Электроника, Эвм, Железо

Как выяснилось в ходе расследования, даже цену на часы просто поставили согласно исследования рынка не европейских стран ВЭС, в которых уровень жизни был крайне низок и только цена в двадцать пять рублей уже была по карману достаточному слою населения. А в СССР часы за двадцать пять кроме как дешёвку рассматривать не могли (нет, продажи были, но в совсем не удовлетворительных объёмах), психология потребителя работала в декабре 1959-го по тем же незыблемым законам, что и в 21-м веке. Надо было срочно исправлять ситуацию.

И исправили. Для начала полностью сменили ценники. Теперь цена часов в латунном корпусе начиналась с шестидесяти рублей, а за нержавейку брали уже семьдесят пять, выбросили в продажу и часы в позолоченном корпусе, за двести новых рублей.

На телевидении прошла череда срочно снятых сюжетов, показали вручение самых передовых часов самым передовым ударникам производства, где их вручал лично самый передовой Первый секретарь ЦК КПСС, огромная статья в 'Огоньке' добавила им ещё известности, но, наверное, самой действенной рекламой оказалось предложение одного мелкого и оставшегося безвестным чиновника о наглядной рекламе. Крутя часы в руках на приёме у Павлова, недавно в очередной раз пропесоченного в верхах, он задал простой, но гениальный вопрос:

— А можно ли вот такую же подсветочку, как в этих часиках, да вырезать из фанеры макет, и чтобы вот она светила, а на циферблате ярко горело слово 'ЧАСЫ' и прям над входом вот и повесить?..

— Нечего дерево тратить, когда мы химию развиваем, — заявил Хрущёв, услышав предложение Павлова и одобрил идею.

Уже к новому году над всеми часовыми магазинами крупных городов горела неоновая надпись 'ЧАСЫ' на циферблате пластикового двумерного макета самых передовых часов в мире! Позже, оформление вывесок и витрин (и так уже достаточно привлекательных, после английского 'турне' Хрущёва) сделало ещё один шаг к своей привлекательности. Теперь электролюминесцентные ленты широко использовали в оформлении витрин. Так, витрины мясных лавок "горели" красными огнями, хлебо-булочных изделий — мягким оранжевым светом, овощи и фрукты обзавелись зелёной подсветкой, а рыба и морепродукты — бирюзовой.

И продажи пошли! Вообще 1960-й год в сознании советских граждан запомнился двумя моментами, это электронные часы 'Спутник' и стильные очки 'Полёт' с поляризационными фильтрами. Массовый выпуск поляризационных плёнок на "ЗОМЗ" позволил к летнему сезону 1960-го года открыть сотни мелких артелей по производству солнцезащитных очков по всей территории СССР, причём артелям фактически шёл неликвид с производства, полностью безопасный для зрения, но не удовлетворивший военных и промышленность по тем или иным параметрам. Хоть в этом вопросе МинТорг не оплошал — и то хлеб.

Шестая часть. И вновь продолжается бой...

Трудозатраты коллектива отдела топологии КБ-2 по переводу часов на микросборки не пропали даром. Но обо всём по порядку.

Так, в начале 1960-го года с завода "Иркутский Кристалл" в Зеленоград начали поступать первые опытные були монокристаллического кремния диаметром до 180 миллиметров. Пока ещё устоявшейся технологии выращивания не возникло, на "ИК" экспериментировали согласно полученным данным, внедряли новые методы объективного контроля процессов, автоматизировали процессы выращивания монокристаллов.

Здесь же, в советской "Кремниевой Долине", полученные були разрезались на экспериментальном распиловочном станке СРНС-4М (второй такой станок с учётом всех выявленных в ходе испытаний недостатков строился для "Иркутского Кристалла" и в конце 60-го планировался к отгрузке в Шелехов), и повторно более скрупулёзно исследовались.

Под новый заявленный размер в сто восемьдесят миллиметров, спешно создавалось и новое оборудование как в самом КБ-2, так и на предприятиях точного машиностроения СССР.

В их числе: модифицированная фотолитографическая установка КБ-2, предыдущая модификация которой уже использовалась в технологических процессах в составе минифабрики, и показала себя с хорошей стороны. В её составе: оптическая проекционная установка, кристаллические дифракционные решётки, установка повторного совмещения и т.д.

В перечень новейшего оборудования входили: печь для оксидирования; форвакуумная установка низкотемпературного осаждения из газовой фазы "ИЗОТРОН-60"; установка вакуумного магнетронного напыления "УМН-2М18"; центрифуги фоторезиста; установки жидкостного травления. А так же первая в мире установка сухого плазменного травления разработанная НИИ-350 совместно с НИИ ГРП "Плазма" — "УСПех-60А". И целый спектр другого технологического оборудования для контейнерных минифабрик Берга.

И тут грянул "гром". Оказалось, что совмещать 180 мм шаблоны на проекционной установке с приемлемой погрешностью в 0,3 мкм не удавалось, погрешность составляла около 0,6 микрометра, при этом искажения переносимого с маски изображения на краях пластины составили дополнительны 0,3-0,4 микрона. Таким образом, над переходом на технологический процесс в 6 микрометров повис Дамоклов меч.

