку природных ре-сурсов, Тайвань сосредоточился на раз-работке критических для высокотехно-логичного сектора знаний и навыков. При этом многие знания и технологии добывались за рубежом – тот же TSMC был основан выпускниками Стэнфорд-ского университета и Массачусетского технологического института. Правда, уходящее сейчас поколение руководи-телей электронной промышленности Тайваня, заложившее ее основы и соз-давшее предприятия мирового класса, сталкивалось с несколько другими про-блемами, чем преемники. Их основной задачей станет поиск способов отве-тить на стремительное развитие КНР и сохранить конкурентоспособность по сравнению с другими странами, пы-тающимися захватить свою долю гло-бального электронного рынка. Тайвань был одной из сил, стоявших за превра-щением КНР в тяжеловеса мировой це-почки поставок электроники. Огромные финансовые и технологические ресур-сы, вложенные в Китай Тайванем, Япо-нией, западными странами, помогли превратить коммунистическую страну в один из центров электронной промыш-ленности. Однако для Тайваня Китай – достаточно сложная проблема: остров стал как бенефициаром, так и жертвой взрывного роста КНР.

В дополнение к внешнему давлению Тайвань страдает от демографических проблем – низкий уровень рождаемости приводит к увеличению доли пожилых людей, что может отразиться на гло-бальной конкурентоспособности страны. Подобные проблемы, правда, присущи и ряду других стран региона, в частности Японии.

По данным Международного валют-ного фонда, многие азиатские страны, столкнувшиеся с серьезными средне-срочными проблемами, включая ста-рение населения и снижение темпов роста производительности, нуждаются в структурных реформах, дополняемых финансовой поддержкой. Глобальная экономика становится во все большей мере цифровой, некоторые новые техно-логии обладают серьезным потенциалом трансформации общества, даже если это и создает новые проблемы. Азия уже стала одним из лидеров по многим аспектам цифровой революции, но для того, чтобы оставаться на переднем крае научно-технического прогресса и получать от его результатов как можно больше выгод, потребуются существен-ные усилия во многих областях, вклю-чая информационно-коммуникационные технологии, торговлю, рынки труда и об-разование.

Тайвань активно разрабатывает и вы-полняет предлагаемые МВФ изменения в политике. Возможно, наибольшие свои преимущества он сможет реализовать на следующем этапе перехода к устой-чивому развитию благодаря способ-ности оперативно реагировать на про-блемы экономики. С этой точки зрения большое внимание уделяется плавности смены управленческих элит и сохране-нию достигнутых ранее результатов.

Ojo, Bolaji. So Much More than a Tiger. EE Times, May 14, 2018: https://www.eetimes.com/author.asp?sec-tion_id=36&doc_id=1333287

http://microelectronica.pro/


Преимущества и проблемы выпуска в розничную продажу безрецептурных слуховых аппаратовКлючевые слова: набор средств разработки ПО, потеря слуха, розничная продажа, слуховой аппарат, усиление звука, цифровая обработка сигнала.

В апреле 2017 г. состоялся семинар Федеральной комиссии США по тор-говле (FTC2) «Новый слух» (Now Hear This), по итогам которого президент США подписал «Закон 2017 г. о пере-распределении полномочий Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA3)». В этот закон включен еще один – «Закон о слуховых аппаратах, продавае-мых без рецепта» (OTC Hearing Aid Act), призванный обеспечить более свободный доступ населения к приемлемым по цене слуховым аппаратам, продаваемым без рецепта (over-the-counter, OTC). Теперь от FDA требуется создание и регулиро-вание категории OTC слуховых аппара-тов для обеспечения их соответствия тем же высоким стандартам безопасно-сти, защиты маркировки и производства товаров, которые действуют в отноше-нии других медицинских приборов. По-

лученные в результате продукты станут для потребителей с легкой и средней потерей слуха более удобным и доступ-ным решением. По данным Националь-ного центра статистики здравоохранения США, подобные проблемы со слухом за-трагивают до 48 млн американцев, но го-сударственная программа страховой медицины Medicare (принятая при прези-денте Обаме) и программы многих част-ных страховых компаний не покрывают расходы на слуховые аппараты.

Аналогичный процесс происходит в Европе, и хотя дискуссия продолжа-ется, данные Всемирной организации здравоохранения показывают, что ста-рение населения континента приводит к росту количества людей, страдающих от потери слуха. С одной стороны, по-прежнему существуют опасения по по-воду законодательного регулирования вопросов, связанных с персональными

Розничная (безрецептурная) продажа очков позволила потребителям с лег-кими проблемами зрения быстро и легко подбирать себе нужный товар без по-сещения окулиста. В настоящее время аналогичная ситуация начинает разви-ваться в области слуховых аппаратов – разрабатывается новая классификация приборов для людей с легкой и умеренной потерей слуха. Хотя облегченный до-ступ к слуховым аппаратам многими приветствуется, вопрос индивидуальной настройки остается открытым.

МЕДИЦИНСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Медицинская электроника


приборами усиления звука (Personal Sound Amplification Products, PSAP), с другой – согласно результатам недав-но завершившегося шестилетнего ис-следования, непринятие мер по лечению потери слуха чревато для ЕС ежегодным ущербом в сумме более 500 млрд евро из-за снижения производительности тру-да и ухудшения качества жизни.

Хотя в отличие от США лечение про-блем слуха во многих европейских стра-нах осуществляется бесплатно, многие заинтересованные стороны согласны с тем, что основными приоритетами яв-ляются доступность потребителю OTC слуховых аппаратов по приемлемой цене и их наличие в достаточном коли-честве в розничной продаже. Сейчас же реальность такова, что многие люди про-сто не могут позволить себе покупку со-временных приборов и часто вынужде-ны использовать два слуховых аппарата устаревших моделей (например, один на улице или при длительных перемеще-ниях, второй – для домашних или схожих с ними условий).

Цена – не единственное соображе-ние. Для слуховых аппаратов ключевым фактором успешного и широкого осво-ения остается процесс подстройки их рабочих характеристик под конкретного пациента. Руководящие принципы и ре-гулирующие нормы относительно само-стоятельной настройки OTC слуховых аппаратов в случаях, когда консульти-рование квалифицированными специ-алистами недоступно, пока не введены FDA. В отличие от очков, слуховые ап-параты нельзя просто купить и носить. Это сложные приборы, требующие до-полнительных программных настроек под индивидуальные потребности или предпочтения пациента. Для широкого освоения слуховых аппаратов индиви-дуальные настройки крайне важны, так как при их отсутствии ношение аппарата может вызвать не только дискомфорт, но и еще большее повреждение слуха.

Предыдущие попытки удовлетворить потребности рынка в дешевых прибо-

рах оказались безуспешными из-за от-сутствия доступных опций подстройки. Правильным шагом по отходу от проме-жуточных медицинских услуг (подстрой-ка), способным расширить круг произво-дителей слуховых аппаратов, считается вывод на рынок PSAP. Новое поколение OTC слуховых аппаратов должно развить первые успехи и преобразовать их в тен-денцию. Это будет означать, что про-мышленность впервые признает в рам-ках классификации слуховых аппаратов дешевые, полностью готовые приборы.

Препятствием для выхода на рынок слуховых аппаратов остается потреб-ность в экспертных знаниях и ресурсах. Проектирование слуховых аппаратов – сложный процесс, требующий близкого знакомства с технологией цифровой об-работки сигналов (DSP), цифровым ау-дио и оптимизацией экстремально низ-кой потребляемой мощности.

При этом даже при более низких це-нах на OTC слуховые аппараты потре-бители по-прежнему будут предъявлять спрос на автономные (т. е. без внешнего блока питания) малогабаритные прибо-ры высокого качества. Также к основ-ным пользовательским предпочтениям относятся отличное качество звука, дли-тельный срок службы источника питания и, в идеале, возможность управления прибором со смартфона. Тем не менее движение к OTC слуховым аппаратам не обязательно ведет к полному отказу от традиционных профильных медицин-ских подразделений (отделения боль-ниц, амбулатории, специализированные диспансеры), как было раньше. Тради-ционные медицинские учреждения мо-гут извлечь выгоду из новых технологий упрощенной индивидуальной подгонки слуховых аппаратов и управления ими.

До недавнего времени опции си-стемного уровня, доступные для произ-водителей слуховых аппаратов, были ограничены либо платформами с фик-сированными функциями, либо откры-тыми программируемыми аппаратными платформами. Хотя решения с фикси-



рованными функциями не обеспечивают достаточной для современных слуховых аппаратов эксплуатационной гибкости, у многих производителей отсутствуют необходимые ресурсы для работы с от-крытой платформой. Таким образом, быстро развивающийся рынок слуховых аппаратов предъявляет настоятельный спрос на альтернативные решения.

В других отраслях ведущие полупро-водниковые компании все в большей мере поддерживают проектировщиков, предоставляя им комплекты средств разработки, а зачастую и полные реше-ния в области программного и микропро-граммного обеспечения, используемого в их продукции. Однако до последнего времени для рынка слуховых аппаратов были доступны только некоторые базо-вые и элементарные решения.

Доступность сред разработки, обес-печивающих полную инфраструктуру, включая алгоритмы и микропрограмм-ное обеспечение, наборы средств раз-работки ПО (SDK4) и инструментальные средства конфигурирования, может спо-собствовать разблокировке рынка OTC слуховых аппаратов.

В качестве примера такого комплек-та средств разработки можно привести Ezairo Preconfigured Suite (Pre Suite) кор-порации ON Semiconductor. Это набор инструментальных средств разработки на основе ЦОС-процессора Ezairo 7100 (см. рисунок), предназначенный для соз-дания готовых («под ключ») решений слуховых аппаратов. Ezairo Pre Suite со-держит группу алгоритмов и микропро-грамм, ПО точной настройки алгоритмов и характеристик прибора, а также кросс-платформенный SDK, который можно ис-пользовать для разработки ПО подстрой-ки и беспроводных приложений. Группы микропрограмм, разработанные специ-ально для гибридных применений, под-держивают до восьми WDRC5-каналов и набор алгоритмов слухового аппарата, хорошо подходящих для разработки слу-ховых аппаратов и OTC-приборов с низ-кой потребляемой мощностью на основе технологии Bluetooth.

