Электроника, Эвм, Железо

Изначально высокое качество материала, оказало свою роль и на дальнейших стадиях производства. Так полученный трихлорсилан оказался невероятно высокой чистоты, что позволило сократить на порядок затраты энергии на следующем этапе производства. В свою очередь и материал в установках восстановления получался идеальной чистоты 99.999999% при низкой себестоимости производства.

Уже в 1960 году была отгружена первая партия серийных монокристаллических подложек для нарождавшейся полупроводниковой промышленности СССР диаметром пластин 162 мм, размер которых был ограничен на тот момент возможностями оптической системы фотоповторителя.

Вторая часть. Первые шаги.

Узнав о распределении, подскочил с места и принялся отплясывать джигу. НПО "Научный Центр" — это вам не Завод им. Ф. Энгельса в Ленинграде, куда меня "сватал" Сергей Григорьевич Калашников, застукав после очередной студенческой попойки в ознаменование сто тридцать шестой годовщины Дня Сражения Пичинча. Это совсем другой коленкор.

И столь же велико было моё разочарование, когда я понял куда попал. Бюрократическое логово, чем на самом деле и являлось НПО "НЦ" — было совсем не тем местом, куда стремятся горящие умы. Летом 1959 года на повестке дня стоял один и главный вопрос — создание комитета по стандартизации в сфере радио и микроэлектроники ВЭС. Некий аналог JEDEC, где основными игроками будут выступать и государства ВЭС в лице организаций отвечающих за стандартизацию, а так же государственные и коммерческие организации осуществляющие деятельность на территории ВЭС. Самой главной проблемой, которую требовалось решить — создание единых стандартов электрических сетей на всей территории ВЭС. Единое напряжение сети питания, частот, штепсельных разъёмов.

Советский Союз планировал выход на международный рынок электроприборов и сокращение номенклатуры разъёмов и блоков питания электроприборов — становилось главной задачей. Второй задачей стояла разработка и внедрение в производство компонентов для стран, куда планировалось поставлять советскую радиоэлектронику, но не вошедших в ВЭС. Так, огромное внимание уделялось французскому направлению. Я тогда ещё многого не видел, да и многое было нельзя видеть, поэтому и воспоминания от "НЦ" того периода остались не самые радужные.

Как вы понимаете, долго я не вытерпел и сбежал от бумажной работы в КБ №2 Берга. И попал в абсолютно иной мир. Основное направление КБ-2 — эпитаксиальное наращивание диэлектрических и механических плёнок на кремниевую подложку, вопросы лигатур, фоторезистов, оборудование на ртутных газоразрядных лампах с длинами волн 436, 405 и 365 нанометров. Создание технологических комплексов производства микроэлектроники на основе планарной и гибридных технологий. Но я попал не в основной коллектив, а в совершенно новый отдел при КБ. Отдел Микроэлектромеханических систем,отдел №5 или просто — О5.

Тогда о МЭМС приборах вышла большая статья под грифом "СЕКРЕТНО" только для некоторых НИИ и КБ, а ознакомление с ней осуществлялось только в специальной комнате с обязательным присутствием сотрудника КГБ. Копий было всего пять, а желающих ознакомиться с материалами — двадцать четыре сотрудника основная часть которых были из нашего отдела, а остальные — смежники. Таким образом, первые два месяца моей работы на новом месте проходили в нашем маленьком дискуссионном клубе с жутко таинственным названием — клуб "ОПЯТЬ".

"Ну вот мы и ОПЯТЬ собрались здесь", — так начинал наши посиделки начальник отдела. После чего лица сотрудников освещались улыбками.

