Аналоговая электроника — это отрасль электроники, которая работает с непрерывно изменяющимися сигналами. Она используется там, где сигналы получаются от аналоговых датчиков перед преобразованием в цифровые для последующего хранения и обработки. Хотя цифровые схемы считаются доминирующей частью современного технологического мира, некоторые из наиболее фундаментальных компонентов цифровой системы фактически являются аналоговыми по своей природе. Про аналоговую электронику мы сегодня и поговорим.
Рынок аналоговой электроники
Одним из факторов, обуславливающих развитие аналоговых решений, является нарастающий вал новых типов датчиков для всевозможных применений, которые раньше были упущены или в них не было необходимости. Например, в современных автомобилях устанавливаются десятки электронных устройств: видеосъемка, контроль качества масла и т.д. Датчики стали применяться в смартфонах, и это направление развивается взрывным темпом.
Почему аналоговая электроника такая сложная на Хабре хорошо проанализировали год назад.
В маркетинговом исследовании показано, что размер рынка аналоговых интегральных схем (IC) составит 83,85 млрд долларов, а к 2032 году достигнет 139,11 млрд долларов. При этом с 2025 по 2032 год ожидается ежегодный рост на 7,5%. Рост рынка обусловлен, в частности, увеличением спроса на эффективное управление мощностью и обработку сигналов в современной электронике. Некоторые прогнозы рынка:
Доля потребительской электроники на мировом рынке аналоговых IC в 2025 году составит 35,4%.
Азиатско-Тихоокеанский регион сохранит лидерство на мировом рынке аналоговых IC, его доля 44%.
В данной статье нас интересует только патентный аспект.
Патентный аспект
На портале Google.Patents поиск по запросу analog electronics показывает более 100 000 документов. По международной патентной классификации лидируют следующие темы:
обработка цифровых данных с помощью электрических устройств G06F — 29,1%;
диагностика; хирургия; опознание личности A61B — 20,6%;
передача цифровой информации H04L — 12,2%;
компьютерные системы, основанные на специфических вычислительных моделях G06N — 10,1%;
передача сигналов H04B — 9,0%;
сети беспроводной связи H04W — 8,5%;
радиопеленгация; радионавигация; измерение расстояния или скорости с использованием радиоволн; определение местоположения или обнаружение объектов с использованием отражения или переизлучения радиоволн; аналогичные системы с использованием других видов волн G01S — 7,8%;
полупроводниковые приборы H01L — 7,6%;
исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств G01N — 7,3%;
передача изображений, например телевидение H04N — 6,5%;
медицинские устройства или процедуры G16H — 5,7%;
системы для подачи или распределения электроэнергии H02J — 5,4%;
элементы запоминающих устройств G11C — 5,3%;
импульсная техника H03K — 4,0%;
устройства и приспособления для введения лекарств в организм или для нанесения их на кожный покров A61M — 3,9%;
измерение электрических и магнитных величин G01R — 3,5%;
распознавание изображений G06V — 3,5%;
оптические элементы, системы или приборы G02B — 3,3%.
Видно, что тематика довольно широкая, но в основном по трём разделам МПК:
A –жизненные потребности человека;
G – физика;
H – электричество.
Динамика по годам представлена на рис. 1.
Рисунок 1: Динамика мирового патентования изобретений на тему аналоговой электроники в 2016-2025 гг.
Видно, что в 2010-е годы наблюдался рост количества выданных патентов на изобретения в области аналоговой электроники. Но в последние 5 лет активность патентования снизилась вдвое. Возможно, это указывает на особо высокую проработанность данной темы, либо поданные заявки еще так и не стали патентами.
Рейтинг патентовладельцев следующий:
Pure Storage, Inc. — 11,1%;
Dexcom, Inc. — 1,9%;
Samsung Electronics Co., Ltd. — 1,8%;
STATS Chip PAC Pte. Ltd. — 1,5%;
Medtronic Minimed, Inc. — 1,2%;
iCometrue Company Ltd. — 1,1%;
Intel Corporation — 1,1%.
Из подсчётов Google видно лидерство компаний Юго-Восточной Азии и США в патентах по теме аналоговой электроники. Но безусловный лидер — американская Pure Storage, Inc.
Патенты по аналоговой электронике в России?
Поиск патентов РФ на изобретения в области аналоговой электроники проведен нами по рефератам в базе ФИПС (табл.1).