Технология Bluetooth с низким энерго-потреблением – новая область для мно-гих производителей. За счет включения встроенной беспроводной функциональ-ности фирмы-производители (от малых

Блок-схема ЦОС-процессора Ezairo 7100

Ист

очни

к: O

N S

emic

ondu

ctor

Микрофон

Микрофон

Микрофон

Микрофон

Прямой аудиовход

Индукционная катушка

Аккумулятор

Блок обнаружения сигнала

Современные кодеки

I2C ИКМ SPI GPIO

Блоки исправления ошибок

Ядро СFX/24-разрядный ЦОС-процессор

Модуль фильтров/программируемые

фильтрыARM Cortex-M3/

процессор

Слуховой блок/конфигурируемый

ускоритель

Внутрикристальная периферия

Управление режимом

электропитания

Контроллер прерываний

ГУН ФАПЧ

Беспроводной приемопере-

датчик 1

Беспроводной приемопере-

датчик 2

Таймеры

Защита интеллектуальной

собственности

Предусилитель

ЦАП

ЦАП

ЦАП

ЦАП

Конт

ролл

ер в

вода

–вы

вода

(вхо

д)

Конт

ролл

ер в

вода

–вы

вода

(вы

ход)

Понижающая дискретизация

Повышающая дискретизация

Интерфейсы

Интерфейс GPIO (интерфейс ввода–

вывода общего назначения)

Интерфейс I2C

Интерфейс LSAD

Интерфейс UART (УАПП)

Последовательный периферийный интерфейс (SPI)

Интерфейс с ИКМ

ЭППЗУ

Задающее устройство выходной цепи

Приемник с нулевым смещением

Кнопки/переключатели

Разъем для подгонки параметров слухового аппарата

Регулятор громкости

Оперативные ЗУ

Мул

ьтип

лекс

ор



до крупнейших) слуховых аппаратов по-лучили возможность предоставлять та-кие функции, как беспроводная настрой-ка со смартфона и потоковая передача звука на слуховой аппарат владельца.

Разработка микропрограммного обес-печения – сложный аспект в любых проек-тах. Предварительно сконфигурирован-ные алгоритмы, содержащиеся в Ezairo Pre Suite, исключают необходимость за-трат на разработчиков ЦОС-алгоритмов

и кодирующие устройства, что позволяет сократить цикл вывода на рынок новых слуховых аппаратов.

Для OTC слуховых аппаратов, веро-ятно, наиболее важной частью Ezairo Pre Suite окажется кроссплатформенный SDK. За счет поддержки операционных систем iOS и Android он может предло-жить производителям платформу, облег-чающую создание как ПО подстройки, так и беспроводных мобильных приложений.

В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ: ON SEMICONDUCTOR

ON Semiconductor – полупроводниковая компания, сосредо-точенная на внедрении энергоэффективных инновацион-ных решений, что расширяет возможности клиентов по оп-тимизации энергопотребления.

Дата основания: 1999 г.

Штаб-квартира: г. Финикс, шт. Аризона, США.

Продукция: приборы управления режимом электропитания, логические приборы для вычисли-тельной техники, дискретные полупроводниковые приборы, пользовательские решения.

Численность занятых: около 34 тыс. чел.

Валовая прибыль: 5,54 млрд долл. (2017 г.)

Суммарные активы: 7,20 млрд долл. (2017 г.)

Основные структурные подразделения: Analog Solutions Group (ASG), Image Sensor Group (ISG), Power Solutions Group (PSG).

Продукты компании помогают решать про-блемы проектирования в области автомобиль-ной, вычислительной, потребительской, меди-цинской электроники, а также в сфере средств связи, аэрокосмических, военных систем. Про-изводство, проектирование и оказание услуг осуществляются в Северной Америке, Европе и Азиатско-Тихоокеанском регионе.

Медицинские приборы (включая слуховые аппараты), производимые ON Semiconductor,

варьируются от открытых программируе-мых систем на основе беспроводных ЦОС-процессоров для производителей, желающих разработать свои собственные инновацион-ные алгоритмы, до готовых к реализации ре-шений.

Компания также предлагает решения по управлению режимом электропитания для слуховых аппаратов с поддержкой перезаря-жаемых батарей.



Со вступлением в силу «Закона 2017 г. о перераспределении полномо-чий Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и ме-дикаментов» возможность покупки OTC слуховых аппаратов стала реальностью. Правда, в первое время выбор потреби-телей может быть ограничен из-за техни-ческих проблем, с которыми столкнутся фирмы-производители при попытках вы-вести свою продукцию на рынок.

Ускорить этот процесс производите-ли смогут, выбирая решения «под ключ»

со всей необходимой интеллектуальной собственностью (СФ-блоки) и исполь-зуя поставляемые микропрограммы (особенно ноу-хау в области Bluetooth-технологии с низкой потребляемой мощ-ностью) и предварительно сконфигури-рованные ЦОС-алгоритмы.

В этом сценарии много победителей, но более всего выиграют потребители, получающие широкий выбор устройств с улучшенной функциональностью, про-изводительностью и пользовательским контролем при конкурентных ценах.

Dean, Steven. Listening to the Market: The Emergence of Over-The-Counter (OTC) Hearing Aids. EE News Embedded, May 2018, p. 16–17: http://www.eenewseurope.com/sites/default/files/pdf_eemb_may_2018.pdf

Справочник предприятий радиоэлектронной промышленности

Актуальные данные по предприятиям радио-электронной отрасли в 111 городах России:

■■ контакты сотрудников Департамента радио-электронной промышленности;

■■ данные предприятий:■■ почтовые и электронные адреса, телефо-

ны, факсы, сайты;■■ код ОКПО, ИНН, ОКВЭД;■■ головная организация;■■ год основания;■■ количество сотрудников;■■ специализация;■■ вид деятельности;■■ технологический уровень;■■ состав входящих организаций.

Формат – 148×210 мм.Объем – 612 страниц.Цена: 4990 р. (в том числе НДС 18%).

По вопросам приобретения справочника обращайтесь по указанным контактам: +7 (495) 940-65-24, [email protected], www.instel.ru

http://instel.ru/izdaniya/spravochnik/spravochnik-predpriyatiy-radioelektronnoy-promyshlennosti/

http://instel.ru/izdaniya/spravochnik/spravochnik-predpriyatiy-radioelektronnoy-promyshlennosti/


Разработки АФАР в СШАКлючевые слова: активная фазированная антенна, входной каскад, модуль формирования луча, облучатель, программируемая матрица, строительный блок, цифровой приемник.

Управление перспективных иссле-довательских проектов (DARPA) МО США с 2013 г. осуществляет програм-му создания модулей активных фази-рованных антенных решеток (Arrays at Commercial Timescales Common Modules, ACT CM), которые могут использоваться как в военном, так и в гражданском обо-рудовании. Данный подход предполага-ет получение дополнительных средств на развитие технологий АФАР за счет реализации в гражданском секторе. Про-ект призван сэкономить время и сред-ства при разработке РЧ фазированных решеток путем создания стандартизиро-ванных строительных блоков, позволяю-щих проектировщикам избежать рабо-ты «с нуля» при создании новых АФАР. Научно-исследовательская лаборатория ВВС США (Air Force Research Lab) посто-янно обновляет технологии ACT Common Modules в интересах развития оборон-но-промышленной базы страны. Под-рядчики DARPA уже разработали общее модульное решение, которое служит ши-рокополосным 32-канальным цифровым

приемником, облучателем и модулем формирования луча, способным заме-нить крупногабаритные секции програм-мируемых матриц аналоговых элемен-тов и другой РЧ-электроники входных каскадов. Модули адаптируются к широ-кому частотному диапазону и могут про-граммироваться под различные требо-вания военных применений. Общий вид АФАР-радара приведен на рис. 1.

В настоящее время военные иссле-дователи намерены передать созданную ими технологию гражданским фирмам с целью коммерциализации и расшире-ния номенклатуры продукции. Считает-ся, что стандартизированные модули могут не только использоваться в АФАР, но и адаптироваться к стандартным промышленным применениям. В то же время военные эксперты ожидают, что данная технология станет готовым ре-шением, которое подрядчики МО США смогут использовать в различных обо-ронных целях.

На реализацию программы АСТ DARPA выделило более 100 млн долл.

Исследователи МО США пытаются перевести создание перспективных обес-печивающих технологий РЧ фазированных антенных решеток (АФАР) нового по-коления для РЛС, связи и радиоэлектронной борьбы (РЭБ) с этапа лабораторных исследований на этап проектирования и создания опытных конструкций. Науч-но-исследовательская лаборатория ВВС США опубликовала запрос, обращен-ный к частно-промышленным фирмам военно-промышленного комплекса США, относительно наличия соответствующих технологий и технологических заделов, разработок различного уровня готовности. Цель – создание перспективной тех-нологии универсальных модулей с РЧ ФАР, широко доступной для оборонной промышленности.

НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ/РАДИОЛОКАЦИЯ

Навигационные системы/радиолокация


К работе над ней привлечены семь корпо-раций военно-промышленного комплек-са в рамках девяти отдельных контрак-тов. В рамках этих работ предполагается создать радары нового типа, средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ), сред-ства связи и электронной разведки.

Подрядчиками программы АСТ стали корпорации Raytheon, Northrop Grumman, Lockheed Martin, Boeing, Rockwell Collins, а также HRL Laboratories и Институт при-кладных исследований Технологическо-го института Джорджии (Georgia Tech Applied Research). В течение последних пяти лет данные организации пытались выйти за рамки традиционного специ-ализированного и трудоемкого процесса проектирования АФАР и сосредоточить-ся на новых способах разработки при-емопередающих модулей.

В рамках реализации программы АСТ уже создано аппаратное обеспече-ние для перспективных военных АФАР

(рис. 2). Стоимость контрактов военных подрядчиков приводится в таблице.

Подрядчики программы АСТ стре-мятся уйти от традиционных ограниче-ний, обусловливающих большую дли-тельность циклов разработки АФАР (10 лет) и жизненных циклов создания, продления службы и обслуживания (20–30 лет), за счет новой технологии заказ-ных матриц на основе постоянно раз-вивающихся цифровых компонентов. Специалисты корпорации Raytheon со-средоточились на разработке стандарт-ного аппаратного модуля, применимого ко многим функциям матрицы, а также на объединении матриц на различных платформах в большую апертуру с точ-ной синхронизацией и локализацией (рис. 3).

