Revista si suplimente
MarketWatch
Inapoi Inainte

Perspectivele micro- și nanotehnologiei reflectate… în oglinda trecutului

23 Octombrie 2019



După ce utilizarea tuburilor electronice în construcția calculatoarelor electronice a dus la realizarea unui monstru (calculatorul ENIAC, cântărind 30 de tone si ocupând o suprafață de zeci de m2), inventarea tranzistorului și apoi a circuitului integrat construit în siliciu a schimbat radical tehnologia, permițând dezvoltarea accelerată a tehnicii de calcul, automatizarea, realizarea comunicațiilor digitale. Creșterea exponențială a complexității circuitelor integrate, timp de decenii, se apropie de sfârșit fără ca foamea de putere de procesare a informației să fi fost satisfăcută. Suntem martorii formării unui nou val tehnologic, dar și a unor noi provocări la nivelul societății1. Schimbarea abordării tehnologice este un nou început care oferă o nouă șansă celor care vor ști să vadă în viitor… profitând de experiența trecutului.

Învățând din trecut. Simpozionul din 19 septembrie 2019, organizat de Academia Română cu ocazia aniversării a 50 de ani de cercetare-dezvoltare în domeniul microelectronicii în România (http://www.link2nano.ro/acad/50MNE/) a încercat să creioneze imaginea unui domeniu puternic ancorat în prezent și deschis spre viitor. Comunicările dedicate evoluției istorice au arătat importanța resurselor umane de calitate, a orientării acestora spre domenii de mare importanță științifică și tehnologică, a politicii naționale de investiții si industrializare (sau a lipsei acesteia) și – nu în ultimul rând – efectul benefic al formării unui ecosistem învățământ-cercetare-producție.

România și evoluția domeniului micro- și nanoelectronicii pe plan mondial. Reperul în timp a fost crearea în 1969 a Centrului de Cercetare și Producție Componente Electronice (CCPCE), devenit în 1974 Institutul de Cercetare pentru Componente Electronice (ICCE)2. În același an (1969), pe plan mondial, tehnologia dispozitivelor semiconductoare și a circuitelor integrate și-a dovedit maturitatea în construcția calculatorului de bord al navetei spațiale Apollo 11, care a permis prima aselenizare a unui echipaj uman3. Evoluția industriei micro-nanoelectronice a fost analizată într-o comunicare4 la Simpozionul de la Academie. Această ramură și-a consolidat profilul în ultimul deceniu al secolului trecut, perioadă în care industria similară din România, după un start promițător, intra în degringoladă. Fabricația de dispozitive semiconductoare exista în România, pe platforma Băneasa, din anii 60. Ea s-a modernizat în deceniul următor prin trecerea la tehnologia siliciului și demararea fabricației de circuite integrate (IPRS Băneasa), pentru ca apoi să se extindă (1983) prin Microelectronica. Aceasta din urmă (dotată cu echipamente achiziționate din țările vestice) făcea parte din sistemul CAER al țărilor socialiste (care îi asigura unele semifabricate, dar și piețe de desfacere) și a intrat în criză odată cu disoluția lagărului socialist (1990). Producția din Băneasa a dispărut complet în 2008.



Cum ar fi putut România deveni și rămâne competitivă în domeniul acestei industrii de vârf? Există exemple interesante în Asia. Progresul în miniaturizarea tranzistoarelor s-a apropiat de limitele sale fizice odată cu trecerea la procesele de 5 nm (1 nm=10-9m). Acest lucru s-a realizat însă în numai două companii5. Este vorba de Samsung din Coreea de Sud și TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Co.) din Taiwan. Atât apariția Samsung, cât și orientarea Taiwanului către electronică a avut loc după momentul Apollo 11. Se poate vorbi de sesizarea unei oportunități, dar și de conlucrarea pragmatică dintre stat și companii private. Comparativ, în Uniunea Europeană, companiile de nanoelectronică s-au confruntat cu o legislație rigidă, orientându-se spre colaborări cu Asia.

Crearea și dezvoltarea Institutului de Microtehnologie (IMT, 1993), devenit INCD Microtehnologie (după fuziunea cu ICCE, 1996) a permis adaptarea și dezvoltarea unor competențe într-un subdomeniu al microelectronicii6. Poziția actuală a institutului apare într-un interviu acordat recent de dr. Miron-Adrian Dinescu, directorul general al IMT7.

Cercetări avansate. După ample dezvoltări tehnologice, tranzistorul cu siliciu își atinge limitele8. Se pot folosi alte materiale semiconductoare, dar și principii noi de realizare a funcțiilor electronice. Implicarea IMT București (INCD Microtehnologie) în astfel de cercetări avansate a fost deja menționată într-un articol recent9. Menționăm aici două comunicări la Simpozionul de la Academie (v. http://www.link2nano.ro/acad/50MNE/program.php). Una dintre ele (Muller, Nicoloiu) se referă la realizarea de sisteme de calcul cuantic (quantum computing) prin proiectele europene FETOPEN CHIRON (2018-2021) (www.chiron-h2020.eu) și respectiv FETOPEN IQubits (2019 - 2023) (www.iqubits.eu). Se folosește experiența anterioară a IMT în microsisteme cu rezonanță electro-mecanică la frecvențe extrem de înalte, precum și tehnicile avansate de nanofabricație și de caracterizare existente în institut. O altă comunicare (Dragoman) se referă la utilizarea de materiale cu grosime atomică, cu aplicații în (a) comunicații și senzoristică, respectiv în (b) quantum computing și neuromorphic computation. Menționăm aici (a se vedea Fig. 1, reprodusă din Journal of Applied Physics10) un rezultat care s-a bucurat deja de o largă recunoaștere internațională. Este vorba de o arie de memristori bazați pe nanomembrane de GaN (https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5034765). Memristorul este un dispozitiv rezistiv cu memorie, echivalentul unei sinapse. Sistemul experimentat permite mecanisme de învățare neasociative ca obișnuința, dezobișnuința și memorarea acestor stări similare cu cele întâlnite în materia vie, la viețuitoare primitive, dar și la primate.



