Надіслати свою хорошу роботу в базу знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань в своє навчання і роботи, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерства освіти та науки Росії

Федеральне державне унітарне освітній закладвищої професійної освіти

"Санкт-Петербурзький державний електротехнічний університет" ЛЕТІ "ім. В.І. Ульянова (Леніна)"

(СПбГЕТУ "ЛЕТІ")

Кафедра філософії

реферат

на тему:" Історія розвитку інтегральної електроніки"

Аспірант ВАТ "НВП ЅРадар ММСЅ"

Попова А.Б.

Науковий керівник:

д. т. н., проф. Балашов В.М.

Санкт-Петербург 2015

• Вступ
• Глава 1. Основні напрямки розвитку мікроелектроніки
• 1.1 Електроніка та види електроніки
• 1.2 Розвиток мікроелектронкі
• Глава 2. Еволюція інтегральної електроніки
• 2.1 Інтегральні схеми і етапи розвитку інтегральної електроніки
• 2.2 Роль тонкопленочной технології у розвитку інтегральної електроніки
• висновок
• література

Вступ

Зародження і розвиток мікроелектроніки як нового науково-технічного напрямку, що забезпечує створення складної радіоелектронної апаратури (РЕА), безпосередньо пов'язані з кризовою ситуацією, що виникла на початку 60-х років, коли традиційні методи виготовлення РЕА з дискретних елементів шляхом їх послідовної складання не могли забезпечити необхідну надійність, економічність, енергоємність час виготовлення та прийнятні габарити РЕА.

Незважаючи на малий термін свого існування, взаємозв'язок мікроелектроніки з іншими областями науки і техніки забезпечила надзвичайно високі темпи розвитку цієї галузі і істотно скоротила час для промислової реалізації нових ідей. Цьому сприяло також виникнення своєрідних зворотних зв'язків між розробкою інтегральних схем, які є базою автоматизації виробництва і управління, і використанням цих розробок для автоматизації самого процесу проектування, виробництва і випробувань інтегральних схем.

Розвиток мікроелектроніки внесло корінні зміни в принципи конструювання РЕА та призвело до використання комплексної інтеграції, яка складається з: структурної або схемної інтеграції (т. Е. Інтеграції схемних функцій в межах єдиної структурної одиниці); при ступеня інтеграції порядку сотень і тисяч компонентів існуючі прийоми підрозділи систем на компоненти, прилади, субсистема і блоки, а також форми координації розробок компонентів, приладів і субсистему стають вже малоефективними; при цьому центр ваги переміщується в область схемотехніки, що вимагає докорінної перебудови способів реалізації електронних системз побудовою апаратури на супермодульном рівні.

Глава 1. Основні напрямки розвитку мікроелектроніки

1.1 Електроніка та види електроніки

Електроніка - це наука, що вивчає явища взаємодії електронів та інших заряджених частинок з електричними, магнітними та електромагнітними полями, що є фізичною основою роботи електронних приладів і пристроїв (вакуумних, газозарядних, напівпровідникових та інших), які використовуються для передачі, обробки та зберігання інформації.

Охоплюючи широке коло науково-технічних і виробничих проблем, електроніка спирається на досягнення в різних областях знань. При цьому, з одного боку, електроніка ставить перед іншими науками і виробництвом нові завдання, стимулюючи їх подальший розвиток, І з іншого - постачає їх якісно новими технічними засобами і методами досліджень.

Основними напрямками розвитку електроніки є: вакуумна, твердотільна і квантова електроніка.

Вакуумна електроніка - це розділ електроніки, що включає дослідження взаємодії потоків вільних електронів з електричними і магнітними полями в вакуумі, а також методи створення електронних приладів і пристроїв, в яких ця взаємодія використовується. Одним з найважливіших напрямків дослідження в області вакуумної електроніки відносяться: електронна емісія (зокрема, термо- і фотоелектронна емісія); формування потоку електронів і / або іонів і управління цими потоками; формування електромагнітних полів за допомогою пристроїв введення та виведення енергії; фізика і техніка високого вакууму і ін.

Основні напрямки розвитку вакуумної електроніки пов'язані зі створенням електровакуумних приладів наступних видів: електронних ламп (діодів, тріодів, тетродов і т.д.); електро-вакуумних приладів надвисокої частоти (наприклад, магнетронів, клистронов, ламп біжучої та зворотної хвилі); електронно-променевих і фотоелектронних приладів (наприклад, кінескопів, відіконов, електронно-оптичних перетворювачів, фотоелектронні помножувачі); газорозрядних приладів (наприклад, тиратронів, газозарядних індикаторів).

Твердотельная електроніка вирішує завдання, пов'язані з вивченням властивостей твердотільних матеріалів (напівпровідникових, діелектричних, магнітних і ін.), Впливом на ці властивості домішок і особливостей структури матеріалу; вивченням властивостей поверхонь і кордонів розділу між шарами різних матеріалів; створенням в кристалі різними методами областей з різними типами провідності; створенням гетеропереходов і монокристалічних структур; створенням функціональних пристроїв мікронних і субмікронних розмірів, а також способів вимірювання їх параметрів.

Основними напрямками твердотільної електроніки є: напівпровідникова електроніка, пов'язана з розробкою різних видів напівпровідникових приладів, і мікроелектроніка, пов'язана з розробкою інтегральних схем.

Квантова електроніка охоплює широке коло питань, пов'язаних з розробкою методів і засобів посилення і генерації електромагнітних коливань на основі ефекту вимушеного випромінювання атомів і молекул. Основні напрямки квантової електроніки: створення оптичних квантових генераторів (лазерів), квантових підсилювачів, молекулярних генераторів і ін.

Особливості приладів квантової електроніки наступні: висока стабільність частоти коливань, низький рівень власних шумів, велика потужність в імпульсі випромінювання - які дозволяють використовувати їх для створення високоточних далекомірів, квантових стандартів частоти, квантових гіроскопів, систем оптичної багатоканальної зв'язку, далекого космічного зв'язку, медичної апаратури, лазерної звукозапису і відтворення і ін. Створені навіть мініатюрні лазерні указки для мінімального супроводу.

1.2 Розвиток мікроелектронкі

Мікроелектроніка - це комплексна галузь знань, об'єктом вивчення і розробки якої є функціонально складні ІС, їх структура, технологія, діагностика, надійність і експлуатація. Мікроелектронні пристрої цілеспрямовано впливають на електромагнітні процеси в твердому тілі, що дозволяє з високою швидкістю обробляти і довго зберігати інформацію в досить малих обсягах твердого тіла.

Мікроелектроніка формувалася на основі комплексного наукового пошуку і досягнень інженерної практики відповідно до вимог науково-технічного прогресу. Поняття і методи МЕ, що виникли і розвиваються більш 30 років, широко використовуються в інформатиці, обчислювальній техніці, автоматиці, фізики твердого тіла. Мікроелектроніка стрімко прогресує в своєму розвитку і практичному використанні результатів і з вузькоспеціального напрямки перетворилася в загальнофізичний.

Перебуваючи як би в прикордонній області фізики твердого тіла, хімії, електродинаміки, радіофізики вона придбала свій великий теоретичний фундамент.

Як науковий напрямок з певним технічним втіленням. МЕ заснована на ідеях функціональної інтеграції мікроприладів на кристалі, планарной технології інтегрованих на шайбі кристалів, груповий обробки матеріалу шайби і функціонального контролю БІС ЗУ.

Функціональний контроль заснований на синтезі ідей, що відображають взаємозв'язок фізико-хімічних і електромагнітних процесів, що відбуваються в Мікроприлад, і функціональному (цілеспрямоване) перетворенні інформаційних сигналів.

Внаслідок комплексного підходу функціональний контроль об'єднує ряд наукових напрямів, створює технологічні засоби інженерної реалізації, діагностики БІС і дозволяє визначити їх надійність. Для розуміння передумов появи функціонального діагностичного контролю БІС і його відмінних рис необхідно простежити перехід від дискретної електроніки (ДЕ) до мікроелектроніці (МЕ), а також встановити відмінність об'єктів контролю і діагностики.

