Анализ возможностей импортозамещения электронной компонентной базы

Посвящается 70-летнему Юбилею СибГУТП.
авторы

            АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ИМПОРТОЗАМЕЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ КОМПОНЕНТНОЙ БАЗЫ


Монография

Под ред. проф. А. Н. Игнатова















Москва Вологда « Инфра-Инженерия» 2023

УДК 621.383
ББК 32.81
     А64

Авторы:
И. В. Гришина (гл. 1), Н. Е. Фадеева и Е. Н. Васильева (гл. 2),
А. В. Полянская (гл. 3), В. Л. Савиных (гл. 4), И. А. Деребезов и И. Б. Елистратова (гл. 5), А. Н. Игнатов (гл. 6, 13, 14), Е. В. Морозов (гл. 7), А. И. Брикман (гл. 8),
А.  И. Стрельцов (гл. 9), В. В. Шубин (гл. 10), В. В. Шевченко (гл. 11),
В.  Я. Вайспапир (гл. 12)

Рецензенты:
к. т. н., заместитель генерального директора по научной работе
     АО «Новосибирский завод полупроводниковых приборов Восток» А. В. Глухов;
к. т. н., доцент Московского технического университета связи и информатики (МТУСИ)
Г. И. Сорокин




А64       Анализ возможностей импортозамещения электронной компо-
      нентной базы : монография / [Гришина И. В. и др.] ; под ред. проф. А. Н. Игнатова. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2023. - 332 с. : ил., табл.
           ISBN 978-5-9729-1402-9

           Рассматривается состояние разработок отечественных и зарубежных фирм в области электронной компонентной базы. Предлагается методика автоматизированного поиска перспективных компонентов. Определяются перспективные типы электронных приборов и интегральных микросхем, которые должны серийно выпускаться предприятиями Российской Федерации с целью внедрения в отечественной электронной технике четвертого и пятого технологических укладов.
           Для инженерно-технических работников, связанных с разработкой и использованием современной электронной компонентной базы. Может быть полезно студентам и аспирантам электротехнических и радиотехнических вузов.

УДК 621.383
ББК 32.81








ISBN 978-5-9729-1402-9

© Коллектив авторов, 2023
     © Издательство «Инфра-Инженерия», 2023
                            © Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2023

            ПРЕДИСЛОВИЕ



    Актуальной задачей для Российской Федерации является разработка электронной техники на отечественной компонентной базе, не уступающей по совокупности технико-экономических показателей зарубежным аналогам.
    В настоящей работе проводится анализ состояния электронных компонентных баз отечественных и зарубежных фирм. В результате определяются перспективные типы электронных приборов и интегральных микросхем, которые должны серийно выпускаться предприятиями Российской Федерации с целью внедрения в отечественной электронной технике четвертого и пятого технологических укладов.
    Важной задачей является выявление перспективных компонентов для систем интеллектуальной электроники и энергетических систем ЭНЕРНЕТ и разработка функциональных узлов на их основе.
    Национальная программа «Цифровая экономика» предполагает развитие энергетики нового поколения ЭНЕРНЕТ, отличающейся высокой энергоэффективностью, энергосбережением и экологичностью.
    Цифровая экономика требует создания и внедрения высокотехнологичного оборудования. Особую роль выполняют системы Smart Grid и интеллектуальные электронные системы.
    Они гарантируют решение проблем ресурсо- и энергосбережения и создания многообразных и многофункциональных интеллектуальных систем на базе современных перспективных компонентов.
    Стратегией развития электронной промышленности предусматривается обеспечение технологической независимости в области приоритетной электронной компонентной базы, радиоэлектронной и микроэлектронной аппаратуры, обеспечение потребностей в современной отечественной электронной технике.
    В госпрограммы Российской Федерации вводится обязательный показатель: «применение отечественной электроники». Предусматриваются субсидии на создание и разработку электронной компонентной базы (ЭКБ) и модулей на их основе.
    Количество участников в реестре организаций, оказывающих услуги по проектированию и разработке ЭКБ, превышает 100.
    Вопросы поиска перспективных компонентов электронной техники возникают как на этапе разработки, так и на этапах их использования в функциональных узлах, в аппаратуре и системах.
    В мире освоена широкая номенклатура электронных приборов и интегральных микросхем, что создало проблему, называемую «тиранией количеств». В настоящее время у инженеров-разработчиков электронной аппаратуры имеется много альтернативных вариантов. Выбор оптимального варианта возможен лишь при решении многокритериальных задач, связанных с анализом огромных массивов справочной литературы.
    Авторы монографии решают задачу разработки автоматизированной системы поиска перспективных компонентов электронной техники. Основными

