История ЭВМ Часть2

1. Создание транзистора
Лекция 2. Первые советские транзисторы
Лекция 3. Зеленоградский Центр

микроэлектроники: Создание, расцвет, закат…
Лекция 4. Интегральная электроника
Часть3. Зарубежные фирмы
Лекция 1. История фирмы INTEL
Лекция 2. История фирмы IBM
Лекция 3. История фирмы Apple

- Первый транзистор

– «краеугольного камня микроэлектроники» именно в США – своего рода

историческая закономерность. Разразившаяся в Европе Вторая мировая война «милитаризировала» исследовательскую деятельность.
Как самостоятельное направление науки и техники электроника сформировалась благодаря электронной лампе. Сначала появились радиосвязь, радиовещание, радиолокация, телевидение, затем электронные системы управления, вычислительная техника и т.п.
Но электронная лампа имеет неустранимые недостатки: большие габариты, высокое энергопотребление, большое время вхождения в рабочий режим, низкую надежность. Электронной лампе требовалась более компактная, экономичная и надежная замена.
И она нашлась в виде полупроводникового транзистора. Его создание справедливо считают одним из величайших достижений научно-технической мысли двадцатого столетия. Оно было отмечено Нобелевской премией по физике. Но у нобелевской тройки в разных странах были предшественники.
Советские ученые внесли в это общее дело огромный вклад.

было сделано школой физики полупроводников академика А.Ф. Иоффе – пионера

мировых исследований по физике полупроводников. Еще в 1931 году он начал эксперименты с полупроводниками в Ленинградском институте инженерной физики.
Советский физик Я.Н. Френкель создал теорию возбуждения в полупроводниках парных носителей заряда: электронов и дырок. Он в 1926 г. выдвинул гипотезу о дефектах кристаллической структуры полупроводников, названных «пустыми местами», или, более привычно, «дырками» , которые могли перемещаться по кристаллу.
В 1932 Иоффе и Френкель разработали теорию выпрямления тока контактном слое металл-полупроводник в которой рассматривался и туннельный эффект.
Параллельно с открытиями советских исследователей достигли успехов и немецкие ученые. Так 1928 Юлиус Эдгар Лилиенфельд запатентовал принципы работы полевого транзистора, но реализовать их он не смог. В 1936-38 гг. знаменитый физик Роберт Вихард Поль (основоположник современной физики твёрдого тела), совместно с Р. Хильшем, создали реально работавший прототип транзистора – полупроводниковый усилитель, основанный на кристаллах бромида галлия (1938).

г. англичанину Уилсону удалось создать теоретическую модель полупроводника, сформулировав при

этом основы «зонной теории полупроводников».
В 1938 г. Мотт в Англии, Б.Давыдов в СССР, Вальтер Шоттки в Германии независимо друг от друга предложили теорию выпрямляющего действия контакта металл-полупроводник.
1938 г. - украинский академик Б.И. Давыдов и его сотрудники предложили (первую) диффузионную теорию выпрямления переменного тока посредством кристаллических детекторов, в соответствии с которой оно имеет место на границе между двумя слоями проводников, обладающих p- и n- проводимостью.
В 1941 г. В. Е. Лашкарев опубликовал статью «Исследование запирающих слоев методом термозонда». Он описал физику «запорного слоя» на границе раздела «медь – закись меди», впоследствии названного «p-n» переходом. В 1946 г. В. Лошкарев открыл биполярную диффузию неравновесных носителей тока в полупроводниках. Им же был раскрыт механизм инжекции – важнейшего явления, на основе которого действуют полупроводниковые диоды и транзисторы.
Таким образом, к концу сороковых годов двадцатого века основы теоретической базы для создания транзисторов были проработаны достаточно глубоко, чтобы приступать к практическим работам. Однако построить устойчиво работающие приборы не удавалось, т.к. в то время еще не было достаточно чистых материалов и технологий их обработки.

1948 г. (до обнародования транзистора) изготовили свой вариант точечного германиевого

триода, названный ими транзитроном, жившие тогда во Франции немецкие физики Роберт Поль и Рудольф Хилш. В начале 1949 г. было организовано производство транзитронов, применялись они в телефонном оборудовании, причем работали лучше и дольше американских транзисторов.









В России в 20-х годах в Нижнем Новгороде О.В.Лосев наблюдал транзисторный эффект в системе из трех – четырех контактов на поверхности кремния и корборунда. В середине 1939 г. он писал: «…с полупроводниками может быть построена трехэлектродная система, аналогичная триоду», но увлекся открытым им светодиодным эффектом и не реализовал эту идею. К транзистору вело множество дорог.

У. Браттейн и У. Шокли оказались в лучших условиях. Они

работали по единственной в мире целенаправленной долговременной (более 5 лет) программе с достаточным финансовым и материальным обеспечением в фирме Bell Telephone Laboratories, тогда одной из самых мощных и наукоемких в США.
В 1939 г. Шокли выдвинул идею изменять проводимость тонкой пластины полупроводника (оксида меди), воздействуя на нее внешним электрическим полем. Это было нечто, напоминающее и патент Ю. Лилиенфельда, и позже
сделанный и ставший массовым полевой транзистор.
В 1940 г. Шокли и Браттейн приняли удачное решение
ограничить исследования только простыми элементами –
германием и кремнием. Однако все попытки построить
твердотельный усилитель ни к чему не привели, и после
Пирл-Харбора (практическое начало Второй мировой
войны для США) были положены в долгий ящик. Шоккли
и Браттейн были направлены в исследовательский центр,
работавший над созданием радаров.

г. все возвратились в Bell Labs. Там под руководством Шокли

была создана сильная команда. Шокли сориентировал группу на реализацию своей довоенной идеи. Но устройство упорно отказывалось работать, и Шокли, поручив Бардину и Браттейну довести его до ума, сам практически устранился от этой темы.
Два года упорного труда принесли лишь отрицательные результаты. Бардин предположил заменить плоский управляющий электрод острием. Однажды Браттейн нечаянно почти вплотную сблизил два игольчатых электрода на поверхности германия, да еще перепутал полярность напряжений питания, и вдруг заметил влияние тока одного электрода на ток другого. Бардин мгновенно оценил влияние «ошибки». А 16 декабря 1947 г. у них заработал твердотельный усилитель, который и считают первым в мире транзистором.
Устроен он был очень просто – на металлической подложке-электроде лежала пластинка германия, в которую упирались два близко расположенных (10-15 мкм) контакта. Оригинально были сделаны эти контакты. Треугольный пластмассовый нож, обернутый золотой фольгой, разрезанной надвое бритвой по вершине треугольника. Треугольник прижимался к германиевой пластинке специальной пружиной, изготовленной из изогнутой канцелярской скрепки. Через неделю, 23 декабря 1947 г. прибор был продемонстрирован руководству фирмы, этот день и считается датой рождения транзистора.

рады результатом, кроме Шокли: получилось, что он, раньше всех задумавший

полупроводниковый усилитель, руководивший группой специалистов, читавший им лекции по квантовой теории полупроводников – не
участвовал в его создании. Да и транзистор получился
не такой, как Шокли задумывал: биполярный, а не
полевой. Следовательно, на соавторство в «звездном»
патенте он претендовать не мог.




Первый транзистор У. Браттейна и Дж. Бардина
 

1948 г. в Нью-Йорке состоялась официальная презентация нового прибора –

транзистора (от англ. Transver Resistor – трансформатор сопротивлений). Но эксперты из Пентагона «приговорили» транзистор к использованию лишь в слуховых аппаратах для старичков. Это спасло транзистор от засекречивания. Хотя лишь пара абзацев о транзисторе появилась в «Нью-Йорк Тайме» на 46 странице в разделе «Новости радио». Таким было явление миру одного из величайших открытий XX века.
В июле 1948 года, информация об этом изобретении появилась в журнале «The Physical Review». Но только через некоторое время специалисты поняли, что произошло грандиозное событие, определившее дальнейшее развитие прогресса в мире.
Первые транзисторы не внушали оптимизма – стоило их потрясти, и коэффициент усиления менялся в несколько раз, а при нагревании они и вовсе переставали работать. Но зато им не было равных в миниатюрности.
Аппараты для людей с пониженным слухом можно было поместить в оправе очков! Транзистор оказался привлекательным по следующим причинам: был дешев, миниатюрен, прочен, потреблял мало мощности и мгновенно включался (лампы долго нагревались).
В 1953 г. на рынке появилось первое коммерческое транзисторное изделие – слуховой аппарат (пионером в этом деле выступил Джон Килби, который через несколько лет сделает первую в мире полупроводниковую микросхему), а в октябре 1954 г. – первый транзисторный радиоприемник Regency TR1.

У. Шокли случившееся вызвало всплеск его творческой энергии. Хотя Дж.

Бардин и У.Браттейн нечаянно получили не полевой транзистор, как планировал Шокли, а биполярный, он быстро разобрался в сделанном. Шокли по-новому взглянул на давно известное – на точечный и плоскостный полупроводниковые диоды, на физику работы плоскостного «p - n» перехода, легко поддающуюся теоретическому анализу.
Т.к. точечный транзистор представляет собой два очень сближенные диода, Шокли провел теоретическое исследования пары аналогично сближенных плоскостных диодов и создал основы теории плоскостного биполярного транзистора в кристалле полупроводника, содержащего два «p - n» перехода. Плоскостные транзисторы обладают рядом преимуществ перед точечными: они более доступны теоретическому анализу, обладают более низким уровнем шумов, обеспечивают большую мощность и, главное, высокую повторяемость параметров и надежность.
Главным их преимуществом была легко
автоматизируемая технология, исключающая
сложные операции изготовления, установки и
позиционирования подпружиненных иголочек, а так
же обеспечивавшая дальнейшую миниатюризацию
приборов.
Первый кремниевый транзистор, 1950 г.
 

