Безопасность информационных технологий

DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2025.2.16

В 2024 г. миновало 15 лет с тех пор, как автор и его коллеги впервые обратили внимание на необходимость системной перестройки процесса разработки и производства ЭКБ и РЭА. Акцент делался на том, что грядут большие перемены, ведь время было непосредственно сразу после мирового финансового кризиса, федеральные меры поддержки только формировались, а многие спорили о сроках экономической неопределенности, стратегиях как пережить непростые времена и быть готовым к новому росту. Основой этих перемен нами предлагалось качественное изменение процесса взаимодействия между участниками отрасли на всех этапах жизненного цикла изделия от разработки технического задания и проектирования электронного устройства до рекламационной работы и исполнения гарантийных обязательств. Среди базовых принципов этого подхода отмечались тестопригодное проектирование и внедрение тотальной прослеживаемости процессов на предприятиях.

Переходя от слов к делу, с 2009 г. были проведены сотни, если не тысячи, отраслевых мероприятий и встреч с разработчиками и производителями отечественной электроники. Внедрены в промышленность десятки тысяч рабочих мест, являющихся элементами новой системы обеспечения роста качества ЭКБ и РЭА; из инженеров, разделяющих и поддерживающих внедрение передовых методов уже можно комплектовать полки высококвалифицированных борцов за формирование плацдарма для стратегического лидерства России на мировом рынке электронной продукции; к 2025 г. появились действительно передовые отечественные разработки, на которых можно планировать выстраивание технологического суверенитета нашей страны. В результате, ряд предприятий воспользовались ставшими доступными им сквозными технологиями проектирования, производства и контроля электронной продукции, однако их число едва ли превышает несколько сотен на всю страну. Что же явилось причинами того, что за два поколения от силы 10% от всех предприятий российской электронной промышленности внедрили хотя бы элементы той системы, которая уже десятки лет способствует развитию конкурирующим с ними производителей, в том числе из недружественных стран? Почему давно уже неинновационные стандарты встречают такое сопротивление у отечественных специалистов и «стратегическое планирование» разбивается о сиюминутные задачи из раза в раз?

 Ответы, или вернее сказать, возражения мы собирали все эти годы и сводятся они в основном даже не к отсутствию времени и денег, хотя эти аргументы используются в 100% случаев обоснования невозможности изменений в компании. Рассмотрение встречных доводов о финансовых потерях предприятия из-за отказа от внедрения прослеживаемости, параметрического входного контроля ЭКБ и стандартов тестопригодного проектирования обычно игнорируется, поскольку на сцену выходит ключевой барьер развитию электронного производства и повышению качества продукции – конфликт интересов между разработчиками и технологами внутри предприятия, либо между организациями внутри одной интегрированной структуры. Формат данного материала не предполагает углубление в изучение анатомии взаимоотношений разных структурных подразделений, хотя отсутствие единых, учитывающих взаимное влияние, показателей качества работы смежных отделов могло бы стать отдельной темой для изучения. Что примечательно, похожая разобщенность наблюдается по всей цепочке производителей … – материалов – ЭКБ – РЭА – ….

Преодолеть «неразрешимый» конфликт можно и нужно в кратчайшие сроки «сверху» как на уровне предприятий, так и отрасли в целом, однако решительных действий за все прошедшие годы в этом направлении явно не хватает. Поэтому акцент вновь будет сделан на технические и организационные меры «снизу».

В прошлые годы обоснованием необходимости автоматизации процессов управления производством электроники и убеждением применения средств электрического контроля после сборки печатных узлов являлась школьная задачка расчета вероятности появления дефектов пайки с опорой на паспортные данные о допустимом уровне ошибок на миллион операций технологического оборудования, задействованного в сборке платы. Исходя из усредненных расчетов фиксировалось, что при монтаже на плату более 3000 компонентов собрать такое изделие без дефектов статистически невозможно. С тех пор степень интеграции радиоэлектронных изделий только росла, а уровень дефектности производства электроники не снижалась.

