| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Ну и прочего хватало — мы пока определились с вычислительным ядром и переключились на эксперименты с обвязкой — как вычислительного ядра, так и самого процессора — переключение процессов, виртуальная память, конвейеризация (пока без внеочередного исполнения команд — постараемся переложить это на компилятор "псевдо-VLIW"), регистр признаков, кэш, прямой доступ к памяти, система прерываний, часы реального времени, терминалы, сетевые дела, принтеры и сканеры — всего над исследованиями работало порядка тридцати команд численностью пять-десять-пятнадцать человек, ну а я, как самый продвинутый в вычислительной технике в это время, был консультантом и координатором.
Пока же основные усилия были направлены на вспомогательные вычислители — шесть конвейерных вычислителей для чисел с фиксированной точкой уже активно участвовали в экспериментах, прежде всего по цифровой обработке сигналов для гидроакустики и радиолокации, а один вместе с шестью программистами даже плавал в Балтике на одной из подводных лодок, что мы захватили в Кенигсберге — отлаживались. Причем, несмотря на приказ не рисковать и вообще быть тише травы ниже воды, они утопили-таки какой-то крупный транспорт, шедший в Ригу, и потом полдня отбивались от насевших на них миноносцев и прочей мелочи — пару посудин потопили вертикальными торпедами, а потом смогли выставить антенну, вызвать авиацию и уже она отогнала остальных. Но уже появился первый конвейерный числогрыз для операций с плавающей точкой — шкафчик объемом с кубометр. Аппетиты насчет вычислительных мощностей росли с каждым днем, так что это направление у нас сейчас было важнейшим.
Причем набор дискретных микросхем был пока старым — с малой степенью интеграции, как и в другой вычислительной технике, но быстродействие за полгода выросло почти на порядок. И дальнейший рост пока не предвиделся — мы уперлись в технологические проблемы. Да, в экспериментальных образцах делались элементы с нормами порядка десяти микрометров — а это уже начало семидесятых. Но выход годных был очень мал — процент, не более. Все из-за дефектов полупроводниковых пластин и отсутствия чистых комнат. Первую проблемы мы решали проведением десятков экспериментов по выращиванию кристаллов, а по второй пытались сделать что-то типа закрытого конвейера — там основная сложность была в установке и перемещении пластин — насколько я понимал, большие чистые комнаты и были нужны из-за того, что эти действия выполнял человек. И если его изъять из процесса, то необходимый чистый объем существенно уменьшится. Заодно нарабатывали факты для построения теории полупроводников. До этого-то действовали чуть ли не методом тыка — нанести пасту с легирующим веществом, подержать в печи десять минут и измерить электрические параметры. Нанести пасту на другой образец и подержать двадцать минут. Измерить. Увеличить содержание примеси в пасте, нанести на третий образец, подержать в печи, измерить — и так сотни раз.
А еще то же самое, но с ионными пучками — тут шли двумя путями — и легирование широким пучком через маску, и попытки рисовать узким пучком уже сами элементы. Первый способ давал обнадеживающие результаты — возможность управления разгоном ионов позволяла регулировать глубину их проникновения — а это важно даже не столько для полевых транзисторов (хотя и для них тоже — если делать скрытые каналы с высоким легированием), сколько для биполярных — высокоскоростным пуском загнать вглубь эмиттер, менее скоростным — базу, и еще менее скоростным — сформировать коллектор у самой поверхности, ну и к базе и эмиттеру пробить легированные проходы, к которым паять электроды — технологических операций много, но с биполярными по другому наверное и не получится. А вот второй способ пока не радовал — сложности с фокусировкой пучков давали слишком размытое пятно — ведь пучок состоит из положительно заряженных частиц, а они все норовят оттолкнуться друг от друга — трудно удержать их в одной упряжке. Да и долго это — вырисовывать каждый элемент каждого транзистора.