Одним из первых реализованных МЭМС приборов в 1963 году был гироскоп на эффекте Кориолиса. Создан он был по гибридной технологии на оборудовании с топологией 6 микрометров и размером микромеханических компонентов до сотни микрон, и размещался на кристаллах размером 6 на 6 миллиметров. Всего в комплекте гироскопа было три корпусированных МЭМС прибора, одно обрабатывающее устройство, МЭМС-контроллер — интегральная микросхема с топологией 3 мкм, короткий канал N-МОП, на которую МЭМС приборы подавали сигналы и переводящая эти сигналы в навигационные данные, ПЛИС, микросхема ППЗУ объёмом 512 байт и элементы обвязки с первыми в мире твердотельными конденсаторами (но о них чуть позже).

Вся система монтировалась на одной ситалловой подложке и имела габаритные размеры 40х62х12 мм и вес — 46 грамм. Название получившегося прибора было просто и незамысловато — Гироскоп МикроЭлектроМеханический, Отдела №5, КБ №2, 5-я редакция или сокращённо: "ГМЭМ О5-25". Данное решение многие десятилетия, периодически модернизируясь, использовалось в высокоточном ракетном оружии, авиакосмических системах навигации и многих других сферах применения как в промышленности так и в устройствах гражданского назначения.

Параллельно с разработкой и внедрением в производство гироскопа, нашим отделом на основании теоретических данных из статьи к середине 1963 года была разработана и внедрена в производство ЛГФ-технология (литография, гальваника, формовка http://www.youtube.com/watch?v=CbN7h3o51Zo и http://www.microsystems.ru/files/publ/25.htm) для производства микроминиатюрных механических деталей высокой точности. Внедрение данной технологии в производство позволило ускорить миниатюризацию всевозможных устройств: устройств чтения с дискет, накопителей на жёстких магнитных дисках, накопителях на магнитных лентах и т.д. Так первые НЖМД диаметром диска 150 мм и ёмкостью до 16 мегабайт стали возможны за счёт внедрения в производство считывающих головок по методу ЛГФ, разработанному в нашем отделе (речь идёт о тонкоплёночных (TF) головках но более огрублённых по сравнению с технологиями 80-х РеИ).

Самым же главным, не побоюсь этого слова, достижением нашего отдела в шестидесятые было создание пьезоструйной печатающей головки. Основным компонентом которой был МЭМС элемент на пьезоэлектрическом эффекте. При подаче напряжения на элемент, он расширялся, тем самым выталкивая пасту через специальное отверстие — дюзу сверхмалого диаметра. (http://www.3dnews.ru/600716) Проблема нанесения толстоплёночных слоев в советских ГИС просто требовала появления данной технологии (которая не появилась из-за того, что в РеИ разработки по МЭМС появились только в 70-х и то, большинство теоретические и на первых порах в маленьких лабораториях, крупные игроки не сразу осознали всю важность МЭМС технологий, которые в общем-то реализуются даже проще, в большинстве случаев, чем передовые технологии фотолитографии).

Получив всего три дюзы диаметром 24 микрометра в линейной сборке мы смогли автоматизировать нанесение резистивных, диэлектрических и токопроводящих паст. Это позволило отказаться от трафаретов, в десятки и сотни раз уменьшить расход паст при заметном росте характеристик слоев. Позволило уменьшить конечные размер ГИС, увеличив плотность монтажа элементов на её подложке. Автоматизация производства ГИС за счёт применения пьезоструйных головок резко сказалась на их конечной цене которая и так была вне конкуренции по сравнению со стоимостью зарубежных ГИС производящихся IBM по тонкоплёночной технологии, будучи в среднем на порядок ниже по себестоимости, и одновременно выше качеством. В КБ-2 в конце 1963-го года была создана первая автоматизированная линия на базе нашей технологии нанесения паст.

Пьезоструйная головка не только могла наносить слои и дорожки, но и спаивать элементы ГИС, наносить каплю пасты на контакт, которая после термический обработки становилась припоем. При чём качество такой внутренней пайки было намного выше ручного метода. Вся технология, в свою очередь, требовала сложных систем управления. Но к 1963-му году советская микроэлектронная промышленность уже была способна предоставить такие системы, в первую очередь промконтроллеры ЛТС 12/18.

