Российской компании "Фомос-технолоджи" - прошлогоднему призеру Конкурса русских инноваций (премия Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической связи - Фонда Бортника) - недавно повезло. В начале марта она заключила контракт с французской Temex Microsonics. В их совместный проект в рамках европейской инновационной программы Eureka в течение трех лет будет инвестировано около 3 млн евро. Более 2 млн предоставит французская сторона, в первую очередь правительство Франции, более 200 тыс. выделит Фонд Бортника, еще около 700 тыс. собственных средств вложит "Фомос". В результате российская компания выйдет с новым пьезоэлектрическим (от греческого piezo - давлю) материалом лангаситом на европейский рынок, а Temex Microsonics организует из него серийное производство фильтров для получающих все большее распространение мобильных систем нового поколения (стандарт W-CDMA).

Пьезоэлектрики против Люфтваффе

Лангасит - новый материал, который только начал находить применение в пьезоэлектрических устройствах благодаря широкой полосе пропускания электромагнитного излучения. Пока в производстве абсолютного большинства таких изделий используются кристаллы кварца и материалы на основе лития. Между тем пьезоэлектрики известны с 1880 года: тогда братья Пьер и Жак Кюри, проводя опыты с сегнетовой солью, заметили, что при механическом деформировании этого вещества в нем возникает электрический сигнал. Так было открыто явление прямого пьезоэффекта - многие курильщики всякий раз могут наблюдать его, прикуривая от пьезозажигалок. Наиболее широко пьезоэффект используется в грамзаписи, а на производстве - в многочисленных пьезодатчиках систем контроля и управления.

С середины 30-х годов прошлого столетия пьезоэлементы начинают применять в радиолокационных системах: специальные резонаторы и фильтры, изготовленные из природного кварца, выделяли из широкого спектра радиоволну, отраженную от цели, и усиливали ее. В этих устройствах работал уже принцип обратного пьезоэффекта: при подаче на пьезоэлектрик электрического тока кристалл деформировался и в нем возникали колебания, резонирующие с волной, пропускаемой фильтром частоты. Во время второй мировой войны системы ПВО, разработанные англичанами на основе кварцевой пьезоэлектрики, обнаруживали немецкие самолеты на дальних подступах, лишая противника преимущества внезапности. Во многом именно благодаря этому провалился план Геринга разгромить Великобританию силами Люфтваффе.

Развитие авиа- и ракетостроения в 50-60-е годы потребовало массового производства более точных приборов как для бортовых, так и для наземных систем навигации и радиолокации. Подходящего же (без структурных дефектов) природного кварца добывалось совсем немного. Настоящий пьезотехнический бум начался с середины пятидесятых годов, когда научились выращивать искусственный кристалл кварца - впервые это удалось сотруднику Института кристаллографии имени Шубникова АН СССР (ИКАН) Александру Штенбергу.

В конце 60-х годов появляются новые пьезоматериалы - танталат и ниобат лития. Имея высокий коэффициент линейного расширения, они реагируют даже на самые небольшие изменения инфракрасного излучения, и их используют в первую очередь в приборах ночного видения. Но чувствительность к температурным перепадам приводит к возникновению в них паразитных шумов - беспорядочных колебаний различной частоты, - что ограничивает их применение. Тем не менее фильтры из танталата и ниобата лития используются достаточно широко: они стоят в PAL-декодере каждого современного телевизора, в беспроводных компьютерных модемах и мобильных телефонах стандарта CDMA. А на излете советской эпохи появляется новый пьезоэлектрический материал, лишенный недостатков и кварца, и танталата, и ниобата лития.

Лучше кварца

В 1983 году группа советских ученых физфака МГУ и Института кристаллографии выращивают первый кристалл лангасита (лантан галлиевый силикат - La3Ga5SiO14). Первоначально его планировали использовать в качестве активного элемента твердотельных лазеров с изменяемой частотой излучения, некоторые параметры материала не устроили специалистов по нелинейной оптике. Зато его пьезоэлектрические качества оказались настолько перспективными, что в немыслимые по тем временам сроки, уже через два года после открытия, началось производство кристаллов лангасита на нескольких растовых установках Подольского опытно-химического завода (кураторами выступали специалисты кафедр кристаллографии МИСиСа и ИКАНа). Тогда же "Фонон" - головной институт по разработке пьезотехники, незадолго до того отпочковавшийся от столичного вэпэкашного предприятия "Пьезо", получил задание разработать приборы на лангасите для головок наведения ракет.