Таблица 1: Количество патентов на изобретения РФ по аналоговой электронике
Термин | Все | Действуют | Могут прекратить действие |
Аналоговая электроника | 80 | 25 | 8 |
Аналоговая электроника A — потребности человека | 4 | 3 | 0 |
Аналоговая электроника G – физика | 46 | 15 | 2 |
Аналоговая электроника H – электричество | 36 | 11 | 5 |
Источник: подсчет автора по базе данных ФИПС
Динамика патентования изобретений РФ по аналоговой электронике представлена на рис. 2.
Рисунок 2: Динамика патентования изобретений РФ по аналоговой электронике в 2007-2025 гг.
Примеры патентов РФ на изобретения:
№2620933 (2017) Волоконно-оптический гироскоп с большим динамическим диапазоном измерения угловых скоростей. Центр эксплуатации объектов наземной космической инфраструктуры.
№2726628 (2020) Радиоэлектронный блок. АО «Научно-производственное объединение «Государственный институт прикладной оптики». Технический результат — повышение электромагнитной совместимости радиоэлектронного блока при сохранении плотной компоновки электроники и небольших массогабаритных характеристик. Достигается тем, что радиоэлектронный блок содержит плату питания и управления с элементами питания и управления и системную плату с чувствительными аналоговыми радиоэлементами, выходные разъемы на платах, межплатные соединения, модуль крепления.
№2771066 (2022) Многоканальный аналого-цифровой преобразователь. Научно-производственный комплекс «Технологический центр» (Зеленоград). Техническим результатом изобретения является повышение точности за счет уменьшения взаимного влияния каналов аналого-цифрового преобразователя друг на друга.
№2813175 (2024) Малошумящий источник опорного напряжения. Воронежский государственный университет. Изобретение относится к области электроники и может быть применено в составе микросхем аналогово-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей, аппаратуры радиосвязи и радиолокации, высокоточной измерительной аппаратуры, работающей в широком температурном диапазоне, требующей наличия прецизионных источников опорного напряжения с низким уровнем низкочастотных фликкер-шумов.
Динамика патентования полезных моделей по аналоговой электронике представлена на рис. 3.
Рисунок 3: Динамика патентования полезных моделей по аналоговой электронике в 2008-2025 гг.
Виден резкий всплеск выдачи патентов РФ на полезные модели в 2009; 2014 и 2018 годах, однако это имело место в рамках рутинной нерегулярности подачи документов заявителями и флуктуации обработки заявок в бюрократической машине ФИПС.
Примеры патентов РФ на полезные модели:
№170673 (2017) Многоканальный аналоговый усилитель для электроэнцефалографии. Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского. Полезная модель относится к области медицинской электроники и может использоваться в качестве аналогового усилителя в составе диагностических систем энцефалографии, а также кардиографии, функционирующих на основе измерения биопотенциалов.
№208111 (2021) Коммутатор аналогового сигнала. ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева». Полезная модель относится к области электроники и может быть использована для построения электронных устройств управления. Технический результат — снижение минимально допустимого управляющего напряжения коммутатора в открытом состоянии.
№233563 (2025) Модуль питания DC/DC в пластиковом корпусе (ИПТ 13). ООО «ПСБ технологии». Полезная модель относится к области электротехники и предназначена для использования в системах радиолокационного оборудования, микропроцессорной технике и СВЧ-электронике.
Баз данных по аналоговой электронике зарегистрировано в РФ 3 ед., все в 2024 г. Правообладатель — Бухонский Михаил Иванович.
Имеется 10 программы для ЭВМ по запросу «аналоговая электроника» за период 2013-2025 гг. Примеры:
№2020617472 SQL_CV. АО «Электронные и механические измерительные системы». Программа устанавливается на сервер промышленной базы данных MS SQL SERVER. Программа предназначена для работы совместно с клиентской программой управления калибровочным и метрологическим оборудованием стенда калибровки и верификации цифрового и аналогового сигнала интеллектуальных датчиков давления ЭМИС-БАР с версией электроники, разработанной ГК «ЭМИС».
№2020660116 Программа для измерения частотных характеристик оптического отклика двумерных полупроводниковых материалов. МИРЭА. Исследование частотных характеристик отклика двумерных полупроводников при их облучении высокоинтенсивным оптическим излучением является важной задачей для современной электроники.
В РФ имеется 3 свидетельства на топологию интегральных микросхем в области аналоговой электроники:
№2015630093 Топология интегральной микросхемы К1921ВК01Т. АО «Научно-исследовательский институт электронной техники». Микросхема представляет собой СБИС 32-разрядного микроконтроллера на базе ядра ARM Cortex-M4F, предназначенного для автомобильной электроники, систем управления электродвигателями.