Уже в начале 60-х СССР производил активные поставки компонентов микроэлектроники за рубеж. Основными рынками сбыта в тот период оставались страны ВЭС, Восточная Европа, Франция, где разворачивалось сотрудничество с французскими компаниями работающими в сфере электроники, такими как "Compagnie des Machines Bull". Контракт с которой заключил "IntEleM" (International Electronic Machines — коммерческое подразделение ИТМиВТ Лебедева для работы за рубежом) в 1961-м году на производство системы с разделением времени на базе "IntEleM SAM-6.9" (коммерческое, экспортное наименование младшей модели 48/24-х битного мейнфрейма на базе 48-ми битной старшей модели "БЭСМ-6.0". В РеИ французы внедряли GE систему — https://en.wikipedia.org/wiki/GE-400_series). А в качестве процессора телеобработки данных (ПТД) использовалась разработка нашего КБ-2 — "S&B TDD UM-6" (коммерческое, экспортное наименование, переводится как Sarant&Barr Teleprocessing Data Device UM-6 (UM — 6 — говорит, что устройство разработки КБ-2, такой исторический бренд, а число 6 указывает на принадлежность к мейнфрейму IntEleM SAM-6). В РеИ опять же использовался FEP — https://en.wikipedia.org/wiki/DATANET-30), поэтому я и был в курсе данного контракта, хоть и непосредственно наш "О5" в данном контракте не участвовал. И только тогда, в конце 63-го понял какую важную и невероятно нужную работу проделали бюрократы из НПО "Научный Центр" в не таком уж далёком 1959 году.

И на этой работе следует остановиться подробнее. Советские корпуса микросхем ('Посол', 'Вага 1Б', 'Трапеция', 'Тропа' и т.п.) были полностью оригинальны, тогда как в зарубежной технике ГИСы, микросборки и транзисторы были стандартизированы документами ISO, IEC, ANSI, EIA, NEMA, а с 1958 года и JEDEC. Поэтому была проведена огромная работа по внедрению в производство международных решений в сфере корпусировки ИС, так что использованные в "IntEleM SAM-6.9" и "S&B TDD UM-6" логические элементы были упакованы уже в соответствии с действующими спецификациями JEDEC.

В тот же момент СССР усилил своё присутствие в Международной Электротехнической Комиссии войдя в "тайный сговор" с членами ВЭС и продавливая в МЭК собственные стандарты по спецификациям "Комитета Операторов Стандартов в Микроэлектронных Отраслях Содружества" ВЭС, аббревиатура — "КОСМОС" ВЭС, одновременно вытесняя с рынка решения по стандартам EIA и JEDEC. Уже к середине 80-х основной пул стандартов применяемых в микроэлектронике проходил по спецификациям "МЭК" и "КОСМОС". "JEDEC" прекратила свою деятельность в 1987 году.

Третья часть. Миллионы из головы 1.

20 июня 1958 года в университете штата Огайо, на пятой Конференции Транзисторных Схем, практически в самом её конце, на хорошем английском выступал лысоватый сорокашестилетний, мало кому известный, но от этого не менее интересный, мужчина. Николай Наумович Шефталь, читал доклад: "Способ получения монокристаллов кремния и германия путём доращивания из газовой фазы монокристаллической плёнки с заданным переменным содержанием примесей".

Сказать, что выступление прошло на ура — ничего не сказать. Более сотни посетителей разместившихся в зале и все участники конференции слушали затаив дыхание и пристально вглядывались в большие плакаты на мольберте-домике, которые докладчик, не заявленный в программе конференции, переворачивал по ходу действия.

В окончании доклада, помощник выступающего притащил большую коробку к кафедре и действие продолжилось.