Интерес к лангаситу был вызван тем, что он имел более широкую полосу пропускания по сравнению с кварцем и в то же время в отличие от танталата и ниобата лития обладал температурной стабильностью. Ширина пропускания характеризуется спектром сопутствующих основной волне частот, и чем шире полоса пропускания полезного сигнала в усилителях промежуточных частот, тем больший объем цифровой информации может обработать приемопередающая радиоаппаратура и, соответственно, выдать более точные координаты быстролетящей цели. Важность миниатюрных широкополосных фильтров трудно переоценить, когда речь заходит, например, о сотовой связи. Так, для работы телефонов распространенного сейчас стандарта GSM (передача речи и стационарных картинок) требуется полоса пропускания всего в 200 кГц, а для W-CDMA, которому прочат роль всемирного стандарта следующего поколения, поскольку он позволяет передавать видеоизображение в режиме реального времени, необходима полоса шириной уже более 5 МГц. То есть при частоте базовой волны в 2 ГГц показатель ширины пропускания фильтра должен быть выше 0,3%. У кварца показатель ширины пропускания в зависимости от частоты основной волны составляет 0,1-0,3%, у лангасита - от 0,3 до 1%.

У пьезоматериалов на основе лития показатель ширины пропускания, правда, доходит иногда до 4%. Но это важное свойство сводится на нет необходимостью подавлять возникающие из-за чрезмерной термочувствительности (кварц и лангасит намного более стабильны в этом) паразитные сигналы, что приводит к усложнению и удорожанию всего устройства. Лангаситные фильтры, изготавливаемые на "Фононе", были в десять раз меньше кварцевых при сопоставимой ширине пропускания и при этом обладали почти такой же термоустойчивостью.

Хай-тек на улице

С лангаситом оказалась связана судьба двух родоначальников "Фомоса" - Сергея Сахарова и Андрея Медведева. По окончании МИСиСа они по распределению попадают на "Фонон", в отдел новых материалов, где сразу начинают заниматься разработкой приборов из лангасита.

В конце 80-х годов они работают в научно-техническом центре творчества молодежи "Мост" при Московском химико-технологическом институте, комсомольским вожаком которого был Михаил Ходорковский. Там из лангасита изготавливались на продажу приборы для беспроводных систем связи служб безопасности типа "уоки-токи", становившихся тогда все более популярными. А на "Фононе" продолжалась работа над фильтрами для спецприменения по заказу "Фазотрона", предприятия и сейчас проектирующего практически все РЛС для боевых самолетов, КБ "Алмаз", разрабатывающего боевую технику для систем ПРО и ПВО (фильтры на лангасите используются, в частности, в комплексах С-400). Позже заказчиками лангаситных приборов становятся коломенское КБ машиностроения, работавшее по заказу французов над совершенствованием системы активной защиты танков, и фрязинское радиоэлектронное объединение "Исток".

Через два месяца после развала СССР Сергей Сахаров и Андрей Медведев регистрируют малое предприятие "Фомос" ("Фонон" + "Мост") и продолжают работу по той же тематике в рамках тогда еще действующего "Фонона", у которого арендуют помещения и оборудование. В 1992 году Сергей Сахаров публикует первую открытую статью о лангаситных фильтрах и вскоре получает приглашение из Соединенных Штатов прочесть доклад на симпозиуме инженеров электронной техники - там заинтересовались приборами из нового материала, о котором на тот момент американским специалистам было мало что известно. Отказавшись остаться в США для продолжения научной работы, Сахаров возвращается в Россию и тщетно пытается договориться с Подольским опытно-химическим заводом о совместной работе над улучшением технологии выращивания кристаллов.

Руководителям этого предприятия, где вовсю идет приватизация, нет дела до научно-исследовательской и конструкторской работы, а верхом признания качества новой продукции они называют продажу нескольких кристаллов лангасита американцам, хотя, по словам Сергея Сахарова, "кристалл был совсем не доработан".