Исследователи Технологического ин-ститута Джорджии создали электромаг-нитный интерфейс с реконфигурируемы-ми отражающими элементами, который

Рисунок 1. Корвет ВМС США с АФАР-радаром на мачте

Ист

очни

к: D

ARPA



может быть оптимизирован по частоте, пропускной способности, конфигурации пучка излучения, поляризации и входно-му импедансу. Цель их работ – добиться возможности расширения функциональ-ности стандартных матриц и обеспечить реконфигурируемость под различные цели.

Корпорация Boeing сосредоточилась на создании нового типа радиочастот-

ной ФАР, состоящей из реконфигури-руемых широкополосных элементов. Компания собирается масштабировать прибор для достижения конфигури-руемости в диапазоне частот перво-начально от 2 до 12 ГГц, а в дальней-шем – и на других частотных полосах. При этом предполагается снизить поте-ри переключателей, решить проблемы производительности элементов АФАР,

Ист

очни

к: D

ARPA

Рисунок 2. Общий вид радара РЭБ

Таблица

Стоимость военных контрактов по программе АСТ

ФирмаДата заключения

контрактаСтоимость контракта,

млн долл.

RaytheonДекабрь 2013 г.Начало 2014 г.Начало 2014 г.

19,55,95,5

Northrop Grumman Начало 2014 г. 21,9Lockheed Martin Начало 2014 г. 18,5Rockwell Collins Начало 2014 г. 11,5HRL Laboratories Начало 2014 г. 7,4Boeing Начало 2014 г. 4,6Georgia Tech Applied Research Начало 2014 г. 5,5



управления переключателями без сни-жения производительности матрицы

и изготовления структур межсоеди-нений.

Keller, John. Military Researchers Seek to Make RF Phased Array Common Modules Available to the Defense Industry. Military & Aerospace Electronics, April 4, 2018: http://www.militaryaerospace.com/articles/2018/04/rf-phased-arrays-electronic-warfare-ew.html?cmpid=enl_mae_electronic_warfare_2018-04-27&pwhid=7a-f65e0a107724f15795dd26ac852570f0ce529ce2f3d501520b4511f4a34487e4cec4bbae6b2bddcb2911e-29d0a8ca1d81cf27b8193cd518c3a936317a6e777&eid=296999222&bid=2083620

Рисунок 3. Общий вид строительного блока АФАР (а) и элементы матрицы АФАР (б)

Ист

очни

к: R

ayth

eon

Строительный блок

а) б)

Канал передачи данных

Стандартный модуль

Реконфигури-руемый электромагнитный интерфейс

Журнал «Радиопромышленность»

Журнал «Радиопромышленность» – междисци-плинарный научный рецензируемый журнал.Издается с 1968 г.Периодичность: 4 номера в год.Сайт: WWW.RADIOPROM.ORG.Включен в Перечень ВАК.Индексирование: РИНЦ, Google Scholar, EBSCO.

Тематика журнала: полный спектр теоретических и прикладных научных разработок в радиопро-мышленности – от проблем передачи сигнала до экономических вопросов.

WWW.RADIOPROM.ORG – это:

■■ двуязычный сайт журнала «Радиопромышленность»;■■ архив научных статей;■■ удобная система поиска;■■ возможность электронной подачи авторских материалов;■■ доступ к электронной версии журнала.

http://www.radioprom.org/jour





Перспективы рынка сетевого оборудованияКлючевые слова: 5G, 5GNR, автономный транспорт, длина волны, маршрутизатор, миллиметровый диапазон, мультиплексор, облачные вычисления, сетевое оборудование, сетевые слои.

КОРПОРАЦИЯ INFORMATION GATEKEEPERS О ПЕРСПЕКТИВАХ 5GИсследователи корпорации Infor-

mation Gatekeepers представили отчет по рынку сетевого оборудования для плотного мультиплексирования по дли-не волны (DWDM), реконфигурируемых оптических мультиплексоров ввода–вывода (ROADM) и маршрутизаторов на предстоящие пять лет. Правда, как отмечается, большая часть указанного оборудования еще находится на этапе разработки. По мере роста спроса на пе-редаваемые и потребляемые данные рас-тет и рынок оптического сетевого обору-дования, прежде всего DWDM, ROADM, маршрутизаторов и переключателей.

Итак, что же, по мнению исследовате-лей, станет основными факторами роста рынка сетевого оборудования в период 2018–2025 гг.? Это сети 5G, автоном-ные транспортные средства и облачные вычисления (рис. 1). Когда Information Gatekeepers начинала свое исследо-вание, специалисты корпорации были удивлены тем, что сети 5G и автономные транспортные средства оказались на бо-

лее низкой ступени развития, чем можно было ожидать после развернутой вокруг них шумихи. 5G-техника и автономные машины по-прежнему только разрабаты-ваются и начнут оказывать воздействие на рынок оптического сетевого оборудо-вания только к концу прогнозируемого периода.

Такие утверждения могут показаться странными, ведь об испытаниях автоном-ных транспортных средств сообщается регулярно. Но это еще не полностью ав-тономные автомобили, способные свя-зываться с сетью или друг с другом. Что касается 5G, то испытания этих сетей уже начались, однако купить 5G-телефоны нереально. Соответственно, 5G и авто-номный транспорт не будут иметь серьез-ного влияния на рынок до 2020–2021 гг. Из трех факторов роста рынка оптическо-го сетевого оборудования срабатывает пока только один – облачные вычисления.

Есть и другие причины «сомнительно-сти» влияния автономных транспортных средств на сегодняшнюю ситуацию – это

По мере развития перспективных технологий обработки и передачи данных ожидается рост спроса на оптическое сетевое оборудование. Недавно фирма Information Gatekeepers провела исследование перспектив развития этого обо-рудования на период до 2023 г. Выяснилось, что если сейчас основным факто-ром роста являются облачные вычисления, то к концу прогнозируемого периода по воздействию на рынок с ними сравняются 5G-технологии. Перспективы разви-тия 5G-технологий также подробно освещались на Бруклинском саммите 5G 2018.

ОБОРУДОВАНИЕ

Оборудование


политика, действующее законодатель-ство и несчастные случаи (уже есть пе-шеходы – жертвы автономных машин). Каждое ДТП с участием автономного транспортного средства влечет за собой судебное разбирательстве, подаются иски к производителям, в действующие

нормативные акты вносятся изменения. Все это замедляет распространение бес-пилотных автомобилей.

В свою очередь, облачные вычисле-ния хорошо себя зарекомендовали, од-нако 5G-технологии могут впоследствии изменить ситуацию.

БРУКЛИНСКИЙ САММИТ 5G 2018Как отмечалось на Бруклинском сам-

мите 5G 2018, проводившемся уже в ше-стой раз, потребности в малом времени ожидания и высокой надежности спо-собны подтолкнуть процессы автомати-зации производства, а расширение ис-пользования автономных транспортных средств может стимулировать перенос вычислительных мощностей от центра к краю сети (краевые, или пограничные вычисления6).

В ходе обсуждения на Саммите кон-цепции переноса вычислительной мощ-ности к краю сети возник вопрос: «Ста-нут ли операторы связи поставщиками вычислительной техники и услуг?» Вы-ступавшие предположили, что операто-ры связи могут войти в бизнес в сфере вычислительной техники в сегментах эксплуатации оборудования, обеспече-ния его охлаждения и предоставления вычислительных мощностей. Уменьше-ние размеров оборудования дает воз-можность операторам телекоммуни-кационной связи получить избыточное пространство и мощности, позволяющие

добавить к предоставляемым услугам еще и вычисления. Но сразу освоить но-вую область деятельности им не удаст-ся – придется искать фирмы, обладаю-щие опытом в вычислительной сфере.

Развитие технологии 5G затрагивает множество аспектов. Поэтому заявле-ния телекоммуникационных операторов о намерении развернуть национальную 5G-сеть не вполне соответствуют дей-ствительности. Собственно 5G состоит из нескольких технологий, и 5G-сети по-требуются маркетологам, когда опера-торы связи развернут нечто выходящее за пределы LTE7 – при этом технология LTE до сих пор развивается и совершен-ствуется. Ранние 5G-сети будут характе-ризоваться наличием устойчивого LTE-компонента, но продаваться будут под «маркой» 5G.

Отчет Information Gatekeepers содер-жит мало данных по Интернету вещей. Исследователи объясняют это тем, что развертывание технологии 5G будет уво-дить Интернет вещей и промышленный Интернет вещей за пределы возможно-

Ист

очни

к: E

E Ti

mes

5G-

2018 2023

Рисунок 1. Ожидаемый рост доли 5G-сетей и автономных автомобилей на рынке сетевого оборудо-вания



стей LTE, стимулируя таким образом раз-витие спроса на сетевое оборудование. Учитывая, что технологии 5G необходи-мы как для усиления вычислительных возможностей на краю сети, так и для их наращивания у автономных транспорт-ных средств, этот фактор развития рын-ка оптического сетевого оборудования выглядит наиболее перспективным [1].

В то время как «новое радио 5G» (5G New Radio, 5GNR) и технологии милли-метрового диапазона обеспечат более высокие скорости передачи данных, концепции послойного разделения сети и краевых вычислений в рамках 5G об-ладают большим потенциалом коммер-ческого использования и способны обес-печить много новых вариантов, которые ранее не рассматривались. Оба этих вы-числительных ресурса вызывают такой интерес, что в текущем году Бруклин-ский саммит посвятил им целый круглый стол, кроме того, еще на нескольких кру-глых столах и презентациях эти вопросы освещались в том или ином виде. Пред-

ставители корпорации DOCOMO отме-тили, что базовая сеть становится более важной. При этом сетевое облако нужда-ется в разделении с целью обеспечения его большей локальности. Представи-тели AT&T добавили, что базовой сети необходимо уделять больше внимания, чем 5GNR.

Идея разделения сети на слои связа-на с тем, что различным пользователям требуются разные беспроводные услуги. Потребности завода отличаются от по-требностей частного потребителя или IoT-прибора. Вместо того чтобы просто построить сеть, обеспечивающую пере-дачу данных с большей скоростью, как это было в случае с 3G- и 4G-технологями, разделение сети на слои позволяет вос-пользоваться преимуществами вирту-альной сети, обеспечивающей наиболь-шую ценность.