1948 г. (т.е. одновременно с демонстрацией Браттейна и Бардина) в

офисе Bell Labs изобретение было впервые продемонстрировано руководству компании.
Но оказалось, что создать серийноспособный плоскостной транзистор гораздо труднее, чем точечный. Транзистор Браттейна и Бардина – чрезвычайно простое устройство. Его единственным полупроводниковым компонентом был кусочек относительно чистого и вполне тогда доступного германия. А вот техника легирования полупроводников в конце сороковых годов, необходимая для изготовления плоскостного транзистора, еще находилась в младенчестве, поэтому изготовление серийноспособного транзистора «по Шокли» удалось только в 1951 г.
Только в 1954 году Bell Labs разработала процессы окисления, фотолитографии, диффузии, которые на многие годы стали основой производства полупроводниковых приборов.
Патент на плоскостной транзистор Шокли получил в 1951 г. А в 1952 г. Шокли создал и полевой транзистор, так же им запатентованный. Так что свое участие в Нобелевской премии он заработал честно.
Число производителей транзисторов росло как снежный ком. Bell Labs, Shockley Semiconductor, Fairchild Semiconductor, Western Electric, GSI (с декабря 1951 г. Texas Instruments), Motorola, Tokyo Cousin (С 1958 г. Sony), NEC и многие другие.
В 1950 г. фирма GSI разработала первый кремниевый транзистор, а с 1954 г., преобразившись в Texas Instruments , начала его серийное производство.

Транзисторы Физического института АН и Ленинградского физико-технического института
- Вклад советских

учёных в разработку полупроводниковых транзисторов

40-х годов в СССР были достигнуты значительные успехи в создании

германиевых и кремниевых детекторов (диодов). В этих работах использовалась оригинальная методика введения в приконтактную область иглы, вследствие чего создавалась конфигурация, в точности повторяющая будущий точечный транзистор.
В 1948 в Московском Химико-технологическом институте (МХТИ) на кафедре «Технология электровакуумных и газоразрядных приборов» произошёл, казалось бы, заурядный случай,
22-летняя дипломница Сусанна Мадоян, сама того не
ожидая, оказалась первым разработчиком транзисторов
в СССР, выполнив дипломную работу по теме
«Исследование материалов для кристаллического
триода». Выполняла она диплом в городе Фрязино, в
НИИ-160 (НИИ «Исток»), в лаборатории
А.В. Красилова.

о транзисторах (кроме общей теории полупроводников) у Сусанны не было.

Красилов снабдил её всей доступной научной литературой, в первую очередь статьей 1948 г. в американском журнале Physical Review об усилительном эффекте в точке пересечения металлических контактов и поверхности полупроводниковой пластинки. Никаких технических подробностей она не содержала.
Исследователи раздобыли пластинку полупроводникового материала, вынутую из какого-то трофейного немецкого датчика, а затем Сусанна соорудила конструкцию из двух контактных пружинок, сделанных из бериллиевой бронзы, и двух стальных скобок. Эта контактная пара перемещалась взад-вперед по пластинке с помощью горизонтального винта, приводимого в движение отвёрткой, а вся миниатюрная экспериментальная установка по виду мало отличалась от обыкновенного реостата или потенциометра.
Передвигая контакты по пластинке можно было снимать характеристики и отыскивать точки дававшие лучшие показатели.
В конце 1948 г. было зарегистрировано первое наблюдение «транзисторного эффекта» и, по сути дела, создание первого советского триода (слова «транзистор» тогда никто не знал), авторами которого и стали инженер А.В. Красилов и студентка-дипломница Сусанна Мадоян. Разумеется, это была лишь действующая экспериментальная установка; промышленный выпуск транзисторов начался позже.

в журнале «Вестник информации» в декабре 1948 ими была опубликована

статья «Кристаллический триод» — первая публикация в СССР о транзисторах, т.е. результаты работ группы Красилова были независимы и почти одновременны с американскими.
Уже в 1949 г. лабораторией А. В. Красилова были разработаны и переданы в серийное производство первые советские точечные германиевые триоды С1 — С4.
Сусанна Мадоян институт окончила в 1949 году и, получив диплом с отличием, была направлена на работу в тот же НИИ где делала дипломную работу.
Сусанна Гукасовна руководила лабораторией плоскостных транзисторов, где много разрабатывала и внедряла их в производство.
В конце 1960 года С.Г. Мадоян защитила диссертацию на степень кандидата технических наук и начала цикл новых работ по созданию СВЧ приборов – туннельных диодов, основанных не только на германии, но и на появившемся к тому времени новых полупроводниковых материалах – арсениде галлия и антимониде галлия. Однако в 1969 г. оставила полупроводниковую промышленность и занялась преподаванием – получила должность доцента кафедры «Полупроводниковые приборы» в Институте стали и сплавов.

АН и Ленинградского физико-технического института
А 1950 г. экспериментальные образцы германиевых

транзисторов были созданы также в Физическом институте Академии наук и Ленинградском физико-техническом институте.
В 1953 г. на основе исследований термоэлектрических свойств полупроводников А. Ф. Иоффе создал серию термоэлектрогенераторов, а в НИИ-35 были изготовлены планарные транзисторы П1, П2, П3. Вскоре в лаборатории С. Г. Калашникова был получен германиевый транзистор для частот 1,0 — 1,5 МГц, а Ф. А. Щиголь сконструировал кремниевые
сплавные транзисторы типа П501-П503.



Первые отечественные транзисторы
П1А и П3А (с радиатором), 1957 г.

АН и Ленинградского физико-технического института
Только в 1955 году начались разработки

новой конструкции транзистора, так называемого П6.
В 1955 г. началось промышленное производство транзисторов на заводе «Светлана» в Ленинграде. В 1956 г. московский НИИ-311 с опытным заводом переименован в НИИ «Сапфир» и переориентирован на разработку полупроводниковых диодов и тиристоров.
Полупроводниковая промышленность СССР развивалась достаточно быстро: в 1955 г. было выпущено 96 тысяч, в 1957 г. – 2,7 млн, а в 1966 г. – более 11 млн. транзисторов.



Первые советские промышленные
транзистор: точечный С1Г (слева) и
плоскостный П1А (справа)

в разработку полупроводниковых транзисторов
За открытия в области полупроводников и изобретение

транзистора Шокли, Бардин и Браттейн в 1956 г. разделили Нобелевскую премию по физике (примечательно, что Бардин – единственный физик, удостоенный Нобелевской премии дважды: второй раз – в 1972 г. за разработку теории сверхпроводимости).
Разумеется, создатели первого, достаточно устойчиво функционировавшего, транзистора не начинали «с нулевой отметки», а продолжали работу предшественников. Об этом говорил и Дж. Бэрдин в вводной части своей Нобелевской лекции (11.12.1956 г.). В частности, Бэрдин отметил, что: «…Основательный теоретический базис имелся уже в (Европейских) работах выполненных в 1930-е гг.:
- Квантовая механическая теория Вильсона, основанная на модели энергетической зоны, описывающая проводимость в терминах избыточных электронов и дырок. Это основа всего последующего развития. Теория показывает, как концентрация носителей зависит от температуры и наличия примесей.»

в разработку полупроводниковых транзисторов
- «Теория Френкеля о явлении фотопроводимости (изменение

потенциала в точке контакта при (изменении) освещённости и электрический эффект фотогенерирования). Он открыл что ток (электронов) может происходить по причине диффузии в перепаде концентрации, равно как и за счёт электрического поля.»
- «Независимые, параллельные разработки по теории выпрямления в контактной зоне были выполнены Моттом, Шоттки и Давыдовым. Наиболее полная математическая теория была разработана Шоттки и его сотрудником Шпенке».
В списке источников, помещенном в лекции, под номером 2 значится Я.И. Фрнекель ( Physik Z. Sowjetunion 8 (1935) 185), под ном. 4 – Б.И. Давыдов (J. Tech. Phys. U.S.S.R, 5(1938)87), под ном. 6 – R . Hilsch and R. W. Pohl, (Z. Physik, III (1938) 399), а под ном. 7 помещен комментарий о том что: «Усилители основанные на принципе полевого эффекта ранее уже приводились в патентной литературе (Р. Лилиенфельд и др.), но были несовершенны» .).

в разработку полупроводниковых транзисторов

Так выглядел первый транзистор, созданный
группой специалистов Bell

Labs, 1947 г.



Советский инженер-радиофизик О. В. Лосев
родился в 1903 в Твери. В 1920г. он окончил
Тверское реальное училище и начал работу в
Нижегородской радиолаборатории (созданной
по указу В.И. Ленина в 1918), где Бонч-Бруевич
создавал новые радиолампы.