Идет приватизация и на "Фононе", здание на Краснобогатырской приглянулось крупной торговой фирме, происходит, по сути дела, его захват, и в нарушение всех арендных договоренностей под лозунгом борьбы с малыми предприятиями, обустроившимися на территориях НИИ, в 1995 году эти предприятия вместе с оборудованием оказались на улице. "Нам не помогло даже то, что мы выполняли военный заказ. На сборы давали совсем мало времени, - рассказывает Сахаров. - Приходили такелажники, вырывали с корнем ценнейшее технологическое оборудование, на которое государство потратило когда-то десятки миллионов долларов, и просто выбрасывали его в окна".

Руководителям "Фомоса" удается договориться о покупке части фононовского оборудования и перевезти его на завод "Пьезо", директор которого Андрей Мацак собирал осколки "Фонона" на своей территории, давая возможность небольшим инновационным компаниям продолжить не только коммерческую, но и научно-исследовательскую работу. Через некоторое время руководителям "Фомоса" это очень пригодилось.

Предприниматели-технократы

"Мы всю жизнь занимались больше техникой, чем коммерцией, - признается Сергей Сахаров, - и поняли, что для дальнейшего продвижения нашего бизнеса нужны люди с более серьезной бизнес-закалкой". В 1995 году бывший сокурсник сводит Сергея Сахарова с Владимиром Аленковым (теперь он занимает пост генерального директора компании), выпускником кафедры полупроводниковых материалов и приборов МИСиСа.

Владимир Аленков, как и многие его коллеги-бизнесмены, занимался преподаванием и научной работой - моделированием неупорядоченных систем и вычислительной физикой, подготовил даже диссертацию, но не успел ее защитить. По его словам, все обстояло очень просто: "В девяносто втором году мне нечем стало кормить семью физически, я плюнул на это дело и начал что-то предпринимать". Первый бизнес был незатейливым: с бывшим однокурсником Александром Гриценко они скупали обувь в "Ле Монти" и перепродавали ее на периферии. Вскоре фирма обросла сетью региональных филиалов, ее ежегодный оборот увеличился до 15 млн долларов, и до кризиса она даже входила в пятерку крупнейших обувных компаний России. Когда дело укрепилось, компаньоны решили часть заработанных денег вложить в какой-нибудь высокотехнологический бизнес.

В 1994 году они начали инвестировать в свой первый проект, связанный с разработкой сложных термоэлектрических материалов. Специально созданной компании "Кристалл" поручили производство одного из них - телурида висмута.

Сначала решили применить этот материал при изготовлении холодильников для грузовиков и предложили продукцию КамАЗу. Но руководителям Камского автозавода было совсем не до холодильников для дальнобойщиков, куда важнее были комплектующие - амортизаторы и радиаторы.

Предприимчивые москвичи регистрируют компанию "Камтех", которая занимается организацией производства новых радиаторов на Богородицком заводе в Тверской области, а амортизаторов - на Московском карбюраторном заводе и организует поставки на главный конвейер КамАЗа. Постепенно "Камтех" начинает заниматься импортом автомобильной резины, и сейчас эта компания - вторая по объему поставок японских шин Bridgstone на наш рынок. Не был забыт и "Кристалл" - инвестиции в компанию вполне себя оправдали (ее оборот превышает сейчас 1,5 млн долларов в год), она поставляет три четверти производимых термоэлектрических модулей западным потребителям, которые используют их в основном для охлаждения лазеров в блоках усиления сигнала оптоволоконных систем связи. На предприятии работает уже четвертое поколение растовых машин: специалисты компании настолько усовершенствовали процесс создания телурида висмута, что конечная цена этого термоэлектрического материала для потребителя равна себестоимости его производства в Китае, куда в свое время перевели свои предприятия западные компании.

Единственный производитель лангасита

Часть денег, заработанных на "Камтехе", пригодилась для раскрутки очередного инновационного проекта. Сергей Сахаров показывает Владимиру Аленкову свои приборы на основе лангасита, и вскоре они едут представлять их одному из крупнейших мировых разработчиков пьезофильтров -американской компании PTI. "Идея была такая, - рассказывает Аленков, - продать лицензию на производство этих фильтров, чтобы закупить современное оборудование для организации собственного производства этих же фильтров. А американцы на пальцах объяснили нам, что, хотя приборы действительно хороши, не имеет смысла организовывать их коммерческое производство, потому что в мире нет ни одного устойчивого поставщика кристаллов лангасита. По сути, именно с этого момента и берет начало проект по производству кристаллов лангасита и пластин-подложек из них для дальнейшего производства приборов".

