Фотонные технологии для технологического суверенитета

Целью мероприятия было определить точки технологической зрелости и кооперации, необходимые для создания конкурентоспособных серийных решений в области телекоммуникаций, сенсоров и радиофотоники.

Модераторами выступили д.т.н. Владимир Трещиков, генеральный директор ООО «Т8», и д.ф-м.н. Аркадий Шипулин, заместитель директора центра фотоники и фотонных технологий Сколтеха.

Открывая круглый стол, Владимир Трещиков напомнил, что практическое применение фотонных компонентов началось примерно 15 лет назад с изобретения когерентного приёмника. Резко повысились скорости, появилось огромное количество новых способов обработки сигнала. Сегодня же фотоника востребована не только в телекоме и сенсорике, но нашла немало других применений. Большой интерес проявляется к оптическим вычислениям. Массово используется фотоника в ЦОДах, без которых невозможно развитие искусственного интеллекта.

ФОТОБАНК КРУГЛОГО СТОЛА

Начальник научно-исследовательского отдела Т8 Димитрий Старых кратко рассказал о современных применениях фотонных интегральных схем (ФИС). В телекоме давно используются лазеры, различного рода модуляторы, фотодиоды, различная пассивная оптика. Постепенно компоненты становились миниатюрнее и объединялись в одну интегральную коробку. Затем эти технологии «просочились» в сенсорику, в том числе в решения компании Т8.

Сегодня в телекоме активно развиваются две платформы. Это когерентные сборки на SOI для компактных и не очень высокоскоростных модуляторов до 60 ГГц и платформа TFLN, безальтернативная на более высоких частотах. В компании Т8 уже сделаны опытные образцы, показывающие впечатляющие результаты.

Оптическая компонентная база активно используется врадиофотонике, например для замены коаксиального кабеляна оптическое соединение. Используются внешние модуляторы и прямая модуляция током. Такая продукция в Т8 уже изготавливается серийно. Следующим шагом в развитии технологий радиофотоники стало создание ячейки АФАР на оптике. Четырёхканальная система АФАР на фазовращателях демонстрируется на стенде Т8, на нее получен патент. На схожем принципе работает другоепредставленное устройство переноса частоты в оптике.

Эксперт отметил, что мир и, в особенности Китай, двигается в сторону компактизации: чтобы ставить оптику прямо рядом с чипами, которые формируют для неё сигнал, а в отдельных случаях электронику размещать прямо поверх оптических чипов, поскольку они более крупного размера.

Дмитрий Старых подчеркнул: «Чтобы получились качественные компоненты, нужна длинная технологическая цепочка: от постановки задачи до дизайна чипа, его изготовления, корпусировки, тестирования и так далее. На каждом из этих этапов есть свои «тяжёлые» компетенции, которые надо осваивать. Успешной является модель, когда компании кооперируются ради достижения наилучшего результата. Организация такой кооперации – это одна из целей нашего круглого стола. Одна из важнейших задач ближайших лет – добиться, чтобы появилась отечественная фабрика по выпуску ФИС, на которой можно свободно заказывать чипы с гарантированным выходом годных, пусть даже небольшим, в разумные сроки и за разумные цены».

Д.ф.-м.н. Владимир Драчев, директор Центра инженерной физики Сколтеха, выступил с презентацией «От компонентов кремниевой фотоники к гибридным устройствам».Как он рассказал, в лаборатории Центра создана небольшая фабрика фотонных интегральных схем полного цикла.

Эксперт представил фотонные разработки Центра инженерной физики: интегральные лазерные генераторы высокой когерентности, малошумящий перестраиваемый автогенератор СВЧ-диапазона с обратной связью через электрооптический модулятори интегральный гироскоп.

Разработки ИРЭ им. В. А. Котельникова РАН представил заместитель директора по научной работе д.ф.-м.н. Олег Бутов. Он подчеркнул, что ключевым элементом сенсорики является волоконная брэгговская решётка (ВБР). Спикер отметил, что область применения ВБР достаточно широка: это узкополосные фильтры в ряде схем селекторов оптических каналов, зеркала и структурные элементы волоконных и полупроводниковых лазеров, дисперсионные элементы и датчики физических величин. Более подробно он остановился на последних. Большая часть разработок датчиков внедрена в промышленность, есть компании, которые занимаются производством таких изделий. Они конкурентоспособны и по качеству, и по цене не только с китайскими, но и европейскими и американскими аналогами.

Тема сенсорики была затронута и в выступлении Виктора Симонова, научного сотрудника Института автоматики и электрометрии Сибирского отделения РАН. Институт участвовал в разработке и интеграции некоторых систем на основе как брэгговских решёток, так и распределённых сенсорных систем на основе комбинационного рассеяния и бриллюэновского рассеяния. Помимо непосредственно сенсоров ИАиЭ разрабатывает компактные устройства опроса датчиков на основе брэгговских решёток, а также высокоразрешающие оптические частотные рефлектометры для сенсорных систем и характеризации оптических компонентов.

Завершил ряд выступлений компаний-разработчиков директор Проектного центра прикладной фотоники и квантовых технологий Сколтеха Павел Дорожкин, который представил продуктовые направления интегральной фотоники в этом университете. Он обратил внимание на некоторые новые перспективные направления интегральной фотоники – такие как ультрачувствительные (квантовые) сенсоры, спектральные системы, информационные и сенсорные устройства для аэрокосмических применений.

В числе разработок Центра он выделил комплекс решений интегральной фотоники для малых космических аппаратов, приемо-передающий модульвысокоскоростного лазерного терминала связи, систему «оптический борт» (полнофункциональный макет информационно-сенсорной системы космического аппарата), портативный источник точного временного сигнала для глобальных навигационных спутниковых систем.

Генеральный директор АО «НИИ «Полюс» им. М. Ф. Стельмаха» Вадим Старцев сообщил, что до 2025 года действовала комплексная целевая программа по радиофотонике. Сегодня разрабатывается подобная программа на последующий период, и спикер призвал разработчиков радиофотоники обращаться за поддержкой.

Представитель ПАО «Сбербанк» остановился на трендах развития ИИ-вычислений и интерконнектов на основе фотоники, используя технологическое видение Сбера как одного из лидеров перехода к агентной экономике и внедрения ИИ в бизнес-процессы. Агентная экономика основана на ИИ-фабриках (ЦОДах, специализированных под вывод больших языковых моделей).

По мнению представителя ПАО «Сбербанк», текущие технологии межкомпонентного взаимодействия при построении ИИ-фабрик достигают пределов масштабирования и не смогут ответить требованиям быстрого роста агентной экономики и растущих требований к объемам вычислений, требуемых для обучения и вывода LLM, стоящих в её основе.

Также были обозначены несколько направлений инноваций и развития фотонных технологий для ИИ-фабрик в виде трех больших разделов: интеграция оптических модулей с вычислительными устройствами, оптические коммутаторы для динамического изменения топологии сети и оптический интерконнект (DCI) для соединения географически распределенных ИИ-ЦОДов.

Ильдар Набиуллин, руководитель направления «Фотоника» АО «Акметрон», обратил внимание на необходимость популяризации радиофотоники, о которой пока мало знают. В компании заканчивают разработку учебного курса по радиофотонике совместно с университетами МФТИ и ИТМО. «Акметрон» предлагает разработчикам помощь с выводом их решений на рынок.