Има 3 ранни патента за интегрални схеми и една статия за тях.
Първият патент (1949 г.) принадлежи на Вернер Якоби, германски инженер от Siemens AG, той предлага използването на микросхеми отново за слухови апарати, но никой не се интересува от идеята му. След това имаше известната реч на Дамър през май 1952 г. (многобройните му опити да прокара финансиране за подобряване на прототипите си от британското правителство продължиха до 1956 г. и завършиха с нищо). През октомври същата година изтъкнатият изобретател Бернард Море Оливър подаде патент за метод за изработване на композитен транзистор на общ полупроводников чип, а година по -късно Харик Джонсън, след като обсъди това с Джон Торкел Уолмарк, патентова идеята за интегрална схема …
Всички тези творби обаче останаха чисто теоретични, защото по пътя към монолитна схема възникнаха три технологични бариери.
Бо Лоек (История на полупроводниковото инженерство, 2007) ги описва като: интеграция (няма технологичен начин за оформяне на електронни компоненти в монолитен полупроводников кристал), изолация (няма ефективен начин за електрическо изолиране на компоненти на IC), връзка (има няма лесен начин за свързване на IC компоненти към кристала). Само познаването на тайните на интегриране, изолиране и свързване на компоненти с помощта на фотолитография направи възможно създаването на пълноправен прототип на полупроводникова интегрална схема.
САЩ
В резултат на това се оказа, че в САЩ всяко от трите решения има свой автор и патентите за тях попадат в ръцете на три корпорации.
Кърт Леховец от Sprague Electric Company присъства на семинар в Принстън през зимата на 1958 г., където Уолмарк представи своята визия за основните проблеми на микроелектрониката. На път за вкъщи за Масачузетс, Леховец измисли елегантно решение на проблема с изолацията - използвайки самия pn кръстовище! Ръководството на Sprague, заето с корпоративни войни, не се интересува от изобретението на Legovets (да, отново отбелязваме, че глупавите лидери са бичът на всички страни, не само в СССР, но и в САЩ, благодарение на много по -голяма гъвкавост на обществото, това не се доближава до такива проблеми, поне определена фирма страда, а не цялата посока на науката и технологиите, както правим ние), и той се ограничава до заявка за патент за своя сметка.
По -рано, през септември 1958 г., вече споменатият Джак Килби от Texas Instruments представи първия прототип на ИС - еднотранзисторен осцилатор, напълно повтарящ схемата и идеята за патента на Джонсън, а малко по -късно - двутранзисторен спусък.
Патентите на Kilby не разглеждат въпроса за изолацията и свързването. Изолаторът представляваше въздушна междина - разрез до цялата дълбочина на кристала, а за връзката той използваше шарнирен монтаж (!) Със златна жица (известната технология „коса“и да, тя всъщност беше използвана в първата ИС от TI, което ги направи чудовищно нискотехнологични), всъщност схемите на Килби бяха по-скоро хибридни, отколкото монолитни.
Но той напълно реши проблема с интеграцията и доказа, че всички необходими компоненти могат да се отглеждат в кристална решетка. В Texas Instruments всичко беше наред с лидерите, те веднага разбраха какво съкровище падна в ръцете им, така че веднага, без дори да чакат коригирането на детските болести, през същия 1958 г. те започнаха да популяризират суровата технология във военните (в същото време се налага на всички възможни патенти). Както си спомняме, военните по това време бяха увлечени от нещо съвсем различно - микромодули: и армията, и флотът отхвърлиха предложението.
Въздушните сили обаче внезапно се заинтересуваха от темата, беше твърде късно за отстъпление, беше необходимо по някакъв начин да се създаде производство, използвайки невероятно бедната технология "коса".
През 1960 г. TI официално обяви, че първата в света "истинска" твърда верига тип 502 с твърда верига е налична в търговската мрежа. Това беше мултивибратор и компанията твърди, че е в производство, дори се появява в каталога за 450 долара на брой. Истинските продажби обаче започват едва през 1961 г., цената е много по -висока, а надеждността на този занаят е ниска. Между другото, тези схеми са с колосална историческа стойност, дотолкова, че дълго търсене в западните форуми на колекционери на електроника за човек, който притежава оригиналния TI Type 502, не е увенчан с успех. Общо са направени около 10 000 от тях, така че тяхната рядкост е оправдана.
През октомври 1961 г. TI построи първия компютър на микросхеми за ВВС (8 500 части, от които 587 бяха тип 502), но проблемът беше почти ръчен производствен метод, ниска надеждност и ниска радиационна устойчивост. Компютърът е сглобен на първата в света линия на Texas Instruments SN51x микросхеми. Въпреки това, технологията на Kilby като цяло не е подходяща за производство и е изоставена през 1962 г., след като трети участник, Робърт Нортън Нойс от Fairchild Semiconductor, нахлува в бизнеса.
Феърчайлд имаше колосална преднина пред радиотехника на Килби. Както си спомняме, компанията е основана от истински интелектуален елит - осем от най -добрите специалисти в областта на микроелектрониката и квантовата механика, избягали от Bell Labs от диктатурата на бавно полудяващия Шокли. Не е изненадващо, че непосредственият резултат от тяхната работа е откриването на планарния процес - технология, която те прилагат към 2N1613, първият масово произвеждан плосък транзистор в света, и измества всички други заварени и дифузионни опции от пазара.