Решение поддержать проект, признается Владимир Аленков, "шло не от точного изучения рынка, а от желания сохранить уникальных специалистов, уникальные технологии, оставшиеся нам в наследство от советских времен".

На предоставленных "Пьезо" мощностях Аленков и Сахаров решают восстановить производство кристаллов (выращивать кристаллы лангасита на подольском заводе к тому времени уже перестали). Правда, для завершения полного цикла НИОКР им не хватает специалистов. Из Миланского университета "отозвали" Олега Бузанова (он был заведующим одной из кафедр МИСиСа, курировавшей растовое производство в Подольске) и отдали под его руководство самый сложный во всей цепочке процесс -отработку технологии роста кристаллов. Бузанову пришлось собирать остальных специалистов, успевших разойтись по другим отраслям.

В 1996 году у калужского НИИ материалов электротехники купили несколько простаивающих растовых печей, установили их на "Пьезо" и приступили к НИОКР. Чуть позже начали организацию опытного производства на богородицком заводе, где выращивали кристаллы танталата лития и где благодаря еще советским связям Сергея Сахарова завод отдал в аренду "Фомосу" еще несколько растовых печей. Эти же связи помогли решить проблему с дорогостоящим иридием. Дело в том, что сосуды, где при температуре 1450-1470ш хранится расплавленная шихта, из которой выращивается кристалл, изготавливают из платины или иридия. Даже после оптимизации технологии, намного сократившей потребность в драгоценном металле, для работы всех печей требовалось около четверти тонны иридия стоимостью 3 млн долларов, то есть почти столько же, сколько было вложено в НИОКР по росту кристалла лангасита в целом.

Помог Екатеринбургский завод по обработке цветных металлов, сдав "Фомосу" дорогостоящий материал в аренду. Мотивы руководителей завода Владимир Аленков объяснял тем, "что русские люди не всегда думают о быстрых деньгах". "Поверили они нам и потому, - говорит Аленков, - что увидели возможность укрепить отечество, и потому, что в итоге мы могли оказаться перспективным заказчиком. Когда мы построим серийный завод и у нас будет не пятнадцать растовых машин, а сорок пять - для них это будет ощутимый заказ на переработку иридия".

Окно в Европу

Источником инвестиций в лангаситный проект служили не только средства, отчисляемые аффилированными торговыми и производственными компаниями. В 1998 году, когда после девальвации у фирмы-донора возникли сложности из-за валютных кредитов, "Фомос" продает лицензию на производство лангасита японской компании Mitsubishi Materials, обеспечив предварительно серьезную патентную и юридическую поддержку проекта, с тем чтобы не иметь проблем с выходом на японский рынок в дальнейшем. У компании уже был опыт работы с японцами: в 1995 году Сергей Сахаров и Андрей Медведев разработали по заказу компании Tokio-Denpa лангаситные фильтры для GSM-телефонов, и с тех пор японцы искали выход на производителей самого материала. Японский рынок связи оказался самым восприимчивым к широкополосным стандартам, и в "Фомосе" надеются со временем занять на нем достойное место.

В поисках инвестиций в 2001 году "Фомос" подписывает договор с американским холдингом Capital Group, Inc. на общую сумму 3,5 млн долларов. Участие в Конкурсе русских инноваций в 2002 году, по словам руководителей "Фомоса", открыло фирме доступ и к европейским инвестициям, причем не только французским (про французскую Temex Microsonics речь шла выше). После того как проект "Фомоса" вышел в финал конкурса, Британский совет предложил компании участвовать в ежегодной инновационной выставке VentureFest. Здесь-то Аленков и Гриценко знакомятся с представителями британской European Thermodynamics, которых заинтересовали уже не лангаситы, а более ранний "поддерживающий" проект по термоэлектрическим модулям. На днях стало известно, что британцы выделяют на этот проект больше 2 млн евро.