Отзыв оппонента 1 (Маршрут автоматизации системного проектирования микрооптоэлектромеханических систем)

в ответ на нх. № 4ЗО-10-425 от ОЗ.О4.15 г. В Диссертационный Совет Д 212.125.02 при Московском авиационном институте (национальном исследовательском университете) Отзыв официального оппонента к.т.н., и.о. ведущего научного сотрудника ОАО «Российские космические системы» Козлова Дмитрия Владимировича (адрес; 111250, г, Москва, ул, Авиамоторная, д, 53, тел.: +7 (495) 673-93-37, е-аа11: г1асз~фаа11.га) Иа диссертацию Косолапова Ильи Алексеевича «Маршрут автоматизации системного проектирования микрооптоэлектромеханических систем», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальпости 05.13.12 — «Системы автоматизации проектирования 1в электронике, радиотехнике и связи)».

1. А альность темы Работа посвящена современным методам разработки и проектирования устройств микромеханики, в том числе МОЭМС устройствам, а также вопросам оптимИзации процесса моделирования оптических, механических и электрических Характеристик в рамках одного программного комплекса Решение, предложенное в работе, позволяет существенно снизить время и частично автоматизировать процесс разработки подобных устройств.

Автором разработана методология построения математических моделей, оптимизированн1и для микрооптоэлектромеханических систем. Данный метод позволил соиместить конечно-элементный анализ с методами ) макромоделирования, что позволило учесть различные физические процессы при функционцровании устройства, а также снизить требования к вычислительным' ресурсам, обеспечив тем не менее высокую степень точности. Разработанный автором маршрут автоматизации системного проектирования является оригинальным и может найти широкое применение в современной технике на стадии моделирования функциональных характеристик физических систем.

Практическая часть исследований в данной работе проведены на примере акселерометра . 'на основе интерферометра Фабри-Перо — устройства современной электронной компонентной базы, разработка которого позволяет значительно снизить энергопотребление при сохранении или улучшении основных вьп1одных характеристик прибора. Без наиболее полного моделирования подобных устройств на ранней стадии разработки невозможно добиться необходимого результата. Особо важными становятся задачи подготовки методологической базы н создания физической модели В работе~рассмотрен ряд микрооптоэлектромеханнческих устройств, на которых и были отработаны предложенные принципы моделирования.

Внедрение результатов работы на примере конкретных разработок позволяет оценить не только ее теоретическую ценность, но и практическую значимость для электронной промышленности. В связи с вышесказанным, считаю выбранную тему работы актуальной. 2. Об аи ха акте истика аботы Диссертация состоит из введения„ четырех глав, заключения и списка литературы из ~1 источника, ~Во вве ' ннн аавещено повременное аоаеоенне проблемы аоеденне маршрута совместного математического моделирования подсистем различной физической природы. Проведйн обзор истории развития и современной методологии р~вработки микроэлектронных устройств ~в том числе МЭМС и МОЭМС), Сформулированы цель и задачи работы, методы исследования, приведены научная новизна и практическая значимость работы, а также результаты внедрения.

В пе ' ой главе проанализированы различные подходы к математическому моделированию и программные комплексы математического моделирования технических объектов микроэлектроники. В качестве программного'комплекса для математического моделирования механической подсистемы ~выбран АХВАЗ. В качестве программного комплекса моделирования,' оптической и электронной подсистем выбран Маг1аЬ с дополнением Ягпп1пй. Подробно рассмотрено понятие (концепция) «Интернет вещей» и его роль при разработке рассматриваемых в работе энергосберегающих датчиков на примере микрооптоэлектромеханических акселерометроп, на основе интерферометра Фабри-Перо, В ПОсвящсна ПОстроснию математическОй мОдели функционирования мнкрооптоэлектромеханического акселерометра.

Модель содержит в себе описание механической, оптической и электронной подсистем устройства. Модель механической подсистемы представляет собой численную модель с прИменением САПР Апзуз, использующей метод конечноэлементного аНализа, н позволяющей с высокой точностью определить выходные характеристики устройства в зависимости от условий его ( эксплуатации , 'и конструкционных параметров.

