Производство и разработка электроники *

Samsung готовит крупные изменения в технологии изготовления процессоров. К 2028 году корейский гигант планирует запустить массовое производство чипов с использованием стеклянных подложек. Зачем? По словам представителей компании, чипы с ними будут менее дорогими, устойчивыми к нагреву и, возможно, мощнее. Давайте обсудим, может ли стекло стать новым стандартом в электронике и какие сложности могут возникнуть у Samsung с этим проектом.

Привет, на связи Андрей Шведов, руководитель проектов ГРАН Груп.

Мы производим печатные платы — основу для сложной электроники метрополитена. На базе изготовленных нами плат работают системы управления, контроллеры для стрелок и переводов, датчики безопасности и телемеханика.

Вот и я сегодня добирался до работы на метро.

Турникет на входе мгновенно считал проездной с моего смартфона. На табло высветилось точное время прибытия следующего поезда — 1 минута 40 секунд. 

Прибывающий состав плавно затормозил точно у меток. Двери открылись, я вошел в просторный вагон с цифровыми экранами. Поезд тронулся так мягко, что я даже не почувствовал начала движения. Тут же я подзарядил свой смартфон и вышел в интернет почитать Хабр!

А ведь когда-то первые пассажиры лондонского метро задыхались от дыма паровозов и молились, чтобы поезда не столкнулись в темноте. За полтора века метро изменилось полностью. И электроника сыграла в этом большую роль.

В этой статье вы узнаете, как развивались технологии подземки от первых дымных туннелей до современных автоматических систем.

Плазма - удивительное состояние вещества, большинство людей даже не задумывается, насколько широко и применяется эта экзотическая среда. В этой статье попробуем разобраться об одном из видов разряда, который весьма широко применяется в установках плазменной обработки, электрореактивных двигателях и источниках ионов.

В статье рассказывается о нетривиальном процессе ремонта электронного устройства, приведшему к разработке новой платы, программированию микроконтроллеров и всяким интересным изысканиям.

Если интересно, прошу под кат.

Привет, Хабр! Наверное, у многих словосочетание «регулируемый резистор» ассоциируется с обычным потенциометром.

Потенциометр — это компромиссное решение, часто используемое на этапе отладки аналоговых узлов или в случаях, когда требуется аналоговое управление со стороны человека, например, для регулировки громкости в аудиоусилителе или изменения яркости света с помощью диммера.

После проведения HAZOP и формирования контуров безопасности ПСБ с определением целевого уровня полноты безопасности, нам, как инженерам реализующим систему безопасности прислали исходные данные: технологическая схема с КИП, перечень контуров безопасности, матрица причинно-следственных связей, значение целевого УПБ. Мы, как подготовленные инженеры, понимаем из чего могут быть построены контура безопасности, отвечающие заданному целевому УПБ. Осталось подобрать оборудование, собрать контура,  посчитать результирующее значение УПБ и сравнить его с целевым.

Если подходить к решению задачи правильно и грамотно, ПСБ еще на предыдущих этапах должна быть разделена на систему аварийного останова ESD и систему технологических защит PSD. ESD предназначена именно для предотвращения катастрофы, аварии и гибели людей. PSD предназначена для защиты оборудования и технологического процесса (например, не дает загубить катализатор в реакторе или выпустить некачественную продукцию). Позже, когда будем разбираться, в чем разница между ESD и ПАЗ разберем этот вопрос подробнее.

Когда мы говорим о снижении риска до целевого значения и расчете уровня полноты безопасности, мы говорим про ESD.

Весь перечень контуров безопасности сразу делим на две части: контура с целевым УПБ1 и ниже, и контура с целевым УПБ2,3. При объективно проведенном анализе рисков контуров УПБ3 будет очень ограниченное количество, обычно несколько единиц. Подобрать оборудование для обеспечения УПБ3 контура в целом достаточно сложно.

Для снижения риска технологического процесса или технического устройства (защиты человека от гибели или травмирования), всегда задействованы несколько различных «слоев безопасности»: методы, мероприятия, технические решения, подходы направленные на обеспечение безопасности.