О. В. Лосев

в разработку полупроводниковых транзисторов
Лосев занялся иследованием кристаллических детекторов. 13 января

1922 он открыл явление возникновения электромагнитных колебаний и эффект их усиления в полупроводниковом кристаллическом детекторе. Он обнаружил у кристалла падающий участок вольт-амперной характеристики и первым построил генерирующий детектор, т. е. детекторный приемник, способный принимать и усиливать электромагнитные колебания.
Свой прибор Лосев основал на контактной паре металлического острия и кристалла цинкита (оксида цинка), на которую подавалось небольшое напряжение. Прибор Лосева – приемник с генерирующим диодом, вошёл в историю полупроводниковой электроники как «кристадин» (кристаллический гетеродин). Это открытие не оформлялось никакими патентами, но было широко обнародовано и в СССР и за рубежом. Лосев приобрел всемирную известность, а сами кристадины работали на нескольких радиостанциях Министерства связи, что принесло автору две премии министерства – в 1922 и 1925 гг.
Кристадины производились до начала 1930-х гг.

в разработку полупроводниковых транзисторов
Примечательно, что продолжение исследований в этом направлении

привело к созданию в 1958 г. туннельных диодов, нашедших применение в вычислительной технике 60-х годов ХХ века. Олег Лосев, начавший в 1941 исследования сплавов кремния, который он считал очень перспективным для электроники материалом, скончался от голода в 1942 г. в осажденном Ленинграде.
Далее эта теория была подтверждена и развита в исследованиях, работавшего до 1935 в группе А.Ф. Йоффе в Ленинграде, Вадима Евгеньевича Лашкарева, проведенных им в Киеве в 1939—1941 гг. Он установил, что по обе стороны «запорного слоя» , расположенного параллельно границе раздела медь – оксид меди, находятся носители тока противоположных знаков (явление p - n -перехода), а также, что введение в полупроводники примесей резко повышает их способность проводить электрический ток.
Еще в 1941 г. В. Е. Лашкарев опубликовал статью "Исследование запирающих слоев методом термозонда» и статью "Влияние примесей на вентильный фотоэффект в закиси меди». Впоследствии это явление получило название p-n перехода (p – от positive, n – от negative).

в разработку полупроводниковых транзисторов
Его работа была прервана начавшейся войной и

окупацией, однако по её окончании Лашкарёв вернулся в Киев и в 1946 г. возобновил исследования. Начиная с 1946 г. В.Е. Лашкарёв успешно разворачивал научные исследования в разрушенном войной Киеве. Вскоре он открыл биполярную диффузию неравновесных носителей тока в полупроводниках, а в начале 1950-х изготовил первые точечные транзисторы в лабораторных условиях.
Сформированная В. Е. Лашкаревым научная школа в области физики полупроводников становится одной из ведущих в Советском Союзе. Признанием значимости ее научных результатов стало создание в 1960 г. Института полупроводников НАН Украины, директором которого был назначен В. Е. Лашкарев.
К сожалению, первые годы его творческой деятельности совпали с годами репрессий, начавшихся после убийства Кирова в 1934 г. Он был арестован и выслан в Архангельск, где заведовал кафедрой физики в мединституте до 1939 г. Последующие самые плодотворные 35 лет своей жизни он провел в Киеве, оставив после себя целую плеяду учеников, выросших в крупных ученых, успешно продолжающих начатые В. Е. Лашкаревым исследования.

закат…
Содержание:
- Предпосылки
- Постановление
- Первые результаты
- Расцвет

- Закат

закат…
Предпосылки
К концу 50-х годов и в СССР, и

за рубежом уже созрели предпосылки для создания интегральных схем (ИС) — были промышленно освоены интегральные технологии производства как полупроводниковых приборов, так и толстопленочных и тонкопленочных керамических плат. Вопрос был лишь в том, кого первым озарит счастливая идея использовать их для изготовления многоэлементных изделий — ИС.
В СССР начали образовываться новые группы первопроходцев-организаторов советской микроэлектроники, в том числе и в КБ-1 (ныне — НПО “Алмаз”). Еще с первой половины пятидесятых годов в КБ-1 под руководством главного инженера Федора Викторовича Лукина велись активные работы по микроминиатюризации РЭА на имевшейся тогда элементной базе.
В это же время министр А.И. Шокин тоже пришел к выводу о том, что необходима принципиально новая подотрасль — микроэлектроника. Именно подотрасль, то есть система НИИ, КБ, опытных и серийных заводов, распределенных по всей стране и решающих все специальные проблемы по созданию и тиражированию изделий микроэлектроники.

закат…
Постановление
Центр Микроэлектроники (ЦМ) предполагал создание локального, функционально полного

комплекса НИИ с опытными заводами. В ЦМ должны разрабатываться технологические процессы, специальные материалы, технологическое и контрольно-измерительное оборудование, непосредственно ИС, а также РЭА на их основе. Все это должно отрабатываться на опытных заводах ЦМ, а затем передаваться для массового тиражирования на серийные заводы.
Нашлось и место для ЦМ. С 1958 года у станции Крюково вблизи Москвы строили для легкой промышленности новый город Спутник (Зеленоградом он стал в 1963 г.).
8 августа 1962 года постановление ЦК КПСС и Совмина СССР было подписано. Это было концептуальное постановление — первое в череде за ним последовавших. В нем узаконивалось, что Центр микроэлектроники будет создан в Спутнике, и отныне проблема построения и развития отечественной микроэлектроники стала национальной задачей.

закат…
Постановление
Главные задачи ЦМ как головной организации в стране

по микроэлектронике:
- обеспечение разработок и опытного производства ИС на мировом техническом уровне (догнать и перегнать Америку) в интересах обороны страны и народного хозяйства;
- обеспечение перспективного научного задела;
- разработка принципов конструирования радиоэлектронной аппаратуры и ЭВМ на основе микроэлектроники, организация их производства, передача этого опыта соответствующим организациям страны;
- унификация ИС, условий их применения в аппаратуре на предприятиях страны;
- подготовка кадров, в том числе специалистов высшей квалификации.
Постановление определяло первоначальный состав предприятий ЦМ — пять новых НИИ с тремя опытными заводами: НИИ теоретических основ микроэлектроники, НИИ микросхемотехники, НИИ технологии микроэлектроники, НИИ машиностроения, НИИ специальных материалов.
Cоздание ЦМ было не обособленной акцией, а частью масштабной программы построения новой подотрасли — микроэлектроники. В Москве, Ленинграде, Киеве, Минске, Воронеже, Риге, Вильнюсе, Новосибирске, Баку и других регионах начиналось перепрофилирование имеющихся или создание новых НИИ с опытными заводами и серийных заводов с КБ. Первые должны были разрабатывать, а вторые массово производить ИС, специальные материалы и специализированное технологическое и контрольно-измерительное оборудование.

закат…
Постановление
Постановление давало ЦМ (позже — Научный центр, НЦ).

право принимать на работу специалистов из любой точки СССР. Строительный задел в Спутнике позволял сразу выделять жилье сотрудникам. Это привлекало в ЦМ высококлассные кадры.
Начали создаваться новые дополнительные НИИ с опытными заводами:
- 1962 год — НИИ микроприборов (НИИМП) с заводом “Компонент” и НИИ точного машиностроения (НИИТМ) с “Элионом”;
- 1963 год — НИИ точной технологии (НИИП) с Ангстремом НИИ материаловедения (НИИМВ) с “Элмой”;
- 1964 год — НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ) с “Микроном” и НИИ физических проблем (НИИФП);
- 1965 год — Московский институт электронной техники (МИЭТ) с опытным заводом “Протон” (1972).
К началу 1971 года в НЦ работало 12,8 тыс., человек. В 1976 году на его базе было создано НПО “Научный центр” — 39 предприятий в разных городах страны с персоналом численностью в общей сложности около 80 тыс. человек.

закат…
Первые результаты
ЦМ сразу приступил к созданию принципиально новой

продукции. Необходимо было проверить их на реальном изделии и публично продемонстрировать возможности микроэлектроники.
Решили сделать микроприемник. Это модель — «Микро». У него была очень острая настройка, в СССР это было недостатком. Но когда Хрущев в 1964 году привез этот приемник в США, он произвел там мировую сенсацию! Статьи в газетах, фотографии: как СССР смог нас обогнать?
В Нью-Йорке, где было около 30 местных радиостанций острая настройка нашего приемника пришлась в самый раз. «Микро» продавали потом за валюту также во Франции, Англии, и везде там за ним в 60-е годы очереди стояли.

закат…
Первые результаты
В 1965 году “Микрон” начал выпуск первой

в Зеленограде полупроводниковой ИС “Иртыш”. ИС была разработана в НИИМЭ на основе планарной технологии, созданной в НИИ-35 и поставленной на “Микроне”.
В 1966 году “Элма” выпускает уже 15 видов разработанных в НИИМВ специальных материалов, а “Элион” — 20 типов созданного в НИИТМ технологического и контрольно-измерительного оборудования.
В 1969 году “Ангстрем” и “Микрон” производят
более 200 типов ИС, а к 1975 году в НЦ было
разработано 1020 типов ИС. Все разработки
передавались на серийные заводы
отрасли.

Первая в НЦ полупроводниковая ИС “Иртыш”.
Фотография топологии кристалла.