До середини 1950-х рр. основним напрямком розвитку електронної техніки (ЕТ) була спеціалізація її елементної бази, що включає удосконалення конструкції, мініатюризацію і поліпшення параметрів дискретних, електронних компонентів (активних і пасивних) електронної апаратури (ЕА). До них відносяться вакуумні прилади (лампи), опору, конденсатори, котушки індуктивності, панелі, роз'єми та ін. Кожен з електронних компонентів (ЕК) виготовлявся самостійно і не був конструктивно і тим більше функціонально пов'язаний з іншим.

Звідси і назва - дискретні елементи ЕА.

Зазначений метод конструювання і виробництва ЕА має свої переваги. До них насамперед належать:

можливість індивідуального контролю кожного ЕК;

нескладна процедура вимірювань і оцінки придатності ЕК з використанням елементарної контрольно-вимірювальної апаратури (КИА);

зручна настройка, що дозволяє досягти необхідних електричних характеристик електронних блоків і в цілому ЕА;

простота виявлення та локалізації дефектів як при налаштуванні електронних блоків, так і в разі відмови ЕА в

процесі експлуатації;

ремонтопридатність ЕА (доступність будь-якого ЕК, можливість його заміни в ЕА)

Все це сприяє зниженню браку готової продукції і технічного контролю електронних компонентів і самої апаратури.

На початку 1950-х рр. з'явилися перші ЕОМ загального призначення. У них також використовувалися вакуумні лампи для створення вузлів, призначених для обчислень, управління, обробки та зберігання інформації. Ці ЕОМ були громіздкі, нерухомі, виділяли велику кількість теплової енергії, що викликало необхідність примусового охолодження. Вони займали великі зали і вимагали постійною обслуговування. Надійність експлуатації ЕОМ була низька, а вартість виробництва - висока.

Для зберігання програм управління і обчислень ємність запам'ятовуючих пристроїв (ЗУ) у безперервний спосіб збільшувалася. А прискорене розвиток науки, аерокосмічної та військової техніки привело до виникнення серйозних проблем не тільки у вивченні і управлінні швидко протікають процесами, але і в обробці інформації великих обсягів в короткі проміжки часу.

Технічні результати досліджень в галузі фізики до хімії твердого тіла, а також отримання хімічно чистих напівпровідників і феромагнетиків, синтезу тонких шарів металів II діелектриків отримали конкретне практичне застосування. В кінці 1950-х п. Почали застосовувати твердотільні ЕК - транзистори (Тр) і діоди (Д) - дискретні навісні елементи, що дозволило помітно знизити габарити, а також енергоспоживання ЕОМ і, отже, зменшити тепловиділення і підвищити надійність.

Дискретні активні (Д, Тр), а також масивні (R, С, L) елементи продовжували удосконалюватися: зменшувалися їх розміри і енергоспоживання, поліпшувався контроль, зростала безвідмовність ЕК. Це дозволило змінити і розміри функціонально завершених пристроїв - мікромодулів, які отримали вид етажерочной або плоскої конструкції, в якій дискретні елементи з'єднуються за допомогою пайки або зварювання. Випробувачі зосередили свою увагу на контролі сигналів і забезпеченні надійності. Так, розширення функціональної складності ЕА вимагало застосування великого числа ЕК н, отже, збільшення пайок, що знижувало надійність. Контрольно-вимірювальна апаратура не була автоматизована, і полому контроль кожного ЕК для ЕА займав багато часу, що, в свою чергу, впливало на вартість апаратури.

Швидко розвиваються гілкою напрямки техніки зберігання та високошвидкісної обробки інформації вимагали забезпечення високої надійності і тривалої безвідмовної роботи ЕА, що експлуатується в умовах різних зовнішніх впливів. При цьому діапазон змін факторів, що впливають досить широкий (він може включати і умови експлуатації). Виникла необхідність створення РЕА, що відповідає вимогам технічного прогресу. До них відносяться:

підвищення функціональної складності апаратури для вирішення завдань управління процесами;

збільшення швидкодії при обчисленнях і управлінні процесами;

зниження масогабаритних характеристик апаратури;

зменшення енергоспоживання в процесі функціонування;

зростання надійності;

зниження вартості апаратури.

Нові характеристики ЕА могли бути реалізовані тільки при істотній мініатюризації компонентів ЕА і виключення застосування пайки. Виробництво малогабаритної ЕА, заснованої на дискретних елементах, зустріло принципові, непереборні технологічні перешкоди.

Наступний недолік пов'язаний зі складальними операціями ЕА і дискретних елементів. Цей трудомісткий процес не піддавався автоматизації, і вартість ЕА залишалася високою.

До недоліків відноситься і безліч зовнішніх контактів на платі, тобто незначне число функцій на один контакт.

До обмежуючим факторам такого принципу конструювання відноситься також велика протяжність комутуючих ланцюгів схеми, яка б знизила швидкодію і перешкодозахищеність ЕА.

Таким чином, подальше вдосконалення ЕА на дискретній елементній базі обмежувалося технологічними методами виготовлення і контролю ЕК, а не причинами фізичного характеру.

Розглянуті обмеження принципу конструювання ЕА на дискретних елементах виявилися при створенні малогабаритних високонадійних бортових ЕОМ, швидкодія яких можна порівняти зі швидкістю протікання процесів в даних приладах (що працюють в реальному масштабі часу). Це підтвердило необхідність вдосконалення ЕА і підвищення її надійності як центральну проблему електронної техніки. Була визначена мета - микроминиатюризация в результаті функціональної інтеграції компонентів електронних схем на твердотільної основі, тобто створення інтегральних схем (ІС) шляхом інтеграції ЕК. Для технічного втілення ідеї микроминиатюризации ЕА на основі функціональної інтеграції пасивних і активних ЕК були потрібні нові матеріали і апаратура, інші технологічні принципи їх реалізації і контролю. Всі однотипні компоненти ІС слід виготовляти одночасно в єдиному технологічному циклі, використовуючи груповий метод обробки матеріалів, здійснюючи контроль автоматично, на функціональному принципі. Цей напрямок РЕ отримало назву мікроелектроніки. Таким чином, основу мікроелектроніки складають наступні принципи:

ЕА створюється на базі ІС з конструктивною і функціональною інтеграцією мікроприладів - ЕК;

фізичні процеси в Мікроприлад протікають в мікрооб'ємах, в тонких шаруватих структурах;

одночасне виготовлення однотипних елементів конструкції мікроприладів ІС з використанням планарной технології та групової обробки матеріалу;

функціональний контроль ІС і тестових схем.

Появі перших мікроелектронних пристроїв - ІС передували фундаментальні дослідження та технічні розробки в галузі фізики твердого тіла, хімії та радіоелектроніки.

Глава 2. Еволюція інтегральної електроніки

2.1 Інтегральні схеми і етапи розвитку інтегральної електроніки

Інтегральна мікросхема (ІС)- це мікроелектронний виріб, що виконує функції перетворення і обробки сигналів, яке характеризується щільною упаковкою елементів так, щоб всі зв'язки і з'єднання між елементами представляли єдине ціле.

Складовою частиною ІС є елементи, які виконують роль електрорадіоелементів (транзисторів, резисторів і ін.) І не можуть бути виділені як самостійні вироби. При цьому активними називають елементи ІМС, що виконують функції посилення або іншого перетворення сигналів (діоди, транзистори та ін.), А пасивними - елементи, що реалізують лінійну передавальну функцію (резистори, конденсатори, індуктивності).

Класифікація інтегральних мікросхем:

За способом виготовлення:

За ступенем інтеграції.

Ступінь інтеграції ІС є показником складності, що характеризується числом містяться в ній елементів і компонентів. Ступінь інтеграції визначається формулою

k = lg (N),

де k - коефіцієнт, що визначає ступінь інтеграції, округлюються до найближчого більшого цілого числа, а N - число елементів і компонентів, що входять в ІС.

Для кількісної характеристики ступеня інтеграції часто використовують такі терміни: якщо k? 1, ІС називають простий ІС, якщо 1< k ? 2 - средней ИС (СИС), если 2 < k ? 4 - большой ИС (БИС), если k ?4 - сверхбольшой ИС (СБИС).

Крім ступеня інтеграції використовують ще такий показник, як щільність упаковки елементів - кількість елементів (найчастіше транзисторів) на одиницю площі кристала. Цей показник характеризує головним чином рівень технології, в даний час він становить більше 1000 елементів / мм 2.