Робърт Нойс се чудеше дали същата технология може да се приложи при производството на интегрални схеми и през 1959 г. той независимо повтаря пътя на Килби и Леговиц, комбинирайки техните идеи и ги довежда до логичното им завършване. Така се ражда фотолитографският процес, с помощта на който и днес се правят микросхеми.
Групата на Noyce, ръководена от Jay T. Last, създава първата истинска пълноценна монолитна IC през 1960 г. Компанията Fairchild обаче съществуваше с парите на рисковите капиталисти и първоначално те не успяха да преценят стойността на създаденото (отново проблемите с шефовете). Вицепрезидентът поиска от Last да закрие проекта, резултатът беше поредното разделяне и напускането на екипа му, така че се родиха още две компании Amelco и Signetics.
След това ръководството най -накрая видя светлината и през 1961 г. пусна първата наистина достъпна на пазара IC - Micrologic. Отне още една година, за да се разработи пълноценна логическа поредица от няколко микросхеми.
През това време конкурентите не дремеха и в резултат на това редът беше следният (в скоби годината и видът на логиката) - Texas Instruments SN51x (1961, RCTL), Signetics SE100 (1962, DTL), Motorola MC300 (1962, ECL), Motorola MC7xx, MC8xx и MC9xx (1963, RTL) Fairchild Series 930 (1963, DTL), Amelco 30xCJ (1963, RTL), Ferranti MicroNOR I (1963, DTL), Sylvania SUHL (1963, TTL), Texas Instruments SN54xx (1964, TTL), Ferranti MicroNOR II (1965, DTL), Texas Instruments SN74xx (1966, TTL), Philips FC ICS (1967, DTL), Fairchild 9300 (1968, TTL MSI), Signetics 8200 (1968)), RCA CD4000 (1968, CMOS), Intel 3101 (1968, TTL). Имаше и други производители като Intellux, Westinghouse, Sprague Electric Company, Raytheon и Hughes, вече забравени.
Едно от големите открития в областта на стандартизацията бяха така наречените семейства логически чипове. В ерата на транзисторите всеки производител на компютри, от Philco до General Electric, обикновено изработваше всички компоненти на своите машини, чак до самите транзистори. В допълнение, различни логически схеми като 2I-NOT и т.н. могат да бъдат реализирани с тяхна помощ по най -малко дузина различни начини, всеки от които има свои собствени предимства - евтиност и простота, скорост, брой транзистори и т.н. В резултат на това компаниите започнаха да измислят свои собствени реализации, които първоначално бяха използвани само в техните автомобили.
Така се ражда исторически първата резисторно-транзисторна логика (RTL и нейните типове DCTL, DCUTL и RCTL, открита през 1952 г.), мощна и бърза свързана с емитер логика (ECL и нейните типове PECL и LVPECL, използвани за първи път в IBM 7030 Stretch, заемаше много място и беше много горещо, но поради ненадминатите параметри на скоростта, той беше широко използван и въплътен в микросхеми, беше стандартът на суперкомпютрите до началото на 80-те години от Cray-1 до "Electronics SS LSI"), диодно-транзисторна логика за използване в по-прости машини (DTL и неговите разновидности CTDL и HTL се появяват в IBM 1401 през 1959 г.).
Докато се появят микросхемите, стана ясно, че производителите трябва да избират по същия начин - и какъв тип логика ще се използва в техните чипове? И най -важното, какви чипове ще бъдат те, какви елементи ще съдържат?
Така се раждат логични семейства. Когато Texas Instruments пуснаха първото такова семейство в света - SN51x (1961, RCTL), те решиха за типа логика (резистор -транзистор) и какви функции ще бъдат налични в техните микросхеми, например, елементът SN514, реализиран NOR / NAND.
В резултат на това за първи път в света имаше ясно разделение на компании, произвеждащи логически семейства (със собствена скорост, цена и различни ноу-хау) и компании, които биха могли да ги купуват и да сглобяват компютри със собствена архитектура върху тях.
Естествено, останаха няколко вертикално интегрирани компании, като Ferranti, Phillips и IBM, които предпочетоха да се придържат към идеята да направят компютър отвътре и отвън в собствените си съоръжения, но до 70 -те години или изчезнаха, или изоставиха тази практика. IBM беше последният, който падна, те използваха абсолютно пълен цикъл на развитие - от топене на силиций до пускане на собствени чипове и машини на тях до 1981 г., когато дойде IBM 5150 (по -известен като персонален компютър, прародител на всички персонални компютри) out - първият компютър, който носи тяхната запазена марка, а вътре - процесор по чужд дизайн.
Първоначално, между другото, упоритите „хора в сини костюми“се опитаха да създадат 100% оригинален домашен компютър и дори го пуснаха на пазара - IBM 5110 и 5120 (на оригиналния PALM процесор всъщност това беше микро версия на техните мейнфрейми), но от - поради непосилната цена и несъвместимостта с вече родения клас малки машини с процесори Intel, и двата пъти ги очакваше епичен провал. Това, което е смешно, е, че тяхното мейнфрейм подразделение не се е отказало досега и те все още разработват собствена архитектура на процесора и до днес. Нещо повече, те също ги произвеждаха по абсолютно същия начин абсолютно независимо до 2014 г., когато накрая продадоха своите полупроводникови компании на Global Foundries. Така последната линия компютри, произведена в стила на 60 -те години, изчезна - изцяло от една компания отвътре и отвън.