закат…
Первые результаты
Следует учитывать, что отечественная микроэлектроника создавалась и

развивалась в особых условиях — практически в полной изоляции от передовых зарубежных стран. Специальный международный комитет КоКом установил систему правил, запрещающих поставку в СССР и его союзникам все передовые продукты и технологии.
Конечно, спецслужбам частично удавалось окольными путями добывать кое-какие изделия, документацию, материалы и оборудование. Но добывалось далеко не все и в крайне малых количествах. Вести разработки и тиражировать изделия в нужных объемах отечественная микроэлектроника вынуждена была самостоятельно.
Иногда полученные образцы копировались, но точную копию сделать было невозможно из-за различий в материалах, технологиях, оборудовании и т.п. Иногда делали функциональные аналоги, иногда — целиком собственные разработки. Но всегда разрабатывали и тиражировали сами.

закат…
Расцвет
Уже первое изделие — радиоприемник “Микро” — не

имело равных в мире. Первые гибридные ИС соответствовали мировому уровню. Кстати, первыми в мире ИС, облетевшими Луну (в 1969 г.) и вернувшимися обратно, были ангстремовские “Тропы”. В 1972 г. в НИИП было освоено новое направление — многослойные ИС “Талисман”. Технология создания этих ИС тогда не имела мировых аналогов.
Но! В полупроводниковых ИС мы заметно отставали.
В 1970-е годы наиболее преуспевающей
полупроводниковой компанией стала Intel.
По сравнению с ней НИИТТ и “Ангстрем” на ведущих
направлениях имели отставание. Но отставание было
небольшим.

Фрагмент платы ЭВМ “Аргон”. Часть ИС демонтировано для
исследования результатов длительного воздействия на них
открытого космоса.

закат…
Расцвет
Например, динамическое ОЗУ емкостью 4 Кбит Intel выпустила

в 1974 г . — “Ангстрем” в 1975-м, 16 Кбит — соответственно в 1977-м и начале 1978 г.
В 1979г. НИИТТ разработал однокристальную 16-разрядную ЭВМ К1801ВЕ1 с архитектурой “Электроника НЦ” (в нынешней терминологии — микроконтроллер). По заключению межведомственной госкомиссии, принимавшей разработку, такой ЭВМ за рубежом тогда еще не было.
В целом в период с 1964 по 1980 год отставание разработок в НЦ по различным типам ИС по сравнению с зарубежным уровнем колебалось в пределах от нуля до трех лет. Таким образом, можно утверждать, что разработки зеленоградского НЦ в те годы в целом соответствовали мировому уровню.


К1801ВЕ1 в корпусе (в натуральную
величину) и топология

закат…
Расцвет
Рядом НИИ был разработан комплект технологического оборудования “Корунд”,

обеспечивающий массовый выпуск ИС и полупроводниковых приборов по планарной технологии.
Оборудование было принято в качестве базового комплекта для оснащения промышленных предприятий отрасли на следующую пятилетку (1971-1975 г.). Накопленный положительный опыт эксплуатации опытных линий “Корунд” на заводе “Микрон”, Воронежском заводе полупроводниковых приборов, опытном заводе НИИ “Пульсар”, позволил приступить к разработке новых высокопроизводительных автоматизированных линий для массового промышленного выпуска полупроводниковых ИС, планарных транзисторов и диодов на пластинах повышенного диаметра (до 75 мм), что должно было привести к резкому снижению их стоимости, повышению производительности труда.
Сроки были жесткие — предъявить линии для эксплуатации в начале 1971 г. Это были очень сложные задачи для всех предприятий, т. к. НИИМЭ и завод “Микрон” в 1968 г. еще работали на пластинах диаметром 25-30 мм, в 1969-70 — на пластинах диаметром 40 мм. Технологически минимальные размеры в 1968 г. были 8-10 мкм, в 1970 г. — 2-5 мкм.

закат…
Закат
Однако по объемам выпуска интегральных схем СССР значительно

отставал от зарубежного уровня. Средств для развития производственных мощностей серийных заводов (а они в микроэлектронике очень дороги) не хватало. В результате резко возросла нагрузка на зеленоградские опытные заводы. Создавшееся положение, когда опытные заводы НЦ в основном оказались загруженными серийным производством интегральных схем, начало пагубным образом сказываться на дальнейших перспективах развития микроэлектроники.
В 1957 г. в СССР было выпущено 24 млн. приборов, в том числе 2,7 млн. транзисторов, против 28 млн. транзисторов, выпущенных в США, а к 1967 году эти объемы составили соответственно 134 млн. и 900 млн. штук.
Примерно с 1980 года началось прогрессирующее отставание. Причин много:
- навязанная заказчиками политика и практика воспроизводства зарубежных образцов, заведомо программирующая отставание;
- нежелание других отраслей народного хозяйства разрабатывать и производить материалы и спецоборудование для электронной промышленности с соответствующими характеристиками по чистоте и точности;

закат…
Закат
- загрузка опытных заводов серийной продукцией;
- отвлечение

ресурсов отрасли на массовое производство непрофильной продукции: товаров народного потребления, видеотехники, вычислительной техники.
Последняя, чисто внутренняя причина — это коренное изменение специализации Минэлектронпрома - развитие микропроцессорных средств вычислительной техники: микропроцессоров, ЭВМ, периферийных устройств и прикладных систем. Т.е. превращение МЭП в аппаратостроительную отрасль. Ранее МЭП тоже развивал машиностроение и вычислительную технику, но для нужд отрасли, не обеспечиваемых специализированными ведомствами.
Фирмы, проектирующие ИС, особенно сложные, типа микропроцессоров, обречены на разработку устройств, в которых эти ИС применяются, например ЭВМ. Это необходимо, во-первых, для отработки и подтверждения правильности проекта ИС, во-вторых, для создания их первичного рынка. Но для этого не требуется организации собственного массового производства аппаратуры, а постановлением о создании ЦМ такие проекты полагалось передавать на серийные заводы страны.
Но МЭП начал конкурировать с Минрадиопромом и Минприбором на их поле — МЭП выпустил больше персональных ЭВМ, чем все другие ведомства вместе, а видеомагнитофоны выпускались только в МЭП. Ресурсов министерства остро недоставало для развития необходимых мощностей серийного производства микросхем.

закат…
Закат
Кроме того, наступившая “мода” по разработке и производству

продукции народного потребления на оборонных предприятиях значительно отвлекало средства для развития микроэлектроники. Разработка и производство магнитофонов никак не гармонировала с его основной специализацией. Было требование: на каждый рубль заработной платы — рубль товаров народного потребления.
В США, Японии, Западной Европе вкладывались огромные средства в развитие микроэлектроники, понимая, что именно она является ключом к прогрессу в научно-технической и промышленной составляющей экономического развития. Несмотря на жестокую конкурентную борьбу, между западными странами была широко развита продажа лицензий, патентов, имелась возможность оперативно закупать документацию на технологические процессы, новейшие технологическое контрольно-измерительное и оптико-механическое оборудование, материалы и т. д.

закат…
Закат
Научный Центр сосредоточил усилия на создание новых изделий,

начиная с разработки новых материалов, переходу на кремниевые пластины диаметром 75-100 и 125 мм, повышении их качества, разработке и выпуску нового поколения автоматизированного оборудования (вакуумно-напылительного, плазменного, диффузионного, контрольно-измерительного), больших интегральных схем памяти, микропроцессоров, микроэлектронной бытовой аппаратуры (часов, калькуляторов, магнитофонов) и сложнейшей микроэлектронной космической и связной аппаратуры, создаваемой в том числе на новых технологических принципах изготовления (бескорпусные ИС на полиамидном носителе) в НИИМП и заводе “Компонент”.
В 1976 г. отрасль выпустила почти 300 млн. ИС, из них более 85% полупроводниковых ИС, в том числе в Научном Центре 71 млн. штук, причем уровень интеграции по объединению был значительно выше отраслевого, а на “Ангстреме” достиг 20000 транзисторов на кристалле, были переданы в торговую сеть 51 тысяча магнитофонов (завод “Элион”), 32 тысячи калькуляторов (завод “Ангстрем”).

схемы
- Первые гибридные ИС
- Первые полупроводниковые ИС
-

Первые полупроводниковые ИС в США
- Первые полупроводниковые ИС в СССР
- Итого

сентября 1958 года сотрудник фирмы Texas Instruments (TI) Джек Килби

продемонстрировал руководству странный прибор - склеенный пчелиным воском на стеклянной подложке устройство из двух кусочков кремния размером 11,1х1,6 мм. Это был объёмный макет – прототип интегральной схемы (ИС) генератора, доказывающий возможность изготовления всех элементов схемы на основе одного полупроводникового материала. Эта дата отмечается в истории электроники как день рождения интегральных схем.



Макет первой ИС Дж. Килби.

интегральным схемам (микросхемам, ИС) относятся электронные устройства различной сложности, в

которых все однотипные элементы изготавливаются одновременно в едином технологическом цикле, т.е. по интегральной технологии. В отличие от печатных плат (в которых в едином цикле по интегральной технологии одновременно изготавливаются все соединительные проводники) в ИС аналогично формируются и резисторы, и конденсаторы, и диоды и транзисторы. Кроме того, одновременно изготавливается много ИС, от десятков, до тысяч.
Раньше различали две группы ИС: гибридные и полупроводниковые.
В гибридных ИС (ГИС) на поверхности подложки микросхемы (как правило, из керамики) по интегральной технологии формируются все проводники и пассивные элементы. Активные элементы в виде бескорпусных диодов, транзисторов и кристаллов полупроводниковых ИС, устанавливаются на подложку индивидуально, вручную или автоматами.
В полупроводниковых ИС соединительные, пассивные и активные элементы формируются в едином технологическом цикле на поверхности полупроводникового материала с частичным вторжением в его объём методами диффузии. Одновременно на одной пластине полупроводника изготавливается от нескольких десятков до нескольких тысяч ИС.

