Передовая инженерная школа «Космическая связь, радиолокация и навигация» Национального исследовательского Нижегородского государственного университета им. Н. И. Лобачевского (ННГУ им. Н. И. Лобачевского) решает большой спектр задач, определяющих развитие отечественной микроэлектроники. Руководитель ПИШ Николай Старостин и представитель госкорпорации «Росатом» ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» Рашит Шагалиев рассказали о совместных разработках, планах по внедрению их в серийное производство, а также о вовлечении студентов в инженерную практику и работе со школьниками.
— Одно из основных направлений ПИШ ННГУ — производство авиационной и ракетно-космической техники. Как может передовая инженерная школа способствовать усилению АРКП отрасли?
— В названии Передовой инженерной школы Университета Лобачевского неспроста «космическая связь» стоит на первом месте. Дело в том, что наш университет имеет высокую квалификацию в вопросах создания сложных аппаратно-программных комплексов, решающих комплексные задачи испытаний космической техники, обработки данных, поступающих от космических систем. Одной из проблем, сдерживающих развитие перспективных отечественных многоспутниковых систем связи, является отсутствие в РФ отечественных технологий организации широкополосной межспутниковой радиосвязи. Создание такой технологии позволит существенным образом расширить возможности существующих и создаваемых спутниковых систем связи.
— Ваши ключевые индустриальные партнеры — ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ», АО «РЕШЕТНЁВ». Расскажите о совместных разработках по проекту ПИШ. На каком они этапе, в чем их суть и когда планируете интегрировать в отрасль?
— Научно-технологическая повестка ПИШ ННГУ сфокусирована не только на проблемах создания перспективных систем космической связи, но также включает большой пласт направлений, определяющих развитие отечественной микроэлектроники: это разработка технологий производства новой компонентной базы, оборудования и материалов для микроэлектроники, цифровых решений — от автоматизации проектирования микросхем до производства сложного электронного оборудования.
К примеру, один из проектов Передовой инженерной школы Университета Лобачевского связан с созданием технологии изготовления гибридных оптоэлектронных микрочипов. Уже в 2026–2028 годах на базе ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» будет запущено серийное производство QPSK-модуляторов лазерного излучения — это ключевой элемент в современной цифровой инфраструктуре для передачи данных в оптоволоконных линиях связи, в центрах обработки данных, в радиолокационных системах, в оптических системах сверхбыстрой обработки радиосигналов фазированных антенных решеток.
Большое значение для развития микроэлектронной промышленности страны имеет создание отечественного рентгеновского литографа для производства микросхем по передовым технологическим нормам. Один из проектов ПИШ ННГУ нацелен на создание лазерно-плазменного источника на 11,2 нм. Эту разработку мы выполняем совместно с ИФМ РАН. Начало серийного производства запланировано в 2028–2030 годах на базе ГК «Росатом».
— Расскажите о том, как вовлечены студенты в инженерную, технологическую и конструкторскую работу.
— Миссия ПИШ ННГУ заключается в подготовке инженеров-лидеров и команд профессионалов, а это означает, что учиться и перенимать опыт будущие созидатели должны у настоящих лидеров науки и индустрии на реальных задачах, на передовой инженерной базе и в новых образовательных пространствах. Реализовать эту формулу на практике оказывается совсем не просто, но первые результаты уже есть.
Например, в 2023 году хорошо себя показала практика подготовки инженера-технолога в области оптоэлектроники, где сложный технологический процесс полностью выполняется студентами под руководством опытных наставников. Будущие инженеры-технологи не просто разрабатывают технологические маршрутные карты полупроводниковых изделий, но собственными руками выполняют все операции, включая эпитаксию, фотолитографию, травление, нанесение контактов.
Также в ПИШ ННГУ мы взяли ориентир на создание студенческого конструкторского бюро, в котором будущие инженеры-химики работают бок о бок с профессионалами на специальной образовательной технологической площадке. Они получают опыт сквозной разработки — от постановки производственной задачи до выпуска экспериментальной партии и верификации качества полученного результата. При этом студенты вовлекаются в конструкторскую работу, выполняя компьютерное моделирование техпроцесса, проектирование установок, а также осуществляют монтаж оборудования.
Отдельно хочу отметить работу с подрастающим поколением. В ПИШ ННГУ работе со школьниками уделяется большое внимание: будущих студентов важно зажечь прикладной наукой. Максимальный эффект получается там, где удается выстроить вокруг красивой задачи школьную практику и в ее реализацию привлечь разные поколения. Приведу пример. Методом кристаллизации можно выращивать кристаллические соли, которые не просто ярко окрашены, но и могут менять свой цвет в зависимости от внешних условий. Школьники на практике под руководством студентов проводят эксперимент, наблюдая яркий эффект. В рамках научно-популярной лекции ученые-практики объясняют, что природа этого явления связана со структурой кристаллической решетки соли. Глаза человека не в состоянии увидеть структуру вещества, но видят цвет. Как было бы здорово увидеть больше, чем цвет, но для этого нужно сложное научное оборудование. Такое оборудование в ПИШ ННГУ есть. Школьники под руководством аспиранта выполняют на рентгеновском дифрактометре небольшое научное исследование. Организовать это очень непросто, но это того стоит. В 2023 году более 5000 школьников стали участниками различных мероприятий, организованных ПИШ ННГУ.
— Приведите примеры успешной реализации идей студентов. Можете назвать конкретные имена?