Плівкові інтегральні схеми- це інтегральні схеми, елементи яких нанесені на поверхню діелектричного підстави у вигляді плівки. Їх особливість - в чистому вигляді не існують. Служать тільки для виготовлення пасивних елементів - резисторів, конденсаторів, провідників, індуктивностей.

Мал. 1. Структура плівковою гібридної ІС: 1, 2 - нижній і верхній обкладки конденсатора, З - шар діелектрика, 4 - дротова сполучна шина, 5 - навісний транзистор, 6 - плівковий резистор, 7 - контактний висновок, 8 - діелектрична підкладка

Гібридні ІС - це тонкоплівкові мікросхеми, що складаються з пасивних елементів (резисторів, конденсаторів, контактних майданчиків) і дискретних активних елементів (діодів, транзисторів). Гібридна ІС, показана на рис. 1, являє собою діелектричну підкладку з нанесеними на неї плівковими конденсаторами і резисторами і приєднаним навісним транзистором, база якого з'єднана з верхньою обкладанням конденсатора шиною у вигляді дуже тонкої зволікання.

У напівпровідникових ІСвсі елементи і межелементние з'єднання виконані в обсязі і на поверхні кристала напівпровідника. Напівпровідникові ІС представляють собою плоский кристал напівпровідника (підкладка), в поверхневому шарі якого різними технологічними прийомами сформовані еквівалентні елементам електричної схеми локальні області (діоди, транзистори, конденсатори, резистори та ін.), Об'єднані по поверхні плівковими металевими з'єднаннями (міжз'єднаннями).

В якості підкладок напівпровідникових ІС служать круглі пластини кремнію, германію або арсеніду галію, що мають діаметр 60 - 150 мм і товщину 0,2 - 0,4 мм.

Напівпровідникова підкладка є груповий заготівлею (рис. 2), на якій одночасно виготовляють велику кількість ІС.

Мал. 2. Групова кремнієва пластина: 1 - базовий зріз, 2 - окремі кристали (чіпи)

Після завершення основних технологічних операцій її розрізають на частини - кристали 2, звані також чіпами. Розміри сторін кристалів можуть бути від З до 10 мм. Базовий зріз 1 пластини служить для її орієнтації при різних технологічних процесах.

Структури елементів напівпровідникової ІС - транзистора, діода, резистора і конденсатора, виготовлених відповідним легуванням локальних ділянок напівпровідника методами планарної технології, показані на рис. 3, а-г. Планарная технологія характеризується тим, що всі висновки елементів ІС розташовуються в одній площині на поверхні і одночасно з'єднуються в електричну схему тонкоплівковими міжз'єднаннями. При планарной технології проводиться групова обробка, т. Е. Протягом одного технологічного процесу на підкладках отримують велику кількість ІС, що забезпечує високі технологічність і економічність, а також дозволяє автоматизувати виробництво.

Мал. 3. Структури елементів напівпровідникової ІС: а - транзистора, б - діода, в - резистора, г - конденсатора, 1 - тонкоплівковий контакт, 2 - шар діелектрика, З - емітер; 4 - база, 5 - колектор, 6 - катод, 7 - анод, 8 - ізолюючий шар; 9 - резистивний шар, 10 - ізолюючий шар, 11 - пластина, 12, 14 - верхній і нижній електроди конденсатора, 13 - шар діелектрика

Всуміщених ІС(Рис. 4), що є варіантом напівпровідникових, на кремнієвій підкладці створюють напівпровідникові і тонкоплівкові елементи. гідність цих схем полягає в тому, що в твердому тілі технологічно важко виготовляти резистори заданого опору, так як воно залежить не тільки від товщини легованого шару напівпровідника, а й від розподілу питомого опору по товщині. Доведення опору до номінального значення після виготовлення резистора також представляє значні труднощі. Напівпровідникові резистори мають помітної температурної залежністю, що ускладнює розробку ІС.

Мал. 4. Структура суміщеної ІС: 1 - плівка діоксиду кремнію, 2 - діод, З - плівкові внутрісхемние з'єднання, 4 - тонкоплівковий резистор, 5, 6, 7 - верхній і нижній електроди тонкопленочного конденсатора і діелектрик, 8 - тонкоплівкові контакти, 9 - транзистор , 10 - кремнієва пластина.

Крім того, в твердому тілі також вельми важко створювати конденсатори. Для розширення номінальних значень опорів резисторів і ємностей конденсаторів напівпровідникових ІС, а також поліпшення їх робочих характеристик розроблена заснована на технології тонких плівок комбінована технологія, яка називається технологією суміщених схем. В цьому випадку активні елементи ІС (можна і деякі некритичні за номінальним опору резистори) виготовляють в тілі кремнієвого кристала дифузійним методом, а потім вакуумним нанесенням плівок (як в плівкових ІС) формують пасивні елементи - резистори, конденсатори і межсоединения.

Елементна база електроніки розвивається безупинно зростаючими темпами. Кожне поколінь, з'явившись в певний момент часу, продовжує вдосконалюватися в найбільш виправданих напрямках. Розвиток виробів електроніки від покоління до покоління йде в напрямку їх функціонального ускладнення, підвищення надійності і терміну служби, зменшення габаритних розмірів, маси, вартості і споживаної енергії, спрощення технології і поліпшення параметрів електронної апаратури.

Становлення мікроелектроніки як самостійної науки стало можливим завдяки використанню багатого досвіду і бази промисловості, що випускає дискретні напівпровідникові прилади. Однак у міру розвитку напівпровідникової електроніки з'ясувалися серйозні обмеження застосування електронних явищ і систем на їх основі. Тому мікроелектроніка про-должает просуватися швидкими темпами як в напрямку вдосконалення напівпровідникової інтегральної технології, так і в напрямку використання нових фізичних явищ. радіоелектронний інтегральний мікросхема

Вироби мікроелектроніки: інтегральні мікросхеми різної ступенів інтеграції, мікросхеми, мікропроцесори, міні- і мікро-ЕОМ - дозволили здійснити проектування та промислове виробництво функціонально складної радіо- та обчислювальної апаратури, що відрізняється від апаратури попередніх поколінь кращими параметрами, вищими надійністю і терміном служби, меншими споживаної енергією і вартістю. Апаратура на базі виробів мікроелектроніки знаходить широке застосування у всіх сферах діяльності людини.

Створенню систем автоматичного проектування, промислових роботів, автоматизованих і автоматичних виробничих ліній, засобів зв'язку і багато чому іншому сприяє мікроелектроніка.

Перший етап

До першого етапу належить винахід в 1809 році російським інженером Ладигін лампи розжарювання.

Відкриття в 1874 році німецьким вченим Брауном випрямного ефекту в контакті метал-напівпровідник. Використання цього ефекту російським винахідником Поповим для детектування радіосигналу дозволило створити йому перший радіоприймач. Датою винаходу радіо прийнято вважати 7 травня 1895 р коли Попов виступив з доповіддю і демонстрацією на засіданні фізичного відділення російського фізико-хімічного товариства в Петербурзі. У різних країнах велися розробки і дослідження різних типів простих і надійних обнаружителей високочастотних коливань - детекторів.

Другий етап

Другий етап розвитку електроніки почався з 1904 р коли англійський учений Флемінг сконструював електровакуумний діод. За ним послідувало винахід першої підсилювальної лампи - тріода в 1907 році.

1913 - 1919 роки - період різкого розвитку електронної техніки. У 1913 р німецький інженер Мейснер розробив схему лампового регенеративного приймача і за допомогою тріода отримав незгасаючі гармонійні коливання.

У Росії перші радіолампи були виготовлені в 1914 році в Санкт-Петербурзі консультантом російського суспільства бездротового телеграфування Миколою Дмитровичем Папалексі, майбутнім академіком АН СРСР.

третій етап

Третій період розвитку електроніки - це період створення і впровадження дискретних напівпровідникових приладів, що почався з винаходу крапкового транзистора. У 1946 році при лабораторії "Белл Телефон" була створена група на чолі з Вільямом Шоклі, яка проводила дослідження властивостей напівпровідників на Кремнии і Німеччини. Група проводила як теоретичні, так і експериментальні дослідження фізичних процесів на межі поділу двох напівпровідників з різними типами електричної провідності. В результаті були винайдені: трьохелектродні напівпровідникові прилади - транзистори. Залежно від кількості носіїв заряду транзистори були розділені на:

Уніполярні (польові), де використовувалися однополярні носії.