№2016630145 Макет аналоговых блоков для аттестации технологического процесса высокотемпературной электроники. Московский институт электронной техники. ИМС (макет) предназначен для аттестации технологического процесса КМОП КНИ-0,5 мкм для изделий высокотемпературной электроники. Макет состоит из нескольких функционально-независимых аналоговых блоков: источника опорного напряжения, аналогового компаратора, токовых зеркал, а также магниточувствительного элемента Холла. Напряжение питания: З,З В; температурный диапазон: от -60°С до 225°С.
№2023630039 Заказная аналого-цифровая интегральная микросхема типа система на кристалле обработки сенсорных сигналов. ООО «Силаб». Микросхема предназначена для съема и предварительной обработки информации сенсорных сигналов с последующей передачей данных по цифровым интерфейсам в модуль управления, например, микроконтроллер.
НИОКТР
По запросу аналоговая электроника ГИС «Наука и инновации» выдаёт 163 документа. В основном это открытые отчёты о НИОКТР по грантам и договорам.
Нас привлекли ведущиеся и начинаемый работы.
Так, НИР «Адаптивная мемрионика нейроморфных электронных систем» за грант в 53,6 млн руб. от Минобрнауки РФ выполняет в 2025-2027 гг. СПБГЭТУ «ЛЭТИ». Целью проекта является разработка фундаментальных основ создания высокоинтегрируемых мультибитовых мемристивных элементов, а также методов и средств аппаратно-интегрального проектирования реконфигурируемых нейроморфных электронных платформ на их основе, включая реализацию встроенного режима обучения с использованием потенциала асинхронных аналоговых вычислений. Планируется разработать разные типы многоуровневых мемристивных структур, в которых физическая основа резистивной перестройки может обеспечиваться как электронными, так и ионными процессами.
Разработка конфигурируемой многофункциональной аналоговой интегральной микросхемы ведётся в ООО «АРП-Дизайн» в 2024-2027 гг. за грант 50 млн руб. от Фонда содействия инновациям. Целью НИОКР является создание многофункциональной аналоговой интегральной микросхемы с возможностью конфигурирования заданных функций и электрических характеристик аналоговой системы обработки сигналов согласно настройкам пользователя.
НИР «Исследование фундаментальных основ и принципов создания наноэлектронной элементной базы многофукциональной электроники для сверхбыстрой энергоэффективной обработки и передачи информации на основе новых физических эффектов» выполняет в 2023-2025 гг. МИЭТ за грант 96,2 млн руб. от Минобрнауки РФ. В результате выполнения работы ожидается, что будут разработаны методы построения быстродействующих блоков приемопередающих и аналогово-информационных преобразователей, включая алгоритмы средств систем автоматизированного проектирования.
Заключение
Аналоговая электроника находит широчайшее применения, обычно в совокупности с цифровой электроникой – от медицины до разнообразной «гражданки» («Абиссаль-3» для морских глубоководных геологоразведочных работ; систем управления машинами лесозаготовительного комплекса; лифтовое хозяйство, машиностроение и электросети, автомобильная электроника, носимая электроника с батарейным питанием).
Патентов сравнительно немного, но ими владеют серьёзные предприятия, например ПАО «Красногорский завод им. С.А. Зверева», АО «Научно-внедренческий центр «Вагоны», АО «Научно-исследовательский институт физических измерений», Объединенный институт ядерных исследований.
Впечатляет широта и глубина проводимых НИОКТР по теме аналоговой электроникой; они сулят новые изобретения и, надеемся, новые патенты.
О сервисе Онлайн Патент
Онлайн Патент — цифровая система № 1 в рейтинге Роспатента. С 2013 года мы создаем уникальные LegalTech‑решения для защиты и управления интеллектуальной собственностью. Зарегистрируйтесь в сервисе Онлайн‑Патент и получите доступ к следующим услугам:
Онлайн‑регистрация программ, патентов на изобретение, товарных знаков, промышленного дизайна;
Подача заявки на внесение в реестр отечественного ПО;
Поиск по программам;
Регистрация программы в Роспатенте;
Регистрация товарных знаков;
Опции ускоренного оформления услуг;
Бесплатный поиск по базам патентов, программ, товарных знаков;
Мониторинги новых заявок по критериям;
Онлайн‑поддержку специалистов.
Источник: habr.com
