О том, как работает российский стартап по созданию сверхчувствительных фотоприемных устройств, рассказывают его гендиректор Юрий Поздняков и технический директор Евгений Левин.
Юрий Поздняков — кандидат физико-математических наук в области физики плазмы, окончил физический факультет МГУ. Продолжил работу в Департаменте управления инновациями в «Росатоме», затем в Российском квантовом центре в должности замдиректора. С 2016 является генеральным директором и соучредителем компании «ДЕФАН».
Евгений Левин окончил Московский государственный институт электроники и математики, начал карьеру в группе В.Э. Шубина в Физическом институте им. П.Н. Лебедева (ФИАН). В 2016 году возглавил лабораторию в Российском
В чем заключается суть технологии фотонных аналоговых детекторов?
Евгений Левин: Удивительным является тот факт, что в наше время миниатюрной электроники в некоторых областях, где требуется особо чувствительное детектирование, до сих пор используются вакуумные приборы типа ФЭУ. Им все еще не создан достойный твердотельный аналог. По большому счету сейчас существует два основных типа полупроводниковых детекторов для приема слабых сигналов: лавинные фотодиоды (APD) и кремниевые фотоумножители (SiPM), и оба имеют свои недостатки. Недостатком APD является недостаточно высокая чувствительность и высокий уровень шума. Конструкция SiPM — единственная, которая обеспечивает чувствительность на уровне ФЭУ, но и у нее есть проблема – ограниченный динамический диапазон. Можно, конечно, взять за основу одну из существующих технологий и пытаться ее улучшить (что сейчас и делают многие разработчики во всем мире).
Наша творческая находка состоит в создании принципиально новой конструкции фотодетектора, более прогрессивной, чем все существующие. Наша технология позволяет создать фотоумножитель, который имеет монолитную фоточувствительную область (как APD) и большое число усилительных каналов, работающих в гейгеровском режиме (как SiPM), что и обеспечивает одновременно широкий динамический диапазон, высокую чувствительность и низкий уровень шумов. Это как раз та комбинация параметров, которая идеально подходит для лидарных систем. Именно поэтому в поисках потенциальных потребителей мы сосредоточили внимание, прежде всего, на производителях лидаров.
Вот, например, известная российская компания «Яндекс» занимается сейчас разработкой беспилотных автомобилей. Интересно наблюдать за их испытаниями, которые проходят здесь, на территории Сколково, и знать, что наша технология может помочь беспилотным технологиям быстрее развиться, а беспилотникам – скорее стать эффективными и безопасными и выйти в массовое производство.
Где еще могут применяться разрабатываемые вами фотодетекторы?
Евгений Левин: Фотодетектор — важнейший компонент лидаров – устройств, которые обеспечивают современную технику «зрением»; лидар — это аналог радара, но работающий не на радиочастотных, а на более коротких волнах, в том числе видимого диапазона. Такие приборы необходимы, если требуется зарегистрировать очень слабый и быстроменяющийся оптический сигнал. Лидары устанавливаются, прежде всего, на автомобилях, а также находят применение в конструкции беспилотных наблюдателей – дронов.
Наш детектор имеет рекордно высокую чувствительность – вплоть до единичных фотонов, что и отражено в названии компании «ДЕФАН» = ДЕтектор Фотонный АНалоговый (DEPHAN = Detect Every PHoton ANalogous). Кроме того, этот фотодетектор обладает рядом важнейших преимуществ по сравнению с конкурирующими решениями, в том числе обладает широким динамическим диапазоном, может работать в условиях высокой фоновой засветки и легко интегрируется в современные электронные системы. Как раз такая комбинация параметров и является оптимальной для лидаров и высоко востребована на рынке. Рынок беспилотных автомобилей сейчас испытывает настоящий бум, а это подогревает интерес производителей к новым технологиям.
Как все началось, откуда взялась прорывная идея ?
Юрий Поздняков: Началось все с того, что еще в 70-е годы прошлого века группа советских физиков изобрела новый принцип работы лавинного фотодетектора, который потенциально мог иметь очень высокую чувствительность. На тот момент идея фактически оказалась невостребованной – попытки выйти хотя бы на уровень ОКР (опытно-конструкторская разработка) не увенчались успехом. Состояние отечественной микроэлектроники в последующие 90е могло привести к окончательному забвению подобных разработок.
