| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
Короче — идея требовала дальнейшего развития, в строй удавалось ввести в лучшем случае треть от возможного. И тогда я подкинул идею каждый раз рисовать шаблоны для металлизации под нужную разводку — просто вспомнил про такую штуку, как БМК — базовые матричные кристаллы — это когда делались массивы транзисторов, только без разводки — и уже потом под конкретного заказчика делалась металлизация — она-то и определяла конечную функциональность схемы.
Так и сделали — все-равно надо тренировать "студентов", поэтому для каждой пластины определяли работоспособные транзисторы, под них рисовали шаблон, изготавливали его на прозрачной пленке, и затем засвечивали через него будущую разводку. Сами шаблоны рисовались на бумаге, затем переносились с уменьшением на прозрачную пленку, и уже с нее — также с уменьшением — на микросхему. Причем шаблон не выкидывали, а складывали отдельно. Через пару месяцев оказалось, что практически под каждое возможное сочетание рабочих транзисторов есть нужный шаблон разводки, и количество новых шаблонов стало сокращаться.
Правда, пришлось покумекать над поиском подходящего шаблона среди множества возможных. Ведь на одной микросхеме хватает транзисторов для нескольких десятков логических вентилей, а количество возможных соединений транзисторов в вентили подходит к десятку тысяч. Естественно, прорисовывать шаблоны для каждого из них смысла не было — слишком большой объем вариантов. Поэтому транзисторы разбивались на группы — как правило 16х8 транзисторов, в каждой группе транзисторы получали порядковые номера и таким образом группа характеризовалась 128-битовой маской хороших-плохих транзисторов. И такую же маску получали и шаблоны, точнее — цифровые "заготовки" для отдельных участков. Есть заготовка — она участвует в отрисовке шаблона для данной микросхемы, нет заготовки — делают разводку, присваивают ей битовую маску — уникальный номер — и уже она участвует в отрисовке общего шаблона. И, подобрав для каждого участка нужный шаблон — рисовали общий шаблон. Ну, если его еще нет — порой маски почти совпадали, поэтому, чтобы не тратить время на новый шаблон, использовали один из наиболее подходящих — при этом ряд элементов был заведомо неработоспособным, либо наоборот терялись хорошие транзисторы — потери были неизбежны, но тут и принудительное разбиение на участки само по себе приводило к потерям транзисторов на границах этих участков. Уже летом на этой работе было занято пять ЭВМ для подбора шаблонов и более двух сотен схемотехников — народ учился "на кошках", заодно нарабатывая новые ЭВМ, причем не только для себя.
И люди все больше входили во вкус автоматизированного проектирования. Был разработан плоттер, который рисовал шаблоны на бумаге на основе команд, заложенных в памяти ЭВМ. Набор перемещений был ограниченным — только вперед-назад, вправо-влево и по диагонали, что порой требовало замысловатых перемещений, если нужный транзистор находился не точно по этим направлениям и к нему требовалось вести дорожку, состоявшую из нескольких колен. Дело усугублялось еще и неравномерным размещением самих транзисторов, поэтому перекомпоновали изначальную схему, разместив транзисторы по сетке — это несколько уменьшило занимаемую ими полезную площадь, зато упростило проектирование шаблонов разводки, хотя и не избавило полностью от "коленчатых" дорожек. Ну и ладно.
А попутно автоматизировали и процессы тестирования транзисторов, и установку шаблонов. И все — на базе дифракционных решеток — с их помощью и измеряли перемещения, и ставили метки, по которым выравнивали инструменты относительно подложки и подложки относительно шаблонов. А то подводить тестеры вручную, опускать иголки, подавать напряжение — и так для каждого транзистора — было очень муторным делом, на проверку одной пластины — всех ее тысяч транзисторов — уходило до двух недель, благо что учеников хватало и их надо было тренировать в точном позиционировании — вот они и портили глаза, следя в окуляры микроскопов за перемещением дифракционных полос и углублениями в поверхности пластины. Уже на третий день они сами и разработали схему перемещений, которая могла отслеживать положение щупа, так что теперь оставалось только сориентировать саму пластину, выставить ноль, а дальше можно было вращать рукоятки подачи и схема сама считала импульсы от пробегающих полос, по ним вычисляла положение щупов и даже отображала координаты на круговых индикаторах. Собственно, ученики просто взяли оборудование от проекционных станков. Ну а дальше она развивалась — сбоку прикрутили сначала простенькую управляющую схему, которая считывала с перфоленты координаты очередного транзистора, подводила к нему щупы, подавала отпирающее и затем запирающее напряжения и считывала выходной сигнал — реагирует ли транзистор на вход или же вместо нормальной работы стабильно выдает один и тот же результат. Проверка транзисторов существенно ускорилась — вместо двух недель пластину можно было просканировать за сутки, и на выходе получали длинную битовую маску, которая содержала результаты тестирования всех транзисторов — и уже ее разбивали на группы. Попытки поставить матрицу щупов сначала натолкнулись на тепловые деформации — они слегка раздвигали держатели иголок, так что те переставали опускаться на места, где были выходы транзисторов — просто промахивались, а то и попадали в соседей. Пришлось встраивать в многопозиционный щуп отдельные дифракционные решетки, с помощью которых измерялась тепловая деформация, а для ее компенсации добавили пьезоэлементы, которыми можно было отжать ушедшие иголки обратно. В итоге площадка размером пять на пять сантиметров содержала двадцать пять трехэлектродных щупов, пять пар дифракционных решеток и шестнадцать пьезоэлементов — и с ее помощью за одно "прицеливание" можно было оттестировать сетку сразу из двадцати пяти транзисторов, расположенных на соседних микросхемах — решетка сканировала "сетку" транзисторов, затем сдвигалась на один транзистор к следующей "сетке" и так далее, пока не досканировала всю линейку, затем сдвигалась на один транзистор вправо и снова сканировала сетки со сдвигом уже назад — в обратном направлении. Затем следующий ряд, следующий — на сканирование одной пластины уходило уже три часа.
