О советской микроэлектронике. Воспоминания

Взлет и падение советской микроэлектроники. Часть 1. Воспоминания.

Я проработал в НИИ молекулярной электроники в Зеленограде разработчиком технологии СБИС с 1975 по 1991 год. Изучал соответствующие науки в Московском институте электронной техники с 1969 по 1975 год в том же Зеленограде. Обучение было поставлено весьма серьезно. Уже с четвертого курса мы проходили практику на базовых предприятиях Зеленограда. Два дня в неделю на четвертом курсе, три дня на пятом и всю неделю на шестом дипломном курсе. Практику проходили в научных лабораториях НИИ под руководством опытных специалистов.

Надо сказать, что в Зеленограде тогда уже был реализован почти полностью замкнутый процесс проектирования, разработки и производства БИС.

НИИ молекулярной электроники с опытным заводом "Микрон" разрабатывало и производило БИС на биполярных транзисторах военного назначения.

НИИ точной технологии с опытным заводом "Ангстрем" производило БИС на МОП-транзисторах, в основном гражданского назначения.

НИИ материаловедения и завод "Элма" разрабатывали и производили сверхчистые материалы для микроэлектроники.

НИИ точного машиностроения выпускало оборудование для технологических процессов.

НИИ микроприборов и завод "Компонент" выпускали электронные устройства на отечественной элементной базе для военной и космической техники.

Ну а МИЭТ готовил специалистов для всех НИИ и заводов.

Короче — это была "Силиконовая долина" в миниатюре. Хотя, конечно, до размеров реальной Силиконовой долины в США Зеленограду было далеко. Как в плане финансирования, так и в плане людских ресурсов.

Когда я пришел инженером в технологическую лабораторию НИИМЭ в 1975 году, моя лаборатория занималась разработкой биполярного ОЗУ емкостью 256 бит с ЭСЛ-логикой по технологии изопланарной изоляции компонентов с минимальным размером элемента 5 мкм.

Завод Микрон уже выпускал серийно БИС серий 155 и 533 по технологии ТТЛШ военного назначения с количеством компонентов до 3 тысяч. Выпускал ОЗУ на 64 бита, ППЗУ на 256 бит и ПЗУ с масочным программированием на 1 кбит. Все с минимальным размером элемента 8 мкм.

На тот момент все выпускаемые и разрабатываемые микросхемы были аналогами скопированных штатовских микросхем

Если кто-то подумает, что передирать импортные микросхемы было легко, он сильно ошибается. Интегральная схема, она потому и интегральная, что разобрать ее на отдельные элементы и измерить каждый принципиально невозможно. Это монокристалл кремния, в котором сформированы транзисторы, диоды и пассивные элементы, с двухслойной разводкой из алюминия.

Топологам и нужно было с максимальной аккуратностью послойно скопировать топологию элементов, схемотехникам построить принципиальную электрическую схему БИС, рассчитать ее характеристики и предъявить технологам-разработчикам требования к характеристикам компонентов. Технологи должны были определить физические характеристики всех элементов транзисторной структуры БИС и разработать технологический процесс ее воспроизводства.

Все это приводило к отставанию от США примерно на 10 лет. Столько времени занимал весь цикл. Добыча образцов БИС, НИР по их анализу, технологический НИР, приборный НИР, приборный ОКР, ОКР с внедрением на заводе и вывод выхода годных изделий на промышленный уровень.

В разработках нам сильно помогало то, что на Западе значительно меньше заморочивались с секретностью, в открытой научно-технической литературе содержалась масса полезной информации. За исключением отдельных ключевых ноу-хау, конечно, до которых приходилось доходит самим.

В 1978 году изделие РУ-410 (ОЗУ-256 бит) уже вовсю выпускалось Микроном.

В 1980 году по этому же техпроцессу была разработана и освоена в производстве БИС ОЗУ — 1кбит.

В 1983 году с моим непосредственным участием в качестве заместителя главного конструктора изделия по технологии была разработана уже оригинальная изопланарная технология ППЗУ-4 кбит в логике ТТЛШ. В следующем году изделие пошло в производстве.

В 1986 году мною, независимо от зарубежных исследователей и одновременно с ними, была разработана совершенно новая технология "щелевой изоляции компонентов". По ней выпущены БИС ОЗУ-4кбит в ЭСЛ логике с минимальным размером элемента 2 мкм и быстродействием 15 нсек.

В 1988 году в производстве по этой же технологии были освоены полностью оригинальные ОЗУ-16 кбит, ППЗУ-64 кбит с интегрированным в структуру транзистора программируемым элементом.

В 1989 — 1991 годах по этой технологии разработаны и запущены в производство СБИС ОЗУ-64 кбит, ППЗУ — 256 кбит, ПЗУ-1Мбит. Все это были уже совершенно оригинальные разработки с проектной нормой 0,8 мкм.

Кроме того, по этой же технологии был разработан базовый матричный кристалл на 300 универсальных быстродействующих вентилей, с временем задержки 0,7 нсек на вентиль. Сам я уже к этому времени уже был ктн-ом, начальником лаборатории перспективной технологии НИИМЭ.