Връщайки се към логически семейства, отбелязваме последните от тях, които се появяват вече в ерата на микросхемите специално за тях. Той не е толкова бърз или толкова горещ, колкото транзисторно-транзисторната логика (TTL, изобретена през 1961 г. в TRW). TTL логиката е първият IC стандарт и се използва във всички големи чипове през 60 -те години.
След това дойде интегралната инжекционна логика (IIL, появила се в края на 1971 г. в IBM и Philips, използвана в микросхеми през 1970-1980-те години) и най-голямата от всички-металооксидна-полупроводникова логика (MOS, разработена от 60-те години и до 80 -та в CMOS версията, която напълно завладя пазара, сега 99% от всички съвременни чипове са CMOS).
Първият търговски компютър на микросхеми е серията RCA Spectra 70 (1965 г.), малкият банков мейнфрейм Burroughs B2500 / 3500, пуснат през 1966 г., и Scientific Data Systems Sigma 7 (1966 г.). RCA традиционно разработва свои собствени микросхеми (CML - Current Mode Logic), Burroughs използва помощта на Fairchild за разработване на оригинална линия от CTL (Complementary Transistor Logic) микросхеми, SDS поръчва чиповете от Signetics. Тези машини бяха последвани от CDC, General Electric, Honeywell, IBM, NCR, Sperry UNIVAC - ерата на транзисторните машини отмина.
Обърнете внимание, че не само в СССР създателите на тяхната слава бяха забравени. Подобна, доста неприятна история се случи с интегрални схеми.
Всъщност светът дължи появата на съвременния IP на добре координираната работа на професионалисти от Fairchild - преди всичко на екипа на Ernie и Last, както и на идеята на Dammer и патента на Legovets. Килби произвежда неуспешен прототип, който е невъзможно да бъде модифициран, производството му е изоставено почти веднага, а неговата микросхема има само колекционерска стойност за историята, тя не дава нищо на технологиите. Бо Лок пише за това по следния начин:
Идеята на Килби беше толкова непрактична, че дори ТИ я изостави. Патентът му имаше стойност само като удобен и печеливш предмет на договаряне. Ако Килби работеше не за TI, а за всяка друга компания, тогава идеите му изобщо нямаше да бъдат патентовани.
Нойс преоткрива идеята за Леговец, но след това се отказва от работа и всички открития, включително мокро окисляване, метализация и ецване, са направени от други хора, а също така пускат и първата истинска търговска монолитна интегрална схема.
В резултат на това историята остава несправедлива към тези хора до края - дори през 60 -те години Килби, Леговец, Нойс, Ърни и Ласт са наричани бащи на микросхеми, през 70 -те списъкът е редуциран до Килби, Леговец и Нойс, след това на Килби и Нойс, а върхът на създаването на митове беше получаването на Нобелова награда за 2000 г. само от Килби за изобретяването на микросхемата.
Обърнете внимание, че 1961-1967 г. е ерата на чудовищни патентни войни. Всички се биеха с всички, Texas Instruments с Westinghouse, Sprague Electric Company и Fairchild, Fairchild с Raytheon и Hughes. В крайна сметка компаниите разбраха, че никой от тях няма да събере всички ключови патенти от себе си и докато съдилищата продължават - те са замразени и не могат да служат като активи и да носят пари, така че всичко завърши с глобално и кръстосано лицензиране от всички получени по това време технологии.
Обръщайки се към разглеждането на СССР, не можем да не отбележим други страни, чиято политика понякога е била изключително странна. Като цяло, изучавайки тази тема, става ясно, че е много по -лесно да се опише не защо развитието на интегралните схеми в СССР се провали, а защо те успяха в САЩ, поради една проста причина - те не успяха никъде, освен в Съединените щати.
Нека подчертаем, че въпросът изобщо не беше в интелигентността на разработчиците - интелигентни инженери, отлични физици и блестящи компютърни визионери бяха навсякъде: от Холандия до Япония. Проблемът беше един - управлението. Дори във Великобритания, консерваторите (да не говорим за лейбъристите, които довършиха остатъците от промишлеността и развитието там), корпорациите нямаха същата власт и независимост като в Америка. Само там представителите на бизнеса разговаряха с властите на равни начала: те можеха да инвестират милиарди, където пожелаят с малък или никакъв контрол, да се сближат в ожесточени битки за патенти, да примамват служители, да откриват нови компании буквално с пръст (на същото “коварната осем , която хвърли Шокли, проследява 3/4 от настоящия американски бизнес с полупроводници, от Fairchild и Signetics до Intel и AMD).
Всички тези компании бяха в непрекъснато движение: те търсеха, откриваха, улавяха, съсипваха, инвестираха - и оцеляваха и се развиваха като жива природа. Никъде другаде по света няма такава свобода на риск и предприемачество. Разликата ще стане особено очевидна, когато започнем да говорим за местната „Силиконова долина“- Зеленоград, където не по -малко интелигентни инженери, които бяха под игото на Министерството на радиоиндустрията, трябваше да изразходват 90% от таланта си за копиране на няколко години Американските разработки и онези, които упорито вървяха напред - Юдицки, Карцев, Осокин - много бързо бяха опитомени и върнати обратно на релсите, поставени от партията.
