Российские 4K-матрицы вышли в серию
Новая КМОП-матрица – пример того, как российские технологии микроэлектроники могут конкурировать с зарубежными решениями в сегменте промышленной оптики.
Холдинг «Росэл» (входит в госкорпорацию «Ростех») начал серийно производить новую модификацию российских светочувствительных КМОП-матриц с разрешением 4K. Разработка создана специалистами Центрального научно-исследовательского института(ЦНИИ) «Электрон» (входит в «Росэл») и сопоставима с ведущими зарубежными аналогами, в частности, с сенсорами семейства Sony Pregius и IMX, а также продукцией компаний Onsemi, OmniVision и Teledyne e2v.
Стабильность в экстремальных условиях
Ключевой особенностью российской разработки является сочетание миниатюризации, энергоэффективности и аналогового интерфейса. Матрица построена на российской КМОП-технологии с техпроцессом 180 нм, которая позволяет интегрировать в одном кристалле не только сенсор, но и весь модуль формирования изображения. Это снижает уровень помех и повышает стабильность. Потребляемая мощность менее 1 Вт и рабочий диапазон от −60 до +50 °С позволяют использовать сенсор в устройствах с жёсткими ограничениями по энергопотреблению. Чёрно-белая матрица с 12-битным АЦП, спектральной чувствительностью 400–900 нм обеспечивает точное машинное зрение даже в экстремальных условиях эксплуатации.
Благодаря поддержке аналогового LVDS-интерфейса матрица легко встраивается в уже существующие системы и контроллеры без необходимости в серьёзной адаптации оборудования. Это особенно важно для производителей, использующих российскую элементную базу.
Сенсоры интегрируются в беспилотные аппараты, системы машинного зрения, телевизионного наблюдения и промышленной автоматизации.Тестовые образцы уже применяются в прототипах беспилотных транспортных систем и роботизированных манипуляторов.
От урожая до недр
Отдельный расчёт сделан на агродроны: благодаря государственной поддержке в рамках нацпроекта «Беспилотные авиационные системы» именно в сельскохозяйственной отрасли прогнозируется повышенный спрос. К 2030 году парк агродронов в России достигнет 25 000 единиц; площадь обрабатываемых земель с применением дронов увеличится до 30 млн га (около 25% пашни); объём рынка агродронов достигнет 120–150 млрд рублей (1,6-2 млрд долларов).
Применение агродронов позволяет сократить расход средств защиты растений на 15-25%, снизить затраты на топливо в 8-10 раз, а в ряде случаев полностью отказаться от наземной техники на труднодоступных участках. Для аэродронов важна возможность вести съемку в полете при ветре, вибрационных нагрузках, влажности и пыли, чтобы получать пригодное для анализа изображение полей и использовать его для более точного контроля состояния посевов и своевременного внесения удобрений. Ко всем этим испытаниям новые КМОП-матрицы «приучены» ещё на стадии разработки.
Помимо сельского хозяйства, потенциал применения беспилотников распространяется и на другие отрасли. В 2023 году Правительство РФ утвердило стратегию развития беспилотной авиации до 2030 года и на перспективу до 2035 года. Цель – создать новый сегмент экономики и запустить массовое производство гражданских дронов. По прогнозам, к 2035 году рынок может достичь 1 миллиона единиц, причём 80–85% из них будут российского производства.
Импортозамещение в «оптике»
Помимо 4K КМОП-матриц в активе ЦНИИ «Электрон» – широкий спектр разработок в области фотоэлектроники. Налажен серийный выпуск фотоприёмников с матрицей 2048×2048 пикселей, размером пикселя 5,3×5,3 мкм, спектральным диапазоном 400–900 нм и частотой кадров до 50 Гц. В декабре 2025 года институт сообщило разработке новой малоформатной сверхбыстрой КМОП-матрицы со скоростью съёмки до 450 кадров в секунду. Это – идеальное решение для беспилотных транспортных средств, где важна минимальная задержка получения изображения.
С 2020 года ведётся создание электронно-оптического преобразователя (ЭОП) пятого поколения: гибридный вакуумный датчик с фотокатодом регистрирует электроны, а не фотоны, кратно повышая чувствительность, что станет универсальным инструментом для решения сверхточных задач в науке, промышленности и сельском хозяйстве.
Инженеры института разрабатывают специализированные фотоэлектронные умножители (ФЭУ) для геологоразведки, с помощью которых можно будет в реальном времени анализировать состав нефтяных, газовых или рудных пластов. Первые образцы, устойчивые к давлению и нагреву до 160 °C, изготовлены в ноябре 2025 года. После испытаний в декабре 2026 года начнётся подготовка к их серийному производству, что обеспечит российскую геологоразведку передовыми, полностью российскими сенсорами, не уступающими мировым аналогам.
Таким образом, ЦНИИ «Электрон» формирует единую экосистему фотоприёмных решений, где каждый продукт закрывает свою нишу, но все они объединены общей целью – импортозамещением и обеспечением российских отраслей надёжной элементной базой для работы в экстремальных условиях.
