Мистер Полихов и профессор Хайд
На самом деле работа над проектом ведется уже давно, и «Эксперту» удалось побывать в лаборатории еще задолго до ее официального открытия. Самое удивительное в ней — атмосфера. Несмотря на солидность компании и устоявшиеся представления о немецкой приверженности регламентам, в исследовательском центре, скорее, возникает ощущение студенческого стартапа: большинство сотрудников очень молоды, график свободный, отношения дружеские, а руководитель проекта Степан Полиховна вид простой русский мужик в клетчатой рубахе навыпуск. Эта атмосфера — предмет особого старания и гордости руководства Siemens.
Есть стереотип, что в России — сумасшедшие ученые с гениальными идеями, а за рубежом — навыки успешной коммерциализации. В этом проекте все наоборот — связка фонтанирующего идеями немецкого ученого Оливера Хайдаи скептически настроенных, ориентированных на рынок российских инженеров: «Мы давно работаем с профессором Хайдом, зачастую он играет роль идейного вдохновителя. И хотя некоторые его идеи сначала могут показаться неосуществимыми, при более детальном изучении в них обнаруживается рациональное зерно, которое нам удается впоследствии воплотить в коммерческий продукт. В итоге результаты такого сотрудничества устраивают всех», — рассказывает Степан Полихов.
Вопреки принятой в Siemens тендерной системе распределения НИОКР-задач Хайд по старому знакомству передал идею из рук в руки Степану. Причиной тому незначительность проекта: первая цель — рынок источников для ускорителей — оценивается компанией всего лишь в 1 млрд евро в год. Для сравнения: рынок решений для городов, на который также нацелен Siemens, оценивается им в 300 млрд евро в год.
Степан Полихов готов оснащать ускорители
Фото: Олег Сердечников
Возможность для разработки появилась, когда компания Infineon начала выпускать силовые транзисторы на основе карбида кремния для IGBT-устройств. Оливеру Хайду пришла в голову идея использовать их для создания твердотельного генератора высоких частот. Для него Infineon перепроектировала транзистор, изменив топологию и уменьшив размеры, чтобы повысить рабочую частоту. Хайд собрал из них «на коленке» модуль на основе карбидокремниевых транзисторов с частотой 176 МГц и получил с него 5 кВт мощности. Задачей команды Степана стало превратить эту идею в коммерческий продукт большей мощности и частоты, разработать его конструкцию и технологию производства, обеспечить надежность и экономичность эксплуатации. И это не так просто.
Степан сжимает в пальцах небольшой транзистор — крохотный плоский квадратик 4 на 4 мм, выдающий 10 кВт мощности. Этот транзистор используется в импульсном режиме, длительность каждого импульса лишь несколько сотен микросекунд. Но при таких объеме и площади даже это — огромная величина. «Как же он греется?!» — «Жутко!» — отвечает Степан.
Эффективно отводить тепло со столь малой площади — огромная проблема. А сделать транзистор больше по размерам нельзя — это приведет к падению частоты, за которую так боролись его создатели. Поэтому основой рабочего модуля служит массивный медный радиатор, охлаждаемый водой. Сверху накладывается «рабочий бутерброд»: изолятор, проводник, термопаста, которой проводник приклеивается к стоку транзистора. Обычные термопасты обладают слишком малой теплопроводностью. Удалось найти только одну подходящую — немецкой фирмы, которая делает ее практически из чистого серебра с небольшими добавками. Запекать «бутерброд» нужно с высокой точностью соблюдения температуры и давления.
Всего в лаборатории лишь три комнатки, но в них умещается все необходимое для полного цикла производства. В углу первой из них самодельный пресс, развивающий до 7 атм и 200 кг усилия. Пока «бутерброды» запекаются именно на нем по десятку за раз.
Во второй комнатке инженеры и конструкторы рассчитывают и проектируют конструкцию. В систему, предназначенную для ускорителей, заложен принцип легкого масштабирования: она строится из отдельных блоков по 10 кВт, собираемых по 10 штук в стандартную серверную стойку, излучение которых суммируется при помощи объединителей. Степан показывает один из них. На вид это обычная изогнутая медная труба диаметром сантиметров восемь, но расчет ее геометрии занял несколько месяцев. И уже подана заявка на патент на эту конструкцию. «А я лучше получаюсь на фото», — один из молодых авторов трубы пытается влезть в съемку. Приходится его осаживать: «Начальственный чин уже дает неоспоримую фотогеничность».
Читать дальше