На рис. 2 представлены три наиболее продуманных сетевых слоя: мобильная широкополосная связь, автономное во-ждение и массовый Интернет вещей.

Ист

очни

к: E

DN

Рисунок 2. Разделение сети на слои как реализация концепции программно-определяемых вирту-альных сетей, оптимизированных под определенные характеристики

5G сл

ой 1

(смар

тфон

ы)

Смартфоны

Автомобильные приборы

Приборы массового Интернета

Узел доступа Сетевой узел Часть слояОблачные узлы (краевые и центральные)

Средство удаленного администрирования 1

Плоскость управления

Плоскость управления/Плоскость

пользователя







Плоскость управления

Плоскость пользователяПлоскость


Плоскость пользователя

Вертикальная точка доступа






5G сл

ой 2

(авто

номно

е вож

дени

е)

5G сл

ой 3

(мас

совы

й Инт

ерне

т)

Други

е сло

и



Со временем могут появиться новые сетевые слои – десятки, а может быть, и тысячи. Некоторые из них, возможно, будут динамичными – создающимися и уничтожающимися по мере необходи-мости. По мнению представителя корпо-рации Verizon, первым слоем 5G станет фиксированный доступ в Интернет.

Сетевые слои могут сочетаться с об-лачными вычислениями на границе сети, что позволит перенести сюда некоторые вычисления из локальных источников, а также из облачного ядра. Важней-шие факторы – время ожидания и на-дежность. Данная тенденция повлияет на функции управления и вычислений как аппаратного, так и программного обеспечения. Передача части функций от ядра облака на его периферию умень-шает время ожидания. На рис. 3 показа-но, что вычисления могут проводиться частично в ядре (центре), а частично – на границе облака.

Представители концерна Bosch по-яснили, что разделение сети на слои может использоваться на заводах буду-щего. Например, слой с крайне малым временем ожидания и высокой надежно-стью может выполнять такие критически важные функции, как аварийная оста-новка (оборудования, технологического процесса и т. п.). Выделенный сетевой слой совместно с краевыми вычислени-ями может использоваться для управле-

ния роботами в пределах завода, сбора производственных данных, слежения за движением роботов с их остановкой в целях безопасности при прохожде-нии мимо человека. В настоящее время Bosch экспериментирует с управлени-ем заводскими роботами по сети LTE, ожидая появления 5G-сетей с меньшим временем ожидания и большей надеж-ностью.

Как показано на рис. 2, другой сете-вой слой может обрабатывать функции с низкой скоростью передачи данных, присущей многим приборам Интерне-та вещей. Программно-определяемые процедуры станут модульными. Вычис-лительная архитектура 5G больше по-хожа на API (прикладной программный интерфейс). Действительно, использо-вание сетевых слоев, кажется, разви-вается в направлении возможности для предприятий подключать к ним свои приложения через API. Заводы могут даже обладать собственными специали-зированными (выделенными) слоями, работающими по сотовой или локаль-ной сети. Но подобные локальные сети вряд ли будут использовать Wi-Fi из-за потенциальных помех (интерференции). Предприятия, по существу, могут арен-довать собственные сетевые слои или распределенно использовать их с други-ми предприятиями, обладающими сход-ными потребностями. Другими словами,

Ист

очни

к: N

okia

Рисунок 3. Некоторые облачные приложения могут использовать сочетания краевых и центральных вычислений

Одна эффективная облачная сеть

Современная сеть обслуживает все сервисы и приборы

Вертикальное разделение на слои для обслуживания вертикальных структур, сегментов приборов и сегментов потребителей

Вертикальное и горизонтальное разделение на слои для услуг широкополосной мобильной связи + Настройка под требования конкретного потребителя

Сеть как услуга: вертикальный слой

Мобильнаяширокополосная

связьАвтомобили Голосовая связь Мобильное

здравоохранениеСМИ Логистика Предприятие Потребитель А Потребитель B Потребитель C Потребитель D Потребитель E Потребитель F Потребитель G

Вертикальные и горизонтальные слои



в течение нескольких минут можно соз-дать новый сетевой слой, а потом, когда надобность в нем пройдет, удалить его. Существует несколько причин, по ко-торым для автоматизации предприятия или управления предприятием требуется разделение сети на слои:

■ высокая необходимость в дифферен-циации требований к качеству обслу-живания;

■ большое число различных случаев использования с весьма разнообраз-ными требованиями;

■ хорошая изолированность допускае-мых в собственную инфраструктуру предприятия сторонних поставщиков или других предприятий (распреде-ленное или совместное использова-ние сети);

■ перенос интеллектуальных средств в сеть;

■ дистанционный доступ и управление с четко определенными требования-ми к качеству услуг и безопасности;

■ специализированные сетевые функ-ции, такие как мобильность и адми-нистрирование.

Требует ли сетевое ПО большего вни-мания, чем 5GNR и миллиметровые ли-нии связи? Пока нет. Отрасль нуждается в базовой 5G-инфраструктуре, которая начинается с 5GNR. Первыми на ситуа-цию, вероятно, отреагируют приложения, которые всегда оказываются на перед-нем крае ускоренной передачи данных, – игры. За ними последует видео – по-сле того как люди оценят возможность моментально загрузить фильм прямо перед длительным авиарейсом. Одна-ко некоторые специалисты утверждают, что заводы и промышленный Интернет вещей будут стимулировать изменение вычислительных подходов еще до нача-ла их использования потребителями [2].

Что касается использования миллиме-трового диапазона, то за прошедшие пять лет число скептиков заметно уменьши-лось. Технология связи на миллиметро-

вых волнах работает лучше, чем предпо-лагалось. Однако для ее развертывания необходимо осуществить значительный объем работ. Одним из главных вопросов остается интероперабельность8.

Проблемы затухания сигнала в диапа-зоне миллиметровых частот, рассматри-ваемых под использование 5G-сетями (28, 39 и 70 ГГц), оказались не столь серьезными, как ожидалось. Затухание относится непосредственно к частоте появления однобитовых ошибок (коэф-фициент ошибок в битах), окончатель-ному тесту любой цифровой системы связи. Диапазон миллиметровых частот, характеризующийся более широкой по-лосой пропускания и доступным спек-тром, вероятно, станет существенной частью развертывания 5G-технологии, начиная, скорее всего, с Интернета ве-щей с фиксированным доступом.

В 2017 г. Nokia опубликовала ре-зультаты нескольких экспериментов. Один из них показал, что на частоте 73 ГГц можно достичь скорости пере-дачи данных более 1 Гбит/с на рассто-яние до 160 м, а на расстоянии поряд-ка 60 м этот показатель увеличивается до 2 Гбит/с. Скорость загрузки 1 Гбит/с – это минимум, необходимый для реализа-ции расширенной мобильной широкопо-лосной (eMBB) связи и других услуг.

Корпорация Samsung провела тести-рование на частоте 28 ГГц в пределах 800-МГц полосы пропускания канала. Выяснилось, что скорость передачи дан-ных мобильного прибора, перемещаю-щегося со скоростью 110 км/ч, может до-стигать 1,2 Гбит/с. Испытание показало эффективность управления лучом и то, что он может следовать за движущейся целью. Указанные эксперименты прово-дились на открытом пространстве. Пона-добятся еще дополнительные испытания для связи в закрытых помещениях и вну-три транспортных средств, но и здесь перспективы многообещающие.

Одна из проблем – тонированные стекла зданий, создающие неблагопри-ятные условия для распространения



волн даже в современных частотных диапазонах сотовой связи (менее 6 ГГц). Решением могут стать малые соты9, рас-положенные рядом с зданиями или вну-три них и значительно увеличивающие пропускную способность сети. Они так-же обладают потенциалом увеличения спектральной эффективности и эффек-тивности использования энергии. Спе-циалисты Samsung указывают на малые соты (или фемтосоты) и как на способ

решения проблемы покрытия в милли-метровом диапазоне.

К сожалению, малые соты не мо-гут развертываться в местах, где еще не проведено оптоволокно, что означает необходимость дополнительных инфра-структурных затрат. Проблема может быть решена с помощью сетей с инте-грированным доступом и обратной свя-зью (integrated access and backhaul (IAB) network) [3].

1. Rowe, Martin. 5G, Autonomous Vehicles, Cloud Computing to Push Optical Network Equipment. EE Times, May 15, 2018: https://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1333291 2. Rowe, Martin. Brooklyn 5G Summit: Network Slicing & Edge Computing Gain Importance. EE Times, May 1, 2018: https://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1333240 3. Rowe, Martin. Brooklyn 5G: mmWave More Promising Than First Thought. EE Times, May 4, 2018: https://www.eetimes.com/author.asp?section_id=36&doc_id=1333252

ПУБЛИКАЦИИ В НАУЧНЫХ ЖУРНАЛАХ «ВОПРОСЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ» И «РАДИОПРОМЫШЛЕННОСТЬ»

Преференции для авторов■■ Бесплатная публикация статей.■■ Качественное двустороннее анонимное ре-

цензирование.■■ Сжатые сроки публикации.■■ Серьезная редактура.■■ Высокий уровень перевода.■■ Индекс DOI каждой статье.■■ Помощь в продвижении научной публика-

ции.

Подача рукописиРукопись статьи, оформленную в соответствии с правилами представления статей (размеще-ны на сайтах www.radioprom.org, vre.instel.ru; могут быть высланы по запросу), а также акт экспертизы присылают по e-mail: [email protected] или с помощью электронной формы на сайте www.radioprom.org.

Этапы редакционного процессаРецензирование, редактирование, корректура, верстка, согласование с авторами, публикация.На всех этапах редакция взаимодействует с ав-торами.

Индексирование опубликованных статейРИНЦ, EBSCO, Google Scholar, РГБ, ВИНИТИ.

http://www.radioprom.org/jour/about/submissions


Разработки магнитной памяти на эффекте переключения спинового момента электронаКлючевые слова: долговечность, магнитная память, перпендикулярный магнитный туннельный переход, специализированные ИС, спиновый момент электрона, энергетический барьер.