Можно выделить следующие слои безопасности:

- совершенствование технологического процесса с целью исключения опасных факторов – уменьшить давление в системе, снизить объем опасных веществ, изменить технологическую схему, уменьшить количество оборудования…;

- ОСУП (организация системы управления процессом) – контроль состояния оборудования, контроль за технологическим процессом, уменьшить количество персонала в потенциально опасной зоне, построить эффективную систему обучения и инструктажей …;

- система сигнализации о приближении к опасным границам и квалификация операторов – наладить полноценную систему сигнализации, выделить сигнализации приоритета 1, которые требуют незамедлительных действий от операторов, постоянно и квалифицированно вести анализ срабатывания сигнализации, максимально исключить ложные срабатывания, наладить систему постоянных тренингов для поддержания необходимой квалификации операторов (в правильно построенной системе, сигнализации уровня 1 срабатывают крайне редко при реальной угрозе аварии, количество параметров для крупного объекта не превышает 10-50, каждое ложное срабатывание детально исследуется, программа подготовки и квалификация операторов должны обеспечивать корректные действия персонала при срабатывании сигнализации). В правильно построенной системе, сигнализации должны быть разделены на аварийные и информационные, с разной схемой визуализации и разными журналами, но на практике все сигнализации собирают в один перечень, называют «Перечень сигнализаций и ПАЗ», и в системе управления нет разницы между сигнализацией о перегреве реактора и сигнализацией о низкой температуре теплофикационной воды в операторной. В результате в общий журнал сигнализаций каждый день пишется по 1000 записей, 999 из которых не имеют какого-то смысла.

В данной статье на примерах попробуем разобрать порядок построения системы безопасности технологического процесса на основе анализ рисков. Поскольку цель статьи постараться объяснить «нормальным инженерных языком» назначение и порядок создания системы безопасности технологических объектов на основе анализа рисков, придерживаться «процедур в соответствии с ГОСТ-МЭК..» и описывать процедуры я не буду.

Еще раз напомню, что любой технологический процесс или техническое устройство несет потенциальный риск – угрозу жизни и здоровью работающих или находящихся по близости людей. Риск есть всегда и для всех, все живое рискует погибнуть. Риск, которому мы все подвержены в повседневной жизни называют фоновым. Для каждого производства или технологического процесса существует значение риска, принятого как допустимое. При построении нового процесса или технологического объекта необходимо принять такие меры обеспечения безопасности, чтобы обеспечить расчетный риск не выше допустимого.

В целом порядок создания системы безопасности будет следующим:

- исследуем риски, выявляем факторы риска, оцениваем значение;

- если значение риска превышает допустимое, разрабатываем дополнительные мероприятия (технологические, организационные и т.д.) для снижения риска до приемлемого;

- если технологическими и организационными решениями снизить риск до приемлемого не удается, переходим к созданию приборной системы безопасности (ПСБ), определяем контура безопасности, оцениваем требуемый уровень полноты безопасности (SIL) контуров, строим систему аварийного останова (ESD);

Различие в подходах: нормы или анализ рисков.

Поскольку практически любой производственный процесс или техническое устройство несут потенциальную опасность жизни и здоровью людей, необходимо разработать и использовать определенный набор организационных и технических мероприятий, для снижения этой опасности (риска) до приемлемого уровня.

Для обеспечения безопасности технологического процесса или технического устройства, снижения риска получения травмы или гибели до допустимого значения, возможны два подхода – выполнить технологический процесс в соответствии с «нормативными документами» или провести анализ рисков, выявить все источники и разработать компенсирующие мероприятия.

В бывшем СССР сложилась система норм и правил, которые жестко регламентировали требования, как организационные, так и технические. Эта система была унаследована и РФ. Достаточно посмотреть «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств» утверждены приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 15 декабря 2020 года № 533. Документ содержит 70 страниц ценных указаний. И таких «нормативных документов» у нас бесконечное количество, при желании можно найти «нормативку» на все случаи жизни. Соответственно проектировщику не надо понимать процесс, детально знать все особенности технологии, иметь опыт эксплуатации, достаточно просто найти нужную «нормативку» и выполнить все требования. Эксперт при проведении экспертизы проектной документации также проверяет технические решения на соответствие «нормативке», и инспектор Ростехнадзора тоже будет проверять объект на соответствие этой же «нормативке». При этом никого не волнует, на сколько обеспечена реальная безопасность технологического процесса (технологической установки), эффективность и достаточность принятых решений, возможность устойчивой работы оборудования и т.д. Соответствие нормам снимает ответственность за конечный результат со всех – проектировщиков, экспертов, инспекторов, и перекладывает всю ответственность на эксплуатацию, людей, которые непосредственно работают на технологической установке и реально рискуют своей жизнью.

Что такое безопасность технологического процесса или технической системы (устройства), что такое риск и вообще зачем все это?

По анализу рисков и функциональной безопасности написано бесконечное количество статей (большая часть в переводе), брошюр, методичек и разнообразных презентаций.