Тут, кстати, больше надежд было на рисование электронным лучом на фоторезисте и дальнейшим смывом и легированием обычным способом — с электронными пучками были те же сложности с фокусировкой, но меньший размер и заряд частиц все-таки обеспечивал узкое пятно — порядка ста нанометров — а это в тысячу раз меньше, чем наши текущие технологические нормы. Мне смутно вспоминалось, что DECовская Alpha на чуть более "толстом" техпроцессе выдавала более полутора гигагерц рабочей частоты, а интеловские Пентиумы с не к ночи будь помянутой NetBurst — и до двух с половиной гигагерц, пусть еще и с другими технологическими хитростями. Ну а нам для конвейерных числогрызов такое и надо — конвейер все-равно сбрасывать не придется, так как не будет неудачных предсказаний, а все ветвление будет выполняться с помощью отдельного вектора с битовыми масками — "выполнять или не выполнять операцию".
Проблемой были эти чертовы дефекты на пластинах. Наши исследователи, правда, пошли на хитрость — протравили пластину, чтобы выявить дефекты, дополнительно не один раз просветили ее рентгеном, и на хороших участках нарисовали по частям умножитель 52х52 вместе со всеми сдвигателями, сумматорами и регистрами — как раз для чисел с плавающей точкой двойной точности. Куски умножителя связывали между собой на той же пластине длинными дорожками, причем пластину прогоняли через цикл три раза — даже на хороших участках не все сразу получалось. Хорошо хоть легировали "холодным" способом — широкими ионными пучками по нужным участкам, а не нагревом, поэтому проводники, сделанные на предыдущих проходах, оставались в целости — только сточить электронным лучом лишнее — и можно заполнять новые куски схемы и соединять их с уже существующими. Франкенштейн.
Сейчас именно эта микросхема работала в нашем конвейерном числогрызе, правда, на частоте всего пятьдесят мегагерц — тут и длинные внутренние соединения, и входные-выходные емкости, да и умножение выполнялось кусками 8х8. Но умножение стало самой быстрой операцией этого устройства. Правда, сам способ был неповторяем — сейчас таким образом "рисовали" уже третью схему, и она все также была "ручной работой". И пытались как-то автоматизировать процесс для последовательно-параллельных схем — я предполагал, что все связи с периферией у нас будут по типу USB (RS-232 — в топку, пусть он тоже последовательный, но с кучей лишних проводов), а там быстрое преобразование из последовательного представления в параллельное и обратно очень даже не помешает. Правда, сами соединения были по типу точка-точка, безо всяких хабов и прочих наворотов, как минимум на первое время — в протоколе зарезервировали поля под адрес устройства и номер протокола, да в схемы заложили возможность ответа как минимум на протокол. Зато — соединение делали сразу же с горячим подключением — удлиненные выводы земли и питания в разъемах и входы-выходы с тремя состояниями — пока на отдельных микросхемах, чтобы не пихать в одну микросхему транзисторы с каналами разной проводимости — это ведь почти что двойное количество техпроцессов — сначала пролегируй каналы n-типа, затем — p-типа, затем — то же со стоком и истоком — каждая лишняя операция — это снижение выхода годных микросхем, а у нас и так с этим напряженка. Ничего, нам миниатюрность пока не существенна.
Впрочем, я подозревал, что эти микросхемы пойдут вовсе не на медленную периферию типа принтеров — те обойдутся и обычными, пусть и более медленными, схемами. А вот "быстрые" пойдут на сетевые карты — тут я рассчитывал, что дифференциальная передача сигналов и витая пара помогут решить проблему последней мили (да и не последней, если снизить скорость и ставить промежуточные усилители) — безо всяких там коаксиалов, модемов и прочей лабуды (эх, не видать мне ностальгии по свистящему модему). В общем, Наполеон "отдыхает".
ГЛАВА 11.