Эффективность переключения спино-вого момента – один из основных показа-телей эффективности работы перпендику-лярного магнитного туннельного перехода (pMTJ – «бита», хранящего состояние па-мяти в магнитном ОЗУ) (см. рисунок). Она определяется отношением между тепло-вым барьером, определяющим, как долго данные могут надежно храниться в памя-ти, и током переключения, необходимым для изменения значения бита. В предше-ствующих реализациях MRAM повышение энергетического барьера для увеличения времени сохранения данных требовало пропорционального увеличения тока за-писи, что приводило к росту энергопотре-бления и гораздо более быстрому износу приборов на перпендикулярных магнит-ных туннельных переходах.

Структура PSC представляет собой прорывное решение – она эффективно отделяет статический потенциальный ба-

рьер, определяющий сохранность данных, от динамических процессов переключе-ния, которые управляют током переклю-чения. В результате при добавлении PSC-структуры к любому перпендикулярному магнитному туннельному переходу дости-гаются следующие преимущества:

■ увеличенный энергетический барьер не позволяет току протекать сквозь него, что делает возможным сохране-ние данных на протяжении длитель-ных периодов;

■ увеличенная спиновая поляризация при прохождении тока через прибор и записи нового состояния идеальна для минимизации тока переключения и продления срока службы прибора на несколько порядков.

Структура PSC с самого начала раз-рабатывалась как модульная и изго-

Корпорация Spin Transfer Technologies, разработчик передовых STT-MRAM10, в качестве альтернативы встраиваемым СОЗУ и автономным ДОЗУ представи-ла структуру Precessional Spin Current (PSC™). Результаты предварительного испытания подтверждают увеличение эффективности момента вращения спина любого MRAM на 40–70%, что обеспечивает более длительное хранение данных при меньшей потребляемой мощности. Предполагается, что улучшенные MRAM смогут заменить СОЗУ и ДОЗУ в таких применениях, как мобильные приборы, средства искусственного интеллекта, центры хранения и обработки данных, вы-сокотемпературные автомобильные применения.

ПРОРЫВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ МИКРО- И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники


тавливаемая с любым перпендикуляр-ным магнитным туннельным переходом (pMTJ). Она формируется во время про-цесса осаждения этого перехода и увели-чивает высоту этажерки pMTJ примерно на 4 нм. Совместимость с широким диа-пазоном стандартных производственных процессов изготовления MRAM, матери-алами и комплектами инструментальных средств позволяет любому кремниевому заводу11 легко включать PSC-структуры в существующие этажерки pMTJ без су-щественного увеличения сложности или издержек производства.

MRAM привлекает большое внима-ние в качестве встраиваемой памяти для специализированных ИС (ASIC) и микро-контроллеров, однако предметом озабо-ченности разработчиков были вопросы тока записи и сохранности данных. Но-вая PSC-структура фирмы Spin Transfer Technologies демонстрирует потенциал разрешения достаточно разнообразных проблем и открывает для MRAM воз-можность занять значительную долю рынка схем встраиваемой памяти. Те-стирование PSC-структуры включало сопоставление производительности од-них и тех же pMTJ-приборов с PSC и без нее на большом числе тестовых КМОП-микросхем при различных температурах и диаметрах приборов. Тесты показа-

ли значительные преимущества PSC-структур, в частности:

■ увеличение эффективности момента спина до 70%;

■ выигрыш в эффективности в широ-ком диапазоне размеров (40–60 нм) и температур (30–125 °C);

■ увеличение тепловых энергетических барьеров на 50%, что соответствует увеличению длительности времени хранения данных более чем на четы-ре порядка при уменьшении тока пе-реключения;

■ уменьшение частоты ошибок считы-вания до пяти порядков.

Эти преимущества достигаются без ухудшения других характеристик. Ины-ми словами, PSC-структуры демон-стрируют значительный потенциал для обеспечения работы приложений с вы-соким быстродействием, высокотем-пературных автомобильных и других применений. Кроме того, поскольку эф-фективность PSC-структур позволяет уменьшать pMTJ, открываются возмож-ности для создания встраиваемых СОЗУ на новейших топологических поколениях (7 и 5 нм).

Существует огромный спрос на па-мять с долговечностью СОЗУ, но с более

Ист

очни

к: S

pin

Tran

sfer

Tec

hnol

ogie

s

Перпендикулярный магнитный туннельный переход

Низкое сопротивление, или «0»

Параллельная поляризация

Высокое сопротивление, или «1»

Антипараллельная поляризация

Свободный слой

Туннельный переход

Опорный слой

Прорывные технологии микро- и радиоэлектроники


высокой плотностью, меньшей рабочей мощностью и энергонезависимостью. Улучшенная структура PSC позволяет

усовершенствовать технологию STT-MRAM и сделать ее привлекательной альтернативой СОЗУ.

Spin Transfer Technologies Announces Breakthrough MRAM Technology for SRAM and DRAM Applica-tions. Solid State Technology, May 10, 2018: http://www.eejournal.com/industry_news/spin-transfer-technol-ogies-announces-breakthrough-mram-technology-for-sram-and-dram-applications/

МНЕНИЕ ЭКСПЕРТА

Магнитная память (MRAM) обладает одним важным достоинством – для нее заявлен прак-тически бесконечный ресурс циклов переклю-чения. К тому же это довольно быстрая память с перспективой достижения достаточно боль-шой плотности (магнитная память с эффектом переключения спинового момента электрона STT-MRAM). Вследствие этого MRAM рассма-тривается как перспективный кандидат на роль «идеальной памяти», в частности для замены динамической.

Основным ограничением в производстве MRAM и STT-MRAM была и остается высо-кая стоимость: MRAM в 1000 раз дороже flash

и в 10000 раз дороже жестких дисков. Это объясняется технологической сложностью производства STT-MRAM, обусловленной ис-пользованием в MTJ-стеке большого числа эк-зотических для КМОП-технологии материалов. Кроме того, недостатком магниторезистивной памяти являются высокие токи записи, огра-ничивающие возможность применения данной технологии в некоторых современных при-борах. Тем не менее фирма Everspin делала поставки на рынок MRAM, включая и перпен-дикулярные 256-Мбит STT-MRAM, изготов-ленные по 40-нм процессу на мощностях ком-пании GlobalFoundries. Недавно эта компания представила 1-Гбит-схему, реализованную по 28-нм технологическому процессу. Плани-руется также разрабатывать STT-MRAM под 14-нм и 7-нм FD-SOI (полностью обедненный кремний-на-изоляторе) процессы с использо-ванием 3D-finFET-транзисторов.

Один из перспективных разрабатываемых подходов к совершенствованию MRAM – па-мять на основе эффекта изменения орбиты спина (spin orbit torque, SOT), предназначенная для замены кеш-памяти на основе СОЗУ. У дан-ного подхода есть ряд преимуществ, таких как меньшие токи переключения, лучшая сохран-ность данных и большее быстродействие.

Среди основных компаний на рынке MRAM можно выделить Global Foundries, Samsung, TSMC, UMC и, конечно, Everspin.

Олег Орлов, кандидат технических наук, начальник лаборатории отдела

функциональной электроники АО «НИИМЭ»

http://www.niime.ru/


Сбор данных как элемент Интернета вещейКлючевые слова: бизнес-модель, инновации, интеллектуальные приборы, Интернет вещей, конкурентоспособность, сбор данных, стандартизация.

На основе подключаемости – раз-вертывания необходимой сети датчиков и ЗУ – обеспечивается сбор данных и ин-формации о физической среде. По оцен-кам IHS Markit в 2018 г. мировые продажи полупроводниковых приборов (датчики,

процессоры и приборы подключения) для Интернета вещей превысят 37 млрд шт. Более 90% этих приборов будут ис-пользоваться в средствах связи, потре-бительской и промышленной электрони-ке (рис. 1).

ИННОВАЦИИ И КОНКУРЕНТОСПОСОБНОСТЬВ отличие от других датчиков спрос

на повышенную производительность MEMS-микрофонов обеспечивает им премиальные12 цены. Средние продаж-

Аналитическая фирма IHS Markit в одном из своих последних исследований выделила четыре элемента реализации любого проекта по созданию сети Ин-тернета вещей: подключаемость, сбор данных, обработка данных и создание но-вой стоимости. В предшествующем номере был рассмотрен вопрос подключае-мости. В этом номере представлена информация по сбору данных.

СРЕДСТВА СВЯЗИ

Ист

очни

к: IH

S M

arki

t

Рисунок 1. Структура продаж полупроводниковых приборов для Интернета вещей в 2018 г.

CAGR за 2016–2025 гг. – 9,6%

Процессоры – 7,2 млрд шт.CAGR за 2016–2025 гг. – 14,4%

ИС подключения Интернета вещей –

12,4 млрд шт.CAGR за 2016–2025 гг. –

9,6%

Датчики Интернета вещей – 17,5 млрд шт.CAGR за 2016–2025 гг. – 5,5%

Средства связи


ные цены (СПЦ) MEMS-микрофонов вполне стабильны, в то время как цены на акселерометры, гироскопы и датчики давления отличаются большой изменчи-востью.

Рынок MEMS для Интернета вещей (рис. 2, 3) достаточно фрагментирован, но основные его изделия – микрофоны, интеллектуальные динамики и пульты дистанционного управления. Домини-рующее положение занимает корпора-ция Amazon, использующая микрофоны MEMS в качестве основного конкурент-ного преимущества. На нее в 2016 г.

пришлось около 45% рынка Интернета вещей в стоимостном выражении, она стала крупнейшим потребителем MEMS-микрофонов.

Благодаря смарт-динамику Alexa кор-порация Amazon вывела распознавание естественной речи и голосовые команды на новый уровень не только в собствен-ном оборудовании. Многие поставщики используют Alexa в различных подклю-ченных устройствах – домах, автомо-билях и т. д. Возможность подачи голо-совых команд на естественном языке повышает онлайн-продажи.

БИЗНЕС-МОДЕЛИЭтап сбора данных соответствует

первой волне монетизации Интернета вещей. По мере того как решения стано-вятся более сложными, затраты на раз-работку возрастают. Это дает возмож-

ность поставщикам платформ Интернета вещей сосредоточиться на предложени-ях, ориентированных на обмен и управ-ление данными с целью снижения слож-ности, стоимости и риска разработчиков.

СТАНДАРТИЗАЦИЯ И БЕЗОПАСНОСТЬУвеличение объемов подключен-

ных устройств приведет к росту угроз конфиденциальности, безопасности и информационной безопасности. Ос-

нованный на аппаратном обеспечении подход root of trust13 – золотой стан-дарт для обеспечения надежного ис-пользования удаленных подключенных

Ист

очни

к: IH

S M

arki

t

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021

,

.

