Как готовят разработчиков электроники? Чему учат? Благодаря чему знания студентов соответствуют вызовам отрасли? Об этом нам рассказал доцент кафедры Электроники (№3) НИЯУ МИФИ Николай Александрович Усачев, который, кстати, является и выпускником этой кафедры.
Проектная работа
Одной из ключевых особенностей кафедры электроники МИФИ заключается в том, что она не только дает студентам теоретическую базу, но подключает их к реальным проектам, в которых они могут реализоваться, выполнив посильную часть работы в качестве дипломного проекта или научно-исследовательской работы. Именно участвуя в реальных проектах, студенты могут получить компетенции, необходимые для будущей работы на предприятиях радиоэлектронной отрасли - чтобы их знания к моменту выпуска оказались актуальными и востребованными и оставались такими еще на протяжении много времени.
Что должен знать «электронщик»
Сегодня разработчик электроники не может работать так, как 50 лет назад, когда достаточно было ограничиться некоторым набором знаний и условно чертить на кальке электрические схемы из десятков компонентов (транзисторов, резисторов и др.). Процедура (маршрут) разработки современной полупроводниковой электроники подразумевает знание специализированной математики, средств автоматизации проектирования (САПР), контрольно-измерительного оборудования, а также программирования и особенно важно всех особенностей разработки (схемотехники, топологии) конкретного разрабатываемого изделия. Современные электронные устройства представляют собой очень сложные изделия и зачастую чтобы проверить их работоспособность необходимо провести широкомасштабное тестирование как с помощью программных, так и аппаратных средств. Следует отметить, что нередко расчет одной микросхемы может занимать до нескольких месяцев! Естественно, человеческое время очень дорого, поэтому здесь очень важным является автоматизация. И еще важнейшей компетенцией наших специалистов является умение работать с технической литературой, чтобы обновлять свои знания. И конечно нужно умение работать с людьми.
Что мы изучаем
На кафедре электроники МИФИ много специализированных предметов именно по электронике. Здесь вам дают основы знаний о том, что такое полупроводниковый прибор (транзистор, диод) каковы их принципы работы. Дается также база по физике твердого тела.
Студенты изучают вопросы схемотехники, узнавая, как разрабатывать изделия аналогово-цифровой электроники, из чего состоят простейшие устройства, усилители, преобразователи частоты, генераторы, и т.д. Достаточно большое внимание уделяется так называемым микроконтроллерам, микропроцессорным системам – как с точки зрения их программирования в системах автоматизированного проектирования, так и с точки зрения работы в реальных макетах.
Есть специализированные предметы, посвященные радиочастотной электронике. Это очень важно, потому что сейчас развиваются системы беспроводной передачи данных, связи, 5G. Соответственно, компетенции, по этому направлению тоже очень востребованы отраслью.
Должен ли электронщик быть программистом
У кафедры есть несколько лабораторных классов, где студенты работают с реальными изделиями как зарубежного, так и, что очень важно, отечественного производства. Студентам предстоит написать свои собственные микропрограммы, предназначенные для загрузки в микроконтроллеры (иногда их на техническом сленге называют «прошивкой»), и запустить свое первое устройство!
Задача разработчика – написать специальное микропрограммное обеспечение, которое заставит микроконтоллер выполнять конкретные нужные нам функции– например, управлять датчиками и исполнителями механизмами, обрабатывать данные и др.
В электронике знания IT нужны не меньше, чем при разработке стандартных приложений, но тут приходится работать со специализированным программным кодом. И программист должен понимать, как работает устройство, и при этом не забывать, что у устройства конечная память, а значит нужно владеть методами оптимизации.
Разработчики, которые умеют писать подобные программы очень высоко котируются на рынке. Искусственный интеллект умеет писать программы по шаблонам, это сегодня может сделать любой школьник. Но для того, чтобы делать серьезные вещи, которые будут использоваться в системах автоматизации на производстве, в городской среде или в быту, нужно участие специалистов.
В коллективе практиков
Уникальность кафедры Электроники в том, что практически все преподаватели одновременно являются практикующими специалистами и руководителями, которые занимаются умными приборами, аналогово-цифровыми микросхемами, микропроцессорными системами, системами цифрой обработки и многими другими темами.