является продуктом эволюционного развития микромодулей и технологии монтажа на керамических

платах. Поэтому появились они незаметно, общепринятой даты рождения ГИС и общепризнанного автора не существует.
Полупроводниковые ИС были естественным и неизбежным результатом развития полупроводниковой техники, но потребовавшим генерации новых идей и создания новой технологии, у которых есть и свои даты рождения, и свои авторы.
Первые гибридные и полупроводниковые ИС появились в СССР и США почти одновременно и независимо друг от друга.
Еще в конце 1940-х годов в фирме Centralab в США были разработаны основные принципы изготовления толстоплёночных печатных плат на керамической основе.
А в начале 1950-х годов в фирме RCA изобрели тонкоплёночную технологию: распыляя в вакууме различные материалы и осаждая их через маску на специальные подложки, научились на единой керамической подложке одновременно изготавливать множество миниатюрных плёночных соединительных проводников, резисторов и конденсаторов.

сравнению с толстоплёночной, тонкоплёночная технология обеспечивала возможность более точного изготовления

элементов топологии меньших размеров, но требовала более сложного и дорогостоящего оборудования. Устройства, изготавливаемые на керамических платах по толстоплёночной или тонкоплёночной технологии, получили название “гибридные схемы”.
Но гибридной интегральной схемой микромодуль стал в тот момент, когда в нём применили бескорпусные транзисторы и диоды и герметизировали конструкцию в общем корпусе.
Первые ГИС в СССР. Первые ГИС (модули типа “Квант” позже получившие обозначение ИС серии 116) в СССР были разработаны в 1963 г . в НИИРЭ (позже НПО “Ленинец”, Ленинград) и в том же году его опытный завод начал их серийное производство. В этих ГИС в качестве активных элементов использовались полупроводниковые ИС “Р12-2” , разработанные в 1962 г. Рижским заводом полупроводниковых приборов.
Бесспорно, модули “Квант” были первыми в мире ГИС с двухуровневой интеграцией – в качестве активных элементов в них использовались не дискретные бескорпусные транзисторы, а полупроводниковые ИС.

ГИС в США. Появление толстоплёночных ГИС, как основной элементной базы

новой ЭВМ IBM System /360, впервые было анонсировано корпорации IBM в 1964 г.
Полупроводниковые ИС серий “Micrologic” фирмы Fairchild и «SN-51" фирмы TI были ещё недоступно редки и непозволительно дороги для коммерческого применения, построение большой ЭВМ. Поэтому корпорация IBM, взяв за основу конструкцию плоского микромодуля, разработала свою серию толстоплёночных ГИС, анонсированную под общим названием (в отличие от “микромодулей”) – “SLT-модули” ( Solid Logic Technology – технология цельной логики. Обычно слово “solid ” переводят на русский язык как “твёрдый”, что абсолютно нелогично. Действительно, термин “SLT-модули” был введен IBM как противопоставление термину “микромодуль” и должен отражать их отличие. У слова “solid” есть и другие значения – “сплошной”, “целый”, которые удачно подчеркивают различие “SLT-модулей” и “микромодулей”.
SLT-модуль представлял собой квадратную керамическую толстоплёночную микроплатку с впрессованными вертикальными штыревыми выводами. На её поверхность методом шелкографии наносились соединительные проводники и резисторы, и устанавливались бескорпусные транзисторы. Конденсаторы, при необходимости, устанавливались рядом с SLT-модулем.

внешней почти идентичности (микромодули несколько повыше) SLT-модули от плоских микромодулей

отличались более высокой плотностью компоновки элементов, низким энергопотреблением, высоким быстродействием и высокой надёжностью.
Кроме того, SLT-технология достаточно легко автоматизировалась, следовательно их можно было выпускать в огромных количествах при достаточно низкой для применения в
коммерческой аппаратуре стоимости.
Именно это IBM и было нужно. Вслед за IBM
ГИС начали выпускать и другие фирмы, для
которых ГИС стала товарной продукцией.


Микромодуль СССР и SLT-модуль фирмы IBM.

транзисторы и диоды изготовлялись из германия и кремния, то резисторы

и конденсаторы делали из других материалов. Многие тогда полагали, что при создании гибридных схем не будет проблем в сборке этих элементов, изготовленных по отдельности. А если удастся изготовить все элементы типового размера и формы и тем самым автоматизировать процесс сборки, то стоимость аппаратуры будет значительно снижена. На основании таких рассуждений сторонники гибридной технологии рассматривали её как генеральное направление развития микроэлектроники.
Но не все разделяли это мнение. Дело в том, что уже созданные к тому периоду меза-транзисторы и, особенно, планарные транзисторы, были приспособлены для групповой обработки, при которой ряд операций по изготовлению многих транзисторов на одной пластине-подложке осуществлялись одновременно. Т.е. на одной полупроводниковой пластине изготавливалось сразу множество транзисторов. Затем пластина разрезалась на отдельные транзисторы, которые размещались в индивидуальные корпуса.
Нашлись люди, которым такой подход показался нелепым – зачем разъединять транзисторы, а потом снова объединять их. Нельзя ли их объединить сразу? При этом избавиться от нескольких сложных и дорогостоящих операций! Эти люди и придумали полупроводниковые ИС.

ИС была оглашена в 1952 г., до появления групповых методов

изготовления полупроводниковых приборов. На ежегодной конференции по электронным компонентам, проходившей в Вашингтоне, сотрудник Британского королевского радиолокационного управления Джеффри Даммер представил доклад о надёжности элементов радиолокационной аппаратуры. В докладе он сделал пророческое утверждение: “С появлением транзистора и работ в области полупроводниковой техники вообще можно себе представить электронное оборудование в виде твердого блока, не содержащего соединительных проводов. Блок может состоять из слоев изолирующих, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, в которых определенные участки вырезаны таким образом, чтобы они могли непосредственно выполнять электрические функции”.
Но этот прогноз остался специалистами незамеченным. Вспомнили о нём только после появления первых полупроводниковых ИС.
Как и у транзистора, у общепризнанных создателей полупроводниковых ИС были предшественники. Попытку реализовать свою идею в 1956 г . предпринял сам Даммер, но потерпел неудачу.

США
ИС Джека Килби. Серия ИС “SN – 51”.
Килби

знал об идее Даммера и его неудачной попытке её реализации в 1956 г. Проанализировав, он понял причину неудачи и нашел способ её преодоления. “Моя заслуга в том, что взяв эту идею, я превратил её в реальность”, сказал Дж. Килби позже в своей нобелевской речи.
24 июля 1958 года Килби сформулировал в лабораторном журнале концепцию, получившую название “Идея монолита” (Monolithic Idea). Её суть заключалась в том, что “...элементы схемы, такие как резисторы, конденсаторы, распределенные конденсаторы и транзисторы, могут быть интегрированы в одну микросхему - при условии, что они будут выполнены из одного материала... В конструкции триггерной схемы все элементы должны изготавливаться из кремния, причём резисторы будут использовать объёмное сопротивление кремния, а конденсаторы - ёмкости p-n-переходов”.
В сентябре 1958 г . Килби реализовал свою идею – сделал генератор из склеенных пчелиным воском на стеклянной подложке двух кусочков германия размером 11,1 х 1,6 мм, содержащих диффузионные области двух типов. Эти области и имевшиеся контакты он использовал для создания схемы генератора, соединяя элементы тонкими золотыми проволочками диаметром 100 мкм путём термокомпрессионной сварки.
Из одной области создавался меза-транзистор, из другой – RC-цепочка. Собранные три генератора были продемонстрированы руководству компании. При подключении питания они заработали на частоте 1,3 МГц. Это случилось 12 сентября 1958 года.

США
Но это ещё не были интегральные структуры, это были

объёмные макеты полупроводниковых ИС, доказывающие идею изготовления всех элементов схемы из одного материала – полупроводника. Первой действительно интегральной схемой Килби, выполненной в одном кусочке монолитного германия, оказалась экспериментальная ИС триггера “Type 502”. В ней были использованы и объёмное сопротивление германия, и ёмкость p-n-перехода.
Небольшое количество таких ИС было изготовлено в лабораторных условиях и продавалось в узком кругу по цене 450$. ИС содержала шесть элементов: четыре меза-транзистора и два резистора, размещённых на кремниевой пластине диаметром 1 см . Но ИС Килби имела серьёзный недостаток
– меза-транзисторы, которые в виде
микроскопических “активных” столбиков
возвышались над остальной, “пассивной” частью
кристалла.


Триггер Type 502 Дж. Килби.

