Микро- и наноэлектроника: где вас будут ждать после МИФИ?

Мы продолжаем рассказ о новых образовательных программах НИЯУ МИФИ.  Одним из главных условий технологического суверенитета страны является собственная электронная база – отрасль электроники сегодня активно возрождается и потребность в специалистах в ней будет расти стремительно, кратно увеличиваясь от года в год. Новая образовательная программа «Интеллектуальные аппаратно-программные комплексы и системы» создана, чтобы готовить специалистов, в частности, для доверенных комплексов и систем микроэлектроники. Пресс-служба побеседовала с научным руководителем этой ОП, заведующим кафедрой электроники Института нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике Андреем Краснюком.

- Андрей Анатольевич, давайте представим условного школьника, у которого все отлично с математикой и физикой, но он не знает какие области этих наук выбрать для высшего образования. Каким ребятам подойдет эта образовательная программа?

- Во-первых, мотивированным, во-вторых тем, кто любит работать руками и в коллективе, у нас курс все-таки и инженерный, и научный. Но вообще, конечно, проектирование микросхем сегодня – это цифровой дизайн, поэтому здесь очень важны хорошая математическая подготовка, все современные САПРы – это математика и физика, при чем более широкие, чем в стандартных образовательных программах. Это, например, теория хаотических систем, аттракторы Лоренца, цепи Маркова, квантовые системы. Пусть ребят, которые любят математику и логику, это не пугает, все эти знания они получат в вузе. Ну и нужна предрасположенность к физике, так как мы все-таки занимаемся наноразмерными технологиями – я напомню, что в одном нанометре 4-5 атомных слоя, а у нас технологии в два-три нанометра… Это уже ядерная физика и квантовая механика.

- Каких специалистов вы готовите?  

- Если подняться до обобщений высокой степени – то специалистов по аппаратной и конструктивной безопасности критических систем и инженеров доверенных комплексов и систем, которые сегодня становятся наиболее востребованы для науки и промышленности. Современные вычислительные системы и комплексы можно сравнить с человеческим организмом: каждый орган работает на своих правилах и на своем языке, но один, даже маленький, сломанный орган может запустить разрушение всего организма. Важно построить современную систему таким образом, чтобы предотвратить подобную ситуацию как из-за внешних воздействий, так и из-за внутренних отказов.  Вот здесь как раз и возникает проблема конструктивной и аппаратной безопасности – чтобы все маленькие «узлы», «говорящие» каждый на своем языке, были бы безопасно вписаны в единую систему. Этим и занимаются инженеры-проектировщики и архитекторы современных вычислительных и управляющих систем. Эти системы еще называют доверенными.

Современные технологии в микроэлектронике – наноразмерные, они привели к тому, что элементы могут быстро, за пикосекунды, что-то посчитать для себя, но им сложно передавать результаты дальше за столь же короткое время. Системы сейчас переходят на другую архитектуру: от планарной, где они росли в разные стороны по законам Мура (согласно которому количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые два года, а чем меньше элементы, тем больше их можно разместить на чипе, что повышает его энергоэффективность и производительность) – к отказоустойчивой и 3D архитектуре.

Наши выпускники занимаются разработкой гетерогенных вычислительных систем. Что такое гетерогенные системы? Это аппаратные модули и комплексы, в которых в одном изделии присутствуют разные узлы и блоки, созданные по разным технологиям и принципам. Готовим также и специалистов-управленцев в области микроэлектронного производства, умеющих создавать актуальные маршруты проектирования – где в одном цикле объединяются разработки и изготовление элементов от разных поставщиков.

- Какими навыками будут обладать ваши выпускники?

- Основной – освоение этих технологий проектирования, связанных с самыми современными микроэлектронными производствами. В 2026 году в России создана Объединённая микроэлектронная компания (ОМК) с инвестициями 1 трлн рублей до 2030 года для производства чипов 28 нм и менее. Это федеральный проект, наверно, самый крупный инвестиционный проект за последние годы. Он очень сложный технологически, там очень востребованы именно физики и электронщики с фундаментальным образованием. В информационную составляющую проекта 250 млрд рублей вкладывает Сбер.

Именно для этого направления наши выпускники, используя современные и актуальные для страны технологии, создаваемых ОМК, и будут строить интеллектуальные и нейроморфные системы, центры искусственного интеллекта, квантовые технологии.

- Чем ОП «Интеллектуальные аппаратно-программные комплексы и системы» МИФИ отличается от подобных в других вузах?

- Основной акцент ряда аналогичных ОП других вузов – ориентированность на работу с программными средствами и эксплуатацию систем. Мы же отличаемся нацеленностью на разработки на физическом уровне – в «железе». Особенность НИЯУ МИФИ – это фундаментальность физической подготовки, делающая выпускника достаточно универсальным специалистом, имеющим доступ к самым современным технологиям. У нас очень хорошая база специализированного программного обеспечения, включая проприетарные (коммерческие) САПР. У нас преподают сотрудники научных центров, включая «Курчатовский институт», НИИ системных исследований которого поставил кафедре учебный класс для современных ПЛК (программируемых логических контроллеров критической инфраструктуры) – специально для этой образовательной программы, в следующем учебном году класс уже будет работать на полную мощность. А также на кафедре Центром экстремальной и прикладной электроники ИНТЭЛ организованы учебные лаборатории и дизайн-центр, где студенты проходят практику (проектируют микросхемы, модули, системы управления и радиочастотной идентификации и др.), пишут свои курсовые и ВКР.

Программа новая, ее выпускники будут работать в ведомствах, отвечающих за технологическую безопасность, в том же «Курчатовском институте», в институтах Росатома, Российской Академии наук, предприятиях Объединенной микроэлектронной компании. Востребованность таких специалистов будет расти в экспоненциальной прогрессии в ближайшие годы.

- А для магистрантов?

- Продолжение этой программы есть и в магистратуре, и в аспирантуре НИЯУ МИФИ. У нас в ИНТЭЛ есть несколько магистерских программ по направлению 11.04.04 «Электроника и наноэлектроника». Это «Гетерогенные и квантовые интегральные системы», «Наноэлектроника, спинтроника и фотоника», «Опто- и наноэлектроника, инженерия наноситем», «Прикладные микро- и наноэлектроника». Эти образовательные программы во многом актуальны и востребованы как для ИИ и нейроморфных систем, так и для биофизики, биохимии, биологии, биомедицины. Тема автоматизированных систем управления и безопасности критической инфраструктуры также связана с интересами государства в медицине, ЖКХ, связи, космосе, госуправлении.

Хочу отметить, что то, что именно сейчас актуально, например, в информационной безопасности, вовсе не обязательно будет также актуально через три-пять лет. Скорость изменений в информационных технологиях просто феноменальная. Но сильная фундаментальная образовательная база в сочетании с информационными технологиями, получаемая в МИФИ, в частности для микроэлектроники, всегда позволит выпускникам образовательных программ быть востребованными специалистами на рынке труда. Поэтому даже в трудные времена смены технологического уклада, которые мы сейчас переживаем, наши выпускники всегда найдут высокооплачиваемую работу в высокотехнологичных отраслях науки и промышленности.

Об условиях поступления в НИЯУ МИФИ — подробно на странице  Приемной комиссии МИФИ