Институт ИнЭл: на острие технологий

Институт интегральной электроники имени академика К.А.Валиева (ИнЭл) — «микроэлектронное» сердце МИЭТ, один из самых крупных институтов университета по числу студентов. Он образован в 2023 году путем объединения трех кафедр: кафедры интегральной электроники и микросистем (ИЭМС), созданной еще в 1967 году — исторически одной из первых кафедр МИЭТ, а также кафедр проектирования и конструирования интегральных схем (ПКИМС, 1982 год) и квантовой физики и наноэлектроники (КФН, 1999 год). В самих названиях этих кафедр — путь развития микроэлектроники, от создания первых интегральных микросхем до современных наноэлектронных и фотонных технологий. Организатором и первым заведующим кафедрой ИЭМС был доктор физико-математических наук, профессор, директор зеленоградского НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ), впоследствии академик РАН Камиль Ахметович Валиев.

Направление подготовки ИнЭл «Электроника и наноэлектроника» (11.03.04) остается магистральным для МИЭТа и традиционно самым массовым. Из года в год государство финансирует обучение здесь специалистов, необходимых и востребованных в отечественной микроэлектронной индустрии.

В 2024 году на бакалавриате направления — 161 бюджетное место, на 20 мест больше, чем в прошлом году. В то же время проходные баллы благодаря большому количеству мест довольно доступные — 194 в прошлом году, 146 в 2022 году, 185 в 2021 году, что повышает шансы на поступление. Предметы, которые нужно сдать для поступления: математика, физика/информатика, русский язык.

«На нашем направлении большое внимание уделяется изучению физики, как общей на первых курсах, так и специальных её разделов на старших курсах. Поэтому зачастую к нам идут именно ребята, интересующиеся физикой, — рассказывает доцент и преподаватель Института ИнЭл Николай Шубин. — С этого года мы также принимаем и абитуриентов с ЕГЭ по информатике. В микроэлектронике требуется не только глубокое понимание физических процессов, стоящих за работой интегральных схем, но и владение современными программными средствами моделирования и проектирования сложных приборов, а также умение разрабатывать такие программные решения. Однако стоит отметить, что абитуриенту, посвятившему старшие классы углубленному изучению информатики в ущерб физике, будет достаточно сложно учиться на нашем направлении».

После первого курса студенты выбирают один из трех профилей обучения:

• Профиль «Интегральная электроника и наноэлектроника» предполагает изучение методов проектирования изделий наноэлектроники, средств моделирования приборов и систем наноэлектроники, маршрутов и технологии их создания, физики полупроводников и полупроводниковых приборов.
  
  
• Профиль «Автоматизация проектирования изделий наноэлектроники» готовит и специалистов по проектированию изделий наноэлектроники на базе нанометровых технологий с использованием САПР, а также программистов с навыками использования нескольких языков программирования и разработчиков встраиваемых систем с навыками программирования на низкоуровневых языках для конкретной архитектуры.
  
  
• Профиль «Квантовые приборы и наноэлектроника» — это образование международного уровня и качественная научная подготовка в области квантовых технологий, которые востребованы в высокотехнологичной медицине, криптографии и системах искусственного интеллекта. Студенты получают навыки проектирования электронных устройств и интегральных схем, приборов квантовой электроники и фотоники.

«Обучение по профилю "Автоматизация проектирования изделий наноэлектроники“ позволяет студентам не только получить навыки проектирования микро- и наноэлектронных устройств на различных этапах проектирования и понять принцип их функционирования, но также разобраться в алгоритмической части программного обеспечения, которое используется для моделирования полупроводниковых изделий. Дисциплины профиля уделяют большое внимание изучению алгоритмов моделирования характеристик компонентов интегральных схем, вопросам разработки ПО для моделирования и визуализации результатов моделирования интегральных схем», — рассказывает преподаватель и доцент Института ИнЭл Дмитрий Булах.

С перечисленными областями деятельности в том числе связана и практика у студентов: многие проходят её именно по профилю разработчиков САПР ИС в таких компаниях, как АО «НИИМЭ», АО «Микрон», ООО «НМ-Тех», ООО «Альфачип», НПК «Технологический центр», АО НПЦ «ЭЛВИС», АО «Ангстрем» и других.

«Зачастую прямо во время прохождения практики в тех же компаниям оформляется и трудоустройство выпускников, — отмечает Дмитрий Булах. — Компании заинтересованы в наших выпускниках и в том, чтобы они оставались и развивали свои навыки в тех областях, в которых они выполняют научную работу».

Учебе сопутствует научная работа, которую ведут студенты и преподаватели — она соответствует профилю бакалавриата и охватывает вопросы как проектирования интегральных схем (ИС), так и разработки ПО для моделирования полупроводниковых изделий и проектирования ИС. Среди наиболее интересных научных направлений: оценка энергоэффективности интегральных схем и проектирование схем с пониженным энергопотреблением, разработка аппаратной реализации нейросетей для обработки изображений, применение искусственного интеллекта в задачах проектирования ИС на различных этапах, разработка ПО для реализации отечественного маршрута проектирования ИС.

Профиль «Квантовые приборы и наноэлектроника» предполагает несколько иную специализацию. В дополнение к основным дисциплинам по физике полупроводниковых приборов, средствам моделирования и проектирования студенты получают более глубокую фундаментальную подготовку по квантовой механике, статистической физике, фотонике и другим физическим дисциплинам.
«Мы нацелены на подготовку специалистов, которые будут работать в ведущих научных организациях и исследовательских отделах предприятий. Регулярно местами прохождения практики студентов и трудоустройства наших выпускников становятся лаборатории не только в МИЭТе и зеленоградских предприятиях (АО „НИИМЭ“, НПК „Технологический центр“, ЗНТЦ, и др.), но и в институтах Академии наук (ФИАН, ФТИАН и др.) и научных центрах других вузов (МГУ, ВШЭ, МФТИ)», — говорит Николай Шубин.

