Итоговые мысли: креативная инженерия и новые угрозы, которые предстоит преодолеть
С момента появления электронных компонентов в потребительских, промышленных, коммерческих и военных изделиях и системах вопрос работы во все более суровых условиях эксплуатации оставался актуальным. Во многом это связано с тем, что электроника способна повышать производительность множества систем, благодаря чему растёт её полезность, популярность и в конечном счёте необходимость во всех типах применений.
В 1897 году Дж. А. Флеминг изобрёл вакуумный диод, положив начало эпохе электроники. За ним последовали триоды, а также тетродные и пентодные лампы — вплоть до Второй мировой войны. Немало написано о том, как война стимулирует развитие технологий, и военные усилия способствовали наступлению новой эры в электронике благодаря изобретению в 1948 году плоскостного транзистора.
В 1950-х годах появились интегральные схемы, ещё сильнее изменившие подход к проектированию за счёт размещения целой схемы на одном кристалле. Это означало колоссальную экономию по стоимости, размеру и весу, а значит, в изделия и системы как для военного, так и для промышленного секторов можно было закладывать всё больше функциональности. Развитие JFET- и MOSFET-транзисторов в 1950-х годах повысило надёжность и мощность транзисторов.
В последующие 20 лет плотность компонентов и схем на одном кристалле продолжала расти вместе с прогрессом в технологиях производства, что позволило наладить массовый выпуск цифровых и аналоговых интегральных схем. В 1969 году компания Intel представила микропроцессор, что привело к появлению вычислительного интеллекта в автономных изделиях и к росту персональных компьютеров и мобильных вычислений.
Параллельно с ростом вычислительной мощности произошёл настоящий взрыв в развитии окружающих системных компонентов, которые вмещают, защищают, поддерживают, обеспечивают связь, охлаждают, соединяют и питают всю эту вычислительную мощь.
Эта эволюция базовых электронных компонентов ещё больше изменила и расширила функциональность изделий и систем, позволив им выполнять гораздо больше задач, зачастую в суровых и неблагоприятных условиях. Рост вычислительного интеллекта и функциональности компонентов также значительно расширил перечень реальных областей применения систем с электронным содержанием, что потребовало разработки всё более компактных, прочных и экономически эффективных компонентов и систем. В каком-то смысле технология подпитывает собственный рост.
Сегодня суровые условия эксплуатации могут означать полицейскую нательную камеру с прочной печатной платой, рассчитанной на удары, вибрацию, влажность и жару. Это может быть и сеть датчиков на роботизированной сборочной линии, спроектированная так, чтобы выдерживать искры, вибрацию, мусор, испарения и химические вещества. Или же прочные кабели, разъёмы, проводка, датчики, реле и переключатели, которые поддерживают и управляют работой современного сталелитейного завода.
В качестве примера можно привести потребительский автомобильный сектор, который обычно не считается примером сурового окружения, однако именно там компоненты буквально должны функционировать в жёстких условиях. Автомобильные системы работают в диапазоне температур от -40°C до +160°C и в диапазоне влажности от 0% до 100%, при этом целевой уровень отказов, особенно в системах безопасности, должен составлять 0%. Учитывая, что к 2030 году доля электронных систем в стоимости потребительских автомобилей, по прогнозам, достигнет 50% от общей стоимости автомобиля, несложно представить, какой объём разработки компонентов для этого потребуется.
По всей отрасли инженеры-конструкторы, при поддержке материаловедов, инженеров-программистов и специалистов по производству, проявляли изобретательность, гибкость и упорный труд, чтобы преодолевать трудности и добиваться прогресса, особенно в области изделий с современными электронными системами, работающими в жёстких условиях. Спрос на высокую производительность во всё большем числе приложений будет только расти.