По сравнению с этой микромашинерией автоматическая установка шаблонов была плевым делом — там и требовалось-то взять кассету с шаблоном, воткнуть ее в щель аппарата и затем подвигать-повертеть, чтобы совпали фигуры ориентации, что находились как на стекле проекционного аппарата, так и на шаблоне. Правда, сами фигуры пришлось переделать под машинный поиск — если до этого оператор вполне мог определить все эти кресты и косые линии, что должны были уместиться друг в друге, то машина пока не умела распознавать сложные фигуры, поэтому их заменили на наборы небольших прямоугольников, и если они переставали пропускать свет через микроскоп на матрицы фотоэлементов, значит — шаблон установлен ровно. Разве что на каждый "квадрат" пришлось все-таки ставить по четыре фотоэлемента и маскировать их входными отверстиями, чтобы определить — а куда собственно надо двигать шаблон, чтобы его квадраты перекрыли отверстия. В итоге, хотя поначалу и пытались решить проблему схемой на жесткой логике, но в конце концов поставили нормальную ЭВМ, которая и решала эти задачи — слишком сложным получались алгоритмы — там ведь по сути сделали первую систему распознавания изображений. Ее же потом применили и для автоматизированной установки пластин в проекционном аппарате, только для пластин сделали окраску площадок люминофором, чтобы видеть под УФ-лучами — там ведь не сделаешь прозрачные квадраты, да и сами пометки должны пережить все технологические процессы — не только нанесение фоторезиста, но и его сушку, смывку, легирование при высоких температурах — сохранить пометку пока удалось только при работе через люминофоры и ультрафиолет, да и то — во все шаблоны пришлось встраивать площадки, которые защищали эти площадки с установочными элементами, иначе защитная пленка оксида кремния смылась бы при первом же открытии окон для диффузии или контактов. Правда, чтобы все совпадало, отметки на шаблонах и на пластинах пока делались только на одном и том же аппарате, предназначенном только для данной проекционной установки — над переносимостью отметок между аппаратами еще предстояло потрудиться, и, что самое плохое — пока было непонятно, как это сделать. Так что для каждой проекционной установки делались свои фотошаблоны, и пластины могли засвечиваться только в конкретной установке, для другой установки приходилось рисовать свои фотошаблоны, несмотря на ту же самую схемотехнику — масштабирование и гибкость производства были под вопросом.
Забегая вперед, отмечу, что в итоге вся эта вакханалия с рисованием шаблонов привела к тому, что в конце ноября мне продемонстрировали первый "процессор на чипе". Точнее — "на пластине" — они просто соединили все нормальные блоки пластины в общую схему — и вуаля! — процессор !!! Уникальный и неповторимый, так как сложно было представить, что на других пластинах окажется такое же распределение рабочих транзисторов. С другой стороны — ничего удивительного — техпроцесс в 10 микрон позволял разместить на одной микросхеме пятьсот транзисторов — мы и затачивали их на изготовление прежде всего широких сумматоров, умножителей и регистровых банков, ну и микросхем динамического ОЗУ — памяти мало не бывает. Двадцать микросхем одной пластины — это уже десять тысяч транзисторов — а это размерности не слишком сложных 16-битных процессоров — у нас, собственно, такие и были, только собирались они на рассыпухе. Ну а тут — прозвонили транзисторы, определили годные — и нарисовали схему разводки под эту конкретную пластину. Ну разве что рабочих регистров было всего двенадцать из шестнадцати, положенных нашей архитектуре ЦПУ — часть пришлось задействовать на логику и дешифраторы. Зато частота была несколько мегагерц.