4

элементами такой системы являются параметрические модели пассивных и активных приборов, аналоговых и цифровых компонентов оптоэлектронных систем, датчиков, аккумуляторов и вторичных источников питания, интегральных схем высокой степени интеграции, а также соответствующие им базы данных основных параметров и показателей.
    Основу книги составляют материалы сотрудников кафедры технической электроники СибГУТИ, полученные в результате работы по гранту «Разработка и исследование компонентов интеллектуальных систем электроники и энергетики», выполненного в рамках Государственного задания № 071-03-2022-001.
    Из-за большого объема справочных данных компонентов электронной техники в настоящей работе приводятся фрагменты баз данных, а в полном объеме базы данных будут приведены в справочном пособии «Справочник по компонентной базе микро- и наноэлектротехники», которое готовится к печати издательством «Инфра-Инженерия».
    Авторами коллективной монографии, подготовленной под общей редакцией профессора А. Н. Игнатова, являются:
    Глава 1 подготовлена Гришиной И. В.
    Глава 2 подготовлена Фадеевой Н. Е. и Васильевой Е. Н.
    Глава 3 подготовлена Полянской А. В.
    Глава 4 подготовлена Савиных В. Л.
    Глава 5 подготовлена Деребезовым И. А. и Елистратовой И. Б.
    Глава 6 подготовлена Игнатовым А. Н.
    Глава 7 подготовлена Морозовым Е. В.
    Глава 8 подготовлена Брикманом А. И.
    Глава 9 подготовлена Стрельцовым А. И.
    Глава 10 подготовлена Шубиным В. В.
    Глава 11 подготовлена Шевченко В. В.
    Глава 12 подготовлена Вайспапиром В. Я.
    Глава 13 и 14 подготовлена Игнатовым А. Н.
    Авторы выражают благодарности студентам кафедры технической электроники СибГУТИ Заварзину Я. Д., Воловодовой В. М. и др. за помощь в подготовке книги к изданию.
    Авторы надеются, что книга будет полезна преподавателям, студентам, магистрантам, аспирантам технических ВУЗов, а также инженерно-техническим работникам, занимающимся производством и эксплуатацией электронной техники на основе современной электронной компонентной базы.

5

            1. ПАССИВНЫЕ КОМПОНЕНТЫ


            1.1. Общие сведения


    Радиодеталь, которая может только получать энергию, и при этом накапливать, рассеивать или поглощать её в магнитном или электрическом поле, называется пассивным компонентом. К ним относятся:
    •  резисторы;
    •  конденсаторы;
    •  индуктивности, дроссели и трансформаторы.
    Резистор - это элемент электрической цепи, оказывающий сопротивление протекающему через него току. Название элемента происходит от латинского слова «resisto» - «сопротивляюсь».
    Конденсатор - это элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделенных диэлектриком, и предназначенный для использования его электрической емкости. В классическом понимании конденсатором является радиоэлектронное устройство, предназначенное для накопления энергии электрического поля, обладающее способностью накапливать в себе электрический заряд, с последующей передачей накопленной энергии другим элементам электрической цепи. Устройства очень часто используют в различных электрических схемах.
    Катушки индуктивности - это элементы, способные накапливать энергию магнитного поля.
    Дроссели - устройства, представляющие собой катушки индуктивности и предназначенные для ограничения переменной составляющей электрического тока.
    Чип-компоненты - это резистор, конденсатор и индуктивность, имеющие маленькие размеры и используются в печатных платах.
    Резистор рассеивает энергию, в то время как конденсатор и катушка индуктивности накапливают энергию, но они не могут использовать этот источник энергии самостоятельно.


            1.2. Фирмы-производители пассивных компонентов


        1.2.1. Российские производители пассивных компонентов

    1.      ГК «АБСОЛЮТ» производит и поставляет мощные проволочные резисторы серии С5-35В, С5-36В (аналог ПЭВ и ПЭВР), а также комплекты крепежей к ним. Преимуществом являются высокое качество, конкурентоспособные цены и короткие сроки. Воронежская область, Воронеж, ул. Свободы, 75, https://rusabsolut.ru.
    2.      ООО РЭЗ «Рикон» изготавливает мощные проволочные резисторы, до-грузочные резисторы, охладители для силовых тиристоров и диодов, панели ди