Біполярні, де використовувалися різнополярні носії (електрони і дірки).

Винахід транзисторів стало знаменною віхою в історії розвитку електроніки і тому його автори Джон Бардін, Уолтер Браттейн і Вільям Шоклі були удостоєний Нобелівської премії з фізики за 1956 р

поява мікроелектроніки

З появою біполярних польових транзисторів почали втілюватися ідеї розробки малогабаритних ЕОМ. На їх основі стали створювати бортові електронні системи для авіаційної і космічної техніки. Так як ці пристрої містили тисячі окремих електрорадіоелементів і постійно потрібно все більше і більше їх збільшення, з'явилися і технічні труднощі. Зі збільшенням числа елементів електронних систем практично не вдавалося забезпечити їх працездатність відразу ж після збирання, і забезпечити, в подальшому, надійність функціонування систем. Проблема якості монтажно-складальних робіт стало основною проблемою виробників при забезпеченні працездатності і надійності радіоелектронних пристроїв. Рішення проблеми межсоединений і стало передумовою до появи мікроелектроніки. Прообразом майбутніх мікросхем послужила друкована плата, в якій всі поодинокі провідники об'єднані в єдине ціле і виготовляються одночасно груповим методом шляхом підбурювання мідної фольги з площиною фольгированного діелектрика. Єдиним видом інтеграції в цьому випадку є провідники. Застосування друкованих плат хоча і не вирішує проблеми мініатюризації, проте вирішує проблему підвищення надійності межсоединений. Технологія виготовлення друкованих плат не дає можливості виготовити одночасно інші пасивні елементи крім провідників. Саме тому друковані плати не перетворилися в інтегральні мікросхеми в сучасному розумінні. Першими були розроблені в кінці 40х років товстоплівкові гібридні схеми, в основу їх виготовлення була покладена вже відпрацьована технологія виготовлення керамічних конденсаторів, що використовує метод нанесення на керамічну підкладку через трафарети паст, що містять порошок срібла і скла.

Тонкоплівкова технологія виробництва інтегральних мікросхем включає в себе нанесення в вакуумі на гладку поверхню діелектричних підкладок тонких плівок різних матеріалів (які проводять, діелектричних, резистивних).

четвертий етап

У 1960 році Роберт Нойс з фірми Fairchild запропонував і запатентував ідею монолітної інтегральної схеми і, застосувавши планарную технологію виготовив перші кремнієві монолітні інтегральні схеми.

Сімейство монолітних транзисторних-транзисторних логічних елементів з чотирма і більше біполярними транзисторами на одному кристалі кремнію було випущено фірмою Fairchild вже в лютому 1960 року і отримало назву "мікрологіка". Планарная технологія Хорні і монолітна технологія Нойса заклали в 1960 році фундамент розвитку інтегральних мікросхем, спочатку на біполярних транзисторах, а потім 1965-85 рр. на польових транзисторах і комбінаціях тих і інших.

Два директивних рішення прийнятих в 1961-1962 рр. вплинули на розвиток виробництва кремнієвих транзисторів і ІС. Рішення фірми IBM (Нью-Йорк) з розробки для перспективної ЕОМне феромагнітних запам'ятовуючих пристроїв, а електронних ЗУ (запам'ятовуючих пристроїв) на базі n-канальних польових транзисторів (метал-окисел-напівпровідник - МОП). Результатом успішного виконання цього плану був випуск в 1973р. універсальної ЕОМ з МОП ЗУ - IBM- 370/158. Директивні рішення фірми Fairchild передбачають розширення робіт в напівпровідникової науково-дослідної лабораторії з дослідження кремнієвих приладів і матеріалів для них.

Тим часом в липні 1968 р Гордон Мур і Роберт Нойс йдуть з відділення напівпровідників фірми Fairchild і 28 червня 1968 року організовують крихітну фірму Intel з дванадцяти чоловік, які орендують кімнатку в Каліфорнійському місті Маунтін-В'ю. Завдання, яке поставили перед собою Мур, Нойс і примкнув до них фахівець з хімічної технології - Ендрю Гроув, використовувати величезний потенціал інтеграції великого числа електронних компонентів на одному напівпровідниковому кристалі для створення нових видів електронних приладів.

У 1997 році Ендрю Гроув став "людиною року", а очолювана ним компанія Intel, яка стала однією з провідних в силіконової долини в Каліфорнії, стала виробляти мікропроцесори для 90% всіх персональних комп'ютерів планети. Поява інтегральних мікросхем зіграла вирішальну роль в розвиток електроніки поклавши початок новому етапу мікроелектроніки. Мікроелектроніку четвертого періоду називають схематичної, тому що в складі основних базових елементів можна виділити елементи еквівалентні дискретним електро-радіоелементів і кожної інтегральної мікросхеми відповідає певна принципова електрична схема, як і для електронних вузлів апаратури попередніх поколінь.

Інтегральні мікросхеми стали називатися мікроелектронні пристрої, що розглядаються як єдиний виріб, що має високу щільність розташування елементів еквівалентних елементів звичайної схеми. Ускладнення, які виконуються мікросхемами функцій, досягається підвищенням ступеня інтеграції.

настоящїїелектронікі

В даний час мікроелектроніка переходить на якісно новий рівень - наноелектроніку.

Наноелектроніка в першу чергу базується на результатах фундаментальних досліджень атомних процесів в напівпровідникових структурах зниженою розмірності. Квантові точки, або нульмерние системи, являють собою граничний випадок систем зі зниженою розмірністю, які складаються з масиву атомних кластерів або острівців нанометрових розмірів в напівпровідникової матриці, які проявляють самоорганізацію в епітаксійних гетероструктурах.

Одним з можливих робіт пов'язаних з наноелеткронікой є роботи по створенню матеріалів та елементів ІК-техніки. Вони затребувані підприємствами галузі і є основою для створення в найближчому майбутньому систем "штучного" (технічного) зору з розширеним, у порівнянні з біологічним зором, спектральним діапазоном в ультрафіолетовій та інфра-червоною областях спектру. Системи технічного зору і фотонні компоненти на наноструктурах, здатні отримувати і обробляти величезні масиви інформації, стануть основою принципово нових телекомунікаційних пристроїв, систем екологічного та космічного моніторингу, тепловидения, нанодіагностікі, робототехніки, високоточної зброї, засобів боротьби з тероризмом і т.д. Застосування напівпровідникових наноструктур значно зменшить габарити пристроїв спостереження і реєстрації, зменшить енергоспоживання, поліпшить вартісні характеристики і дозволить використовувати переваги масового виробництва в мікро- і наноелектроніки найближчого майбутнього.

2.2 Роль тонкопленочной технології у розвитку інтегральної електроніки

Тонкопленочноє напрямок інтегральної електроніки засновано на послідовному нарощуванні плівок різних матеріалів на загальних підставах (підкладці) з одночасним формуванням з цих плівок мікро деталей (резисторів, конденсаторів, контактних майданчиків і ін.) І внутрісхемних з'єднань.

Порівняно недавно напівпровідникові (тверді) і тонкоплівкові гібридні ІС розглядалися як конкуруючі напрямки в розвитку інтегральної електроніки. В останні роки стало очевидно, що ці два напрямки аж ніяк не виключають, а скоріше, навпаки, взаємно доповнюють і збагачують один одного. Більш того, до сьогоднішнього дня не створені (так, мабуть, в цьому і немає необхідності) інтегральні схеми, що використовують будь-якої один вид технології. Навіть монолітні кремнієві схеми, що виготовляються в основному по напівпровідникової технології, одночасно застосовують такі методи, як вакуумне осадження плівок алюмінію та інших металів для отримання внутрісхемних з'єднань, тобто методи, на яких заснована тонкоплівкова технологія.

Великою перевагою тонкопленочной технології є її гнучкість, що виражається в можливості вибору матеріалів з оптимальними параметрами і характеристиками і в отриманні по суті справи будь-якої необхідної конфігурації і параметрів пасивних елементів. При цьому допуски, з якими витримуються окремі параметри елементів, можуть бути доведені до 1-2%. Це гідність особливо ефективно проявляється в тих випадках, коли точне значення номіналів і стабільність параметрів пасивних компонентів мають вирішальне значення (наприклад, при виготовленні лінійних схем, резистивних і резистивної-ємнісних схем, деяких видів фільтрів, фазочувствительного і виборчих схем, генераторів і т. П .).