Математическая модель оптической подсистемы представлена в виде матричных уравнений„решение которых производится в программном комплексе МА'П.АЗ/Япы1ий Электронная г1одсистема представлена в видо блок-схемы готовых блоков передаточных функций в программном комплексе МАП.АВ/Япш1пй.

В работе реализован модуль, позволяющий получать описание механической подсистемы на'языке УНТ.-АМЗ и модуль автоматизации процесса получения структуры разрабатываемого устройства на основе введенных параметров Третьи тливо поавищене проведению енаперииентвпьных иаапедовенир распределсннмх микрооптоэлектромеханических систем на примере аксслерометра'на основе интерферометра Фабри-Перо. В САПР Апзуз была получена конечно-элементная модель устройства с известными геометрическими характеристиками. Для ее построения использовался разработанны~ модуль автоматизации построения механической подсистемы.

С учетом возможных технологических дефектов был произведен поиск собственных .ч'астот устройства и построен график их зависимости от технологическ1эго разброса геометрических параметров подвижной массы. Также произведен анализ влияния технологических дефектов на выходные характеристики;акселерометра ~время отклика системы) Таким образом, проведенное экспериментальное исследование подтверждает решение задачи получения структуры МОЭМ акселерометра с помощью разработанных и предложенных в работе алгоритмов. Результатом исследования Также можно считать установление зависимости влияния технологическиМ дефектов, присутствующих во время операции травления образцов, на собственные частоты и время отклика системы.

В четве той г аве проведено экспериментальное исследование влияния технологического разброса геометрических параметров акселерометра на его характеристики' ,'с применением разработанного маршрута автоматизации системного проектирования. Разработанный программный модуль позволил повысить качество сетки конечных элементов на начальном этапе моделирования,! Предложенный алгоритм учитывает воздействие на структуры степени дефорйации.

данное решение увеличило точность математического моделирования,при незначительном росте количества расчетных узлов, а, следовательно, и времени расчета. По результатам моделирования сделаны выводы о зависимости времени отклика от технологического разброса параметров толщины, длины и ширины механической подсистемы, что является важнь~м при разработке и отработке технологических операций изготовления акселерометра. В заключении кратко формулируются диссертационной работы. основные результаты 3 остове ность иа чиых ез льтатов аботы Достоверность подтверждается представленными результатами экспериментов ца физических моделях, а также внедрением полученных в работе результатов.

Представленные результаты подтверждают эффективность устройства при' ,его функционировании и уплотняет сетку в зависимости от использования ~ разработанных методов и подходов к системному проектированиго микрооптозлектромеханических устройств. 4. Новизна н ве енных весле ований и пол чениих ез льтатов. К числу новых решений, полученных в работе, прежде всего можно отнести оригинальный алгоритм многом ас штаб ного моделирования микрооптоэлекфомеханических устройств, учитывающий в едином маршруте составляющие, ,различной физической природы.

Разработан маршрут автоматизации ~проектирования подобных устройств, позволивший связать между собой различные компоненты подсистем моделирования. Предложена оригинальная модель оптической подсистемы„основанная на матричных уравнениях, Несмотря ~на то, что работа носит больше теоретический характер, стоит отметить полез~юсть работы и в технологическом плане. Разработанная в работе модель |акселерометра позволила учесть влияние технологического разброса геометрических параметров на выходные характеристики устройства. Использование физического моделирования и экспериментальных исследований ~позволяет значительно снизить требуемое количество экспериментальных образцов и ускорить технологические операции отработки партий до получения требуемых выходных характеристик.

5. Реализв ии ез льтвтов Несомненйым достоинством диссертационной работы является широкое внедрение ее 1 основных результатов в практику разработки как микрооптозлектромеханических устройств, так и любых других систем, совмещающих в себе процессы различной физической природы. Результаты работы использованы при выполнении научно-исследовательских работ на базе МГТУ имени Н.Э. Баумана, а также в учебном процессе факультета «Информатика И системы управления» МГТУ имени Н,Э. Баумана Изучение опубликованных работ диссертанта показало, что в них с достаточной полнотой отражены основные результаты оппонируемой работы.