Рисунок 2. Структура отгрузок MEMS-микрофонов по применению в Интернете вещей



устройств в приложениях Интернета вещей.

Создане надежных платформ (TPM)14 и надежных сетевых подключений (TNC) –

область приложения ключевых усилий по обеспечению безопасности встроен-ных устройств (рис. 4). Эти технологии были разработаны отраслевым консор-


Когда Интернет вещей только начал появ-ляться на российском рынке, немногие вос-приняли это всерьез. Так думали и мы, но, как оказалось, эти технологии стали распростра-няться в нашей стране гораздо быстрее, чем мы ожидали.

В качестве примера успешной реализации проекта в коммерческой сфере можно приве-сти систему каршеринга «Делимобиль», ко-торая работает на базе облачной платформы Rightech. Сегодня машины сервиса подклю-чены к Интернету уже в восьми городах. Еже-дневно система может обрабатывать свыше 10000000 событий от более чем 16000 одно-временно подключенных объектов телемати-ки, в том числе автомобилей сервиса, которые передают данные о своем состоянии, прини-мают команды управления и взаимодействуют

с клиентами сервиса через специальное при-ложение на смартфоне.

Если рассматривать применение техноло-гий в индустриальной среде, то здесь можно отметить удачный пилот компании Softline, которая оснастила промышленные воздухо-разделительные установки компании «Кри-огенмаш» шлюзами UC-8100-CG тайвань-ского производителя MOXA. Данный шлюз, используя встроенное ПО для сбора данных по промышленному протоколу Modbus RTU/TCP, подключается к датчикам, расходомерам и прочим узлам системы, а дальше передает агрегированные данные на Microsoft Azure IoT Hub и другие сервисы этой облачной платфор-мы. Проект позволяет заказчику осуществлять онлайн-мониторинг объектов, своевременно обслуживать и менять узлы, агрегаты установ-ки (благодаря предиктивной аналитике), а так-же оперативно подключать к системе новые объекты.

Интернет вещей – одно из основных направ-лений наших тайваньских партнеров-произво-дителей. Они разрабатывают новые устройства УСО, шлюзы IT/OT-протоколов, беспроводные решения и даже интегрируют свои сервисы в облака.

Будущее стало настоящим! Мы не успеем заметить, как Интернет вещей будет букваль-но повсюду, как это в свое время произошло с мобильными телефонами. Нет смысла чего-то ждать, поэтому мы готовы принять участие в создании инновационных решений прямо сейчас, опираясь на наш многолетний экс-пертный опыт в системах АСУ ТП и открытость к технологиям будущего.

Михаил Селезнев, продакт-менеджер по направлению АСУ ТП ООО «АйПиСи2Ю»

https://ipc2u.ru/



циумом Trusted Computing Group (TCG) и стандартизированы по ISO / IEC1188915.

Поскольку устройства Интернета вещей становятся более умными и бо-лее связанными, многие поставщики

начинают использовать для них облач-ные обновления. Растущие требования к безопасности ведут к росту количества устройств, использующих протоколы TPM и TNC, как и на рынке ПК.

БЕСПРОВОДНЫЕ ТЕХНОЛОГИИВдохновляющие примеры роста при-

были на инвестированный капитал связаны с экономией энергии в умных офисных зданиях. Крупные компании с несколькими офисами, подписавшиеся на подключенные системы управления энергопотреблением на основе датчи-ков, сообщают, что они экономят мил-лионы долларов на электроснабжении

и освещении (рис. 5). Подобные системы основаны на сочетании датчиков движе-ния (пассивных ИК-датчиков), темпера-туры и освещенности.

Идея использования арматуры под-ключенных светодиодных светильников в качестве платформы Интернета вещей в смарт-офисах обещает пользователям много преимуществ:

Ист

очни

к: IH

S M

arki

tИ

сточ

ник:

IHS

Mar

kit

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

, .

6-

Рисунок 3. Средние продажные цены датчиков для iPhone

Рисунок 4. Инфраструктура безопасности систем Интернета вещей

* Открытый ключ RSA используется для шифрования открытого текста в зашифрованном тексте и состоит из модуля n и общедоступного экспонента e.** Secure Hash Algorithm 1 – алгоритм криптографического хеширования.

Защ

ищен

ный

вход

/вы

ход Криптографический процессор

Генератор случайных чисел

Генератор ключей RSA*

SHA-1** хэш-генератор

Механизм шифрования с расшифровкой подписи

Постоянная память

Ключ одобрения (EK)

Корневой ключ хранения (SRK)

Универсальная память

Регистры конфигурации платформы (PCR)

Атрибуты идентификации (AIK)

Клавиши хранения



■ используются имеющиеся источники питания и возможности подключения;

■ платформа масштабируема с точки зрения услуг (многие компании, пред-лагавшие вначале управление энер-госнабжением и освещением, рас-ширили свои услуги до оптимизации и управления пространством, обеспе-чения безопасности и т. д.);

■ платформа масштабируема с точки зрения датчиков;

■ современная арматура смарт-прибора включает в себя пассивные ИК-датчики движения, датчики тем-

пературы и датчики окружающего света;

■ в некоторых случаях также исполь-зуются Bluetooth-маяки для логисти-ческих приложений и датчики цвета для повышения производительности труда работников;

■ в будущем ожидается добавление датчиков точного обнаружения при-сутствия и подсчета людей, датчиков CO2 для повышения производитель-ности труда работников.

Продолжение следует…

IoT Trend Watch 2018. IHS Markit, February 2018: https://cdn.ihs.com/www/pdf/IoT-Trend-Watch-eBook.pdf

Беспроводная передача данных на скорости 100 Гбит/с по стандарту IEEE802.15.3dКлючевые слова: телекоммуникации, беспроводная связь, терагерцовая фотоника.

Благодаря сочетанию специализи-рованной архитектуры и терагерцовых

электронных схем на основе фотонных технологий становится возможным до-

Ист

очни

к: IH

S M

arki

t

Рисунок 5. Подключенное освещение становится платформой для развертывания датчиков Интер-нета вещей для различных систем управления умными зданиями с использованием облачных ре-сурсов

Компания Tektronix (США) и Институт электроники, микроэлектроники и на-нотехнологий (Франция) продемонстрировали возможности беспроводной передачи данных на скорости 100 Гбит/с с использованием нового стандарта IEEE802.15.3d.

Интеллектуальный датчик

Шлюз Блок управления энергопотреблением

Обработка данных в облаке в реальном масштабе времени

Беспроводная связь Сеть Ethernet

Интерактивное взаимодействие



стижение скорости передачи данных в 100 Гбит/с с использованием одной несущей частоты. Данный подход позво-ляет заполнить собой пробел, который существует между оптоволоконными и радиотехнологиями.

В совместном проекте компании Tektronix и Института электроники, микроэлектроники и нанотехнологий усовершенствованная система коди-рования данных, терагерцовая фото-ника, широкополосные и линейные устройства связи были использованы для установки сверхскоростного бес-проводного соединения в диапазоне ча-

стот от 252 до 325 ГГц, что соответству-ет недавно опубликованному стандарту IEEE802.15.3d.

Стандарт IEEE802.15.3d был создан для обеспечения беспроводных соедине-ний с высокой скоростью передачи дан-ных при условии снижения сложности, стоимости и энергопотребления. Цель его появления – развитие перспектив-ных технологий, связанных с низкоча-стотной областью терагерцового спек-тра. Возможные сферы применения нового стандарта связаны с потреби-тельскими мультимедийными система-ми, беспроводными коммутируемыми

В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ: IEMN

IEMN (The Institute of Electronics, Microelectronics and Nanotechnology, Институт электроники, микроэлектро-ники и нанотехнологий) – главная французская лабо-ратория, специализирующаяся на микро- и наноэлек-тронике, MEMS, оптике и акустике.

Штаб-квартира: г. Лилль, Франция.


Кол-во сотрудников: около 500 чел.

Годовой бюджет: 30 млн евро.

Деятельность института финансируется советом региона О-де-Франс, администра-тивным центром которого является г. Лилль. Лаборатория располагает уникальными тех-ническими мощностями: чистой комнатой для микро- и нанопроизводства площадью 1600 м2, входящей в состав сети Renatech, платформой для технической спецификации высокочастот-ных РЧ и MEMS, платформой ближнего поля с атомно-силовыми и сканирующими зондо-выми микроскопами, телекоммуникационны-ми платформами и платформами электромаг-нитной совместимости.

Институт активно сотрудничает с предста-вителями реального сектора, государствен-ных структур и образовательных учреждений. На его базе реализуются среднесрочные парт-нерские программы, долгосрочные исследо-вательские проекты, осуществляется подго-товка магистров и докторов наук. Большое значение институт придает не только прак-тическим возможностям использования ре-зультатов своих исследований, но и социаль-ным, культурным и экономическим эффектам своей деятельности, оказывающим влияние на развитие общества.



двухточечными приложениями в ЦОДах, беспроводными системами трансляции и ретрансляции, внутриустройственны-ми системами связи, а также приложе-ниями, направленными на обеспечение высокой скорости загрузки больших объемов мультимедиа-данных или об-мен файлами между двумя близко рас-положенными устройствами.

Достижение скорости в 100 Гбит/с и выше требует расширения несущих частот до миллиметрового или субмил-лиметрового диапазона (около 300 ГГц), который также известен как «терагер-цовый спектр». Используя оптические когерентные технологии и терагерцовые приемники, проект компании Tektronix

и Института электроники, микроэлектро-ники и нанотехнологий наглядно про-демонстрировал успехи, достигнутые в направлении создания пригодных к экс-плуатации беспроводных линий связи с использованием терагерцовых частот и скоростью передачи данных, сопоста-вимой с той, которая достигается на ос-нове применения оптических технологий.

Демонстрация возможностей беспро-водной передачи данных тесно связа-на с целым рядом французских иссле-довательских проектов, направленных на развитие терагерцовых систем связи: TERALINKS, реализуемого консорциу-мом Era-net Chistera, а также COM’TONIQ и TERASONIC, финансируемых Нацио-

В ЦЕНТРЕ ВНИМАНИЯ: TEKTRONIX

Tektronix – компания, специализирующаяся на произ-водстве испытательного и измерительного оборудо-вания. С 2016 г. входит в состав корпорации Fortive.