У зв'язку з безперервним розвитком і вдосконаленням як напівпровідникової, так і тонкопленочной технології, а також з огляду на все більшого ускладнення ІС, що виражається в збільшенні числа компонентів і ускладненні виконуваних ними функцій, слід очікувати, що в найближчому майбутньому буде відбуватися процес інтеграції технологічних методів і прийомів і більшість складних ІС будуть виготовлятися на основі суміщеної технології. При цьому можна отримати такі параметри і таку надійність ІС, яких не можна досягти при використанні кожного виду технології окремо. Наприклад, при виготовленні напівпровідникової ІС всі елементи (пасивні та активні) виконуються в одному технологічному процесі, тому параметри елементів виявляються взаємопов'язаними. Визначальними є активні елементи, так як зазвичай в якості конденсатора використовується перехід база - колектор транзистора, а в якості резистора - дифузійна область, що виходить при створенні бази транзистора. Не можна оптимізувати параметри одного елемента, не змінивши одночасно характеристики інших. При заданих характеристиках активних елементів змінювати номінали пасивних елементів можна лише зміною їх розмірів.

При використанні поєднаною технології активні елементи виготовляються найчастіше методами планарної технології в пластині кремнію, а пасивні роками тонкопленочной технології на окисленої поелементно (резистори, а іноді і конденсатори) - поверхні тієї ж самої кремнієвої пластини. Однак процеси виготовлення активної і пасивної частин ІС рознесені за часом. Тому характеристики пасивних елементів значною мірою незалежні і визначаються вибором матеріалу, товщиною плівок і їх геометрією. Оскільки транзистори поєднаною ІС знаходяться всередині підкладки, розміри такої схеми можуть бути значно зменшені у порівнянні з гібридними ІВ, які використовують дискретні активні елементи, що займають порівняно багато місця на підкладці.

Схеми, виготовлені по поєднаною технології, мають цілий ряд безперечних достоїнств. Так, наприклад, при цьому є можливість отримання на малій площі резисторів з великою величиною і малим температурним коефіцієнтом опору, мають дуже вузьку ширину і велике поверхневе опір. Контроль швидкості осадження в процесі отримання резисторів дозволяє виготовити їх з дуже високою точністю. Резисторам, отриманим шляхом осадження плівок, не властиві струми витоку через підкладку навіть при високих температурах, а порівняно велика теплопровідність підкладки перешкоджає можливості появи в схемах ділянок з підвищеною температурою.

висновок

Для сучасного етапу розвитку інтегральної електроніки характерні тенденції подальшого підвищення робочих частот і зменшення часу перемикання, збільшення надійності, зниження витрат на матеріали і процес виготовлення ІС.

Зниження вартості ІС вимагає розробки якісно нових принципів їх виготовлення з використанням процесів, в основі яких лежать близькі за характером фізико-хімічні явища, що, з одного боку, є передумовою для подальшої інтеграції однорідних технологічних операцій виробничого циклу і, з іншого боку, відкриває принципові можливості управління всіма операціями від ЕОМ. Необхідність якісних змін в технології і технічного переозброєння галузі диктується також переходом до наступного етапу розвитку мікроелектроніки - функціональної електроніці, в основі якої лежать оптичні, магнітні, поверхневі та плазмові явища, фазові переходи, електронно-фононні взаємодії, ефекти накопичення і перенесення заряду і ін.

Критерієм "прогресивності" технологічного процесу поряд з поліпшенням параметрів і характеристик самого виробу є висока економічна ефективність, яка визначається низкою приватних, взаємопов'язаних критеріїв, що забезпечують можливість побудови комплектів повністю автоматизованого високопродуктивного обладнання з тривалим терміном експлуатації.

Найбільш важливими приватними критеріями є:

універсальність, т. е. можливість проведення всього (або переважної більшості операцій) виробничого циклу за допомогою одних і тих же технологічних прийомів;

безперервність, що є передумовою для подальшої інтеграції (об'єднання) цілого ряду технологічних операцій виробничого циклу, що поєднується з можливістю використання одночасної груповий обробки значної кількості виробів або напівфабрикатів;

висока швидкість проведення всіх основних операцій технологічного процесу або ж можливість їх інтенсифікації, наприклад, в результаті впливу електричних і магнітних полів, лазерного випромінювання та ін .;

відтворюваність параметрів на кожній операції і високий відсоток виходу як напівфабрикатів, так і придатних виробів;

технологічність конструкції виробу або напівфабрикату, що відповідає вимогам автоматизованого виробництва (можливості автоматизованої завантаження, базування, монтажу, складання та ін.), що має знайти своє відображення в простоті форми, а також обмеженості допусків на габаритні і базові розміри;

формалізація, т. е. можливість складання (на основі аналітичних залежностей параметрів вироби від параметрів технологічного процесу) математичного опису (алгоритму) кожної технологічної операції і подальшого управління всім технологічним процесом за допомогою ЕОМ;

адаптивність (життєвість) процесу, т. е. здатність тривалого існування в умовах безперервного появи і розвитку нових конкурентоспроможних процесів і можливість швидкого перестроювання обладнання під виготовлення нових видів виробів без істотних капітальних витрат.

Більшості з перерахованих критеріїв задовольняють процеси, що використовують електронні та іонні явища, що відбуваються в вакуумі і розріджених газах, за допомогою яких можна виробляти:

іонну розпилення металів, сплавів, діелектриків і напівпровідників з метою отримання плівок різної товщини і складу, межсоединений, ємнісних структур, межслойной ізоляції, межслойной розводки;

іонне травлення металів, сплавів, напівпровідників і діелектриків з метою видалення окремих локалізованих ділянок при отриманні конфігурації ІС;

полум'яне анодування з метою отримання окисних плівок;

полімеризацію органічних плівок в місцях, опромінених електронами, з метою отримання органічних ізоляційних шарів;

очистку і полірування поверхні підкладок;

вирощування монокристалів;

випаровування матеріалів (в тому числі тугоплавких) і перекристаллизацию плівок;

мікрофрезерованіе плівок;

микросварки і мікропайку з метою приєднання висновків ІС, а також герметизацію корпусів;

безконтактні методи контролю параметрів ІС.

Спільність фізико-хімічних явищ, на яких базуються перераховані процеси показує принципову можливість їх подальшої інтеграції з метою створення нової технологічної бази високопродуктивного автоматизованого виробництва інтегральних схем і приладів функціональної електроніки.

література

1. Росардо Л. Фізична енергетика і мікроелектроніка. - М .: Вища школа, 1991.

2. Феррі Д., Ейкерс Л., Гринич Е. Електроніка ультрабольшой інтегральних схем. - М .: Мир, 1991.

3. Броудай І., Мерей Дж. фізичні основимікротехнології. - М.: Мир, 1985.

4. Херман М. Напівпровідникові сверхрешетки. - М .: Мир, 1989.

5. Лихарев К.К., Семенов В.К., Зорін А.Б. Нові можливості для надпровідникової електроніки. "Підсумки науки і техніки", сер. "Надпровідність". - М .: 1989.

6. Беккер Я.М., Гуревич А.С. Новий ізоляційний матеріал і його застосування в кабелях зв'язку. - Льон. Промисловість, 1958, №5-6, с.89.

7. Буа Д., Розеншер Е. Фізичні межі можливого в мікроелек-тронік. "Фізика за кордоном", сер. А. - М .: Мир, 1991.

8. 3ентуіт Е. Фізика поверхні. - М .: Світ, 1990..

9. Беккер Я.М., Берг І.В. Виготовлення мініатюрних інтегральних елементів пам'яті за допомогою випромінювання ОКГ / Зб. "Використання оптичних квантових генераторів в приладобудуванні". - ЛДНТП, 1967, с.10.

10. Семенов Ю.Г., Контроль якості. - М .: Вища школа, 1990..

11. Єфімов І.Є., Кальман І.Г., Мартинов Є.І. Надійність твердих інтегральних схем. - М: Изд-во стандартов, 1979.

12. Чіріхін С.Н. Засоби автоматизації приладобудування діагностичних знань в експертних системах. - "Зарубіжна радіоелектроніка", 1991, №8, с.7.

13. Беккер Я.М. Молекулярна електроніка Учеб.пособие. - Літма, 1990..