Более того — для пластин создали шаблоны, которые не содержали внутренних контактных площадок, необходимых только если пластина потом будет разделяться на отдельные микросхемы — за счет этого максимальное количество транзисторов выросло в два раза — уже двадцать тысяч. Процессор и немного памяти. Или конвейерный ускоритель вычислений с регистрами. На одной пластине. Быстродействующий. Ну, как минимум по количеству транзисторов — все-равно одна такая схема делалась минимум неделю, все из-за необходимости каждый раз делать новую разводку и новые шаблоны. Конечно, в основном разводка повторялась, но какие-то детали были различными. Ну и ладно — зато народ активно тренировался проектировать схемы. Более того — разработчики уже начали составлять какие-то алгоритмы для автоматизации прокладки межсоединений — авось года через два получат уже автоматизированную систему проектирования. Вот тогда заживем ! Впрочем, попутно они старались выправить косяки аппаратуры. Так, при поисках работоспособных транзисторов нашли несколько участков, которые стабильно выдавали испорченные приборы. Из-за чего это происходило, было неизвестно — грешили на оптику, но для ряда участков тестовые растры проходили без искажений. Так что пока просто переделали схемотехнику — перестали размещать там транзисторы, ну и учли особенности данной проекционной системы в алгоритмах поиска работоспособных транзисторов и трассировки разводки. И еще в паре участков были оптические искажения — в одном месте изображение двоилось, в другом — изгибалось. Как побороть задвоение, мы пока не придумали, а вот искривление обошли очень элегантно — просто стали рисовать на шаблонах "кривые" участки — и они своей кривизной исправляли кривизну оптики. Из имеющейся техники старались выжать по максимуму. И, хотя все эти шаблоны становились заточенными под конкретный проекционный аппарат со всеми его закидонами и потому неприменимы к другим аппаратам, но зато постепенная автоматизация, и — более того — наработка опыта — будут применимы и к другим аппаратам. А человеческий ресурс для нас был самым важным.
Всего же на исследованиях в области микроэлектроники и в проектировании схем сейчас работало более пяти тысяч специалистов — и это не считая вспомогательного персонала и производств, которые изготовляли аппаратуру — с ними было порядка пятнадцати тысяч человек. На западе пионеры полупроводниковой индустрии имели на порядки меньше людей — Fairchild Semiconductor была образована пресловутой "вероломной восьмеркой" — ушедшими от Шокли специалистами числом в эти самые восемь человек, Intel еще и в начале семидесятых имела всего сотню сотрудников — на все про все, и при этом уже создала восьмибитный процессор. Так что у нас по сути было около пятидесяти Интелов. Да у нас одних только установок выращивания монокристаллов по методу Чохральского было уже шестьдесят штук ! При вытягивании со скоростью, скажем, пять миллиметров в минуту, они выдадут в час 18 (восемнадцать !) метров (ха!) монокристаллов диаметром от трех до десяти сантиметров ! Правда, на производство работало примерно с десяток установок, а остальные использовались для исследований — более сотни команд по три-пять человек днями и ночами вытягивали монокристаллы на разных режимах и затем смотрели что получалось. И, если мы пойдем такими же темпами, то к середине пятидесятых мы сможем получить что-то типа Макинтошей, не говоря уж об Apple-II или — держите меня ! — Спектрума. Впрочем, уже и сейчас начинались опыты с графикой — те же разработчики шаблонов очень хотели в интерактиве отлаживать разводку, поэтому корпели над графическим монитором — пока с разрешением всего 128х128, однобитным — в промежуточный буфер на сдвиговых регистрах считывалось полстроки — 8 байт, и пока она выводилась на экран, во второй буфер считывалась вторая половина — иначе быстродействия видео-ОЗУ хоть и хватало, но впритык. Пусть тренируются — четыре килобайта для такого дела уже не жалко, благо что я сам им и подкинул такую идейку — просто как-то спросил "А чего вы на бумаге-то все чертите ?" — и потом часа три рассказывал про графику — что это такое и с чем ее едят.
В общем, вся эта автоматизация производственных и исследовательских процессов на основе управляющих ЭВМ исходила именно от микроэлектронщиков — они, как люди наиболее приближенные к производству микросхем, могли иметь их почти в неограниченном количестве — прежде всего за счет ввода в строй микросхем, не подпадающих под запланированные нормы — либо по быстродействию, либо по топологии — поэтому они могли паять из них довольно сложные схемы, ускорявшие выполнение операций — как схемы управления, так и схемы АЛУ — и на основе этого базиса развивать подходы в автоматизации.
И уже от микроэлектронщиков цифровое управление начинало перетекать к тем же станочникам — ведь последние владели методами точного изготовления изделий из металла, поэтому именно они делали множество аппаратуры для микроэлектроники, соответственно, они и видели что нового появляется у микроэлектронщиков, и плотно с ними общались — и естественно, что станочникам тоже хотелось более гибких и более точных инструментов для своей работы, и так как сами микроэлектронщики были заинтересованы в быстром и точном изготовлении их приборов, они с энтузиазмом включались в работы по цифровизации станков.
| Предыдущая глава |
↓ Содержание ↓
↑ Свернуть ↑
| Следующая глава |