Conturarea unei strategii. Comisia de Știința și Tehnologia Microsistemelor a Academiei Române (v. http://www.link2nano.ro/acad/) a întreprins recent un număr de acțiuni de pregătire a unei posibile strategii pe termen mediu (2021-2027). O primă dezbatere publică a acestei orientări strategice a avut loc în partea a doua a evenimentului menționat mai sus (a se vedea http://www.link2nano.ro/acad/50MNE/masa_rotunda.php). S-a subliniat aici importanța sistemelor ciber-fizice11, ca un domeniu CDI care joacă un rol cheie în lanțurile valorice ale procesului de digitalizare, proces orientat spre noua revoluție industrială (Industry 4.0); un domeniu deschis, în plină dezvoltare, la care și cercetătorii și firmele din țară își pot aduce contribuția (microsenzori, internetul lucrurilor, inteligența artificială etc.). Dezbaterea a mai scos în evidență rolul crucial al resurselor umane, dar și necesitatea parteneriatului între mediul academic (universități, institute de cercetare) și companii, parteneriat care poate fi finanțat prin viitorul program de fonduri structurale (2021-2027). Concluziile formulate de către dr. Andreas Wild menționează faptul că România are încă resurse pentru domeniu și se poate construi pe ceea ce există, cu efort și viziune, în speranța că acest demers va fi receptat și la nivel guvernamental (http://www.link2nano.ro/acad/50MNE/docs/AW_Voce%20012.m4a).

Viitorul și trecutul sunt a filei două fețe. Titlul articolului a împrumutat două versuri din Glossa lui Eminescu. În monumentala Istorie a literaturii române de la origini până în prezent, George Călinescu nota (p. 469, Ed. Minerva, 1982): „Capodopera liricei ideologice .... este Glossa, ce… voiește a învedera proasta mașinărie a lumii”. Dar noi nu am vrut să subliniem că „Toate-s vechi şi nouă toate” (cum scrie poetul în aceeași Glossă). Dimpotrivă, am încercat să demonstrăm faptul că progresul cunoașterii și inventivității umane a provocat în trecut și poate determina și în viitor surprize de neimaginat. Va garanta însă acest progres și șansa unei lumi mai bune? „Te întreabă şi socoate” – ne răspunde un vers din aceeași poezie!

  1. Manifest pentru adaptarea la era digitală (https://acad.ro/mediaAR/com2019/c1016-ManifestEraDigitala.htm), document elaborat de un grup de reflecție coordonat de către acad. Ioan Dumitrache, Secretar General al Academiei Române, care a rostit și cuvântul de deschidere al Simpozionului prezentat în articolul de față.
  2. O prezentare detaliată a istoriei domeniului poate fi găsită în volumul Școala românească de micro- și nanoelectronică (coord. Dan Dascălu), Editura Academiei Române, 2018.
  3. A se vedea articolul Vlad Barza, https://science.hotnews.ro/stiri-spatiul-23262733-computerul-apollo-11-este-una-dintre-cele-mai-grozave-masinarii-construite-vreodata.htm.
  4. Andreas Wild „Electronica integrată ca fundament strategic al Tehnologiei Informației și Comunicațiilor”, http://www.link2nano.ro/acad/50MNE/program.php
  5. Samuel K. Moore Another step toward the end of Moore’s law, IEEE Spectrum, June 2019, pp. 9-10.
  6. Dan Dascălu Learning from the past: 50 YEARS OF RESEARCH IN MICROELECTRONICS IN ROMANIA, CRIFST-NOEMA (Romanian Academy), http://noema.crifst.ro/ARHIVA/2019_07_02.pdf.
  7. Alexandru Batali, IMT București a conectat Europa la preocupările majore din domeniul nanotehnologiilor, Market Watch, Nr. 216 (iulie-august 2019)
  8. Peide Ye, Thomas Ernst, Mukesh V. Khare The last silicon transistor, IEEE Spectrum, August 2019, pp. 30-35.
  9. Alexandra Nicoloiu, Martino Aldrigo, Alexandru Muller IMT îşi confirmă vocația europeană: 4 noi proiecte câştigate în Horizon 2020 (3 FET-OPEN + 1 ICT), Market Watch, Nr. 212 (martie 2019).
  10. Reproduced from „Learning mechanisms in memristor networks based on GaN nanomembranes”, Mircea Dragoman, Ion Tiginyanu, Daniela Dragoman,Adrian Dinescu, Tudor Braniste, and Vladimir Ciobanu, J. Appl. Phys. 124, 152110 (2018), with the permission of AIP Publishing
  11. Dan Dascălu, Sistemele ciber-fizice: În centrul unei furtuni tehnologice perfecte, Market Watch, Nr.214 (mai 2019). A se vedea și recentul Manifest pentru adaptarea la era digitală (prima notă din articol).



Parerea ta conteaza:

(0/5, 0 voturi)

Lasa un comentariu



trimite