Материал: Путилов Коммертсиализатсия текхнологиы и промышленные инноватсии 2014
крупномасштабных процессов, происходящих в отдельных сферах экономики, и выявляются новые возможности и вызовы. Ключевым элементом при поисковом прогнозе является идентификация знаковых событий в тех или иных сферах, способных радикально трансформировать развитие отдельных предметных направлений комплексного долгосрочного прогноза. Сценарии могут формироваться под воздействием многих факторов. Существует вероятность образования «доминирующих» сфер, которые определят вектор других предметных областей прогноза. Метод дорожных карт позволяет визуализировать и оценить вероятность их взаимного влияния.
3.2.2.Технологический пример: дорожная карта развития светодиодной техники
Светодиодная техника – наиболее наглядное использование высоких технологий (полупроводниковые гетероструктуры для получения квантов света) в бытовом использовании (освещение). Примеры использования и ограничения светодиодной технологии наглядно отражены на конкретной дорожной карте, принципы построения которой описаны ниже. При этом технология использования светодиодов для освещения конкурирует с другими технологиями освещения, причем эта конкуренция основана на сравнительной эффективности использования электроэнергии для получения света (рис. 36).
Особенностью использования светодиодов является тот факт, что в большинстве применений осветительных приборов требуется освещение белым светом, а выделяются из полупроводниковых гетероструктур кванты различных цветов, и для получения белого света необходимо применение различных технологических приемов, в частности, использование люминофоров. На сегодняшний день с технологиями твердотельных светодиодных источников света связывается будущее целого ряда секторов экономики. Например, с внедрением светодиодов связаны перспективы развития отдельных технологических направлений – от сигнальных световых приборов и оборудования для световой индикации и рекламы до специальных приложений в производстве мобильных устройств и дисплеев. Основной привлекательной чертой светодиодной техно-
− 216 –
логии является принципиально более высокий по сравнению с альтернативными технологическими решениями уровень светоотдачи, что способно привести к значительным экономическим и социальным эффектам (рис. 37). Важнейшим из них является радикальное
Рис. 36. Перспективная эффективность альтернативных источников освещения до 2020 г.
Рис. 37. Прогноз роста светоотдачи и снижения цены за единицу светового потока до 2020 г.
− 217 –
сокращение затрат электроэнергии на освещение, составляющих по различным оценкам до 18–20% всех объемов произведенной электроэнергии. Требования экономической и энергетической безопасности делают развитие светодиодной индустрии одним из национальных приоритетов многих стран – Канады, США, стран Европейского Союза, Японии и Китая.
При формировании светодиодной дорожной карты было учтено, что основные направления развития светодиодной промышленности подразумевают разработку материалов с принципиально новыми свойствами и технологическое манипулирование наноразмерными компонентами изделий. Таким образом, поддержка и развитие светодиодной индустрии в России находятся в сфере непосредственной компетенции такого института развития, как ОАО РОСНАНО. Регулирующие документы для развития светодиодной индустрии можно разделить на две основные группы: документы, относящиеся к энергетике и энергосбережению, и документы, регулирующие инновационную деятельность, в том числе развитие нанотехнологий. Стратегическая программа государства в области энергетики и энергосбережения определена федеральными законами «Об электроэнергетике» от 26 марта 2003 г. №35-Ф3, «Об энергосбережении» от 3 апреля 1996 г. №28-Ф3, Энергетической стратегией Российской Федерации на период до 2020 г. (утверждена распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. №1234-р), Федеральной целевой программой «Энергоэффективная экономика на 2002–2005 гг. и на перспективу до 2010 года» (постановление Правительства Российской Федерации от 17 ноября 2001 г. № 796) и Правилами оптового рынка электрической энергии (мощности) переходного периода (утверждены постановлением Правительства Российской Федерации от 24 октября 2003 г. №643). Помимо этого развитие светодиодной индустрии предусмотрено также Федеральной целевой программой «Развитие электронной компонентной базы и радиоэлектроники» на 2008– 2015 гг., утвержденной постановлением Правительства РФ от 26 ноября 2007 г. №809. Одним из приоритетных направлений, указанным в перечисленных документах, является разработка энергосберегающих технологий, включающих создание новых типов устройств, в том числе на базе нанотехнологий. Поэтому материа-
− 218 –
лы и технологии для наноэлектроники и нанофотоники являются, в соответствии с Программой развития наноиндустрии в Российской Федерации до 2015 г., одним из приоритетных направлений НИОКР в сфере нанотехнологий в России.
Рис. 38. Прогноз снижения стоимости белых светодиодов и сравнение этой стоимости с альтернативными источниками белого света.
При построении дорожной карты был использован принцип группировки продуктов по технологиям, положенным в основу их создания. В одну группу включаются все продукты, созданные на основе единой технологии, независимо от разнообразия их возможных приложений. Например, белые светодиоды (рис. 38), в силу своих характеристик, могут применяться как для освещения жилых и производственных помещений, так и в качестве элементов приборных панелей и индикаторов в бытовой технике. Тем не менее, с точки зрения базовой технологии их создания такие светодиоды образуют одну группу. Методика формирования дорожных карт подразумевает построение иерархии элементов дорожной карты – выделение логических уровней, каждый из которых содержит однотипные элементы. В дорожной карте выделены следующие типы (уровни) элементов.
− 219 –
–Области применения – части предметной области, выделенные по принципу
единого функционального назначения входящих в нее продуктов.
–Сегменты однородной продукции – части областей приме-
нения, в пределах которых спрос определяется однотипным набором факторов.
Сегмент однородной продукции представляет собой совокупность продуктов по принципу их однородности с точки зрения потребителей.
–Продукты– перспективные светодиоды, обладающие принципиально новыми
свойствами либо значительно улучшенными рабочими характеристиками.
–Компоненты – промежуточные продукты, используемые в
производстве светодиодов. Примерами компонентов являются материалы для подложек неорганических светодиодов, люминофоры, особо чистые газы, особо чистые металлы и др.
– Технологии – перспективные технологии, используемые в производстве светодиодов – MOCVD (газофазное химическое осаждение металлорганических
соединений); MBE (молекулярная лучевая эпитаксия) и др. Дорожная карта выявляет взаимосвязи между указанными эле-
ментами в иерархической последовательности. Взаимосвязь между ключевыми элементами показана с помощью визуального представления дорожной карты.
В структуру дорожной карты включаются не только технологические направления по улучшению характеристик светодиодов (рис. 39), но и возможные технологии крупномасштабного производства, основанные на промышленном оборудовании. В мире имеются три основных производителя оборудования для нанесения слоев на подложки (MOCVD-установок) – Aixtron (ФРГ), Veeco (США) и региональный производитель Nippon (Япония). Это серийное оборудование ориентировано на удовлетворение спроса КНР, Тайваня, выпускающих дешевые синие светодиоды. В таком оборудовании используются большие реакторы, позволяющие растить чипы одновременно на большом количестве подложек. В связи с этим, ограничены диапазоны возможных технологических
− 220 –