Самият генералисимус Сталин говори добре за това в интервю с посланика на Аржентина Леополдо Браво на 7 февруари 1953 г. (от книгата на Сталин И. В. Трудове. - Т. 18. - Твер: Информационно -издателски център „Съюз“, 2006):
Сталин казва, че това само издава бедността на ума на лидерите на САЩ, които имат много пари, но малко в главата си. Той отбелязва в същото време, че американските президенти по правило не обичат да мислят, а предпочитат да използват помощта на „мозъчни тръстове“, че такива тръстове, по -специално, са били с Рузвелт и Труман, които очевидно са вярвали, че ако имаха пари, не бяха необходими.
В резултат на това партията мислеше с нас, но инженерите го направиха. Оттук и резултатът.
Япония
Практически подобна ситуация се случи в Япония, където традициите на държавен контрол бяха, разбира се, многократно по -меки от съветските, но доста на нивото на Великобритания (вече обсъждахме какво се случи с британската школа по микроелектроника).
В Япония до 1960 г. имаше четирима големи играчи в компютърния бизнес, като трима бяха 100 % държавна собственост. Най -мощният - Министерството на търговията и промишлеността (MITI) и неговото техническо подразделение, Лабораторията по електротехника (ETL); Nippon Telephone & Telegraph (NTT) и неговите чип лаборатории; и най -малко значимият участник, от чисто финансова гледна точка, Министерството на образованието, което контролираше всички разработки в престижните национални университети (особено в Токио, аналог на Московския държавен университет и MIT по отношение на престижа през онези години). И накрая, последният играч бяха комбинираните корпоративни лаборатории на най -големите индустриални фирми.
Япония също беше толкова сходна със СССР и Великобритания, че и трите държави пострадаха значително по време на Втората световна война и техният технически потенциал беше намален. Освен това Япония беше в окупация до 1952 г. и под строг финансов контрол на Съединените щати до 1973 г., обменният курс на йената до този момент беше твърдо обвързан с долара с междуправителствени споразумения, а международният японски пазар стана общо 1975 (и да, не говорим за това, че те самите го заслужават, ние просто описваме ситуацията).
В резултат на това японците успяха да създадат няколко първокласни машини за вътрешния пазар, но по същия начин производството на микросхеми се прозя, а когато златният им век започна след 1975 г., истински технически ренесанс (ерата около 1990 г., когато японската технология и компютрите бяха смятани за най -добрите в света и обектът на завистта и мечтите), производството на същите тези чудеса беше сведено до същото копиране на американските разработки. Въпреки че трябва да им отдадем дължимото, те не само копираха, но разглобяваха, изучаваха и подобряваха всеки продукт в детайли до последния винт, в резултат на което компютрите им бяха по -малки, по -бързи и по -напреднали в технологично отношение от американските прототипи. Например, първият компютър на интегрални схеми от собствено производство Hitachi HITAC 8210 излиза през 1965 г., едновременно с RCA. За съжаление на японците, те бяха част от световната икономика, където подобни трикове не минават безнаказано и в резултат на патентните и търговски войни със САЩ през 80 -те години икономиката им се срина в стагнация, където остава практически до ден днешен (и ако си спомните за тях епичен провал с т. нар. „машини от 5-то поколение“…).
В същото време и Fairchild, и TI се опитаха да създадат производствени мощности в Япония в началото на 60 -те години, но срещнаха твърда съпротива от MITI. През 1962 г. MITI забранява на Fairchild да инвестира във фабрика, която вече е купена в Япония, а неопитен Noyce се опитва да навлезе на японския пазар чрез корпорацията NEC. През 1963 г. ръководството на NEC, предполагаемо действащо под натиска на японското правителство, получава от Fairchild изключително благоприятни условия за лицензиране, което впоследствие затваря способността на Fairchild да извършва самостоятелна търговия на японския пазар. Едва след сключването на сделката Нойс научи, че президентът на NEC едновременно е председателствал комитета на MITI, който блокира сделките на Fairchild. TI се опита да създаде производствена база в Япония през 1963 г., след като имаше отрицателен опит с NEC и Sony. В продължение на две години MITI отказва да даде категоричен отговор на заявлението на TI (като същевременно открадна чиповете им с пълна сила и ги пусна без лиценз), а през 1965 г. САЩ отвърнаха на удара, заплашвайки японците с ембарго върху вноса на електронно оборудване, нарушаващо патентите на TI, и за начало със забрана на Sony и Sharp.
MITI осъзнаха заплахата и започнаха да мислят как да измамят белите варвари. В крайна сметка те изградиха мулти-порт, принудени да развалят вече висяща сделка между TI и Mitsubishi (собственик на Sharp) и убедиха Акио Морита (основател на Sony) да сключи сделка с TI „в интерес на бъдещето на Япония индустрия. Първоначално споразумението беше изключително неизгодно за TI и в продължение на близо двадесет години японските компании пускаха клонирани микросхеми, без да плащат роялти. Японците вече си помислиха колко чудесно са измамили гайджините със своя твърд протекционизъм, а след това американците ги натиснаха втори път още през 1989 г. В резултат на това японците бяха принудени да признаят, че са нарушили патентите в продължение на 20 години и да платят на Съединените щати Щатите чудовищни роялти от половин милиард долара годишно, които най -накрая погребаха японската микроелектроника.
В резултат на това мръсната игра на Министерството на търговията и техният пълен контрол над големи компании с постановления какво и как да произвеждат напуснаха японците отстрани и така, че те буквално бяха изгонени от световната плеяда от производители на компютри (в всъщност до 80 -те години само те се конкурираха с американците).
СССР
И накрая, нека преминем към най -интересното нещо - Съветския съюз.