14. Марголін В.І., Жарбеев В.А., Тупик В.А. Фізичні основи мікроелектроніки через у: Академія, 2008 - 400 с.

15. Беккер Я.М., Ткалич В.Л. Діагностика, контроль та прогнозування надійності БІС ЗУ, СПб, СПб ГУ ІТМО, 2005 р

16. Нанотехнології в електроніці. Під редакцією Чаплитіна Ю.А. - М .: Техносфера, 2005 - 448 с.

Розміщено на Allbest.ru

подібні документи

Поняття, області, основні розділи і напрями розвитку електроніки. Загальна характеристика квантової, твердотільної і вакуумної електроніки, напрямки їх розвитку та застосування в сучасному суспільстві. Переваги та недоліки плазмової електроніки.

реферат, доданий 08.02.2013


Каталітичні і некаталітичні реакції, метод анодування, метод електрохімічного осадження плівок для інтегральної електроніки. Суть методу газофазного осадження для отримання покриття з AlN. Физикохимия отримання плівкових покриттів.

курсова робота, доданий 29.04.2011


Використання параметричних ферорезонансним стабілізаторів напруги. Конструктивно-технологічне виконання інтегральної мікросхеми. Розрахунок інтегрального транзистора і його характеристики. Розробка технічних вимог і топології мікросхеми.

курсова робота, доданий 15.07.2012


Дослідження зародження та етапів розвитку твердотільної електроніки. Наукові відкриття Майкла Фарадея, Фердинанда Брауна (створення бездротової телеграфії). Кристалічний детектор Пикарда - "котячий вус". Розробка детектора-генератора О.В. Лосєвим.

реферат, доданий 09.12.2010


Розробка топології виготовлення бескорпусной інтегральної мікросхеми на основі тонкоплівкової технології. Схема технічні дані і використовувані матеріали. Розробка комутаційної схеми з'єднань. Розрахунок тонкоплівкових елементів мікросхеми.

курсова робота, доданий 07.08.2013


Розробка підсилювача слабких сигналів у вигляді інтегральної мікросхеми (ІМС) в корпусі. Вибір технології виготовлення. Розрахунок геометричних розмірів і топології елементів інтегральної мікросхеми. Вибір навісних компонентів, типорозміру плати і корпусу.

курсова робота, доданий 29.10.2013


Створення інтегральних схем і розвиток мікроелектроніки по всьому світу. Виробництво дешевих елементів електронної апаратури. Основні групи інтегральних схем. Створення першої інтегральної схеми Кілбі. Перші напівпровідникові інтегральні схеми в СРСР.

реферат, доданий 22.01.2013


Основні принципи побудови АМ-ЧМ приймачів. Аналіз схеми електричної принципової ІМС TA2003. Розробка фізичної структури кристала, технологічного маршруту виготовлення і топології інтегральної мікросхеми. Компонування елементів і блоків.

дипломна робота, доданий 01.11.2010


Електричні параметри інтегральної мікросхеми (ІМС). Розрахунок параметрів моделі польового транзистора з керуючим p-n-переходом. Моделювання схеми включення истокового повторювача. Розробка топології і технологічного маршруту виготовлення ІМС.

дипломна робота, доданий 29.09.2010


Етапи розвитку інформаційної електроніки. Підсилювачі електричних сигналів. Розвиток напівпровідникової інформаційної техніки. Інтегральні логічні та аналогові мікросхеми. Електронні автомати з пам'яттю. Мікропроцесори та мікроконтролери.

Б. В. Малин

Недавно не стало Б. В. Малина - одного з перших російських фахівців в області мікроелектроніки, розробника і творця першої серії вітчизняних інтегральних схем.

Незадовго до смерті на прохання редакції і співробітників кафедри мікроелектроніки МІФІ Борис Володимирович почав роботу над статтею про створення першої вітчизняної інтегральної схеми.

Віддаючи останню шану непересічній людині, фахівця, вчителю, ми публікуємо авторський малюнок статті, що залишилася, на жаль, незавершеною.

А. Осипов, науковий редактор

передумови створення- наявність виробництва біполярних і уніполярних транзисторів, теорія розрахунку таких транзисторів Шоклі, Десе і Росса, Теснера. Розробки головного транзисторного інституту - НДІ-35 (НДІ "Пульсар"). У вітчизняній технології розробки і виробництва транзисторів період до початку 60-х років характерний використанням монокристалів германію в якості вихідного матеріалу і випуск тільки біполярних транзисторів. Уніполярні транзистори не випускалися. Техніка інтегральних схем вимагала наявності обох типів транзисторів в якості активних елементів мікроелектронних схем різного функціонального призначення та впровадження технології монокристалів кремнію. В період 1957-1961 рр. автором були розроблені германієві уніполярні транзистори серії 339, і на основі цих робіт була захищена дисертація.

концепції мініатюризаціїі розвитку мікроелектроніки - мікромодульному техніка і американський проект "Тінкертой" Армії США, освоєний в КБ-1. Одночасно з розвитком виробництва біполярних транзисторів і їх використання в оборонній і космічній техніці Головним транзисторним НДІ-35 розвивалася техніка та технологія їх схемотехнічного застосування, в першу чергу, в якості стандартних конструктивних схемних елементів за програмою мікромодулів - основні розробники Барканов (КБ-1) і Нєвєжин (НДІ-35). В основі лежали принципи мініатюризації транзисторів і радіодеталей, а також принципи автоматизації збирання з мініатюрних стандартних деталей набору стандартних блоків різних схем (по типу проекту "Тінкертой" Армії США).

Освоєння критичної технології на кремнії- планарная технологія кремнію. МЕП. Стратегічним проривом в США в області створення транзисторів і інтегральних схем треба вважати розробку і виробниче впровадження технології на кремнії, особливо такої критичної технології як планарная. У вітчизняній виробничій практиці освоєння планарной технології практично було розпочато тільки в 1962 році з нульового рівня.

Істотним поштовхом до розвитку робіт з'явився винахід кремнієвих інтегральних схем в 1959 році в США Джеком Кілбі і їх виробництво американською фірмою "Тексас" для використання в системі наведення ракети "Мінітмен". Спроби створення об'ємних інтегральних вітчизняних схем на германии здійснювалися автором в НДІ-35 в 1959-1962 роках. З 1959 року розробки вітчизняних кремнієвих інтегральних схем, по суті справи, представляли собою безперервний процес конкурентної заочної боротьби з Джеком Кілбі.

Діяли концепції повторення і копіювання американського технологічного досвіду - методи так званої "зворотної інженерії" МЕП. Зразки-прототипи і виробничі зразки кремнієвих інтегральних схем для відтворення були отримані з США, і їх копіювання було строго регламентовано наказами МЕП (міністр Шокін). Концепція копіювання жорстко контролювалася міністром протягом більше 19 років, протягом яких автор працював в системі МЕП, аж до 1974 року.

Це стосувалося не тільки до розробок мікроелектроніки, а й до створення на її основі комп'ютерної техніки, Наприклад, при відтворенні комп'ютерів серії IВМ-360 - (вітчизняна серія "РЯД 1-2"). Найбільшу технологічну допомогу надавав процес копіювання реальних діючих американських зразків кремнієвих інтегральних схем. Копіювання здійснювалося після розгерметизації і зняття кришки з зразка, копіювання плоского (планарного) малюнка транзисторів і резисторів в схемі, а також після дослідження під мікроскопом структури всіх функціональних областей. Результати копіювання випускалися у вигляді робочих креслень і технологічної документації.

Створення першої вітчизняної кремнієвої інтегральної схемибуло сконцентровано на розробці і виробництві з військовим прийманням серії інтегральних кремнієвих схем ТС-100 (37 елементів - еквівалент схемотехнической складності тригера, аналога американських ІС серії SN-51 фірми Texas Instruments). Роботи проводились НДІ-35 (директор Трутко) і Фрязінскім заводом (директор Колмогоров) за оборонним замовленням для використання в автономному висотомірі системи наведення балістичної ракети.