Само собой, я перечисляю только те м/сх, в разработке которых лично принимал участие. Большой коллектив НИИМЭ разрабатывал и множество других м/сх.

Коллектив НИИ больше не передирал западные, а делал исключительно оригинальные разработки. Отставание от США сократилось до 3 — 4 лет, и было связано исключительно с тем, что от западных фирм отставало производство установок проекционной фотолитографии, которое велось почему-то в ГДР на заводе "Карл-Цейс Йена". За 15 лет отставание от США сократилось в 3 раза.

И это было колоссальным достижением, учитывая, что ресурсы Силиконовой долины в США и японских фирм превосходили весь Зеленоград на порядок.

Крах наступил в 1992 году. Почти 100% разработок НИИМЭ и 100% продукции Микрона было оборонного назначения. А в этом злосчастном году, благодаря "реформам" не к ночи быть помянутых ЕБНа с Гайдаром, оборонный заказ полностью обнули. Финансирование — тоже. Для Микрона, как и для всей советской микроэлектроники наступили черные беспросветные времена.

Взлет и падение советской микроэлектроники. Часть 2. Размышления.

Почему же микроэлектроника в СССР по отношению к западной изначально оказалась в роли сильно отстающей и догоняющей? Например, в ядерной гонке СССР отстал всего на 4 года, а в ракетной вообще вырвался вперед!

Дело, как ни странно, в коммунистической идеологии. Кремлевские философы — марксисты, видимо впав уже в старческий маразм в начале 50-х годов признали кибернетику "буржуазной лженаукой", на пару с генетикой — "продажной девкой империализма", противоречащими марксистско-ленинской философии. Почти на 10 лет все исследования в этой области были запрещены.

Положение спасли военные. Физики и математики, занимавшиеся космическим и ядерным проектами, убедили военных, что без ЭВМ проводить научные и технические расчеты невозможно. Поэтому, производство элементной базы для создания ЭВМ продолжало развиваться.

В середине 50-х годов в СССР появились первые ЭВМ на лампах, а в середине 60-х годов — на транзисторах. Я сам проводил дипломные расчеты в 1974 году на ЭВМ БЭСМ-6, имевшей тактовую частоту 10 МГц.

В 1962 году в ответ на появление интегральных схем конце 50-х годов в США в появилось решение ЦК КПСС о создании в Зеленограде под Москвой "Научного центра микроэлектроники". В 60-е годы только что образованные зеленоградские НИИ создавали оригинальные гибридные и твердотельные ИМС малой степени интеграции собственной разработки. Но, в конце 60-х под давлением военных перешли на копирование западных аналогов. Затрудняюсь сказать почему. Вероятно, военных не устроили параметры или качество оригинальных ИМС. В середине 70-х я тоже влился в этот процесс.

Что мешало советской микроэлектронике идти вровень с американской?

1. Территориальная разобщенность. В "силиконовой долине" Штатов была сосредоточена львиная часть американской микроэлектроники с общим количеством рабочих мест порядка 250 тысяч. У нас же в Зеленограде разместились предприятия примерно с 40 тысячами рабочих мест. Вследствие весьма неразумного стремления развивать национальные окраины, в ЦК КПСС решили размазать микроэлектронику ровным слоем по всему СССР. У Микрона, как у головного завода, были заводы — дублеры: (только не смейтесь и не плачьте!) в Тбилиси, в Баку и в Кишиневе. Предполагалось, что после освоения новых изделий на Микроне, их производство будут передавать на дублеры. С этой задачей они справлялись плохо. Технологам из НИИМЭ приходилось постоянно мотаться туда в командировки, чтобы помогать младшим братьям по разуму исправлять технологические косяки. Зачастую, изделия с этих заводов возвращали обратно на Микрон.

Микроэлектронные НИИ и заводы располагались еще и в Риге, в Минске, в Ленинграде, в Воронеже и много еще где. Это весьма сильно затрудняло перетекание научно-технической информации между заводами, без чего технологический прогресс тормозится. Мало того, часть производств оборудования и материалов вообще разместили в странах соцлагеря! Как я уже писал, принципиально важные установки проекционной фотолитографии делали в ГДР!

2. Совершенно дурацкая гипертрофированная страсть ЦК КПСС к секретности. В первых отделах во всех НИИ сидели дубаки сталинской закалки, в штатском, но с погонами, которые знали только одно: этот материал по технологии? Значит присваиваем ему гриф "секретно". Аргументы о том, что американцы и японцы такого рода материалы совершенно свободно публикуют в открытой печати, на них не действовали совершенно.

К примеру, мой шеф где-то услыхал, что в Воронеже разработано устройство для ускоренного термического окисления кремния. А процесс выращивания изолирующего окисла в изопланарной технологии продолжался 18 часов, что было крайне неудобно. Меня послали в Воронеж в командировку. Приехал. Там мне сказали, да было такое, но за ненадобностью этот девайс, который крепился к стандартной дифузионной печи, разобрали. И даже чертежи не сохранились. Но принцип работы я понял. Приехал, в НИИМЭ мне выделили конструктора из макетной мастерской и мы с ним опытный образец этого девайса сварганили. Техпроцесс удалось сократить до приемлемых 7 часов. Потом разработали и изготовили серьезное устройство, на котором уже делали серийную продукцию на заводе.