Да кажем веднага, че там са се случвали много интересни неща преди 1962 г., но сега ще разгледаме само един аспект - истински монолитни (и освен това оригинални!) Интегрални схеми.
Юрий Валентинович Осокин е роден през 1937 г. (за промяна, родителите му не са врагове на хората) и през 1955 г. постъпва в електромеханичния факултет на MPEI, новооткритата специалност „диелектрици и полупроводници“, която завършва през 1961 г. Той направи диплома по транзистори в нашия основен полупроводников център край Красилов в NII -35, откъдето отиде в Рижката фабрика за полупроводникови устройства (RZPP), за да произвежда транзистори, а самият завод беше млад като завършилия Осокин - създаден е едва през 1960 г.
Назначаването на Осокин имаше нормална практика за нов завод - стажантите на RZPP често учеха в NII -35 и се обучаваха в Светлана. Обърнете внимание, че заводът не само притежава квалифициран балтийски персонал, но и се намира в периферията, далеч от Шокин, Зеленоград и всички сблъсъци, свързани с тях (ще говорим за това по -късно). До 1961 г. RZPP вече усвои в производството повечето транзистори NII-35.
През същата година заводът по собствена инициатива започва да копае в областта на плоските технологии и фотолитографията. В това той беше подпомогнат от NIRE и KB-1 (по-късно "Almaz"). RZPP разработи първата в СССР автоматична линия за производство на плоски транзистори „Ausma“, а генералният й дизайнер А. С. Готман се хвърли на светла мисъл - тъй като все още щамповаме транзисторите на чип, защо да не ги съберем веднага от тези транзистори?
В допълнение, Готман предложи революционна, по стандартите на 1961 г., технология - да се отделят транзисторните проводници не към стандартни крака, а да се запоят към контактна подложка с топки за запояване, за да се опрости по -нататъшното автоматично инсталиране. Всъщност той отвори истински BGA пакет, който сега се използва в 90% от електрониката - от лаптопи до смартфони. За съжаление тази идея не влезе в поредицата, тъй като имаше проблеми с технологичното изпълнение. През пролетта на 1962 г. главният инженер на NIRE В. И. Смирнов поиска от директора на RZPP S. A. Bergman да намери друг начин за внедряване на многоелементна схема от типа 2NE-OR, универсална за изграждане на цифрови устройства.
Директорът на РЗПП възложи тази задача на младия инженер Юрий Валентинович Осокин. Отдел беше организиран като част от технологична лаборатория, лаборатория за разработване и производство на фотомаски, измервателна лаборатория и пилотна производствена линия. По това време в RZPP е доставена технология за производство на германиеви диоди и транзистори и тя е взета като основа за нова разработка. И вече през есента на 1962 г., първите прототипи на германия, както казаха тогава, бяха получени солидна схема P12-2.
Осокин беше изправен пред фундаментално нова задача: да внедри два транзистора и два резистора на един кристал, в СССР никой не направи нищо подобно и нямаше информация за работата на Килби и Нойс в RZPP. Но групата на Осокин блестящо реши проблема, и то не по същия начин, както американците, работещи не със силиций, а с германиеви мезатранзистори! За разлика от Texas Instruments, жителите на Рига веднага създадоха както истинска микросхема, така и успешен технически процес за нея от три последователни експозиции, всъщност направиха това едновременно с групата Noyce, по абсолютно оригинален начин и получиха продукт не по -малко ценен от търговска гледна точка.
Колко значителен беше приносът на самия Осокин, беше ли той аналог на Нойс (цялата техническа работа, за която групата на Ласт и Ърни изпълняваше) или напълно оригинален изобретател?
Това е мистерия, покрита с мрак, подобно на всичко свързано със съветската електроника. Например, В. М. Ляхович, който е работил точно в този NII-131, си спомня (по-долу цитати от уникалната книга на Е. М. Ляхович „Аз съм от времето на първата“):
През май 1960 г. инженер в моята лаборатория, физик по образование, Лев Йосифович Реймеров, предложи да се използва двоен транзистор в същия пакет с външен резистор като универсален елемент на 2NE-OR, като ни увери, че на практика това предложение е вече предвиден в съществуващия технологичен процес на производство на транзистори P401 - P403, който той добре познава от практиката си в завода в Светлана … Това беше почти всичко, което беше необходимо! Основни режими на работа на транзисторите и най-високо ниво на обединение … И седмица по-късно Лев донесе скица на кристалната структура, на която pn-преход беше добавен към два транзистора на общия им колектор, образувайки слоест резистор … През 1960 г. Лев издава удостоверение на изобретател за своето предложение и получава положително решение за устройство No 24864 от 8 март 1962 г.
Идеята беше въплътена в хардуера с помощта на О. В. Веденев, който по това време работеше в Светлана:
През лятото ме извикаха на входа на Раймер. Той дойде на идея да направи технически и технологично схема "НЕ-ИЛИ". На такова устройство: германиев кристал е прикрепен към метална основа (дуралуминий), върху която се създават четири слоя с npnp проводимост … Работата по сливане на златни проводници беше добре усвоена от млад монтажник, Luda Turnas, и аз донесох тя да работи. Полученият продукт беше поставен върху керамична бисквита … До 10 такива бисквити биха могли лесно да се изнесат през входа на фабриката, просто като ги държите в юмрук. Направихме няколкостотин такива бисквити за Лева.
