Развитие технических средств и систем информатизации

В начале XXI в. весь мир необратимо меняется в сторону информационных технологий. При этом решающее значение во всех этих изменениях имеет микроэлектроника. Достижения в микроэлектронике, которая является ключевой технологией в области цифровой обработки информации и сигналов, представляет собой наиболее эффективный путь создания новых рынков и ведет к росту экономического потенциала государства и созданию дополнительных рабочих мест, а также дает толчок к созданию многочисленных отраслей.

Очевидно, что перспективы использования интеллектуального продукта как результата создания информационных технологий определяются складывающимися потребностями рынка. Типовая структура валового внутреннего продукта (ВВП) наиболее развитых стран (стран большой восьмерки) показывает (рис. 5), что наибольшую долю составляет сфера услуг (сектор 3), далее следует промышленность (сектор 2), а наименьшую долю составляет сельское хозяйство (сектор 1).

Наибольшую долю в секторе услуг в ближайшее время будет занимать создаваемое и стремительно развивающееся единое информационное пространство, призванное обслуживать информационное общество. Уже сегодня более половины всех услуг (около 38 % ВВП) тесно связаны с использованием информационных технологий.

Таблица 4

Этапы жизненного цикла создаваемой продукции

Создание единой информационной системы, очевидно, будет являться одной из главных областей развития экономики в мире. Об этом косвенно свидетельствуют тенденции развития промышленности в ведущих странах мира. В начале 1990-х гг. электроника как отрасль промышленности (и связанные с ней отрасли) находилась в ведущих мировых державах на вторых ролях, составляя 6-10 % валового внутреннего продукта (ВВП) и уступая производству транспортного оборудования, не электрических машин, оборудования химикатов, продуктов питания (исключение составляли Япония и Южная Корея). На сегодняшний день электроника и связанные с ней отрасли промышленности, составляя 13–16 %, твердо занимают ведущее место в структуре ВВП ведущих стран мира, среди которых в последние годы наиболее стремительно развивается Китай. При этом, например, европейский рынок развития электроники растет в 4 раза быстрее, чем ВНП Европейского Союза. По оценкам крупнейшей мировой финансовой компании «Мерилл Линч» (США) промышленность полупроводниковой электроники на сегодняшний день стала основной частью глобальной экономики и составляет 0,5 % от мирового ВВП.

Рис. 5. Типовая структура ВВП стран большой восьмерки

Сегодня в составе интегральных схем за год на душу населения выпускается более полумиллиона транзисторов. Высокая надежность интегральных схем приводит к «накоплению» числа находящихся в эксплуатации интегральных схем и транзисторов. Фактически, электронная аппаратура на изделиях электроники выходит из моды гораздо раньше, чем из строя.

Состояние с электроникой отражает уровень технологического развития страны, аккумулируя самые передовые достижения естественных наук, стимулируя уровень развития фундаментальных, поисковых и прикладных исследований, а также определяет требуемые параметры при разработке и производстве высокотехнологичной и наукоемкой продукции с позиции обеспечения ее конкурентоспособности на мировом рынке.

Там, где электроника усиленно поддерживается государством, например в Китае, ставится задача обеспечения лидерства по производству интегральных схем в мире и в дальнейшем роли законодателя в области разработок.

Уровень развития технологий электроники оказывает решающее значение на технический облик и темпы развития практически всей технической продукции. Электронная отрасль является на сегодня определяющей, с точки зрения развития промышленной революции. В скором времени вся продукция – такая как мобильные телефоны, компьютеры и видеозаписывающая аппаратура – будет выпускаться на одной кремниевой микросхеме. Это понизит себестоимость и цены на изделие, создаст новые рынки и производительные мощности. Уровень развития электроники – это уровень национальной безопасности страны. Отсутствие должного внимания к развитию электроники в стране неизбежно приводит со временем к ее экономической зависимости от импортеров электронной продукции, снижению ее экономической и, как следствие, политической независимости.