— У нас много замечательных студентов, часть из них стажируются в особом подразделении ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ». Особенность его в том, что оно располагается непосредственно на площадях вуза. Являясь руководителем этого подразделения, я вижу и знаю работу каждого студента, которые приходят к нам на практику и трудоустроены по студенческим контрактам. Только в этом году больше 20 студентов прошли учебную практику, а шестеро уже трудоустроены по студенческим контрактам. Они погружены в разработку очень непростых решений в области суперкомпьютерного моделирования и инженерного анализа. Спектр задач широк, начиная от создания цифровых моделей материалов до развития средств многопараметрической оптимизации суперкомпьютерного двойника сложного изделия. Например, наш стажер Цветков Максим под руководством наставника — начальника лаборатории Дмитрия Любимцева создает инструмент автоматического сглаживания поверхностной сетки, который имеет хорошие перспективы войти в коммерческий релиз ПП «Логос».
— Проект ПИШ запущен полтора года назад. На ваш взгляд, инженерная школа уже оказывает влияние на развитие региона или нужно больше времени?
— Конечно, полтора года — это совсем юный возраст для любой школы. Но даже на таком небольшом временном отрезке видна положительная динамика: появляется новая образовательная инфраструктура не только в вузе, но и за его пределами, начинают складываться новые модели взаимодействия академической среды и индустрии, выстраивается система мер поддержки студенческих инициатив. И это только начало, которое говорит о перспективах устойчивого развития ПИШ.
ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» — российское государственное научное и производственное предприятие, входящее в состав госкорпорации «Росатом», индустриальный партнер ННГУ им. Н. И. Лобачевского. Основное направление деятельности НИИ — разработка и производство ядерных боеприпасов.
Заместитель директора по приоритетному технологическому направлению, заместитель научного руководителя РФЯЦ–ВНИИЭФ, первый заместитель директора ИТМФ по вопросам математического моделирования и вычислительным системам, начальник научно-исследовательского отделения Рашит Шагалиев акцентировал внимание на важности подготовки инженеров в области создания высокотехнологичной продукции.
— Можно ли сказать, что в высокотехнологичных отраслях страны имеется дефицит кадров? Подготовке специалистов какого профиля нужно уделить сейчас особое внимание?
— В ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» работают почти 20 тысяч человек, но хороших кадров много не бывает: все подразделения в постоянном поиске — стараемся выбирать лучших. Задача обеспечить высокотехнологичную промышленность и научные центры кадрами сейчас актуальна как никогда. Но, конечно, нужны кадры с хорошим образовательным фундаментом классического университета. Нужны математики, физики, информатики, обладающие исследовательским типом мышления, опытом инженерной деятельности в области создания высокотехнологичной продукции, в том числе в сфере цифровых продуктов и сквозных технологий на базе программного обеспечения инженерного назначения.
— На ваш взгляд, Передовая инженерная школа ННГУ им. Н. И. Лобачевского может изменить ситуацию в отрасли и в частности на вашем предприятии?
— Создание сложных технических систем авиастроения, ракетостроения в области вооружения, атомной энергетики предполагает использование технологий суперкомпьютерного моделирования. Технологический суверенитет в микроэлектронике, вычислительной технике, инженерном программном обеспечении является критической необходимостью. Ценность проекта ПИШ — в нацеленности на комплексное решение научно-технической и кадровой проблемы. В рамках научно-технического взаимодействия с ПИШ ННГУ создаются технологии производства новой электронной компонентной базы и материалов для микроэлектронных, фотонных, нейроморфных и гибридных вычислительных систем, осуществляются разработки отечественного ПО инженерного назначения.
— Концепция ПИШ предполагает непрерывные стажировки студентов на предприятиях — партнерах вуза. Расскажите, как организована практика для студентов у вас.
— Студенты ПИШ ННГУ проходят стажировку и предусмотренную учебным планом практику в подразделениях Ядерного центра под руководством наших наставников. У нас накоплен большой опыт организации студенческих практик непосредственно на площадках предприятия в г. Сарове; в этом году мы сконцентрировали усилия для работы со студентами в подразделениях Нижнего Новгорода — в нашем филиале в НИИ измерительных систем и в двух наших подразделениях, расположенных в Центре инновационного развития ННГУ им. Н. И. Лобачевского. Это значительно упростило логистику и позволило организовать образовательный процесс в вузе с возможностью осуществления инженерной практики на наших площадках. В результате только за 2023 год через наших специалистов-наставников прошли больше 40 студентов. Отдельно стоит отметить важность привлечения студентов к выполнению совместных научных проектов: в 2023 году в творческом коллективе по выполнению НИР участвовали 30 студентов старших курсов ПИШ ННГУ. Конечно, роль студентов в этих работах сложно назвать определяющей, но именно в таких проектах начинают формироваться профессиональные команды.
— Участвуют ли сотрудники ФГУП «РФЯЦ–ВНИИЭФ» в разработке образовательной программы ПИШ? Если участвуют, что учитывается при составлении программы?
— Ядерный центр принимает самое активное участие в образовательной деятельности ПИШ ННГУ. В частности, он являлся инициатором открытия трех образовательных программ высшего образования. В 2023 году нами разработаны и внедрены в учебный процесс 10 специальных курсов (пять для бакалавров, пять для магистров) в области инженерной подготовки. Практическая и лабораторная составляющая этих курсов основана на актуальных проблемах инженерной деятельности Ядерного центра.