Штаб-квартира: г. Бивертон, шт. Орегон, США.


Создание компании пришлось на период революции в электронике, начавшийся сра-зу после Второй мировой войны, и сопрово-ждалось значительным технологическим про-рывом – изобретением первого триггерного осциллографа (модель 511) сооснователем компании Говардом Воллюмом.

В качестве основной продукции компании Tektronix выделяют:

■■ осциллографы;■■ анализаторы;■■ генераторы сигналов;■■ источники питания;■■ измерители;■■ оборудование для тестирования видеосиг-

налов;

■■ коммутационные системы и системы сбора данных;

■■ системы тестирования полупроводников;■■ комплектующие;■■ программное обеспечение.

Сегодня технологический прорыв компа-нии – осциллографы смешанных сигналов 5-й серии, которые используются инженерами все-го мира для разработки различных электронных систем, от умных часов до электромобилей.

С 2016 г. Tektronix изменила стратегию раз-вития, сконцентрировавшись на производстве измерительного оборудования для таких спе-циализированных областей, как вычислитель-ные системы, телекоммуникационные системы и автомобильная электроника.



нальным исследовательским агентством Франции. Мероприятию была оказана поддержка в рамках договора о сотрудни-честве между государством и регионами «Фотоника для общества», а также двух программ инициативы Equipex – FLUX, направленной на развитие высокоско-ростных поэтапных усовершенствован-ных систем передачи данных на основе беспроводных и оптоволоконных техно-логий, и ExCELSIOR, ориентированной на усовершенствование идентификации наноустройств и систем. Проведение де-монстрации стало вкладом в развитие Центра «Цифровой мир» Научно-иссле-довательского консорциума I-SITE Уни-верситета Лилля – Северной Франции.

Демонстрация производилась на мощ-ностях Института электроники, микро-электроники и нанотехнологий, На-нотехнологической сети Renatech и Научно-исследовательского института

IRCICA USR-3380. Было задействовано оборудование Tektronix: генератор коле-баний произвольной формы AWG70000, осциллограф DPO70000SX и когерент-ный оптический передатчик OM5110. Оптический сигнал был преобразован в сигналы терагерцового диапазона, ко-торые с помощью линз и зеркал сфоку-сировали на приемнике, где произвели их конвертацию в радиосигналы и после-дующую демодуляцию с помощью ши-рокополосного осциллографа компании Tektronix с технологией асинхронного че-редования во времени (см. рисунок).

Стоит отметить, что это не пер-вый случай сотрудничества компании Tektronix и Института электроники, ми-кроэлектроники и нанотехнологий. Так, в начале 2018 г. их совместными усилия-ми удалось впервые организовать пере-дачу данных при помощи терагерцового мультиплексора.

Tektronix, IEMN Demonstrate 100 Gb/s Wireless Transmissions Using New IEEE 802.15.3d Standard. PR Newswire, May 15, 2018: https://www.prnewswire.com/news-releases/tektronix-iemn-demonstrate-100-gbs-wireless-transmissions-using-new-ieee-802-15-3d-standard-300646184.html

Осциллограф Tektronix осуществляет преобразование (из оптического через терагерцовый в радио диапазон) и демодуляцию сигналов

Ист

очни

к: T

ektro

nix,

Inc.


Управление температурой электронных устройств при помощи ультразвуковых волнКлючевые слова: ультразвуковые волны, нейтронное рассеяние, кристаллическая решетка, управление температурой.

В ходе исследования, проведенного специалистами Национальной лабора-тории Ок-Ридж, был открыт новый спо-соб управления потоками тепла, заклю-чающийся в передаче энергии чистого движения атомов на более высоких ско-ростях по сравнению с теми, которые можно достигнуть при использовании фононов16. Таким образом, появляются новые возможности управления темпе-ратурой в наноматериалах (например, при создании тепловых выключателей).

Понимание принципов передачи теп-ла, основанной на движении атомов, особенно важно с той точки зрения, что, несмотря на необходимость исполь-зования диэлектриков в электронных устройствах и их эффективность в пре-дотвращении короткого замыкания, при отсутствии свободных электронов передача тепла ограничивается имен-но энергией движения атомов. Способ нейтронного рассеяния был выбран для эксперимента по причине того, что дли-

ны волн и энергия нейтронов в опреде-ленной степени соответствуют атомным колебаниям.

Материалом для опытов по рассеи-ванию нейтронов послужил фресноит17, единичный кристалл которого был выра-щен компанией Meggitt Sensing Systems (г. Ирвайн, шт. Калифорния) и пере-дан Национальной лаборатории Ок-Ридж для дальнейших экспериментов. Фресноит отличается гибкой каркасной структурой, в которой, помимо основ-ного кристаллографического порядка, формируется не совпадающий с ним вы-шележащий альтернативный. Этим объ-ясняется возникновение возмущений, связанных с перегруппировками атомов в кристалле и обозначаемых термином «фазоны»: изменения фазы колеба-ний описывают несовпадения порядков в каркасной структуре.

Сдвиг фаз аккумулируется в склад-ках кристаллической решетки, образуя солитоны18. Те в свою очередь изменяют

Исследователи Национальной лаборатории Ок-Ридж (шт. Теннесси) Мини-стерства энергетики США впервые наблюдали колебания, происходящие во вре-мя перегруппировки атомов – так называемые фазоны, распространяющиеся в ультразвуковом диапазоне сквозь колеблющуюся кристаллическую решетку. Результатом этого открытия может стать значительное улучшение передачи тепла в диэлектриках и появление новых стратегий управления температурой в электронных устройствах будущего.

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Перспективные материалы


среду вокруг себя, что позволяет им дви-гаться со скоростью, превышающей ско-рость звука. Солитон представляет собой деформированный участок кристалла, где наблюдаются большие атомные сме-щения, а взаимоотношения между силой воздействия и величиной смещения но-сят нелинейный характер. Внутри него увеличивается жесткость материала, что и позволяет добиться более высоких ско-ростей передачи энергии.

Эксперименты по рассеиванию ней-тронов проводились с использованием времяпролетного спектрометра на базе источника нейтронов с расщеплением ядра и трехосного спектрометра на базе исследовательского реактора изотопов с высокой плотностью потока. В нача-ле исследований был задействован им-пульсный источник нейтронов с различ-ными уровнями энергии. Спектрометр отбирал нейтроны, соответствовавшие заданному узкому диапазону энергии, и рассеивал их таким образом, чтобы датчики могли отображать передачу энергии и импульса в широком диапазо-не. При проведении экспериментов была задействована значительная область из-мерений по причине того, что выявлен-

ное расположение изучаемых характе-ристик не соответствовало ожиданиям исследователей. Выбранный подход по-вышал шанс на определение скорости распространяющихся фазонов, которая рассчитывалась на основании крутизны их кривых дисперсии19.

После того как подобным образом была выявлена область кристалла для дальнейшего изучения, с помощью трех-осного спектрометра на нее направили постоянный поток нейтронов.

По итогам экспериментов с помощью нейтронного рассеяния была измерена скорость фазонов. Выявленные показа-тели в 2,8 и 4,3 раза превышали есте-ственные скоростные лимиты продоль-ных и поперечных акустических волн. Результаты измерений поразили самих исследователей: они не ожидали, что смогут наблюдать такие высокие скоро-сти колебаний без затухания.

В дальнейшем специалисты лабора-тории планируют изучить другие кри-сталлы, способные приводить к враще-нию фазонов: характер такого вращения может меняться под воздействием на-пряжения электрического поля, а также изменений температуры.

Supersonic waves may help electronics beat the heat. ScienceDaily, May 17, 2018: https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180517142527.htm

Исследования нейтронного рассеяния решеточного возбуждения в кристалле фресноита открывают путь к ускорению переноса тепла

Ист

очни

к: O

ak R

idge

Nat

iona

l Lab

orat

ory,

US

Dept

. of E

nerg

y; g

raph

ic

artis

t Jill

Hem

man

http://instel.ru/izdaniya/


В школе в Абу-Даби детей учат письму с помощью роботизированной руки MoalemКлючевые слова: робототехника, искусственный интеллект.

Роботизированная рука Moalem (в пе-реводе с арабского «учитель») была раз-работана на кафедре электроники и ком-пьютерной инженерии Нью-Йоркского университета в Абу-Даби. Создателей вдохновило наблюдение за настоящими учителями, которые для обучения пись-му иногда держат и самостоятельно на-правляют руку ребенка.

Новое устройство помогает детям правильно рисовать характерные эле-менты букв. Оно способно предоставлять обратную связь в визуальной форме, по-сылать вибрационные сигналы на стилус и физически двигать руку ребенка в слу-

чае, если она отклонилась от правильно-го направления.

На сегодняшний момент создана пробная версия устройства, и ученики школы Cranleigh в Абу-Даби находятся в числе первых ее пользователей. Робо-тизированная рука применяется здесь для обучения письму группы детей в воз-расте от пяти до семи лет. Занятия прохо-дят три раза в неделю по 10 минут. Про-цесс обучения характеризуется высоким уровнем вовлеченности со стороны де-тей – помимо всего прочего ученики ин-тересуются технологиями, с помощью которых было создано новое устройство.

ПРИНЦИП РАБОТЫРоботизированная рука оборудована

двигателями, которые позволяют ей пе-ремещаться. Дети берут прикрепленный к ней стилус, и роботизированная рука направляет их движения для формиро-вания нужного начертания букв. Письмо осуществляется на цифровой бумаге – экране, на котором отображается ре-зультат работы ребенка.

Устройство обладает встроенной функцией для развития правильного произношения: в процессе работы над

написанием определенной буквы ребе-нок одновременно изучает и правила ее произношения благодаря сопровождаю-щей процесс голосовой информации.

Таким образом, в ходе обучения одно-временно задействуются органы зрения, осязания и слуха. Однако опытные учите-ля хорошо знают, что ученики усваивают материал с разной скоростью и требуют разного уровня помощи со стороны пре-подавателя. Способен ли искусственный интеллект учесть указанные различия

В школе Cranleigh в Абу-Даби при освоении навыков письма дети пользу-ются помощью не только традиционных учителей, но и роботизированной руки Moalem, снабженной искусственным интеллектом.