6

одов, панели резисторов, силовые панели, панели реле на высококлассном оборудовании с применением минимальной доли ручного труда, что позволяет обеспечить высокое качество нашей продукции. Воронеж, Бульвар Победы 50В, http://vkzr.ru.
     3.      Специализированное предприятие по производству промышленного оборудования Резистор КЭМ является одним из лидеров в сфере комплексных поставок комплектующих деталей и узлов оборудования для предприятий всех сфер деятельности вот уже более 10 лет. г. Екатеринбург, пер. Проходной, д. 5А, строение А, http://resistor1.ru.
     4.      Компания «Синус-Электро» - динамично развивающиеся предприятие, работающее на рынке электротехнической продукции. Оно специализируется на производстве различных видов дросселей и фильтров. г. Новосибирск, ул. Часовая, дом 6/2, http://sinus-electro.ru.
     5.      Группа компаний «Северо Западная Лаборатория» в настоящее время является крупнейшим в России и странах СНГ поставщиком ферритовых материалов и изготовителем моточных изделий на их основе. г. Санкт-Петербург, ул. Варшавская, дом 5А, литера Л, пом. 5-Н, http://ferrite.ru.
     6.      Квар - это единственное предприятие в РФ, производящее всю линейку силовых конденсаторов и оборудования на их базе: силовые конденсаторы (косинусные конденсаторы, конденсаторы связи, конденсаторы делительные, электротермические конденсаторы, конденсаторы для преобразовательной техники, RC-цепи), конденсаторные установки, батареи статических конденсаторов, фильтры высших гармоник, статические тиристорные компенсаторы, устройства продольной компенсации и другое оборудование для компенсации реактивной мощности, нормализации показателей и повышения надежности электроснабжения. г. Серпухов, ул. Чехова, д. 87, http://kvar.su.
     7.      В настоящее время «НПО Промэлектроавтоматика» представляет организацию с хорошо развитой инфраструктурой. Сферы деятельности: комплектование, монтаж, наладка и сервисное обслуживание высоковольтного и низковольтного оборудования на промышленных предприятиях различных отраслей производства, гражданского и промышленного строительства. г. Москва, ул. Б. Почтовая, д. 38, стр. 5, http://pea.ru.
     8.      Кулон - крупнейший отечественный разработчик и производитель пассивных электронных компонентов специального (для обеспечения Гособоронзаказа) и народно-хозяйственного назначения, в том числе: универсальных серий многослойных керамических конденсаторов; многослойных керамических конденсаторов специального назначения, предназначенных для работы в СВЧ- и УВЧ-диапазонах, отличающихся низкими диэлектрическими потерями; керамических конденсаторов трубчатой и дисковой многослойной конструкции, применяемых как помехоподавляющие элементы аппаратуры; проходных фильтров, созданных на основе емкостных элементов указанных конструкций и предназначенных для подавления высокочастотных помех в аппаратуре. г. Санкт-Петербург, ул. Профессора Качалова, д. 3, http://kulon.spb.ru.

7

    9.     АО «НПО «ЭРКОН» являясь серийным производителем резисторов и индуктивностей, используемых для производства электроники (источников питания, инверторов, конверторов, усилителей, телекоммуникационной аппаратуры и другой РЭА). Система менеджмента качества предприятия сертифицирована на соответствие требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015 и дополнительным требованиям ГОСТ РВ 15.002-2012, ЭС РД 009-2014 в Системе сертификации «Военный регистр» и «Электронсерт», что предоставляет право на разработку новых видов и производство серийной продукции в интересах Министерства обороны РФ. АО «НПО «ЭРКОН» обладает большим потенциалом импортоза-мещения. АО «НПО «ЭРКОН» производит чип-резисторы, чип-индуктивности. 603104, Россия, г. Нижний Новгород, ул. Нартова, 6, помещение П3, 2 этаж, офис 204 сайт: www.erkon-nn.ru [2].