Экономисты всего мира предпринимают попытки дать определение моделям, описывающим то, что они уже назвали новой экономикой, цифровой экономикой, сетевой экономикой, экономикой информационного общества либо, еще короче, «электронной экономикой». Ведущие ученые США говорят о темпах развития электроники, что «мы только сейчас вступаем в век информации, т. е. в третью промышленную революцию вслед за предыдущими, произведенными паром и электричеством». Движущими силами третьей промышленной революции являются интерактивность, мобильность и потребность человека в безопасности, защищенности и здоровье.

Электроника вместе с вложенными в нее программными продуктами управляет всей отраслью информационных технологий, удваивая производительность и снижая цену вполовину каждые 18 месяцев и позволяет продолжать внедрение достижений в средства информационной технологии. Вместе с тем 60 % применения электроники стало возможным только благодаря техническому развитию микроэлектроники.

Полученные в последние годы за рубежом достижения в области электронной компонентной базы (ЭКБ) привели к формированию нового подхода при создании современной радиоэлектронной аппаратуры. Цель такого подхода – создание в сжатые сроки уникальных систем, время производственного цикла которых составляет от нескольких месяцев до одного года. По оценкам фирмы Sematech, уже в 2005 г. основные потребители электронной компонентной базы стали сами формировать необходимые им изделия и заказывать их только для себя. Это позволило создавать в кратчайшие сроки уникальные изделия и системы для высококонкурентного рынка. Фирмы, изготовители, не владеющие современным подходом к созданию собственной ЭКБ нового поколения, прекратят свое существование в ближайшее время. В 2003 г. из-за изменения условий в подходах к созданию перспективной компонентной базы Европа ощущала недостаток в 3,8 млн. высококвалифицированных специалистов для нужд собственной экономики. Для этого правительство Европейского Союза приняло программу «Электронная Европа», целью которой является инициатива широкого обучения молодежи информационным и коммуникационным технологиям, учитывая сдвиг мировой экономики к «цифровой эре» или так называемой «новой экономике».

В мировой практике уже с конца 1990-х гг. в проектировании ЭКБ активное участие начали принимать фирмы-разработчики радиоэлектронной аппаратуры. Это объясняется следующим. В начале 2000 гг. мировой технологический уровень производства электронных компонентов позволил создать на одном кристалле до 40 млн. транзисторов для логических схем и 500 млн. транзисторов для схем памяти. Такой технологический уровень производства создал условия для проектирования систем на кристалле (СБИС типа «система на кристалле»). В качестве составных частей таких систем используются виртуальные компоненты в виде блоков «интеллектуальной собственности», т. е. специальные сложные функциональные блоки (СФ-блоки), разработанные путем оптимизации схемотехнических решений узлов и блоков, наиболее часто повторяющихся в различных типах радиоэлектронной аппаратуры. Существовавшие на конец XX в. каталоги уже содержали более 2000 наименований СФ-блоков, подготовленных для широкомасштабного перехода на новые принципы конструирования радиоэлектронной аппаратуры. При этом в США, Западной Европе и странах Юго-Восточной Азии создана развитая инфраструктура проектирования ЭКБ (СФ-блоков и СБИС типа «система на кристалле») и радиоэлектронной аппаратуры в едином цикле (радиоэлектронная аппаратура – ЭКБ – радиоэлектронная аппаратура), а также их разработок. Эта инфраструктура включает, в первую очередь, центры проектирования ЭКБ при мощных аппаратостроительных фирмах, а также специализированные центры проектирования ЭКБ, которые выполняют целевые заказы аппаратостроительных фирм. Разработчики радиоэлектронных систем являются непосредственными соисполнителями проектирования ЭКБ (СФ-блоков и СБИС типа «система на кристалле»). Процесс развития данной инфраструктуры интенсивно и постоянно совершенствуется. В этот процесс ежегодно вкладываются миллиарды долларов.