Organizational Support for Development and Production of Micro-Electromechanical Systems Based on Cluster Approach

Одним из признанных в мировой практике инструментов повышения темпов экономического развития и конкурентоспособности являются кластеры.

Динамика экономического роста сегодня в России возможна, прежде всего, на основе достижения синергетического и мультипликационного эффекта связей. Именно кластерные инициативы сегодня могут составить основу развития промышленного ядра России.

Реализация кластерного проекта в Зеленоградской области направлена на решение задач замещения изделий МЭМС-технологий (микроакселерометры, микрогироскопы и др.), в том числе спецназначения, закупаемых по импорту, продукцией малых предприятий города Москвы.

Также целями проекта является создание условий для повышения конкурентоспособности и продвижения отечественного товаропроизводителя на внешнем и внутреннем рынках, активизация и поддержка развивающегося кластера инновационной продукции (стимулирование кооперации и частной предпринимательской инициативы фирм, участников кластера), формирование полного цикла разработка – производство – продажи МЭМС-продукции, распространение ноу-хау, технологий, включая организационную, по всей системе взаимосвязей в кластере.

Кластер микромеханики: общая информация и структура

1. Общая информация по микромеханическому кластеру г. Зеленоград MEMS – микроэлектромеханические системы (microelectromechanical systems) – это одно из современных научных и технологических направлений, активно развиваемые в мире.

MEMS – это соединение механики и полупроводниковой электроники, которые используются в малогабаритных микрокомпонентах. Под технологиями изготовления MEMS-устройств подразумеваются традиционные технологические циклы изготовления интегральных схем, адаптированные для создания трехмерных механических структур, а именно: объемная микрообработка, поверхностная микрообработка.

Микромеханические приборы имеют широкое применение. Их можно встретить в ряде оптических устройств, оптических сетях, в компьютерных игровых джойстиках, струйных принтерах, проекционных дисплеях, сотовых телефонах, микрогироскопах, биометрических системах контроля доступа, например, к ядерному оружию, медицинское оборудование/системы направленного действия медикаментов, и т.д.

О перспективности микромеханики говорит то, что мировой рынок MEMS растет ежегодно на 50%. По оценкам экспертов, доля MEMS-устройств, используемых в устройствах бытовой электроники, в ближайшие годы вырастет с 6% до 22%.

2. Структура кластера микромеханики в Зеленограде В России в отношении микромеханики сложилось следующее положение. Микромеханикой занимались предприятия, не связанные с микроэлектроникой. Разработчики шли от механики, которая имела устоявшиеся школы и приоритетные на мировом уровне результаты, о чем свидетельствуют наши достижения в области ракетной техники и космонавтики. Попытки получить серьезные результаты в области микромеханики были неудачными. Однако у ряда предприятий накоплен определенный задел в области разработки и расчетов оригинальных конструкций микромеханических систем, в области разработок аналоговых прецизионных схем управления, а также в области микроэлектронных технологий.

В Зеленограде складывается благоприятная ситуация для создания кластера по разработке и производству микроэлектромеханических систем.

Ядро МЭМС кластера (см. рис. на с. 164) состоит из ряда академических исследовательских учреждений, разработчиков, фабрики foundry, поставщиков, потребителей, профессиональных объединений, фасилитатора, расположенных в Зеленограде, а также партнеров и потребителей в регионах.

Рис. Структура кластера микроэлектромеханики, который будет создаваться в Зеленограде

Характеристики будущего кластера

1. Научно-исследовательский потенциал кластера микромеханики В значительной степени научно-исследовательский потенциал кластера представлен проектно-технологическим комплексом по разработке и производству полупроводниковых СБИС в составе 2-х технологических отделений – процессного и маршрутного, 9 дизайнерских центров проектирования СБИС и полупроводниковых приборов.

Общая численность проектно-технологического комплекса – 250 ИТР. Имеется оборудование для исследований, измерений и испытаний структур и микросхем в целом. Имеются рабочие станции для проектирования СБИС (116 рабочих мест). У специалистов есть опыт в постановке новых технологий.

2. Характеристика производственного оборудования, инфраструктуры Одним из основных факторов, влияющим на эффективность производства является объем выпуска продукции, который в свою очередь определяется мощностью и сбалансированностью технологических линий. В настоящий момент для производства МЭМС продукции может быть использована существующая линия, на которой массово производятся полупроводниковые изделия.

Технологический уровень – второй фактор повышения эффективности производства. В настоящее время технологический партнер – участник потенциального МЭМС кластера в качестве фабрики foundry располагает оборудованием, которое может обеспечить выпуск более 4 тыс. пластин в месяц с уровнем до 0,5 мкм.

Качество и надежность выпускаемых изделий отвечают современным требованиям. Предприятие сертифицировано на соответствие требованиям стандарта Минобороны РФ (ВОЕНСЕРТ) и Международным стандартам качества серии ISO 9001, испытательный центр предприятия внесен в Российский реестр испытательных центров, где проводятся квалификационные и периодические испытания выпускаемой продукции.

3. Производственные мероприятия кластера микромеханики:

– создание координационного совета по реализации проекта «МЭМС кластер»;

– формирование ряда технических заданий;

– разработка МЭМС технологии, включая комплекты технологической документации;

– разработка проекта и ТЭО участка специальных операций МЭМС технологии коллективного пользования;

– разработка пилотного изделия микромеханики;

– проведение маркетинговых исследований внешнего рынка;

– приобретение оборудования, подготовка и запуск участка специальных операций МЭМС технологии коллек-тивного пользования;

– разработка проекта (комплект нормативной документации) работы предприятий в режимах «кремниевая мастерская» и fabless.

4. Рынки сбыта продукции кластера Потенциальные потребители и области применения микромеханических инерциальных датчиков и систем: автомобилестроение, авиация, морской и речной флот, космос, нефте- и продуктопроводы, робототехника, спорт, медицина, системы виртуальной реальности, бытовая техника.

5. Ожидаемые результаты функционирования кластера:

– отработка технологии взаимодействия предприятий внутри кластера;

– повышение конкурентоспособности малых предприятий – участников кластера и их продукции;

– разработка микроэлектромеханической (МЭМС) технологии и организация производства дешевых электронных устройств микроакселераторов и микрогироскопов;

– разработка интегральной МЭМС технологии и организация производства датчиков первичной информации о параметрах движения;

– подготовка предприятий малого бизнеса к работе в режимах «кремниевая мастерская» и fabless-компания. Подготовка участка специальных операций МЭМС технологии, включая измерения на базе малого предприятия;

– создание новых предприятий и подготовка общего для кластера локального брэнда.

Перспективы

Объем продаж МЭМС составляет около 10 млрд долларов в год. Производство основано на интеграции массовых, типовых микроэлектронных процессов для МЭМС, что лежит в пределах существующих в кластере технологий. Очень малые размеры корпусов, высокая стойкость к ударам и ценовой отрыв (на 2 порядка) обеспечивают МЭМС приборам конкурентное превосходство. Потенциальными участниками кластера подготовлен проект «Разработка и реализация плана практических мероприятий развития МЭМС-кластера». В реализации проекта заинтересованы государственные стратегические организации.