В большинстве случаев этот материал носит научно-популярный характер, с огромным количеством терминов, аббревиатур, сокращений до трех букв, абстрактных рассуждений вперемешку с теорией вероятности, и для нормального инженера выглядит как полный бред. И в большинстве случаев это и есть полный бред. Трудно понять, как этот псевдо-научный поток теоретических рассуждений можно связать с реальным технологическим объектом, техническими устройствами, реакторами, колоннами, компрессорами, насосами, печами и т.д. Многие инженеры приходят к справедливому выводу – никак. И дело не в методах, методиках, ГОСТ-ах по анализу риска и функциональной безопасности, а в специалистах, которые не понимая реального смысла и целей этих методов, решение реальных задач заменяют процессом и процедурами, с формальным соблюдением отдельных пунктов методик, с безумными выводами, и своими безграмотными действиями полностью дискредитировали саму идею функциональной безопасности, основанной на оценке риска.

Данная статья, это попытка техническим инженерным языком объяснить подход к построению систем безопасности технологических объектов (технических устройств) на основе анализа риска и функциональной безопасности. В основу статьи положен собственный опыт участия в процедурах анализа рисков и построения функциональной безопасности, определения уровня SIL для контуров безопасности, формирования требований к техническому обслуживанию и периодичности испытаний систем противоаварийной защиты для сложных технологических установок переработки нефти. Статья полностью написана самостоятельно и не является переводом с англоязычных источников. Поскольку это собственный опыт, не буду утверждать, что все изложенное абсолютно правильно и объективно, возможны ошибки, недопонимание основополагающих положений стандартов, и вообще поверхностный и однобокий подход. Прошу понять и простить.

Открыл для себя программу Test Controller, которая предназначена для управления и регистрации данных с различных устройств (мультиметры, источники питания, электронные нагрузки). У программы довольно внушительный список поддерживаемого оборудования, но расширить его, добавив поддержку устройств из своей радиолюбительской лаборатории, не потребует навыков программирования или заметных усилий.

Для примера описан процесс добавления поддержки настольного мультиметра и измерителя ёмкости аккумуляторов.

В данном тексте я написал про то, как я написал загрузчик для российского микроконтроллера MIK32 (K1948BK018).

Это, пожалуй, первый случай, когда столько функционала мне пришлось утрамбовать всего в 8kByte ROM памяти.

Желание поиграть в проектирование собственного процессора обычно приводит к покупке платы с FPGA. Но мне захотелось сделать шаг дальше и начать не с Verilog-а, а с паяльника.

Это статья о том, как я занялся разработкой электроники, не имея почти никакого опыта в этой сфере. Цель - сделать устройство с FPGA на котором можно загрузить Linux, подключить экран и клавиатуру, а потом прямо там писать и компилировать код.

Зачем это нужно? Это хобби. Практической ценности не имеет. Просто я так развлекаюсь. А сейчас у меня, к моему собственному удивлению, все задуманное получилось, и я хочу показать и похвастаться.

При продолжительной разработке на одном семействе микроконтроллеров получается так, что приложение намертво привязано к конкретному семейству микроконтроллеров и его SDK, так как напрямую использует HAL от вендора.

Это особенно явно проявляется в таких случаях, когда надо срочно переносить прошивку на другой микроконтроллер.

Получается, что приходится заново писать всю прошивку, всё приложение, драйвера всех ASIC-ов. Драйвер светодиодов, драйвер кнопок, драйвер ASICов c I2C SPI управлением. В общем всё переписывать. Поменяли MCU и пришлось переписать все файлы в репозитории. Нормально так да?

В этом тексте я написал, как можно обойти эту проблему.

Почему все современные митапы такие скучные? Потому что там нет пива!
Долгое время у embedded разработчиков почти не было своих мероприятий, но всё изменилось, когда появился Embedded bar. На время мероприятия чей-то офис (или любая другая площадка) превращается уютный бар, где можно зацепить пинту пива, послушать истории и пообщаться с коллегами из Embedded тусовки.

Direct laser writing (DLW) или лазерное письмо – технология получения компонентов полупроводниковых, оптических и других устройств с помощью сфокусированных лазерных лучей. Её также называют multiphoton lithography и иногда direct laser lithography. О ней мы и поговорим в сегодняшнем материале. 

Привет, Хабр! Меня зовут Настя Егина, я партнер-менеджер направления мультимедийных систем КРОК. В марте мы с коллегами посетили Международную выставку аудиовизуальных интегрированных систем ISLE (International Smart Display & Integrated System Exhibition), прошедшую в китайском Шеньчжене. Мы были искренне впечатлены мультимедиа-новинками наших китайских коллег. Хотим поделиться наиболее яркими моментами, которые запомнились нам в этом «мире будущего». Прозрачные, гибкие и иммерсивные дисплеи — под катом!