Премахването през контролния пункт не е споменато тук случайно. Цялата работа по "твърди схеми" в началния етап беше чиста хазартна игра и можеше лесно да бъде затворена, разработчиците трябваше да използват не само технически, но и организационни умения, характерни за СССР.
Първите няколкостотин парчета бяха тихо произведени в рамките на няколко дни! … След като отхвърлихме устройства, които бяха приемливи по отношение на параметрите, ние сглобихме няколко най -прости тригерни вериги и брояч. Всичко работи! Ето го - първата интегрална схема!
Юни 1960 г.
… В лабораторията направихме демонстрационни комплекти от типични единици върху тези твърди диаграми, поставени върху панели от плексиглас.
… Главният инженер на NII-131, Вениамин Иванович Смирнов, беше поканен на демонстрацията на първите солидни схеми и му каза, че този елемент е универсален … Демонстрацията на солидни схеми направи впечатление. Работата ни беше одобрена.
… През октомври 1960 г., с тези занаяти, главният инженер на NII-131, изобретателят на твърдата верига, инженер Л. И. Шокин.
… V. Д. Калмиков и А. И. Шокин положително оцениха извършената от нас работа. Те отбелязаха важността на тази област на работа и предложиха да се свържат с тях за помощ, ако е необходимо.
… Веднага след доклада до министъра и подкрепата на министъра за нашата работа по създаването и развитието на германиева солидна схема, В. И. През първото тримесечие на 1961 г. първите ни твърди схеми бяха произведени на мястото, макар и с помощта на приятели в завода в Светлана (запояване на златни проводници, многокомпонентни сплави за основата и излъчвателя).
На първия етап от работата бяха получени многокомпонентни сплави за основата и излъчвателя в завода в Светлана, златните проводници също бяха отнесени към Светлана за запояване, тъй като институтът нямаше собствен монтажник и 50 микрона златна тел. Оказа се съмнително дали дори експериментални проби от бордови компютри, разработени в изследователския институт, са оборудвани с микросхеми и за масово производство не може да става дума. Трябваше да се търси сериен завод.
Ние (В. И. Смирнов, Л. И. Бергман, за да определи възможността за използване на този завод в бъдеще за серийно производство на нашите твърди вериги. Знаехме, че в съветските времена директорите на фабрики не са склонни да вземат допълнителна продукция от който и да е продукт. Затова се обърнахме към RPZ, за да започнем за нас експериментална партида (500 броя) от нашия „универсален елемент“, за да предоставим техническа помощ, чиято технология на производство и материали напълно съвпадат с тези използвани на технологичната линия RPZ при производството на транзистори P401 - P403.
… От този момент нашето нашествие започна "в серийния завод с прехвърлянето на" документация ", нарисувана с тебешир на дъска и представена устно по технология. Електрическите параметри и техниките за измерване бяха представени на една страница А4, но задачата за сортиране и контрол на параметрите беше наша.
… Нашите предприятия са имали същите номера на пощенска кутия на пощенска кутия 233 (RPZ) и пощенска кутия 233 (NII-131). Оттук се роди и името на нашия „елемент на Реймеров“- TS -233.
Производствените детайли са поразителни:
По това време фабриката (както и други фабрики) използва ръчна технология за прехвърляне на излъчвателя и основния материал към германиева плоча с дървени шипове от дърво от акация и ръчно запояване на проводниците. Цялата тази работа беше извършена под микроскоп от млади момичета.
Като цяло, по отношение на технологичността, описанието на тази схема не е далеч от Килби …
Къде е мястото на Осокин тук?
Ние изучаваме мемоарите допълнително.
С появата на фотолитографията стана възможно да се създаде обемен резистор вместо слоест при съществуващите кристални размери и да се формира резистор за обем чрез ецване на колекторната плоча през фотомаска. Л. И. Реймеров помоли Ю. Осокин да се опита да избере различни фотомаски и да се опита да получи обемен резистор от порядъка на 300 ома върху германиева пластина тип р.
… Юра направи такъв обем резистор в R12-2 TS и смята, че работата е приключила, тъй като проблемът с температурата е решен. Скоро Юрий Валентинович ми донесе около 100 твърди вериги под формата на „китара“с обемен резистор в колектора, който беше получен чрез специално ецване на колекторния слой от германий от р тип.
… Той показа, че тези превозни средства работят до +70 градуса, какъв е процентът на добива на подходящи и какъв е диапазонът от параметри. В института (Ленинград) сглобихме модулите Kvant на тези твърди диаграми. Всички тестове в диапазона на работните температури бяха успешни.
Но не беше толкова лесно да се пусне втората, на пръв поглед по -обещаваща, опция за производство.
Проби от схеми и описание на технологичния процес бяха прехвърлени в RZPP, но там по това време серийното производство на P12-2 с резистор за обем вече беше започнало. Появата на подобрени схеми би означавало спиране на производството на стари, което може да наруши плана. Освен това, по всяка вероятност, Ю. В. Осокин е имал лични причини да задържи пускането на P12-2 на старата версия. Ситуацията се наслагва върху проблемите на междуведомствената координация, тъй като NIRE принадлежи на GKRE, а RZPP на GKET. Комитетите имаха различни регулаторни изисквания за продуктите, а предприятието на една комисия практически нямаше влияние върху завода от друга. На финала страните стигнаха до компромис-освобождаването на P12-2 беше запазено, а новите високоскоростни вериги получиха индекс P12-5.