Руководит Институтом ИнЭл доктор технических наук, профессор Владимир Лосев — ученый в области проектирования интегральных аналогово-цифровых и СВЧ устройств, автор свыше 90 научных и учебно-методических трудов и нескольких изобретений.

Миссия Института — «выращивать» талантливых исследователей и инженеров в области интегральной электроники, вовлекая студентов в проекты и научные исследования под руководством ведущих учёных и конструкторов отрасли. Поэтому в Институт особое значение придают партнёрству с предприятиями электроники и совместной работе с ними.
«В составе ИнЭл создаются новые лаборатории, научные центры и базовые кафедры — в этом процессе участвуют наши партнёры „НМ-Тех“ и ФИАН, — описывал работу недавно сформированного Института по итогам 2023 года ректор МИЭТ Владимир Беспалов. — Запускаются новые программы профессиональной переподготовки, разработанные совместно с профильными компаниями, а также дополнительные образовательные программы по нанофотонике, теоретическим основам фотоники и интегральной фотонике — сегодня это одно из наиболее перспективных научных направлений: фотонные технологии позволяют в 50-100 раз ускорить обработку и передачу данных, а также значительно сократить потребляемую энергию».

В 2023 году на базе ИнЭл открылся Научно-исследовательский центр «Интегральная фотоника» под руководством кандидата технических наук, доцента кафедры ИЭМС МИЭТ Антона Красюкова. Здесь проводятся исследования в области проектирования, моделирования и технологии изготовления элементной базы и изделий интегральной фотоники, формируются научные коллективы с участием молодых учёных.

Заработали первые молодёжные научные лаборатории — «Элементная база силовой электроники на основе нитрида галлия» под руководством старшего научного сотрудника НОЦ ЗМНТ, доцента кафедры КФНКонстантина Царика, «Разработка моделей и методов автоматизации проектирования интегральных схем на основе кремниевых нанотранзисторов» под руководством ассистента Института ИнЭл Дарьи Рыжовой.

НИИ Молекулярной электроники (НИИМЭ) — один из постоянных партнеров МИЭТа, где выпускники университета уже более 50 лет успешно строят карьеру в области микроэлектроники — в прошлом году предложил студентам Института ИнЭл программу наставничества, чтобы заранее подготовить и адаптировать ребят к дальнейшей совместной работе в профессиональном сообществе. Проект направлен на максимальный эффект оправданных ожиданий отрасли от молодых специалистов-выпускников.

Проходят и регулярные встречи миэтовцев с представителями НИИМЭ. Студенты старших курсов знакомятся с высококвалифицированными профессионалами, участвуют в профориентационных мероприятиях по направлениям СВЧ и Cadence и узнают о карьерных возможностях, доступных при трудоустройстве в НИИ. Весной для участников такой встречи провели экскурсию на производство «Микрон», где результаты научных исследований и разработок НИИМЭ воплощаются в конечные продукты.

«Нам подробно рассказали, как разрабатываются билеты „Тройка“ и наглядно показали оборудование, прототипы и тестовые образцы. Очень интересно было послушать о разработке, которую каждый день носишь в кармане, — делился впечатлениями Александр Калёнов, ассистент ИнЭл. — Мы узнали о последних достижениях и тенденциях в области микроэлектроники: эта информация поможет студентам в будущем выбрать направление исследований или определить свою специализацию. Кроме того, очень интересной и увлекательной была экскурсия на завод, где мы посмотрели действующее производство интегральных схем».
Среди преподавателей ИнЭл есть специалисты НИИМЭ — например, Сергей Ильин, начальник лаборатории в отделе стандартных библиотек НИИМЭ, который недавно был удостоен Премии Правительства Москвы молодым учёным за разработку и внедрение в производство семейства активно-матричных микродисплеев на основе органических светодиодов. Он не только ведет занятия у студентов, но и занимается популяризацией своего направления электроники среди школьников: свою недавнюю лекцию «Современные подходы к проектированию интегральных схем» он посвятил знакомству ребят с тем, как делают интегральные схемы, которые окружают человека повсюду, чем занимаются инженеры-проектировщики и инженеры-конструкторы.

Еще один преподаватель Института ИнЭл, Борис Логинов — начальник Научно-исследовательской лаборатории атомной модификации и анализа поверхности полупроводников МИЭТ, начальник отдела приборостроения завода «ПРОТОН», курирует студенческие проекты, связанные с запуском спутников, и активно работает с одаренными школьниками в Центре «Сириус». Под его руководством в космос был запущен разработанный в МИЭТе космический зондовый микроскоп. Полученные с него снимки позволяют проанализировать плотность космической пыли на орбитах. Сейчас МИЭТ готовит к запуску второй космический зондовый микроскоп — на Всемирном фестивале молодежи прошли эксперименты по обновлению зонда микроскопа в условиях открытого космоса для участников детской образовательной программы — школьников из России, Габона, Узбекистана, Таджикистана, Египта и США.
В рамках программы международного партнерства МИЭТ студенты Института ИнЭл отправились в этом году пятимесячное обучение по программе «Electronics & communication engineering» и стажировку в университета Дейананда Сагар (DSU) в Бангалоре — одном из крупнейших и передовых частных университетов «Кремниевой долины»" Индии. Ребятам предложили после окончания магистратуры в МИЭТе получать PhD на базе индийского университета. В перспективе туда поедут по программам обмена и другие студенты и аспиранты МИЭТ. Подобные программы открывают новые возможности для будущей совместной международной научно-исследовательской работы по актуальным для обеих стран направлениям.