США
Соединение меза-столбиков друг с другом в ИС Килби осуществлялось

развариванием тонких золотых проволочек – “волосатая технология”. Стало ясно, что при таких межсоединениях микросхему с большим количеством элементов не сделать – проволочная паутина разорвется или перезамкнется.
К этому времени в фирме Fairchild была разработана планарная кремниевая технология. Учитывая все это, Texas Instruments пришлось отложить всё сделанное Килби в сторонку и приступить, уже без Килби, к разработке серии ИС на основе планарной кремниевой технологии. В октябре 1961 г. фирма анонсировала создание серии ИС типа SN-51, а с 1962 г. начала их серийное производство и поставки в интересах Минобороны США и НАСА.
ИС Роберта Нойса. Серия ИС “Micrologic ”. В 1957 г. по ряду причин от У. Шокли, изобретателя плоскостного транзистора, ушла группа из восьми молодых инженеров, которые хотели попробовать реализовать собственные идеи. “Восьмерка предателей”, как их называл Шокли, лидерами которых были Р. Нойс и Г. Мур, основала фирму Fairchild Semiconductor (“прекрасное дитя”). Возглавил фирму Роберт Нойс, было ему тогда 23 года.

США
В конце 1958 года физик Д. Хорни, работавший в

компании Fairchild Semiconductor, разработал планарную технологию изготовления транзисторов. А физик Курт Леховек, работавший в Sprague Electric, разработал технику использования обратно включенного n - p перехода для электрической изоляции компонентов.
В 1959 году Роберт Нойс, прослышав про макет ИС Килби, решил попробовать создать интегральную схему, комбинируя процессы, предложенные Хорни и Леховеком. А вместо “волосатой технологии” межсоединений Нойс предложил избирательное напыление тонкого слоя металла поверх изолированных двуокисью кремния полупроводниковых структур с подключением к контактам элементов через отверстия, оставленные в изолирующем слое.
Это позволило “погрузить” активные элементы в тело полупроводника, изолировав их окислом кремния, а затем соединить эти элементы напылёнными дорожками алюминия или золота, которые создаются при помощи процессов фотолитографии, металлизации и травления на последней стадии изготовления изделия. Таким образом, был получен действительно “монолитный” вариант объединения компонентов в единую схему, а новая технология получила название “планарной”.

США
В августе 1959г. Р.Нойс изготовил макет триггера на нескольких

кристаллах кремния, на которых было сделано 4 транзистора и 5 резисторов. Затем 26 мая 1960 г . изготовили первый однокристальный триггер. Для изоляции элементов в нём с обратной стороны кремниевой пластины протравливали глубокие канавки, заполняемые эпоксидной смолой. 27 сентября 1960г. изготовили третий вариант триггера, в котором элементы изолировались обратно включенным p - n переходом.
На базе резисторно-транзисторной логики, была разработана серия ИС “Micrologic”, нашедшея своё первое применение в аппаратуре ракеты “Минитмен”.




Экспериментальный триггер Р. Нойса.

США
В марте 1961 г . Fairchild анонсировала первую опытную

ИС этой серии (F-триггер, содержащий шесть элементов: четыре биполярных транзистора и два резистора, размещённых на пластине диаметром 1 см) с опубликованием её фотографии (рис) в журнале Life (от 10 марта 1961 г .). С начала 1962г. Fairchild развернула серийное производство ИС и поставки их также в интересах Минобороны США и НАСА.
Килби и Нойсу пришлось выслушать немало критических замечаний. Считалось, что практический выход годных интегральных схем будет очень низким. Понятно, что он должен быть ниже,
чем у транзисторов (поскольку содержит
несколько транзисторов), у которых он тогда был
не выше 15%. Во-вторых, многие полагали, что в
интегральных схемах используются неподходящие
материалы, поскольку резисторы и конденсаторы
делались тогда отнюдь не из полупроводников.

США
В третьих, многие не могли воспринять мысль неремонтопригодности ИС.

Им казалось кощунственным выбрасывать изделие, в котором вышел из строя только один из многих элементов.
Все сомнения постепенно были отброшены, когда интегральные схемы были успешно использованы в военных и космических программах США.
Один из основателей фирмы Fairchild Semiconductor Г. Мур сформулировал основной закон развития кремниевой микроэлектроники, согласно которому число транзисторов в кристалле интегральной схемы удваивалось каждый год. Этот закон, названный “закон Мура”, довольно чётко действовал в течение первых 15 лет (начиная с 1959г.), а затем такое удвоение происходило приблизительно за полтора года.
В США начался лавинообразный процесс возникновения предприятий, ориентированных исключительно “под планар”, иногда доходило до того, что регистрировались по десятку фирм в неделю.
В 1962 год в США началось серийное производство интегральных схем, хотя их объём поставок заказчикам составил всего лишь несколько тысяч. Сильнейшим стимулом для развития приборостроительной и электронной промышленности на новой основе явилась ракетно-космическая техника.

СССР
В 1959 году были основаны заводы полупроводниковых приборов в

Александрове, Брянске, Воронеже, Риге и др.
Рижский завод полупроводниковых приборов (РЗПП). В качестве стартовой площадки новому заводу выделили строящееся здание кооперативного техникума площадью 5300 м2. Первые приборы (сплавно-диффузионные и конверсионные германиевые транзисторы П-401, П-403, П-601 и П-602 разработки НИИ-35) завод выпустил через 9 месяцев после подписания приказа о его создания, в марте 1960 года.
На РЗПП проводились активные работы по автоматизации производства германиевых транзисторов типа П401 и П403 на основе создаваемой заводом технологической линии “Аусма”.
Весной 1962 главный инженер попросил Юрия Валентиновича Осокина найти путь реализации многоэлементной схемы типа 2НЕ-ИЛИ.
Организовали отдел. И уже осенью 1962 года были получены первые опытные образцы германиевой твёрдой схемы 2НЕ-ИЛИ (поскольку термина ИС тогда не существовало), получившей заводское обозначение “Р12-2”. ТС Р12-2 содержала два германиевых p - n - p -транзистора (модифицированные транзисторы типа П401 и П403) с общей нагрузкой в виде распределённого германиевого резистора р-типа.

СССР
В СССР никто ничего подобного не делал, а о

работах Дж. Килби и Р. Нойса никакой информации в РЗПП не было.
В отличие от Texas Instruments, рижане сумели создать вполне технологичные ИС на германиевых меза-транзисторах. Основой техпроцесса стали три фотолитографии. В ходе первой на пластине р-германия с сформированным n-слоем под базовую область (методом диффузии Sb) создавалась маска под эмиттер. Через неё гальванически осаждали и вплавляли эмиттерный сплав PbInSb (т. е. в теле базы n-типа формировали p-область эмиттера). Затем одновременно с удалением использованного фоторезиста удалялись и излишки эмиттерного
сплава так, что образовывалась плоская
поверхность германиевой пластины, что упрощает
последующие фотолитографии.



Эквивалентная схема ИС Р12-2 (1ЛБ021) .
Рисунок из проспекта ИС от 1965 г.

СССР
При второй фотолитографии формировали маску под мезу транзисторных структур

(так решался вопрос изоляции транзисторов). Третья фотолитография производится для придания требуемой конфигурации кристаллу ТС. Р. Нойс изолировал полупроводниковые структуры ИС от периферийных частей кристалла (что бы исключить их паразитное влияние на работу схемы) обратно включенные p - n переходы. Ю.В. Осокин ничего об этом не знал и поступил иначе. При помощи третьей фотолитографии он просто убрал из кристалла
ненужные и мешающие
части германия. В результате
получали сложную в плане
Конфигурацию кристалла в виде
лопатки, где p-германий
“черенка” служил резистором
R1, острие “штыка” лопатки –
резистором R2, а сам “штык”
лопатки являлся коллекторной
Областью транзисторов.

СССР
Конструктивно ТС Р12-2 (и последующая за ней Р12-5) были

выполнены в виде “таблетки” из круглой металлической чашечки диаметром 3 мм и высотой 0,8 мм. В неё размещался кристалл ТС и заливался полимерным компаундом, из которого выходили короткие внешние концы выводов из мягкой золотой проволоки диаметром 50 мкм, приваренные к кристаллу. Масса Р12-2 не превышала 25 мг. В таком исполнении ТС были устойчивы к воздействию относительной влажности
80% при температуре окружающей среды
40° С и к циклическим изменениям
температуры от -60° до 60° С. К концу 1962
года опытное производство РЗПП выпустило
около 5 тыс. ТС Р12-2, а в 1963 году их было
сделано несколько десятков тысяч. Таким
образом, 1962 год стал годом рождения
микроэлектронной промышленности в США
и СССР.

СССР
Вторая ИС и ГИС Юрия Осокина. Твердая схема Р12-5

(ИС серий 103 и 117 ). В 1963 году коллектив Осокина приступил к разработке новой технологии и конструкции более быстродействующего варианта ТС. В 1964 году была завершена разработка ТС Р12-5 и модулей на её основе. Серии 103 (Р12-5) и серии 117 (модули на основе ИС серии 103).
Конструктивно ТС Р12-5 представляла собой четырёхслойную полупроводниковую структуру, где подложка n -типа и эммитеры p + -типа подсоединялись к общей шине “земли”.