Сейчас, спустя много лет, в стране началось возрождение научного потенциала, о «золотом фонде» идей вспомнили, и оказалось, что некоторые из них опередили свое время и теперь-то их можно воплотить в жизнь! Конечно, для этого требуются серьезные научные и технологические доработки, а также изготовление «электронной обвязки», без которой немыслима современная техника.
Несколько лет тому назад была собрана энергичная команда энтузиастов, в основном молодых людей, готовых работать и набирать опыт; а те самые физики-изобретатели взяли на себя научное руководство. Добавилось несколько человек для решения организационных вопросов, и стартап по разработке аналоговых фотоприемников начал действовать. Вначале проект развивался в составе Российского квантового центра; в 2015 выделился в самостоятельное юридическое лицо и начал постановку технологии на фабрике; в 2017 уже были получены первые рабочие образцы прибора.
Расскажите о вашей компании
Юрий Поздняков: Мы являемся российским стартапом, то есть командой творческих людей, занимающихся трудным делом – воплощением в реальность научных идей, которые иначе остались бы незамеченными. Как правило, это небольшие компании и для того, чтобы они выжили, их объединяют в «инкубаторы». Известнейший из них – Силиконовая долина в США. В нашей стране аналогичные функции выполняет Инновационный центр «Сколково». Одним из его резидентов и является «ДЕФАН». На первых порах «ДЕФАН» функционировал в составе Российского квантового центра, а недавно превратился в его «спинофф», то есть юридически самостоятельную компанию, которая пользуется поддержкой в рамках объединения.
Сегодня цель нашей компании — выйти на стадию коммерческого производства приборов, которые находят применение, прежде всего, в составе автомобильных лидаров и беспилотных устройств, а также могут использоваться в системах безопасности, медицинского мониторинга и многих других областях современной науки и техники.
Образец полупроводниковой пластины в процессе исследования
Нет ли опасений, что идею позаимствуют конкуренты и сделают быстрее и лучше?
Юрий Поздняков: Такие опасения есть всегда в условиях свободной конкуренции, которая держит всех в тонусе. Естественно, мы делаем все возможное, чтобы защитить свою интеллектуальную собственность. Наша технология запатентована на большинстве ключевых рынков. Помимо России, патенты оформлены в странах Евросоюза, США, Израиле, Японии, Южной Корее.
Мы внимательно следим за мировыми тенденциями в своей области и стараемся продвигаться на международный рынок. Наши образцы неоднократно демонстрировались на профессиональных выставках, в том числе Auto Sensors 2017, Semicon Europa 2018, Photonics West 2019, Laser World of Photonics Мюнхен 2019, Commercial UAV EXPO 2019. Участие в выставках имеет огромное значение — позволяет быть в курсе событий, находить нужных партнеров, устанавливать необходимые контакты. К сожалению, в прошлом году мы практически были лишены этой возможности. Тем не менее, несмотря на все сложности, нам удалось привлечь новых партнеров и потенциальных клиентов. На сегодняшний день инженерные образцы наших фотодетекторов уже протестированы известными международными компаниями — производителями оптоэлектроники из Германии, США, Китая, Канады. По результатам тестирования получено большое количество положительных отзывов, которые внушают нам оптимизм. А недавно несколько компаний оформили и первые предзаказы на производство фотодетекторов.
По статистике примерно ¾ стартапов исчезают раньше, чем достигают поставленной цели. Как удалось пережить тяжелый для всех 2020?
Юрий Поздняков: Сегодня «ДЕФАН» стабильно движется вперед — в настоящее время образцы проходят испытания в нескольких международных компаниях, и наше международное партнерство постоянно расширяется. В 2021 году мы планируем начать серийное производство и поставку партий среднего размера для тестирования и использования. Этот год выдался тяжелым для нас, и планы пришлось скорректировать, тем не менее, он не прошел даром. Мы многому научились, продвинулись в коммерческом направлении – у нас есть реальные заказы. Уверен, что следующий год станет переломным для нас, поскольку мы проанализировали ошибки и знаем, как преодолевать трудности сообща. У нас есть все шансы, чтобы вывести на рынок продукт, которого все ждут. Мы готовы сделать все возможное и невозможное, чтобы это произошло.
Интервью: Анна Сидорова