И вот, чтобы все это хоть когда-то заработало, мы и проводили сотни экспериментов. И строили графики, пытались вывести уравнения — работы лет на десяток ... да больше ! Гораздо. Но даже с эмпирическими методами все более-менее работало, разве что каналы были пошире минимально возможных — микрометров пятьдесят, сто — у нас уже получались кристаллы, в которых дефекты на таких размерностях не играли особой роли и выход схем был процентов пятьдесят.
Собственно, уже такие схемы обеспечивали рабочие частоты до мегагерца — а это снова семидесятые годы. Ну, если только нагрузка на выход конкретных схем была не многовата — иначе приходилось снижать рабочие частоты, чтобы все емкости успели зарядиться за такт, или ставить несколько двойных элементов НЕ, чтобы выход микросхемы работал на меньшее число входов, а уж эти вспомогательные элементы доносили бы сигнал на меньшее число своих входов — например, если какой-то выход идет на шестнадцать входов следующих каскадов, ставим, например, четыре пары НЕ — и вот этот прежде нагруженный выход начинает работать уже только на четыре входа — емкости существенно уменьшаются — четыре вместо шестнадцати. А уж каждые из этих четырех элементов работают на свои четыре входа. Но такое разнесение нагрузки вносит дополнительные задержки. И это мы еще пошли на микросхемотехническую хитрость — ввели в микросхемы выходные транзисторы с длинным каналом — при ширине 50-100 микрометров его длина достигала пяти миллиметров — чтобы он мог выдавать достаточно тока для зарядки емкостей, образованных выходными ножками самой микросхемы, проводниками к соседним микросхемам и входными ножками потребителей сигнала. Попытки устанавливать несколько кристаллов на одной подложке, чтобы уменьшить длину и емкость межсоединений, я пока пресек — мы только-только отладили автоматизированную пайку проволочных переходников между кристаллом и ножками микросхемы, и заново все это отлаживать не хотелось — ведь потребуется несколько типоразмеров таких составных микросхем, а была надежда, что кристалльщики смогут выдавать слитки со все меньшим количеством дефектов и те же схемы удастся уместить на одном кристалле. Овчинка выделки не стоила.
Но и с такими широкими каналами и подобранными опытным путем параметрами легирования схемы работали. Я так вообще видел в интернете ролики, где народ дома в подвале делал вполне рабочие транзисторы — отламывали кусок от кремниевой пластины (вот она была покупная), наклеивали поперек полоску скотча шириной примерно полсантиметра — делали "маску" для затвора, опускали в плавиковую кислоту, чтобы получить на открытых поверхностях фторид кремния, затем грели в печи — проводили диффузию фтора, то есть легировали кремний в глубину — и транзистор работал ! Собственно, почти так же — на коленке — появился в моей истории и первый биполярный транзистор в конце сороковых — там он вообще состоял из кристалла германия и двух металлических иголок — американцы ведь исследовали работу диода, пытаясь найти на поверхности кристалла наилучшие точки, где будет лучше всего идти полупроводниковый эффект, ну и естественным образом подумали, что два контакта могут быть лучше чем один — вот и додвигались до того, что контакты стали настолько близкими, что между ними потек ток.
Про то, что полевые транзисторы известны еще до войны, в двадцать шестом, а в тридцать пятом был запатентован транзистор с изолированным затвором — об этом я писал ранее. И, насколько я понимаю, они "не взлетели" лишь потому, что всем требовались усилительные элементы, а в качестве усилителей эти приборы работали плохо, гораздо хуже проверенных ламп — тут и малое усиление, и нестабильность параметров. А работа в режиме ключа никого пока не интересовала, тогда как для нас — и прежде всего для меня — именно этот режим был интересен — ведь мы делали вычислительную технику.