Структура кристалла ТС Р12-5.
1 и 2 – земля, 3 и 4 – входы,
5 – выход, 6 - питание

СССР
К этому времени в НИИ “Пульсар” и в НИИМЭ

широким фронтом велись работы по развитию планарной кремниевой технологии, обладающей рядом преимуществ перед германиевой, главные из которых – более высокий диапазон рабочих температур (+150°С у кремния и +70°С у германия) и наличии у кремния естественной защитной пленки SiO2 . Коллектив РЗПП переориентировался на аналоговые ИС. В отделе Ю.В. Осокина уже после 1966 года были разработаны и производились РЗПП германиевые планарные малошумящие СВЧ транзисторы ГТ329, ГТ341, ГТ383 и др.
Во второй половине 1960-х годов производство ИС исчислялось многими сотнями тысяч в год, в 1970-х годах – миллионами. В 1985 году было выпущено ИС серии 102 – 4 100 000 шт., модулей серии 116 – 1 025 000 шт., ИС серии 103 – 700 000 шт., модулей серии 117 – 175 000 шт.
После распада СССР ИС серий 102, 103, 116 и 117 выпускались ещё до середины 1990-х годов, т. е. более 30 лет. ЭВМ “Гном”, собранные на этих ИС, до сих пор стоят в штурманской кабине “Ил- 76” и некоторых других самолетов.

в 2000г. за изобретение ИС стал одним из лауреатов Нобелевской

премии. Р. Нойс не дождался мирового признания, он скончался в 1990 г., а по положению Нобелевская премия не присваивается посмертно. Но, вся микроэлектроника пошла по пути, начатом Р. Нойсом.
Авторитет Нойса среди специалистов был настолько высок, что он даже получил прозвище “мэр Кремниевой долины”, поскольку был тогда самым популярным из ученых, работавших в той части Калифорнии, которая получила название Silicon Valley (В. Шокли называли “Моисеем Кремниевой долины”).
Нобелевская премия была присвоена троим ученым. Половину её получил 77-летний Джек Килби, а вторую половину разделили между академиком Российской академии наук Жоресом Алферовым и профессором Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, американцем немецкого происхождения Гербертом Кремером, за “развитие полупроводниковых гетероструктур, используемых в высокоскоростной оптоэлектронике”.

Intel
Содержание
- Восход Intel
- Закон Мура
- Микропроцессоры

(лауреат Нобелевской премии) в 1956г. в городе Пало-Альто (штат Калифорния)

организовал свою фирму SHOCKLEY SEMICONDUCTOR Labs (SHSL), ставшую началом создания знаменитой «Силиконовой долины».
SHSL (Р. Нойс) - февраль 1959 г. разработка микросхемы на кремниевых транзисторах.
Сентябре 1958 г. - микросхема на германиевых транзисторах - Дж. Килби (TEXAS INSTRUMENTS).
В июле 1968 г. Р. Нойс (ранее покинул SHSL) и его коллега по SHSL Г. Мур основали небольшую фирму, ставшую впоследствии корпорацией INTEL, с головным офисом «Robert Noyce Building» в городе Санта-Клара («Силиконовая долина» в штате Калифорния). Через совсем короткое время к ним присоединился сослуживец по SHSL А. Гроув.

компании до 1975 г. президентом был Нойс. Мур замещал его,

одновременно занимая пост главного управляющего. С 1975 г. до 1979 г. обязанности президента исполнял Мур, потом он снова работал главным управляющим до 1987 г., после чего стал председателем совета директоров (ПСД), а с 1997 г. — почетным ПСД.

INTEL как президент с 1979 г. по 1987 г. Он

был также главным управляющим в 1987-1997 гг., ПСД в 1997-1998 гг., председателем правления в 1998-2004 гг.
Годом позже после образования INTEL, в 1969 г., их бывшие сотрудники по работе в SHSL во главе с Дж. Сандерсом основали конкурирующую компанию AMD (Advanced Micro Devices) со штаб-квартирой в городе Саннивел (также в «Силиконовой долине»), ставшую в США второй по значимости в разработке и производстве микроэлектронных изделий. Сандерс стал в ней бессменным ответственным руководителем и исполнительным директором.

«Electronics» № 4 за 1965 г. Мур выступил с прогнозом

эволюции микроэлектроники на десятилетие.
Число активных элементов в микросхемах будет удваиваться каждые один-полтора года. Одновременно будет повышаться их быстродействие при снижении себестоимости и увеличении спроса.
Высказанное правило в 1970 г. получило определение «Закон Мура».
Существует еще несколько вариантов закона. Например, производительность микропроцессоров и соответственно вычислительные способности компьютеров удваиваются каждые 1,5 года.
В 1975 г. Мур подкорректировал предсказанный показатель с учетом возросшей сложности микросхем: предложил увеличить срок до двух лет.

японская фирма BASICOM обратилась в INTEL с техническим заданием на

разработку 12 микросхем.
INTEL предложила объединить их в одну универсальную управляемую сборку.
Так появился процессор Intel 4004, по технологии (PMOS) 10 мкм в кристалле размерами 3,18 х 1,59 мм и сопоставимый по производительности с первой ламповой ЭВМ «ENIAC» разработки 1946 г.
В 1972 г. заказчик на основе процессора Intel 4004 создал «Basicom calculator» — вычислительный калькулятор, проложивший путь к появлению массового персонального компьютера (ПК).

и калькулятор

8080 в
1975 г. разработан и поступил
в обращение самый ранний и
успешный

бытовой ПК
«Altair 8800».

послужил
основой для разработки по
заданию NASA и американской
компании GRID Systems первого
ноутбука

(НБ) «GRID Compass 1100»
с цветным электролюминесцентным
экраном в 1979 г. Показан
американский космонавт Дж. Крейтон
с этим НБ в космическом корабле
Shuttle «Discovery».

г. модуль Intel 8088 американской компанией IBM был использован в

центральном процессоре компьютера IBM PC5150 — прародителя современных ПК.

Первые ЭВМ
- Расцвет
- Персональные ЭВМ

достижений XX века в области ВТ обычно называют IBM System/360

и IBM PC. На самом деле корпорация IBM сделала гораздо больше, сыграв весьма значительную роль в создании вычислительной техники и ее применении.
В 1896 г. Г. Холлерит, изобретатель бумажных перфокарт, зарегистрировал фирму Tabulating Machine. Бумажные перфокарты стали в первой половине XX века основой систем хранения данных.
В 1911 г. финансист Чарльз Флинт объединил компанию Холлерита, оказавшуюся без средств, с двумя своими фирмами. Новая компания получила название Computing Tabulating Recording (CTR).

г. генеральным менеджером CTR стал Томас Дж. Уотсон-старший, с именем

которого связаны основные достижения компании в 20-40-х годах. К 1919 г. оборот CTR достиг 2 млн. долл.
В 1924 г. она была переименована в International Business Machines (IBM). Этим было подчеркнуто основное направление деятельности компании и назначение
выпускаемых ею средств
вычислительной техники
(табуляторов и других
счетно-перфорационных
машин).

40-х годов в лабораториях IBM совместно с учеными Гарвардского университета

(во главе с Говардом Айкеном) была начата разработка одной из первых электромеханических вычислительных машин. Она была собрана в 1944 г. и получила название "Марк-1".

г. была выпущена IBM 701, построенная на электронно-вакуумных лампах, с

быстродействием до 17 тыс. оп./с. Инициатором создания этой машины, названной Defence Calculator, что подчеркивало ее оборонное назначение, был Томас Дж. Уотсон-младший (президент IBM с 1952 г.).
Именно ему принадлежит инициатива перехода IBM к производству компьютеров, хотя перспективы рынка были тогда весьма туманными: считалось, что спрос составит всего несколько штук. Разработкой IBM 701 руководил Гутберт Херд. Он сумел получить заказы на IBM 701 от General Electric и еще 10 организаций, хотя стоимость машины составляла более 1 млн. долл.

первая машина, построенная на электронно-вакуумных лампах

г. IBM 705 был представлен как первая коммерческая машина, имеющая

арифметику с плавающей точкой. Главным конструктором был Джин Амдал, он же разработал операционную систему. Джону Бэкусу принадлежит фундаментальный вклад в создание языка Фортран (FORTRAN - от FORmular TRANslation) и разработку компилятора. В конце 1958 г. Джоном Мак-Карти был предложен и реализован на IBM 705 язык функционального программирования ЛИСП (LISP - сокращение от LISt Processing - обработка списков).
В 1957 г. годовой оборот корпорации IBM превысил 1 млрд. долл. Шесть лет подряд он увеличивался на 30% в год, и после шести лет увеличения 20 лет оставался неизменным.

создал в IBM систему научных исследований и разработок, позволившую корпорации

опережать любую другую компанию на несколько лет. По его инициативе на "науку" выделялось 9% от прибыли вместо 3%, расходуемых IBM на эти цели ранее.
В 1957 г. были разработаны первые накопители на сменных магнитных дисках IBM RAMAC. Они были использованы в машине IBM 1440, предназначенной для коммерческого применения.
В 1959 г. IBM выпустила IBM 1401 - коммерческую машину на транзисторах. Она была поставлена более чем в 10 тысячах экземпляров.

IBM создала свой первый мэйнфрейм модели IBM 7090, полностью выполненный

на транзисторах, с быстродействием 229 тыс. оп./c, а в 1961 г. разработала модель IBM 7030 для ядерной лаборатории США в Лос-Аламосе.
В апреле 1964 г. IBM анонсировала System/360 - первое семейство универсальных программно-совместимых компьютеров и периферийного оборудования. Элементной базой семейства 360 были выбраны гибридные микросхемы, благодаря чему новые модели стали считать машинами третьего поколения. В разработке семейства 360 участвовали Джин Амдал, Г. Блау, Ф. П. Брукс-младший.