        1.2.2. Зарубежные фирмы-производители пассивных компонентов

    1.     NIC Components Corporation входит в состав Nippon Industries Co. Ltd, является разработчиком и производителем пассивных компонентов. Штаб-квартира корпорации NIC Components Corp. 100 Baylis Road Melville, NY 11747.
    2.     Компания ON Semiconductor Corporation относится к тем производителям электронных компонентов, продукция которых может быть использована в широком круге «общих применений». Штаб-квартира находится в городе Финикс (Phoenix), шт. Аризона, США.
    3.     О фирме - Bourns Inc. Более 55 лет Bourns является лидером в области производства электронных компонентов и подсистем для телекоммуникационного оборудования, автомобилестроения, контрольно-измерительной аппаратуры, компьютерной техники и других отраслей промышленности. Благодаря современным технологиям компания расширяет ассортимент предлагаемой продукции, которая включает подстроечные резисторы, гибридные сборки.
    4.     О фирме - Micro Commercial Components (MCC). Основанная в 1998 году, компания Micro Commercial Components Corp. (MCC) производит высококачественные дискретные компоненты для потребительского рынка. Ассортимент продукции MCC включает диоды, выпрямители, транзисторы, МОП-транзисторы, стабилизаторы напряжения и устройства защиты. Штаб-квартира компании находится в городе Чатсворт, Калифорния, США.
    5.     О компании Chilisin. Основанная в 1972 году, компания Chilisin является производителем индуктивностей, базирующимся в Тайване. За эти годы Chilisin выросла в глобальную корпорацию с заводами и офисами продаж в Тайване, Китае, Европе и США. Компания специализируется на производстве радиочастотных, силовых индуктивностей и индуктивностей для фильтрации ЭМП. В 1996 г. был сформирован стратегический альянс с компанией Yageo. С тех пор индуктивности Chilisin продаются также под торговой маркой Yageo. Продукция Chilisin широко применяется в изделиях признанных международных компаний, таких как Microsoft, Sony, Samsung, ПАСЕ, Panasonic, Nvidia, Foxconn, Harman Becker, Technicolor, Pantech, Quanta, Compal, Wistron, ASUS группы, MSI, Gigabyte, Alpha Networks, Zyxel, ChiMei, и т. д. [5].


8

            1.3. Классификация пассивных компонентов


    В зависимости от конструкционных особенностей, резисторы делят на следующие группы:
    •      Постоянные. У таких радиоэлементов два вывода с постоянным сопротивлением.
    •      Переменные. Принцип действия деталей основан на движении скользящих контактов.
    •      Нелинейные. Резисторы нелинейного типа изменяют сопротивление под воздействием напряжения, света или температуры.
    Конденсаторы отличаются друг от друга по материалу изготовления:
    •      Керамические. Используются для фильтрации высокочастотных помех, не чувствительны к полярности.
    •      Пленочные. Отличаются от других разновидностей конденсаторов высоким напряжением и малой утечкой тока.
    •      Электролитические. Применяются для фильтрации сетевых пульсаций. Изготавливаются из оксида металла.
    Катушки индуктивности классифицируются в группы по конструкции:
    •     однослойные и многослойные;
    •     на каркасах и бескаркасные;
    •     с сердечниками и без сердечников;
    •     экранированные и неэкранированные;
    по назначению:
      •  контурные;
      •  катушки связи;
    по частотному диапазону:
      •  дроссели высокой частоты;
      •  дроссели низкой частоты и т. п.
    Чип-резисторы по способу маркировки классифицируются на три типа:
    •  маркировка из трех цифр;
    •  маркировка из четырех цифр;
    •  маркировка из двух цифр и буквы [3].
    Чип-конденсаторы классифицируются на:
    •  керамические;
    •  танталовые;
    •  алюминиевые электролитические [5].
    Чип-индуктивности классифицируются по технологии:
    •  многослойные керамические индуктивности;
    •  керамические индуктивности с проволочной намоткой;
    •  ферритовые индуктивности с проволочной намоткой;
    •  ферритовые монолитные индуктивности [1].

9

            1.4. Параметрические модели пассивных элементов



    Параметрическая модель, содержащая перечень основных параметров и показателей, характеризующих работу резисторов, приведена в таблице 1.1.


Таблица 1.1

Параметрическая модель резистора

№ Обозначение        Расшифровка          Единица 
                                         измерения
1   Rh мин     Минимальное номинальное   Ом       
                    сопротивление                 
2   Rh макс    Максимальное номинальное  Ом       
                    сопротивление                 
3     РР      Ряд номинальных резисторов   б.р.   
4     Рн         Номинальная мощность    Вт       
5      Ц                 Цена              руб.   
6     ии         Источники информации      б.р.   

б.р. - величина, не имеющая размерности.

    Работа конденсаторов, как и любых других компонентов инфокоммуника-ционных и интеллектуальных систем, характеризуется основными параметрами, перечень которых представлен в таблице 1.2.


Таблица 1.2

Параметрическая модель конденсатора

№  Обозначение               Расшифровка               Единица 
                                                      измерения
1     Снмин        Минимальная номинальная емкость    ф        
2    Снмакс       Максимальная номинальная емкость    ф        
3 Группа по ТКЕ Группа по температурному коэффициенту   б.р.   
                               емкости                         
4      рк           Ряд номинальных конденсаторов       б.р.   
5      Uh              Номинальное напряжение         В        
6       ц                       Цена                    руб.   
7      ИИ               Источники информации            б.р.   

б.р. - параметр, не имеющий размерность.

    Параметрическая модель, характеризующая технический уровень и качественные показатели индуктивных элементов приведена в таблице 1.3.


10