Решением, как и раньше, видится внедрение принципов тестопригодного проектирования (DFT), которые не допускают разработку печатной платы, а в некоторых случаях и ЭКБ, без учета возможности последующего автоматизированного технологического электрического контроля для выявления несоответствия изделия конструкторской документации. Таким образом проверяется не работоспособность или функциональное соответствие изделия, а качество и повторяемость технологических операций и номиналы комплектующих. Предприятия, сумевшие поднять уровень зрелости своих разработчиков до тестопригодного проектирования, получают возможность автоматически транслировать данные из САПР проектирования в тестовый САПР и устранить ошибки на самых ранних стадиях, поскольку, оценивая тестовое покрытие дизайна платы можно определить какие цепи или компоненты не удается протестировать в автоматическом режиме, а значит можно внести исправление еще до сборки макета. Тем самым происходит сокращение сроков разработки, поскольку исчезает необходимость повторных проектирования и макетирования. Наиболее востребованными методиками автоматизированного тестирования являются внутрисхемный контроль (летающие щупы и адаптеры, рис. 1) и периферийное сканирование (стандарт 1149.1[1] для цифровых плат и микросхем), которые не отменяют необходимость функционального контроля на стендах, но значительно сокращают нагрузку на этом этапе проверки, поскольку львиная доля дефектов выявляется на ранних стадиях.

Разбираясь в причинах возникновения большого числа отказов на уровне ЭКБ, пришлось погрузиться в увлекательный мир контрафактных компонентов, применение и выявление которых только увеличилось за прошедшие три года. Для предотвращения монтажа таких компонентов на плату предстоит вносить изменения в стандарты предприятий, методы испытаний и нормативную документацию по параметрическому контролю ЭКБ. Проблемы с некондиционными компонентами все чаще встречаются не только при производстве специальной техники, но и аппаратуры гражданского назначения. Причем подделывать начали уже и копеечную номенклатуру, рис. 2. Для защиты от этого приходится внедрять средства автоматизации контроля, как пассивных компонентов, так и сложных дорогих процессоров и ПЛИС.

Рис. 1. Электрический контроль летающими щупами планарной ПЛИС на плате

Рис. 2. Матрёшка контрафактного электролитического конденсатора

Нестабильность качества стала оказывать негативное влияние и при производстве отечественных полупроводниковых приборов. Внедренный на всех зарубежных кристальных производствах стандарт качества пластин IEEE ITRS[2] (рис. 3), для отечественных производителей является пугалом и встречает колоссальное сопротивление. Казалось бы, борьба за высокий процент выхода годных на пластинах должна являться одним из ключевых устремлений в нашей микроэлектронике, но пока вся работа осуществляется энтузиастами скорее вопреки, нежели благодаря заинтересованности микроэлектронных производств. Есть более важные задачи.

Рис. 3. Кривая деградации параметров при входном контроле кремниевой пластины

За все время исследования современных стандартов разработки и производства электроники мы внимательно отслеживаем новые тенденции контроля качества продукции и стараемся выявлять ключевые причины обеспечения повторяемости производства на передовых предприятиях. Многие наши тезисы поднимают волну возражений и конструктивной дискуссии, которую мы всегда рады развивать в любых форматах, в том числе и через электронную почту skolkovo@ostec-group.ru. Наиболее характерной моделью поведения, является поиск непонятных для нас способов выявления дефектов в платах, ЭКБ, электродвигателях, сердечниках и прочих устройствах, которые мы обнаружили на зарубежных производствах. Детальное исследование позволяет предлагать передовые методики оценки качества уже российской продукции и строить перспективные гипотезы развития производств. В ответ на отклик заказчиков мы формируем новые способы испытания и измерения параметров электроники, что впоследствии вполне может стать базой для развития новой стандартизации российской электроники и формирования активного отраслевого сообщества.

Евгений А. Мордкович, генеральный директор

ООО "Остек-Электро",

ул. Молдавская, 5, стр. 2, Москва, 121467, Россия

e-mail: Mordkovich.E@ostec-group.ru, https://orcid.org/0009-0007-2559-7658