IBM представила две модели семейства System/370 (370/135 и 370/195) на

новой технической базе - монолитных интегральных схемах. Запуском в производство новых моделей семейства 370 руководил Т. В. Лерсон, сменивший в 1974 г. Т. Дж. Уотсона-младшего на посту президента IBM.
С 1983 г. началась поставка моделей System/370 Extended Architecture. Накопленный опыт позволил создать архитектуру ESA/370, а затем ESA/390.
В 1990 г. были выпущены мэйнфреймы семейства 390, которые, как и все предыдущие модели этих семейств, поддерживали совместимость приложений "снизу-вверх". В 1995 г. появились серверы S/390 Parallel Enterprise Server.

годах руководство корпорации IBM (Джон Опель, президент с 1981 г.,

затем Джон Эйкерс, президент с 1985 г.) задалось целью максимально снизить издержки на производство мэйнфреймов, для чего потребовалось строительство новых заводов и 510 млрд. долл. вложений ежегодно.
Строительство заводов заняло несколько лет, и IBM вкладывала огромные средства. IBM попала в хронический финансовый кризис.
Руководство компании приняло, как выяснилось потом, судьбоносное решение о разработке недорогого персонального компьютера (ПК), и 13 августа 1981 года представило IBM 150 Personal Computer, машину, вошедшую в историю как IBM PC.

PC были использованы разработки других фирм: микропроцессор i8088 корпорации Intel,

операционная система DOS корпорации Microsoft. Хотя архитектуру ПК называют Wintel (Windows + Intel), IBM PC стала де-факто мировым стандартом. Базовая цена - $1565.
Продажи были начаты в октябре 1981 г., и уже к концу года было продано более 35 тыс. машин, а в течение первого года выпуска - 136 тыс. Пять лет спустя выпуск ПК достиг 3 млн. штук.
Надо отметить, что IBM не была первой компанией, понявшей роль персональных компьютеров. За пять лет до появления IBM РС первый ПК был сделан "в гараже" Д. Возняком и С. Джобсом, основателями фирмы Apple Computer.

PC была реализована в открытой архитектуре, которая допускала ее клонирование.

Клоны IBM PC начали появляться уже в 1982 г.
В 1980 г. в исследовательском центре им. Томаса Дж. Уотсона был создан IBM 801 Minicomputer - первый компьютер, оснащенный прототипом RISC-процессора. Руководитель проекта IBM 801 Джон Кок был одним из авторов концепции RISC-архитектуры.
Появление IBM 801 ускорило создание компьютера с суперскалярной архитектурой, позволяющей выполнять параллельно несколько команд на независимых функциональных устройствах в отличие от традиционных машин, выполняющих по одной команде за машинный цикл.

поколение суперскалярной RISC-технологии, разработанное IBM к концу 80-х годов, -

архитектура POWER (Performance Optimization with Enhanced RISC).
В начале 1990 г. успешно дебютировала серия RISC System/6000. Тогда же для IBM RS/6000 была представлена версия операционной системы Unix, названная AIX Version 3.
В 1990 г. IBM продала 25 тыс. компьютеров RS/6000. К концу того же года объем нового бизнеса IBM достиг 1 млрд. долл.
За 10 лет, прошедших с того времени, IBM продала свыше 1 млн. RISC-систем.

1988 г. появилось семейство IBM AS/400, применяемое в качестве серверов

баз данных, серверов банковских транзакций и т.п.
AS/400 лидирует по числу реализаций систем планирования ресурсов предприятия (ERP-систем) на базе этой платформы.
Все аппаратные и программные компоненты семейства были сделаны 64-разрядными: RISC-процессор POWER PC AS, операционная система OS /400, СУБД и приложения.
За 10 лет было выпущено 600 тыс. штук AS/400. Только в 1998 г. объем продаж этой системы составил 4-5 млрд. долл.

выпуска S/390 G5 корпорации IBM удалось захватить 95% мирового рынка

мэйнфреймов. В 2000 г. уже появилось их шестое поколение - S/390 G 6.
IBM продолжает оставаться лидером в области высокопроизводительных вычислительных систем. В последнем списке TOP 500 ей принадлежит 40% систем, 43% суммарной производительности и, главное, шесть из первых 10 суперкомпьютеров этого списка.
Большинство достижений корпорации IBM получены благодаря повышенному вниманию к научным разработкам. IBM тратит на науку значительно больше средств, чем ее конкуренты.
Корпорация IBM является лидером по числу полученных и внедренных патентов.

ПК Macintosh

первый персональный компьютер был сделан "в гараже" Д. Возняком и

С. Джобсом в 1976 году, основателями фирмы Apple Computer.
В 1977 году они запустили серию ПК. Первая модель - Apple][ (канонически писался именно так!) имела адресуемое адресное пространство в 64к, из которых 16к было зарезервировано под системное ПЗУ, а 48к доступно для ОЗУ. В базовой поставке имел 4к ОЗУ и 4к ПЗУ, в котором размещались программа системного монитора и Integer Basic (Basic для целочисленных операций).
В Apple][ имелось 8 слотов расширения, семь из которых использовались для установки контроллеров различных внешних устройств, а восьмой позволял установить дополнительное или альтернативное ПЗУ. В качестве устройства внешней памяти, как у всех мини-компьютеров этого поколения, использовался бытовой магнитофон.

1978-1979 годах появилась и получила широкое распространение модель Apple][+ (Apple

two plus), у которой было 48к ОЗУ стандартно и увеличенный до 8к объем ПЗУ. Нулевой слот стал использоваться для расширения ОЗУ до64к, в каждый момент времени можно было обратиться либо к ПЗУ, либо к дополнительным16к ОЗУ. Осталась также возможность установить в нулевой слот альтернативное ПЗУ - например со старым Integer Basic.

Basic был заменен на Applesoft Basic, поддерживающий работу с плавающей

точкой и имеющий больше возможностей. Была добавлена также функция автоматической загрузки с диска при включении питания (в Apple][ для загрузки с диска требовалась специальная команда системного монитора).
Следующая модель - Apple//e (писаться стал так), выпущенная в 1981-1982 г.г., была кардинально изменена конструкция системной платы, вместо стандартных микросхем стали использоваться заказные с высокой степенью интеграции. Поддержка заглавных и строчных букв стала стандартной возможностью. Нулевой слот для расширения ОЗУ исчез - стало 64к ОЗУ на плате. Появился новый разъем для платы "расширенного видеорежима" (80-column card), с которой стал доступен текстовый режим 80х24. Позднее появилась также "extended 80-column card", дающая дополнительные 64 к ОЗУ (то есть всего 128к) и поддержку графического режима 560х192.

1984 году был выпущен одноплатный Apple//c, без разъемов расширения, но

имевший на плате два последовательных порта (для модема и принтера), контроллер disk][, выполненный на одной микросхеме, контроллер мыши и 128 к ОЗУ с возможностями работы с 80-ти колоночным текстом и графикой 560х192.
В Apple//e для всего этого требовались отдельные платы. В Apple//c использовался новый процессор 65C02 с уменьшенным энергопотреблением и расширенным набором команд. Кроме того, прямо в корпус Apple//c был встроен один 5.25" дисковод, а возможность работы с магнитофоном была исключена. Второй дисковод мог быть подключен к внешнему разъему. Apple//c работал от питания -12V и мог использоваться в автомобиле. Для работы от сети требовался внешний источник питания. Фактически Apple//c был одним из первых (если не самым первым) портативных компьютеров.

модель этой линии - Apple//c Plus, с повышенной частотой процессора

(4МГц, у всех предыдущих был 1МГц) и встроенным 3.5" дисководом. Даже на Apple//c с тактовой частотой 1МГц многие приложения работали заметно быстрее, чем аналогичные на IBM PC XT с процессором 8088 и частотой 4.77 МГц.
Дальнейшее развитие линии Apple II пыталось пойти по линии шестнадцатиразрядных компьютеров (AppleIIGS, выпускался одновременно с Enchanced//e и Apple//c и первыми моделями Macintosh) Сначала Apple IIGS был в чем-то даже более передовым, чем Macintosh (выпускаться он начал позже), поскольку имел нормальную поддержку цвета (у первых Mac'ов ее не было). Кроме того на нем можно было запускать программы для старых восьмиразрядных AppleII. Но в конце концов эта линия была полностью вытеснена Macintosh'ами и прекратила свое существование.

СССР также была создана серия "персоналок" на базе Apple II

- компьютеры"Агат". Производились на предприятиях НПО СВТ. Публикация об "Агат" в журнале Byte называлась "The first soviet microcomputer is a bad copy of Apple". Копия действительно была плохой. Широко выпускались две модели - "Агат7" и "Агат 9". За основу для них был взят Apple ][+, элементная база была отечественная за исключением процессора (выпуск 6502 наша промышленность не освоила). Корпус был в несколько раз больше прототипа и, тем не менее, перегревался и работал весьма нестабильно.
Фактически это была другая машина, программное обеспечение для которой надо было создавать заново. Впрочем, тогда, похоже, еще никто не задумывался над тем, что успех компьютера определяется в первую очередь наработанным программным обеспечением.