В резултат на това виждаме, че Лев Реймеров е аналог на Kilby за съветските микросхеми, а Юрий Осокин е аналог на Джей Ласт (въпреки че обикновено е класиран сред пълноценните бащи на съветските интегрални схеми).
В резултат на това е още по -трудно да се разберат тънкостите на дизайна, фабричните и министерски интриги на Съюза, отколкото в корпоративните войни в Америка, но заключението е съвсем просто и оптимистично. Раймер излезе с идеята за интеграция почти едновременно с Килби и само съветската бюрокрация и особеностите на работата на нашите изследователски институти и проектантски бюра с куп одобрения на министри и кавги забавиха домашните микросхеми за няколко години. В същото време първите схеми бяха почти същите като "косата" Тип 502 и те бяха подобрени от специалиста по литография Осокин, който играеше ролята на домашния Джей Ласт, също напълно независимо от развитието на Fairchild и на около в същото време, подготвяйки пускането на доста модерна и конкурентна за този период от настоящия ПР.
Ако Нобеловите награди бяха раздадени малко по -справедливо, тогава Жан Ърни, Кърт Леговец, Джей Ласт, Лев Реймеров и Юрий Осокин трябваше да споделят честта да създадат микросхемата. Уви, на Запад никой дори не е чувал за съветските изобретатели преди разпадането на Съюза.
Като цяло американското митотворчество, както вече беше споменато, в някои аспекти беше подобно на съветското (както и жаждата за назначаване на официални герои и опростяването на сложна история). След излизането на известната книга на Томас Рийд „Чипът: Как двама американци са измислили микрочипа и стартираха революция“през 1984 г., версията на „двама американски изобретатели“стана канон, дори забравиха за собствените си колеги, да не говорим да предположим, че някой друг освен американците може изведнъж да е измислил нещо някъде!
В Русия обаче те се отличават и с къса памет, например в огромна и подробна статия в руската Уикипедия за изобретяването на микросхеми - няма нито дума за Осокин и неговите разработки (което, между другото, е не е изненадващо, статията е прост превод на подобен англоезичен, в който тази информация и нямаше следа).
В същото време, което е още по -тъжно, бащата на самата идея, Лев Реймеров, се забравя още по -дълбоко и дори в онези източници, където се споменава създаването на първите истински съветски ИС, само Осокин е отбелязан като техен единствен създател, което със сигурност е тъжно.
Удивително е, че в тази история аз и американците се показахме абсолютно еднакви - нито една от страните практически не си спомни своите истински герои, вместо да създаде поредица от трайни митове. Много е тъжно, че създаването на "Квант" като цяло стана възможно да се възстанови само от един -единствен източник - самата книга "Аз съм от времето на първия", издадена от издателство "Скития -печат" през Санкт Петербург през 2019 г. с тираж от 80 (!) Копия. Естествено, за широк кръг читатели той беше абсолютно недостъпен за дълго време (като не знаеше поне нещо за Реймеров и тази история от самото начало - дори беше трудно да се отгатне какво точно трябва да се търси в мрежата, но сега той е достъпен в електронен вид тук).
Още повече, че бих искал тези прекрасни хора да не бъдат безславно забравени и се надяваме, че тази статия ще послужи като друг източник при възстановяването на приоритетите и историческата справедливост по трудния въпрос за създаването на първите интегрални схеми в света.
Структурно P12-2 (и последващият P12-5) са направени под формата на класическа таблетка, изработена от кръгла метална чаша с диаметър 3 mm и височина 0,8 mm-Fairchild не е измислил такъв пакет до година по -късно. До края на 1962 г. пилотното производство на RZPP произвежда около 5 хиляди R12-2, а през 1963 г. са направени няколко десетки хиляди от тях (за съжаление по това време американците вече са осъзнали каква е тяхната сила и са произвели повече от половин милион от тях).
Какво е смешно - в СССР потребителите не знаеха как да работят с такъв пакет и по -специално да улеснят живота си, през 1963 г. в NIRE в рамките на Квантската РПЦ (А. Н. Пелипенко, Е. М. Ляхович) четири P12-2 превозни средства - така може би се ражда първата в света ГИС с интеграция на две нива (TI използва първите си серийни микросхеми през 1962 г. в подобен дизайн, наречен логически модул Litton AN / ASA27 - те бяха използвани за сглобяване на бордови радарни компютри).
Удивително е, че не само Нобеловата награда - но дори и специални почести от неговото правителство, Осокин не получи (а Раймер дори не получи това - напълно забравиха за него!), Той не получи изобщо нищо за микросхемите, едва по -късно през 1966 г. е награден с медал „За трудово отличие“, така да се каже, „на обща основа“, само за успех в работата. По -нататък - той израства до главен инженер и автоматично започва да получава статутни награди, които са окачени от почти всички, заемащи поне някои отговорни длъжности, класически пример е „Знакът на честта“, който той получава през 1970 г., и в чест на превръщането на завода в През 1975 г. той получава ордена на Трудовото Червено знаме в Рижския научноизследователски институт по микроустройства (RNIIMP, главното предприятие на новосъздадената ПА "Алфа").
Отделът на Осокин получи Държавна награда (само Латвийската SSR, а не Ленинската, които бяха щедро раздадени на московчани), а след това не за микросхеми, а за подобряване на микровълновите транзистори. В СССР патентоването на изобретения на авторите не създаваше нищо друго освен проблеми, незначително еднократно плащане и морално удовлетворение, така че много изобретения изобщо не бяха формализирани. Осокин също не бързаше, но за предприятията броят на изобретенията беше един от показателите, така че те все още трябваше да бъдат формализирани. Следователно СССР AS № 36845 за изобретението на TC P12-2 е получен от Осокин и Михалович едва през 1966 г.