Следовало принимать срочное решение, либо внедрять новую топологию на уже отработанных пластинах 100 мм, либо полностью перерабатывать проекционную систему. На проектирование которой ранее потратили три года. А сроки НИОКР абсолютно новой системы под 180 миллиметров могли затянуться на такой же, если не на больший срок. Что полностью перечёркивало намеченные планы пятилетнего развития полупроводниковой промышленности.

Посчитав все предстоящие затраты и выгоды, приняли в конечном итоге соломоново решение. На период отработки новой проекционной системы, сразу на 250 миллиметров, временно уменьшить диаметр "иркутских" пластин до приемлемых по совмещению и экспонированию — 162 миллиметров. Такой размер был выгоден и с точки зрения производства на "Иркутском Кристалле", и с точки зрения удешевления конечного кристалла на новом оборудовании.

Новый стандарт подложек был принят, планы в срочном порядке переработаны, а все дальнейшие экономические расчёты исходили из принятого стандарта. Решение было с одной стороны более выгодно, т.к. в изначальном плане для топологии 6 микрон предполагались подложки диаметром 100 мм на первом и 150 мм на втором этапе. А получили сразу до 180-ти, и обнадёживающая цифра в 180 мм серьёзно всех взбаламутила, что в период "головокружения от успехов" шести микронную топологию сразу, на первом этапе, решили делать на подложках 180 мм, а отсюда и оборудование начали проектировать и заказывать под этот диаметр.

Благо, быстро выяснился затык в фотоповторителе, накапливающаяся на каждом шаге от середины к краю пластины ошибка, что сделало невозможным пока использование пластин большего, чем 162 мм диаметра. Техническое задание на оборудование в срочном порядке было переработано. Но теперь возник вопрос с несоответствием технических возможностей и намеченных планов по оборудованию на топологию в три микрометра, которая планировалась на первом этапе на пластинах 150 мм, на втором — 200 мм в конце пятилетки. Ни оборудование, ни технология производства булей диаметром 200 мм по новым планам к концу планового периода не поспевали. Слишком грандиозные цели поставили себе "планировщики". Требовались новые, обходные, решения.

И поднятая в середине 1960-го года проблема дала толчок двум новым, крайне важным направлениям. Во-первых, начались научно-исследовательские работы по созданию оборудования для электронно-лучевой литографии, а во-вторых — работы по микропечатной литографии. Причём данные технологии так тесно переплелись к середине 60-х, идеально друг-друга дополняя, что стали фактически основой всей отрасли от топологии в три микрометра, на втором этапе, до топологии в 500 нанометров включительно, давая максимальный экономический эффект и ускоряя технологические процессы в фотолитографическом производстве.

Так, основой микропечатной литографии были бракованные монокристаллические були, вернее цилиндрические куски булей длиной 250 мм, на идеально отшлифованной цилиндрической поверхности которых в специальной установке методами электронно-лучевой литографии формировался рисунок-штамп, своего рода маска, но специально рассчитанная таким образом, что бы прокатываясь по поверхности подложки выдавливать на ней рисунок из полимерного фоторезиста с высокой точностью (смотрите: https://ru.wikipedia.org/?oldid=59895230). Уже позже прокатные штампы начали делать из карбида бора, что серьёзно увеличило срок жизни штампа с десятков тысяч операций прокатывания — штамповки, до нескольких лет непрерывного использования.

Данная технология не полностью заместила фотошаблоны, но дополняла их на некоторых стадиях производства. В тот же период и технологии фотошаблонов не стояли на месте. Во-первых, уже в начале 1961-го года в Зеленограде открылось НПО "Фотошаблон", ставшее головным предприятием по разработке технологий создания фотолитографических масок для полупроводниковых производств и внедрением данных технологий на базе собственного производства. Таким образом, в СССР появился первый единый центр по производству шаблонов, что привело к резкому росту качества конечной продукции. Стандарты качества на одном НПО намного проще поддерживать, чем на сотне разбросанных по всей стране предприятий, каждое из которых делает маски, как им вздумается, и чаще всего левой пяткой. Во-вторых, были быстро разработаны и внедрены новые методы производства, в частности фотошаблоны на плёнках из оксида железа с низкой отражающей способностью, что позволило резко улучшить качество получаемого микроизображения, а так же упростить совмещение через цветной фотошаблон. Что очень благотворно сказалось на качестве конечной продукции. Подняв на 35-40% коэффициент выхода годных интегральных схем. Так, если ранее КВГ условно составлял 7-9%, то после применения новых фотошаблонов возрос до 12-13%.

В-третьих, на базе НПО "Фотошаблон" наладили выпуск цифровых координатографов, под управлением ЭВМ серии "Урал". Координатограф, производства "Бенсон Лернер корп" изначально предназначавшийся для IBM мифическим образом потерялся ещё в 57-м году в момент доставки и "всплыл" уже в Зеленограде, где первоначальную конструкцию рассмотрели со всех сторон, и полностью модернизировали (компонентная база уже сильно отставала от советской) к середине 58-го года, начав производить не серийно, фактически на коленке. А уже в 1961-м году у советских разработчиков появился прекрасный СЕРИЙНЫЙ инструмент для создания рисунков фотошаблонов с очень высокой точностью.