РОБОТОТЕХНИКА

Робототехника


и найти оптимальный подход к каждому ученику?

На кафедре электроники и компью-терной инженерии Нью-Йоркского уни-верситета в Абу-Даби отвечают на по-ставленный вопрос положительно. Разработанное здесь устройство обла-дает тремя режимами обучения.

Режим полного сопровождения пред-полагает, что ученики, беря в руки стилу-сы, пассивно следуют движениям, кото-рые им задает роботизированная рука, без необходимости прикладывать соб-ственные усилия.

Режим частичного сопровождения предполагает, что ученик берет стилус и выполняет движения, необходимые для написания букв, самостоятельно. При этом устройство выявляет разницу меж-ду результатом работы ребенка и образ-цовым написанием, к которому следует стремиться в процессе обучения. Физи-ческое воздействие на траекторию дви-жения руки ребенка производится толь-ко в случае обнаружения значительных отклонений от желаемой траектории.

В ходе тестирования устройства было выявлено, что первый режим не отлича-ется высоким уровнем интерактивности.

Это ведет к постепенному снижению внимания ребенка, в результате чего он не отдает себе полного отчета в том, над какими именно элементами он в дан-ный момент работает. В итоге устрой-ство было дополнено третьим режимом, который повторяет режим полного со-провождения, но при этом обладает до-полнительной функцией – вибрацией. Вибросигнал позволяет вернуть внима-ние ребенка к процессу письма, при этом функцию можно настроить таким обра-зом, чтобы вибрация подавалась только при написании особо сложных элементов.

Устройство способно записывать все движения, совершаемые учеником. По-лученные данные могут использоваться для оценки качества письма, которую учитель осуществляет самостоятельно или с применением специализирован-ных компьютерных программ, а кроме того, помогают выявить наиболее повто-ряющиеся ошибки, что позволит в даль-нейшем усовершенствовать применяе-мую систему обучения.

В школе будущего роботизированная рука способна стать эффективным обу-чающим инструментом. Важная пробле-ма современной школы состоит в том,

Ист

очни

к: w

ww

.tes.

com

Обучение ребенка с помощью роботизированной руки

Робототехника


что у учителя в классе зачастую нет возможности уделять внимание каждо-му ученику. Если же оборудовать класс достаточным количеством роботизиро-ванных рук, каждый ребенок сможет по-лучать обратную связь в процессе обу-чения.

Заявленная цена комплекта, состо-ящего из руки, экрана и стилуса, со-ставляет 300 долл. США. Сравнительно низкая стоимость устройства позволит в перспективе не только оборудовать ими школы, но и приобретать их для до-машнего использования.

Parker, Kate. Meet the Robot Teaching Pupils How to Handwrite. Tes, May 20, 2018: https://www.tes.com/news/meet-robot-teaching-pupils-how-handwrite


Широко известно, что рукописное пись-мо – важный элемент развития ребенка. Оно способствует выстраиванию множества ней-ронных связей, развитию головного мозга и соответственно навыков мышления в целом.

В том числе поэтому данному процессу в на-чальной школе уделяется большое внимание.

Разнообразные электронные устройства, бесспорно, облегчают нашу жизнь. И при ши-роком использовании в начальных классах по-добных роботизированных помощников, ко-нечно, серьезно снизится нагрузка на учителя. Но не стоит забывать, что в образовании принци-пиально важным является взаимодействие меж-ду учителем – живым человеком – и учеником. Это не только вербальное общение, но и во мно-гом невербальное, через прикосновение, когда учитель правильно ставит руку, помогает и т. д.

К каким последствиям может привести ис-ключение человеческого общения на таком важном этапе развития, как обучение письму, неизвестно. Не стоит думать, что последствия обязательно будут негативными, вполне воз-можно, что мы выйдем на новый этап разви-тия. Однако любые новшества в систему обра-зования надо вводить аккуратно и осознанно, с пониманием последствий и оценкой рисков.

Мария Артамонова, руководитель дошкольного отделения ГБОУ

школа 1241 г. Москвы


1 Fabless (от FABricationLESS) – тип организации полупроводникового биз-неса, при котором фирма занимается только разработкой, проектированием и маркетингом ИС.

2 FTC (Federal Trade Commission) – Федеральная комиссия США по торгов-ле, регулятивная комиссия со статусом независимого ведомства, контролирую-щая соблюдение антитрестовского за-конодательства и законов о защите прав потребителей, а также деловую актив-ность компаний, занимающихся торгов-лей между штатами, с целью недопу-щения недобросовестной конкуренции и предотвращения недобросовестной ре-кламы. Держит под контролем ценовые соглашения и процессы слияния фирм

3 FDA (U. S. Food and Drug Administration) – Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продук-тов и медикаментов, агентство Мини-стерства здравоохранения и социальных услуг США.

4 SDK (software development kit) – набор инструментальных средств раз-работки программного обеспечения, включающий библиотеки, заголовочные файлы, help-файлы, документацию и т. п.

5 WDRC (wide dynamic range compression) – широкое динамическое сжа-тие (звукового) диапазона. В зависимо-сти от уровня громкости весь диапазон звукового сигнала разбивается на сег-менты, в которых задается индивидуаль-ный коэффициент усиления.

6 Краевые вычисления (edge computing) – метод оптимизации облачных вычислительных систем путем переноса обработки данных на границу сети вбли-зи источника данных, благодаря чему снижается трафик между датчиками и центром обработки данных.

7 LTE (long term evolution) – мобиль-ный протокол передачи данных про-

екта 3GPP, являющегося стандартом совершенствования технологий CDMA и UMTS, используется для 4G-поколения мобильной связи (4G LTE).

8 Интероперабельность (interoperability) – функциональная совместимость, возможность взаимодействия программ-ных и аппаратных изделий разных (за-данных) поставщиков.

9 Малая сота (также малая ячейка, small cell) – узел радиодоступа с малой потребляемой мощностью, работающий в лицензируемом и нелицензируемом спектрах и обладающий диапазоном действия от 10 м до 1–2 км (по сравне-нию с несколькими десятками км у ма-кроячеек (макросот)). Важный элемент разгрузки данных сетей третьего поко-ления (3G). К малым сотам относятся фемтосоты, пикосоты и микросоты.

10 STT MRAM (spintransfer torque MRAM) – магнитная память на эффекте переключения спинового момента элек-трона.

11 Кремниевый завод (foundry) – производство ИС по спецификациям за-казчика с предоставлением широкого спектра услуг по использованию различ-ных средств проектирования ИС.

12 Премиальная цена (premium price, также цена с надбавкой, цена с премией) – цена товара или услуги, установ-ленная на более высоком уровне, чем у конкурентов (например, благодаря на-личию у товара или услуги уникальных особенностей либо благодаря интересу потребителей к данной торговой марке).

13 Roots of trust (RoT) – набор функ-ций в доверенном вычислительном мо-дуле (TPM), которому всегда доверяют операционную систему компьютера.

14 Trusted platform module (TPM) – доверенный вычислительный модуль, в вычислительной технике название спецификации, описывающей крипто-

ГЛОССАРИЙ

Глоссарий


процессор, в котором хранятся крип-тографические ключи для защиты информации, а также обобщенное наи-менование реализаций указанной спец-ификации, например «чип TPM» или «устройство безопасности TPM»

15 ISO / IEC11889 – стандарт, содер-жащий определения команд доверенно-го платформенного модуля (TPM).

16 Фонон (phonon) – квант колеба-тельного движения атомов кристалла.

17 Фресноит (fresnoite) – минерал, впервые обнаруженный в метаморфи-ческих породах округа Фресно (шт. Ка-

лифорния, США). Перспективный мате-риал для создания датчиков благодаря своим пьезоэлектрическим свойствам, позволяющим преобразовывать меха-нические напряжения в электрические поля.

18 Солитон (soliton) – уединенная волна, распространяющаяся с неболь-шими потерями энергии и при этом со-храняющая свою форму.

19 Дисперсия (dispersion) – отноше-ние между длиной волны и энергией, характеризующей распространяющуюся волну.

В СЛЕДУЮЩЕМ ВЫПУСКЕ

■■ Европейская комиссия предложила ра-мочные условия для отбора прямых ино-странных инвестиций. В свою очередь, Международная организация поставщиков полупроводникового оборудования и мате-риалов предложила европейским политикам три своих рекомендации по этому вопросу. Во-первых, чтобы поддержать сложную мировую экосистему производителей полу-проводниковых приборов, Евросоюзу стоит оставаться открытым для международных инвестиций. А во-вторых и в-третьих – не-обходимо прилагать больше усилий к фор-мированию торговых и инвестиционных соглашений, поддерживающих доступ ев-ропейских фирм на зарубежные рынки.

■■ Как известно, по мере масштабирования ИС значительное число изготовителей пе-решло на обработку пластин диаметром

300 мм, а доля и число заводов, обрабаты-вающих 200-мм пластины, постоянно со-кращались. На таких пластинах в основном производятся аналоговые ИС, MEMS и РЧ ИС. Однако в последнее время, в том чис-ле благодаря развитию Интернета вещей, спрос на эти приборы быстро растет, что уже привело к дефициту мощностей и обо-рудования для обработки пластин. Ситуа-ция дефицита продлится до конца 2018 г., а возможно, сохранится и в 2019-м.

■■ При переходе к изготовлению ИС с тополо-гиями 10/7 нм производители сталкивают-ся с множеством проблем как собственно на заводе по обработке пластин, так и за его пределами. Одна из связанных с масштаби-рованием ИС технологий, а именно метроло-гия, часто остается за пределами внимания. Между тем эта дисциплина, позволяющая измерять элементы и определять характе-ристики структур, помогает увеличивать выход годных как в лабораторных услови-ях, так и в условиях массового производ-ства. На уровне топологий 28 нм и выше метрология имела дело с планарными (дву-мерными) структурами с большими разме-рами элементов. Сейчас же ей приходится сталкиваться с трехмерными структурами и малыми размерами топологических эле-ментов.

27%

23%

16%

17%

5% 8%

10%

-

- « »

inradel.ru

,

. inradel.ru .: 8 (495) 940-65-00 8 (495) 940-65-47

– !

http://inradel.ru/

http://inradel.ru/

ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ6660).pdf · ЭКСПРЕСС-ИНФОРМАЦИЯ ПО...

Documents