Розробка включала шість типових інтегральних кремнієвих планарних схем серії ТС-100 і з організацією досвідченого виробництва зайняла в НДІ-35 три роки (з 1962 по 1965 рік). Ще два роки пішло на освоєння заводського виробництва з військовим прийманням у Фрязіно (1967 рік). Аналіз впровадження циклу планарной технології (понад 300 технологічних операцій) у вітчизняній практиці показав, що цю критичну технологію довелося освоювати з нульового рівня і практично самостійно, без допомоги ззовні, в тому числі, і з технологічного устаткування. Над вирішенням цієї проблеми працював колектив у 250 осіб науково-технологічного відділу НДІ-35 і досвідченого цеху, спеціально створеного при відділі. Одночасно відділ служив полігоном для навчання фахівців багатьох підприємств МЕП, освоювали цю технологію. Наприклад, фахівці напівпровідникового заводу 2-го Головного управління МЕП в Воронежі (директор Колесников, ведучий - Нікішин), навчалися саме в цьому відділі.

Основна увага при розробці планарной технології було приділено виробничому освоєнню техніки промислової фотолитографии з високою оптичною роздільною здатністю, аж до 1000-2000 ліній на міліметр. Ці роботи велися в тісній взаємодії з фахівцями-оптиками з Літма (Капустіна) та ГОІ (Ленінград).

Велику роль зіграли також розробки відділу по автоматизації планарной технології та конструювання спеціального технологічного обладнання (провідний конструктор Захаров). Розроблялися автоматизовані агрегати пооперационной обробки кремнієвих технологічних пластин (відмивання, нанесення фоторезиста, конвеєрне окислення і т.п.) на основі використання пневмоавтоматики і Пневмоніка.

У 1964 році науково-технологічний відділ НДІ-35 по розробці інтегральних схем відвідав Голова ВПК Смирнов. Після цього візиту відділ отримав японське наукове обладнання, яке було використано в перспективних розробках. Навесні 1965 року відбувся візит в досвідчений цех науково-технологічного відділу НДІ-35 по розробці кремнієвих інтегральних схем Голови Ради Міністрів Косигіна. За період розробки з 1962 до 1967 року автору, як начальнику відділу, доводилося неодноразово доповідати про хід робіт Голові ДКНТ і зам. голови РМ Руднєву, Президенту АН Келдишу, а також бути в постійному контакті з відділом науки ВПК і оборонним відділом ЦК, в той час відділом авіаційної техніки Міністерства оборони, який керував організацією військової приймання.

Створення Зеленограда.Зеленоград - центр мікроелектроніки в складі 6 підприємств з досвідченими заводами, вітчизняний аналог Кремнієвої долини в Каліфорнії. Автор в початку 1963 роки читав курс лекцій з чинним директору Зеленограда, заст. Міністра МЕП Ф. В. Лукіна, на основі яких складалися технічні пропозиції щодо розвитку напівпровідникового машинобудування для Зеленограда, зокрема, по термічним процесам і фотолітографії (для директора Савіна), для закупівель технологічного обладнання по імпорту (групи Назарьяна і Стружінского), в тому числі, для дослідно-показового заводу у Фрязіно.

результати розробокавтора зафіксовані і підтверджуються рядом науково-технологічних звітів НДІ-35, авторськими свідоцтвами, поруч статей, опублікованих у збірниках "Напівпровідникові прилади та їх застосування", "Мікроелектроніка" і виданими книгами та брошурами за період до 1974 року.

Всього років двадцять п'ять тому радіоаматорам і фахівцям старшого покоління довелося займатися вивченням нових на той час приладів - транзисторів. Нелегко було відмовлятися від електронних ламп, до яких так звикли, і перемикатися на тісняться і все розростається «сімейство» напівпровідникових приладів.

А зараз це «сімейство» все більше і більше стало поступатися своїм місцем в радіотехніці і електроніці напівпровідникових приладів новейшею покоління - інтегральних мікросхем, часто званим скорочено ІМС.

Що таке інтегральна мікросхема

інтегральна мікросхема- це мініатюрний електронний блок, що містить в загальному корпусі транзистори, діоди, резистори та інші активні і пасивні-елементи, число яких може досягати декількох десятків тисяч.

Одна мікросхема Може замінити цілий блок радіоприймача, електронної обчислювальної машини (ЕОМ) і електронного автомата. «Механізм» наручних електронних годинників, наприклад, - це всього лише одна більшою мікросхема.

За своїм функціональним призначенням інтегральні мікросхеми діляться на дві основні групи: аналогові, або лінійно-імпульсні, і логічні, або цифрові, мікросхеми.

Аналогові мікросхеми призначаються для посилення, генерування і перетворення електричних коливань різних частот, наприклад, для приймачів, підсилювачів, а логічні - для використання в пристроях автоматики, в приладах з цифровим відліком часу, в ЕОМ.

Цей практикум присвячується знайомству з пристроєм, принципом роботи і можливим застосуванням найпростіших аналогових і логічних інтегральних мікросхем.

На аналогової мікросхемі

З величезного «сімейства» аналогових найпростішими є мікросхеми-близнюки »К118УН1А (К1УС181А) і К118УН1Б (К1УС181Б), що входять в серію К118.

Кожна з них являє собою підсилювач, що містить ... Втім, про електронну «начинку» краще поговорити лозже. А поки будемо вважати їх «чорними скриньками» з висновками для підключення до них джерел живлення, додаткових деталей, вхідних і вихідних ланцюгів.

Різниця ж між ними полягає лише в їх коефіцієнтах посилення коливань низьких частот: коефіцієнт посилення мікросхеми К118УН1А на частоті 12 кГц складає 250, а мікросхеми К118УН1Б - 400.

На високих частотах коефіцієнт посилення цих мікросхем однаковий - приблизно 50. Так що будь-яка з них може бути використана для посилення коливань як низьких, так і високих частот, а значить, і для наших дослідів. Зовнішній вигляді умовне позначення цих мікросхем-підсилювачів на принципових схемах пристроїв показані на рис. 88.

Корпус у них пластмасовий прямокутної форми. Зверху на корпусі - мітка, що служить точкою відліку номерів висновків. Мікросхеми розраховані на живлення від джерела постійного струму напругою 6,3 В, яке подають через висновки 7 (+ Uпит) і 14 (— Uпіт).

Джерелом живлення може бути блок живлення з регульованим вихідним напругою або батарея, складена з чотирьох елементів 334 і 343.

Перший досвід з мікросхемою К118УН1А (або К118УН1Б) проводь за схемою, наведеною на рис. 89. Як монтажної плати використовуй картонну пластинку розмірами приблизно 50X40 мм.

мікросхему висновками 1, 7, 8 і 14 припаяй до дротяних дужках, пропущеним через проколи в картоні. Всі вони будуть виконувати роль стійок, що утримують мікросхему на платі, а дужки висновків 7. і 14, крім того, сполучними контактами з батареєю GB1 (Або мережевим блоком живлення).

Між ними по обидва боки від мікросхеми зміцни ще по два-три контакти, які будуть проміжними для додаткових деталей. Змонтуй на платі конденсатори З 1(Типу К50-6 або К50-3) і С2(КЯС, БМ, МБМ), підключи до виходу мікросхеми головні телефони В 2.

До входу мікросхеми підключи (через конденсатор З 1)електродинамічний мікрофон В 1будь-якого типу або телефонний капсуль ДЕМ-4м, включи харчування і, притиснувши щільніше телефони до вух, постукай легенько олівцем по мікрофону. Якщо помилок в монтажі немає, в телефонах повинні бути чутні звуки, що нагадують клацання по барабану.

Попроси товариша сказати щось перед мікрофоном - в телефонах почуєш його голос. Замість мікрофона до входу мікросхеми можеш підключити радіотрансляційний (абонентський) гучномовець з його согласующим трансформатором. Ефект буде приблизно таким же.

Продовжуючи досвід з телефонним пристроєм односторонньої дії, включи між загальним (мінусовим) провідником ланцюга харчування і виведенням 12 мікросхеми електролітичний конденсатор СЗ,позначений на схемі штриховими лініями. При цьому гучність звуку в телефонах повинна зрости.

Телефони стануть звучати ще голосніше, якщо такий же конденсатор включити в ланцюг виведення 5 (На рис, 89 - конденсатор С4).Але якщо при цьому підсилювач збудиться, то між загальним проводом і виведенням 11 доведеться включити електролітичний конденсатор ємністю 5 - 10 мкФ на. Номінальну напругу 10 В.