При этом, теперь, если при проектировании допускалась ошибка, больше не требовалось перечерчивать всю схему заново, но лишь исправить кусочек кода на магнитной ленте или перфокартах. Что очень положительно сказалось на сроках проектирования само по себе, но так же позволило создать в кодах первую "библиотеку" схемотехнических решений. Таким образом, с этого момента любой разработчик мог воспользоваться уже готовыми библиотечными решениями под тот или иной технологический процесс, не изобретая велосипед заново, и лишь прорисовывая межблочные связи и изредка модернизируя библиотечные элементы, находя более выгодные схемотехнические решения, и расширяя библиотеку ревизиями библиотечных блоков.

Уже в конце 1960-го года КБ-2 полностью сосредоточилось на отработке новой топологии в 6 мкм, а все работы, вместе с частью коллектива, по освоенному процессу 10 мкм были переданы в новую организацию при НПО "Научный Центр", лабораторию — "Топология Сервис".

По поводу же топологий сложилась интересная ситуация. Если в несостоявшемся будущем на западе само понятие "топология Х микрометров/нанометров" являлось по большому счету коммерческим продуктом. И часто совсем не соответствовало действительности, а объявлялось из показателя наименьшего элемента на схеме, то в СССР — топология была так же "не настоящим", а планово-директивным понятием. Так, большинство, около 70%, элементов на новых схемах формировались с размерами 7,3 мкм, но при этом ещё около 25% были размером ~3,6 мкм, а 5% и того меньше — 1,8 мкм, в некритичных местах, и совсем небольшой в процентном отношении вес — 1-2% занимали "жирные" элементы, те же контактные площадки и шины. При этом разные схемы могли и производиться по-разному. Одни схемы основывались на биполярных транзисторах, другие на МОП структурах с алюминиевой металлизацией, третьи так же на МОП с алюминиевым затвором но на поликремниевых дорожках и т.д. и т.п. Различались методы изоляции, травления, эпитаксии и т.д. Но весь пул этих технологий скромно проходил под СЕКРЕТНЫМ нормативным документом МЭП с названием "Структура 6" (С6). И лишь в постоянно пополняемых приложениях к этому документу от разных дат, разных КБ и НПО всплывали совсем другие наименования, чаще всего буквенно-цифровые и человеку непосвящённому в таинства отрасли ничего не говорившие. Т.е. директивное название к реальности отношения не имело, технологии диктовали свои правила игры.

"Топология Сервис" — так же занималась проблемами уменьшения схемотехнических элементов но по другому документу: "Система (это не описка) 10". Разница технологий в первую очередь обуславливалась новыми, улучшенными, тщательнее очищенными, с более продвинутыми свойствами для 6 мкм процессов: лучшая адгезия, хорошее плёнкообразование, лучшая стойкость к действию кислородной плазмы, фоторезистивными материалами. Так, на С6 применялся резист на основе новейших соединений орто-нафтохинондиазид-новолачных смол, только что полученных на недавно пущенных в строй химических комбинатах. Тогда как С10 основывалась на старых составах НХД и наряду с позитивными фоторезистами в большей степени использовались негативные плёнки. Так в 60-м году около 55% элементов в ИС (максимальной интеграции) произведённых по топологии 10 мкм имели размер ~8,7 мкм, около 25% — 5,8 мкм, около 20% — 4,4 мкм, а элементов размером ~13 мкм оставалось на кристалле для сложных ИС совсем мизерная величина — менее 1%, в то время как первые микросхемы на данном процессе содержали до 90% таких элементов.

Таким образом, объем работ на момент отделения "ТС" от головного КБ — был проведён грандиозный, но был всё ещё не завершён (совершенству нет предела). Расти было куда. Но продолжать эти работы в основном коллективе уже было неэффективным, новая технология и материалы давали намного быстрый рост технологических возможностей и основные силы надо было направить на неё, тогда как старую технологию доводить "на периферии". Так замотивировали процесс разделения.

Надо бы тут сказать, что просто сплавили из КБ-2 не прижившихся, но, как мне кажется, читатель и сам понимает, как и для каких целей происходят такие отпочкования, а главное — внутреннюю кухню этого процесса. Балласт из самых непримиримых, слишком любопытных и альтернативно мыслящих был скинут и основной коллектив продолжил магистральную линию развития, разработанную где-то в стенах ИАЦ и кабинетах на Старой площади.

А лаборатория "ТС", вобрав в себя не только старичков из КБ-2, но и свежей крови из последнего выпуска физико-математических факультетов второго эшелона, так как физфак МГУ и другие первостатейные факультеты разбирались по разнарядке главными в отрасли игроками подчистую и получить из них молодых специалистов для второстепенного сервисного предприятия, основной целью которого было поддержание и развитие техпроцесса 10 мкм на производстве, не было никакой, отправилось в "вольное плавание".