През 1964 г. Kvant е използван в бордовия компютър на трето поколение самолет Gnome, първият в СССР (също, вероятно, първият в света сериен компютър на микросхеми). През 1968 г. поредица от първи IS бяха преименувани на 1LB021 (ГИС получи индекси като 1HL161 и 1TP1162), след това 102LB1V. През 1964 г. по заповед на NIRE завършва разработването на R12-5 (серия 103) и модули, базирани на него (серия 117). За съжаление, Р12-5 се оказа труден за производство, главно поради трудността при легирането на цинк, кристалът се оказа труден за производство: процентът на добив беше нисък, а цената висока. Поради тези причини TC P12-5 се произвежда в малки количества, но по това време вече се работи по широк фронт за разработване на плоска силициева технология. Обемът на производство на германиеви интегрални схеми в СССР не е точно известен, според Осокин, от средата на 60-те години те са се произвеждали с няколкостотин хиляди годишно (САЩ, уви, вече са произвели милиони).
Следва най -комичната част от историята.
Ако поискате да отгатнете крайната дата за пускането на микросхемата, изобретена през 1963 г., тогава в случая със СССР дори истинските фанатици на старите технологии ще се предадат. Без значителни промени, IS и GIS серия 102-117 се произвеждат до средата на 90-те години на миналия век, повече от 32 години! Обемът на тяхното освобождаване обаче е незначителен - през 1985 г. са произведени около 6 000 000 бройки, в САЩ това са три порядъка (!) Повече.
Осъзнавайки абсурдността на ситуацията, самият Осокин през 1989 г. се обръща към ръководството на Военно-промишлената комисия към Министерския съвет на СССР с искане да се премахнат тези микросхеми от производството поради остаряването им и високата трудоемкост, но получава категоричен отказ. Заместник-председателят на военно-промишления комплекс В. Л. Компютрите "Gnome" все още се намират в пилотската кабина на Ил-76 (а самият самолет е произведен през 1971 г.) и някои други вътрешни самолети.
Това, което е особено обидно - хищните акули на капитализма с ентусиазъм надникнаха в технологичните решения един на друг.
Съветският държавен комитет по държавно планиране беше безмилостен - там, където се роди, там му дойде по -удобно! В резултат на това микросхемите на Osokin заеха тясна ниша от бордовите компютри на няколко самолета и като такива бяха използвани през следващите тридесет години! Нито серията BESM, нито всички видове „Мински“и „Найри“- те не са били използвани никъде другаде.
Нещо повече, дори в бордовите компютри те не бяха инсталирани навсякъде, МиГ-25 например летеше на аналогов електромеханичен компютър, въпреки че разработката му приключи през 1964 г. Кой предотврати инсталирането на микросхеми там? Разговори, че лампите са по -устойчиви на ядрена експлозия?
Но американците използваха микросхеми не само в Близнаци и Аполон (и техните специални военни версии перфектно издържаха преминаването през радиационните пояси на Земята и работата в орбитата на Луната). Те използваха чиповете веднага (!) Когато станаха достъпни, в пълноценна военна техника. Например, прочутият Grumman F-14 Tomcat стана първият самолет в света, който през 1970 г. получи бордов компютър, базиран на LSI (често се нарича първият микропроцесор, но формално това е неправилно-F-14 бордовият компютър се състоеше от няколко микросхеми със средна и голяма интеграция, така че не по -малко - това бяха реални пълни модули, като ALU, а не набор от дискретни хлабавости на всеки 2I -NOT).
Изненадващо е, че Шокин, напълно одобрявайки технологията на жителите на Рига, не му е дал и най -малкото ускорение (добре, с изключение на официалното одобрение и заповедта за стартиране на серийно производство в RZPP), а никъде не е станало популяризиране на тази тема, участието на специалисти от други изследователски институти и като цяло всяко развитие с цел възможно най -скоро да получим ценен стандарт за нашите собствени микросхеми, който би могъл да бъде разработен и подобрен независимо.
Защо се случи?
Шокин не беше до експериментите с Осокин, по това време той решаваше въпроса за клонирането на американските разработки в родния си Зеленоград, за това ще говорим в следващата статия.
В резултат на това, освен P12-5, RZPP вече не се занимаваше с микросхеми, не разработи тази тема и други фабрики не се обърнаха към неговия опит, което беше много жалко.
Друг проблем беше, че както вече казахме, на Запад всички микросхеми са произведени от логически семейства, които могат да задоволят всяка нужда. Ограничихме се до един единствен модул, поредицата се роди само в рамките на проекта Kvant през 1970 г., а след това беше ограничена: 1HL161, 1HL162 и 1HL163 - многофункционални цифрови схеми; 1LE161 и 1LE162 - два и четири логически елемента 2NE -OR; 1TP161 и 1TP1162 - един и два тригера; 1UP161 е усилвател на мощност, както и 1LP161 е уникален "инхибиращ" логически елемент.
Какво се случваше в Москва по това време?
Точно както Ленинград става център на полупроводниците през 30 -те - 40 -те години на миналия век, Москва се превръща в център на интегралните технологии през 1950–1960 -те години, тъй като там се намира известният Зеленоград. Ще говорим за това как е основан и какво се е случило там следващия път.