И только потом выяснилось, что эту штуковину на самом деле разработали в Москве на кафедре технологии МИЭМ, где можно было совершенно свободно взять комплект чертежей. Они были бы счастливы получить внедрение своей разработки в производство. А в Воронеж эта штука попала из МИЭМа.

Мало того. Когда я представил кандидатскую диссертацию, посвященную вопросам совершенствования изопланарной технологии, я специально оформил ее с грифом "ДСП", чтобы обеспечить ей максимально широкое распространение. Авторефераты диссертаций ДСП рассылались в 15 экземплярах, чего как раз хватало для отсылки во все близкие по профилю НИИ. Рефераты ДСП хранились в библиотеках НИИ и были легко доступны желающим ИТР. Авторефераты секретных диссертаций рассылались только в трех экземплярах и хранились в 1-х отделах. Кому захочется тащиться в первый отдел и сидеть над секретной тетрадью, под бдительным оком секретчика. Кстати, все слабые диссертации без научной новизны соискатели старались делать именно секретными, чтобы никто посторонний их не увидел. Так мне, после успешной защиты, закатили строгий выговор с занесением за нарушение режима секретности. Правда, хранился он тоже в первом отделе.

Перетекание информации между смежными предприятиями этой дурацкой секретностью было крайне затруднено. Между тем, для быстрого развития науки и технологии свободный обмен информации между участниками процесса совершенно необходим.

3. Уравниловка в оплате труда инженеров и целых коллективов. У хорошего начальника, такого как мой первый шеф, ДЯГИЛЕВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ,светлая ему память, пахали все, даже женщины — инженеры. У слабых начальников, каждый работал в меру своего энтузиазма и сознательности. Один инженер вкалывал, а трое коллег за соседними столами в носу ковыряли. Разница по оплате между ними могла быть процентов 5 — 10. Причем, не обязательно в пользу "пахаря". Он, в силу занятости, не участвовал в комсомольской, профсоюзной и шефской работе, за что терял баллы в социалистическом соревновании, по которым и начислялась квартальная премия. Документы на повышение оклада инженера, которые готовил начальник, тоже визировали партийные, комсомольские и профсоюзные органы, которые не любили уклонистов.

С коллективами лабораторий была та же история. Все зависело от начальника. Если он не умел заинтересовать инженеров работой и организовать их труд, то и весь коллектив от работы отлынивал. Зарплаты инженеров в бездельных лабораториях и "пашущих", практически не отличались. Оклады по тарифу и те же квартальные премии порядка 20 процентов.

Самое важное. Три плохих инженеров не заменят одного хорошего. Туже работу будут делать дольше и сделают ее хуже. Пять хороших инженеров не заменят одного талантливого. Просто потому, что талантливый придумает нечто принципиально новое, а хорошие — не смогут. А зарплата и у плохих, и у хороших и у талантливых была примерно одинаковой. Вот так.

Правда, лично я инженером и мнс-ом хорошо подрабатывал на рацпредложениях и на изобретениях. Если они были с экономическим эффектом в производстве, то они очень неплохо оплачивались.

Ну и само собой нужно было защищаться. После защиты диссертации мнс становился СНС-ом, а его должностной оклад возрастал со 150 рублей до 400 рублей!

В целом, инженеров в НИИ был явный переизбыток. Доходило до того, что рабочие: наладчики и операторы зарабатывали в 2 — 3 раза больше молодых нженеров. Однако, ни один начальник подразделения не хотел сокращать штат. Одного уволишь, кадровики штатную единицу тут же сократят. Потом захочешь взять хорошего спеца, а единицу для него хрен выбьешь.

Вот такие гримасы социалистической действительности.

И тем не менее, мы сокращали разрыв с американцами. Даже несмотря на худшее, чем у них оборудование и менее качественные материалы. За счет чего? А у нас, просто напросто, было больше талантливых инженеров. Знаю о чем говорю. Я внимательно следил на научной периодикой и многих инженеров в Fairchild Semiconductor и AMD знал по фамилиям. Заочно, конечно.

Взлет и падение советской микроэлектроники. Часть 3. Кадры решают все!

Попробуем разобраться, почему же, несмотря на перечисленные выше недостатки: засилье идеологических догм, недостаточность финансирования, уравниловку в оплате труда, гипертрофированную секретность, территориальную размазанность, советская микроэлектроника в конце 80-х, начале 90-х годов приближалась к высшему мировому уровню, полностью обеспечивала потребности оборонного комплекса и народного хозяйства. А вот почему!

Советский, а точнее коммунистический строй СССР сумел обеспечить высочайшую концентрацию интеллектуального потенциала народа на приоритетных направлениях научно-технического развития. По моему мнению, даже концентрация финансовых и материальных ресурсов, была вторичным фактором, хотя, конечно, тоже имела важнейшее значение. Именно это обеспечивало лидерство СССР, наряду с США, в космической, атомной и микроэлектронной областях. Штаты брали финансами и ресурсами, а СССР — интеллектом!