А по биполярным у нас работал сам Олег Лосев (в РИ умер в блокадном Ленинграде в начале 1942го), который еще в двадцатых исследовал полупроводники, а перед войной приступил и к трехэлектродным схемам — глядишь, если бы он не умер в моей истории, лавры открывателя транзистора стали бы его — а потом злые языки еще говорят, что Россия и СССР не могли придумывать разные вещи, все тянули с запада — так лезли всякие уроды — либо с войной, либо просто проходимцы на теплые места — поправить свои дела. Сейчас мы вытянули Лосева к себе, а уж он подсказал, кто бы еще мог помочь по этим работам — отдали нам далеко не всех, но полтора десятка опытных советских ученых у нас по полупроводникам работали. Заодно мы уже начали выпуск светодиодов — Лосев и их исследовал, получал свечение на контактах металла с полупроводниками, только не знал как эта штука называется. А я — знал — и как они называются, и для чего их можно применять — замена в электронной технике лампочек накаливания для индикации и подсветки экономила немало энергии и трудоемкости изготовления.
На повышенную секретность новых элементов мы забили — наши агенты в Германии сообщали, что к фрицам попали некоторые образцы наших микросхем, так они попытались искать в них резисторы и конденсаторы, даже что-то нашли, но распределение легирования не проверяли — так у них это и прошло под пометкой "русские пытаются задешево въехать в рай". Думаю, еще лет пять такое продлится — "ну не могут русские что-то придумать, а если и придумают, то сделать". Мы вообще-то и не рассчитывали на глупость врага — не догадались сейчас, догадаются позднее, так что утечку любых секретов мы считали лишь вопросом времени, а результат данного инцидента был всего-лишь приятным бонусом. И так на попытках выкрасть микросхемы попалось несколько шпионов — не только немецких, но и английских, польских, румынских, американских — советские к этому времени уже поугомонились, так как мы объяснили руководству суть наших работ и причины нашего нежелания раньше времени раскрывать их широкому кругу людей — Сталин и сам понимал, что в их структурах есть шпионы, причем не только в плане "надо хоть в чем-то обвинить, чтобы публично не раскрывать истинные причины ареста", но и настоящие. Но из-за этого нам постоянно пеняли на недостаток секретности у нас — слишком много народа знало и пользовалось цифровыми схемами — "Ви жэ нэ думаете, что шпионы есть только у нас ?". Нет, мы так не думали, но и вводить повышенную секретность — значит застопорить работы. А я рассчитывал сейчас получить приличную фору в несколько лет — все-равно, пока на западе поймут что тут делается, пока сообразят полезность новой техники, пока запустят исследования, потом — производства, да еще сколько будут примеряться, проектировать, да пока все расползется в массы — мы шагнем далеко вперед, и при этом нам не придется тыкаться впотемках — мы будем делать "сразу правильно" — ведь главным консультантом буду я, который уже видел, что работает, а что нет, и что вообще может быть — тоже важный момент. Ну, насчет "сразу" — тут уж как получится, как позволят ресурсы.
Так что изготовить хоть какие-то транзисторы — это было не проблемой, проблемой было понять, что они вообще существуют и очень полезны — а такое понимание в это время было, пожалуй, только у меня. Для нас проблемой было улучшение характеристик и техпроцессов — после первых грандиозных успехов пошла долгая и кропотливая работа. Тут и борьба с металлизацией, и биполярные транзисторы, которые у нас пока получались хорошо если один из десятка. Надо было и дальше уменьшать размеры радиостанций — если полупроводниковые диоды применялись уже более года, то в качестве активных элементов у нас пока были лампы — их-то и надо было заменить биполярными транзисторами. Или полевыми — но они у нас стабильно работали только в режиме ключа, а в режимах усиления — раз на раз не приходится, хотя уже отлаживались схемы, где они используются в тракте УНЧ — усиливать радио— или промежуточные частоты они пока не могли, но и это было немалым подспорьем — по сравнению с конструкциями других радиостанций экономия составляла до трех вакуумных приборов, а с учетом больших объемов выпуска — уже десятки, а то и сотни тысяч ламп в год. Да и в ракетах уже испытывались полупроводники — снова и экономия производственных ресурсов, и облегчение конструкции ракет. Советские ученые — прежде всего "наши", но с привлечением и ученых большой земли — как раз и занимались больше разработкой теории полупроводников.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