У нас на кафедре вы погружаетесь в коллектив специалистов-практиков, работающих над реальными проектами, и вам будет предложено задание, которое вам будет по плечу и предоставлен научный руководитель – человек, который будет вас консультировать по ходу выполнения научно-исследовательской работы, помогать писать диплом, критиковать вашу работу – именно он в первую очередь отвечает за то, каким специалистом вы выпуститесь. Вы будете работать в реальном коллективе, но в этом коллективе будут такие же как вы студенты, поскольку мы стараемся готовить кадры и для себя, и для предприятий, а заодно омолаживать коллектив кафедры. У вас будет реальная среда, в которой вы сможете «пропитаться» электроникой и реализовать свой проект.
Выбрать свой путь
На кафедре действуют много очень сильных и известных в России научных коллективов. В них студенту предстоит проходить свою научно-исследовательскую практику и в перспективе писать диплом. Тут очень важно понять, что тебе хочется. Для этого можно попробовать себя в начальном этапе в различных направлениях, и выбрать самое интересное. Это не просто формальность: этот выбор определит на ближайшие несколько лет вашу научную и практическую деятельность, и в МИФИ, и после его окончания.
Например, на кафедре есть учебный дизайн-центр по направлению разработки гетерогенных интегральных микросхем. Есть научная группа, которая занимается разработкой специализированных аналогово-цифровых интегральных схем. И там, и там, вроде бы, разработчики, и там, и там одинаковые программные инструменты и САПРы, но различий очень много, и они существенные. Есть научный коллектив, занимающийся разработкой вычислительных систем. И это на самом деле лишь вершина айсберга.
Кафедра оснащена по последнему слову техники – у нас есть огромный парк суперсовременного контрольно-измерительного оборудования. Важной задачей является автоматизация оборудования, что необходимо для сокращения человеческого времени при работе над проектом. Многие ребята защищают свои дипломные проекты именно в этом направлении.
Если кому-то интересно спроектировать радиоэлектронное устройство из стандартных микросхем, которые условно можно купить в магазине - у нас есть и такое направление, связанное с робототехникой и системами автоматизации.
На базе кафедры и ИНТЭЛ действует молодежная лаборатория, в которой реализован проект приемо-передатчика диапазона УВЧ для систем промышленного интернета вещей, изготавливаемого по отечественной КМОП технологии 180 нм. Коллектив лаборатории, насчитывающий 10 человек, включая студентов, трудился над его созданием, и части этого приемопередатчика стали основой дипломных работ наших студентов. Вообще, проектирование - одно из наиболее интересных направлений, по которому защищаются дипломы.
Взаимодействуя с реальным сектором
Задача кафедры состоит еще и в том, чтобы «сверять часы» с промышленными предприятиями и другими исследователями, для чего организуются конференции, семинары, круглые столы, в том числе широко известный форум «Микроэлектроника», проходящий на федеральной территории «Сириус». Зачастую, после общения с предприятиями мы вносим изменения в программы подготовки студентов в соответствие с пожеланиями отрасли.
Кроме того, у нас есть якорные проекты, когда предприятие приходит на кафедру в качестве индустриального партнера и вкладывает финансовые средства в развитие МИФИ, а сотрудники и учащиеся МИФИ решают задачи данного предприятия в рамках какого-то контракта или заказа. Примером такого партнерства является взаимодействие, например, с АО «ЭНПО СПЭЛС», НИИСИ и рядом других предприятий.
Предприятия реального сектора сегодня постоянно вывешивают объявления о готовности взять студентов на стажировку, так что проблема скорее в том, чтобы найти необходимое количество студентов. За последние годы не было ни одного случая, чтобы на четвертом курсе студент не участвовал в проектной работе либо в одном из коллективов МИФИ, либо, на предприятии.
Подводя итоги: что нужно знать будущим абитуриентам
Образовательная программа кафедры электроники МИФИ базируется на фундаментальных знаниях – от физики твёрдого тела до схемотехники и практики проектирования и разработки электронных систем, построения аппаратно-программных комплексов с использованием современного оборудования.
Помимо лекционных, практических и лабораторных занятий в учебном процессе огромное внимание уделяется научно-производственным активностям и научно-исследовательской работе, в ходе которых студенты собственными руками реализуют свои первые проекты. Это закладывает базис их последующего трудоустройства.
Кафедра Электроники взаимодействует с огромным количеством предприятий реального сектора экономики, включая полупроводниковые фабрики, ведущие дизайн-центры ЭКБ и аппаратуры, Госкорпорацией «Росатом» и др.
Кафедра выстраивает «живой» цикл образовательных программ, привязанных к потребностям отрасли, которые постоянно корректируются вслед за развитием технологий.
Электроника сейчас востребована, специалисты по электронике получают хорошие зарплаты, а работодатели расхватывают «электронщиков» как горячие пирожки.