— Господа, — продолжил на английском Николай Наумович, — представляю вам, — доктор геолого-минералогических наук указал на коробку, — первый в мире транзистор созданный по планарно-эпитаксиальной технологии (характеристики транзистора были сходны с характеристиками 2N914, но он не был его копией), — и достал небольшую контурную ячейковую упаковку с блистером в форме корпуса КТ-13. В которой находился представляемый полупроводниковый прибор в оболочке из спекаемого теплопроводящего электроизоляционного компаунда с высокой степенью адгезии в керамическом корпусе. Стенка блистера представляла из себя ламинированную, красочную, картонную подложку четыре на пять сантиметров с отпечатанной информацией на обратной стороне.

Нет, Шефталь не чувствовал себя торгашом в этот момент, он был горд и сиял как тысячеваттная короткодуговая разрядная лампа (речь идёт о недавно увиденной Николаем Наумовичем лампе ДРШ-1000 из комплекта ЗИП фотолитографической установки на которой и были созданные представляемые транзисторы) в ультрафиолетовом диапазоне. Да и торговать предстояло не ему. Он был в данном случае бренд-послом, хотя ни разу и не слышал это выражение, да и не нужно это было выдающемуся советскому кристаллографу.

Описав характеристики устройства, и раздав всем желающим (а желающими были все, в особенности представитель RCA, который буквально "вырывал" блистеры из рук обычных посетителей конференции взамен отсчитывая зелёные банкноты, согласно цены указанной на упаковке — девятнадцать долларов и девяносто центов) сотню "рекламных" блистеров, Шефталь направился к Ричарду Бэйкеру.

— Спасибо, Ричард, что позволили прочитать доклад.

— Что-вы, не стоит благодарностей, это я невероятно польщён, ваш доклад невероятно важен для отрасли. Когда вы подошли ко мне и попросили ознакомиться с материалами, я признаюсь честно, был настроен очень скептически. Людей, работающих здесь по данному направлению можно пересчитать по пальцам, и все они очень известны в Америке, в узких кругах. Каково же было моё удивление, когда я начал читать. Выдающаяся работа, моё польщение.

Они ещё долго говорили после завершения конференции. Говорили о многом. О кристаллографии, о новых возможностях, о будущем микроэлектроники. И договорились, до приглашения Николая Наумовича на следующую конференцию в качестве председателя программы. Что тут же было согласовано с президентом Института Радио Инженеров Уильямом Реддингтоном Хьюлеттом. А Льюис Виннер просто вытребовал у Шефталя материалы для публикации в только что созданном "Digest of Technical Papers", куда доклад вошёл специальным допечатанным приложением.

Но начиналась эта история в тысячах километров от США в доме №4 на Старой площади, когда Н.С. Хрущев на очередном совещании по работе МЭП задал простой, даже незамысловатый вопрос: "А как наши учёные представлены на международных конференциях по микроэлектронике, что же, это получается мы вкладываем миллиарды в радиоэлектронику, а продать ничего за рубеж не можем. А не можем, потому, товарищи, что никто о наших успехах и не узнает никогда, если не показывать товар лицом тем, кому этот товар нужен. Давайте-ка, посмотрите, что там можно сделать в этом направлении". После чего долго обсуждали все стороны данного шага, и в конечном итоге договорились о стратегии "псевдооткрытости". Стратегия была проста, разработки и продукция прошлого поколения и более старых поколений, за год-два до появления зарубежных аналогичных решений — должна выбрасываться на внешний рынок, захватывая его часть, что автоматически снизит конечные прибыли зарубежных конкурентов, и положительно скажется на советской отрасли, обеспечивая валютные поступления. Там же, где прорыв в технологиях просто не досягаемый, без десятилетий научных исследований, допускается использовать передовые технологии вовлекая зарубежных производителей в длинные цепочки производства, полностью не давая конечной технологии, но перехватывая через слияния, обмены активами за счёт лицензионных прав, либо поставок оборудования или компонентной базы, контроля над зарубежными контрагентами. Обязательно скрытого, через запутанные структуры владения.