Ще один досвід: включи між висновками 10 і 3 мікросхеми керамічний або паперовий конденсатор ємністю 5 - 10 тис. пикофарад. Що вийшло? У телефонах з'явився безперервний -звук середньої тональності. Зі збільшенням ємності цього конденсатора тон звуку в телефонах повинен знижуватися, а зі зменшенням підвищуватися. Перевір це.

А тепер розкриємо цей «чорний ящик» і розглянемо його «начинку» (рис. 90). Так, це двохкаскадний підсилювач з безпосереднім зв'язком між його транзисторами. Транзистори кремнієві, структури n -р-n. Низькочастотний сигнал, який створюється мікрофоном, надходить (через конденсатор С1) на вхід мікросхеми (висновок 3).

Падіння напруги, що створюється на резисторі R6 в емітерний ланцюга транзистора V2, через резистори R4 і R5 подається на базу транзистора VI і відкриває його. резистор R1 — навантаження цього транзистора. Знімається з нього посилений сигнал надходить на базу транзистора V2 для додаткового посилення.

У дослідному підсилювачі навантаженням транзистора V2 були головні телефони, включені в його колекторний ланцюг, які перетворювали низькочастотний сигнал в звук.

Але його навантаженням міг би бути резистор R5 мікросхеми, якщо з'єднати разом висновки 10 і 9. В такому випадку телефони треба включати між загальним проводом і точкою з'єднання цих висновків через електролітичний конденсатор ємністю в кілька мікрофарад (позитивної обкладкою до мікросхеми).

При включенні конденсатора між загальним проводом і виведенням 12 мікросхеми гучність звуку збільшилася, Чому? Тому що він, шунтуючи резистор R6 мікросхеми, послабив діючу в ній негативний зворотний зв'язок по змінному струмі.

Негативний зворотний зв'язок стала ще слабше, коли ти другий конденсатор включив в базову ланцюг транзистора V1. А третій конденсатор, включений між загальним проводом і виведенням 11, утворив з резистором R7 мікросхеми розв'язують фільтр, що запобігає порушення підсилювача.

Що вийшло при включенні конденсатора між висновками 10 і 5? Він створив між виходом і входом підсилювача позитивний зворотний зв'язок, яка перетворила його в генератор коливань звукової частоти.

Отже, як бачиш, мікросхема К118УН1Б (або К118УН1А) - це підсилювач, який може бути низ-кочастотним або високочастотним, наприклад, в приймальнику. Але він може стати і генератором електричних коливань як низьких, так і високих частот.

Мікросхема в радіоприймачі

Пропонуємо випробувати цю мікросхему в високочастотному тракті приймача, зібраного, наприклад, за схемою, наведеною на рис. 91. Вхідний контур магнітної антени такого приймача утворюють котушка L1 і конденсатор змінної ємності С1. Високочастотний сигнал радіостанції, на хвилю якої контур налаштований, через котушку зв'язку L2 і розділовий конденсатор С2надходить на вхід (висновок 3) мікросхеми Л1.

З виходу мікросхеми (висновок 10, з'єднаний з висновком 9) посилений сигнал подається через конденсатор С4на детектор, діоди VI і V2 якого включені за схемою множення напруги, а виділений їм низькочастотний сигнал телефони В 1перетворять в звук. Приймач харчується від батареї GB1, складеної з чотирьох елементів 332, 316 або п'яти акумуляторів Д-01.

У багатьох транзисторних приймачах підсилювач високочастотного тракту утворюють транзистори, а в цьому - мікросхема. Тільки в цьому і полягає різниця між ними. Маючи досвід попередніх практикумів, ти, сподіваюся, зможеш самостійно змонтувати і гналагодити такий приймач і навіть, якщо забажаєш, доповнити його підсилювачем НЧгдля гучномовного радиоприема.

На логічної мікросхемі

Складовою частиною багатьох цифрових інтегральних мікросхем є логічний елемент І-НЕ, умовне позначення якого ти бачиш на рис. 92, а.Його символом є знак «&», що поміщається всередині прямокутника, зазвичай у верхньому лівому кутку, який замінює союз «І» в англійській мові. Зліва два або більше входів, праворуч - один вихід.

Невеликий гурток, яким починається лінія зв'язку вихідного сигналу, символізує логічне Заперечення «НЕ» на виході мікросхеми. Мовою цифрової техніки «НЕ» означає, що елемент І-НЕ є інвертором, тобто пристроєм, вихідні параметри якого протилежні вхідним.

Електричне стан і роботу логічного елемента характеризують рівнями сигналів на його входах і виході. Сигнал невеликого (або нульового) напруги, рівень якого не перевищує 0,3 - 0,4 В, прийнято (відповідно до двійковій системоючислення) називати логічним нулем (0), а сигнал більш високої напруги (в порівнянні з логічним 0), рівень якого може бути 2,5 - 3,5 В, - логічною одиницею (1).

Наприклад, говорять: «на виході елемента логічна 1». Це означає, що в даний моментна виході елемента з'явився сигнал, напруга якого відповідає рівню логічної 1.

Щоб не заглиблюватися в технологію і пристрій елемента І-НЕ, будемо розглядати його як «чорну скриньку», у якого для електричного сигналу є два входи і один вихід.

Логіка ж елемента полягає в тому, що при подачі на один з його входів логічного О, а на другий вхід логічного 1, на виході з'являється сигнал логічної 1, який зникає при подачі на обидва входи сигналів, відповідних логічної 1.

Для дослідів, що закріплюють в пам'яті це властивість елемента, будуть потрібні найбільш поширена мікросхема К155ЛАЗ, вольтметр постійного струму, свіжа батарея 3336Л і два резистора опором 1 ... 1,2 кОм.

Мікросхема К155ЛАЗ складається з чотирьох елементів 2И-НЕ (рис. 92, б),живляться від одного загального джерела постійного струму напругою 5 В, але кожен з них працює як самостійне логічне пристрій. Цифра 2 в назві мікросхеми вказує на те, що її елементи мають по два входи.

Зовнішнім виглядом і конструктивно вона, як і всі мікросхеми серії К155, не відрізняється від вже знайомої тобі аналогової мікросхеми К118УН1, тільки полярність підключення джерела живлення інша. Тому зроблена раніше тобою картонна плата підійде і для дослідів з цієї мікросхемою. Джерело живлення підключають: +5 В - до висновку 7 » — 5 В - до висновку 14.

Але ці висновки не прийнято позначати на схематичному зображенні мікросхеми. Пояснюється це тим, що на принципових електричних схемах елементи, складові мікросхему, зображують окремо, наприклад, як на рис. 92, ст. Для дослідів можна використовувати будь-який з її чотирьох елементів.

Мікросхему висновками 1, 7, 8 і 14 припаяй до дротяних стійок на картонній платі (як на рис. 89). Один з вхідних висновків будь-якого з її елементів, наприклад, елементу з висновками 1 — 3, з'єднай через ре-.зістор опором 1 ... 1.2 кОм з висновком 14, висновок другого входу - безпосередньо із загальним ( «заземленим») провідником ланцюга харчування, а до виходу елемента підключи вольтметр постійного струму (рис. 93, а).

Включаючи харчування. Що показує вольтметр? Напруга, що дорівнює приблизно 3 В. Ця напруга відповідає сигналу логічної 1 на виході елемента. Тим же вольтметром зміряй напруга на виводі першого входу, І тут, як бачиш, теж логічна 1. Отже, коли на одному з входів елемента логічна 1, а на другому логічний 0, на виході буде логічна 1.

Тепер висновок і другого входу з'єднай через резистор опором 1 ... 1.2 кОм з висновком 14 і одночасно дротяної перемичкою - з загальним провідником, як показано на рис. 93, б.

При цьому на виході, як і в першому досвіді, буде логічна 1. Далі, стежачи за стрілкою вольтметра, видали дротяну перемичку, щоб і на другий вхід подати сигнал, відповідний логічній 1.

Що фіксує вольтметр? Сигнал на виході елемента перетворився в логічний 0. Так воно і повинно бути! А якщо будь-який з входів періодично замикати на загальний провід і тим самим імітувати подачу на нього логічного 0, то з такою ж частотою на виході елемента стануть з'являтися імпульси струму, про що свідчитимуть коливання стрілки вольтметра. Перевір це дослідним шляхом.

Властивість елемента І-НЕ змінювати свій стан під впливом вхідних сигналів широко використовується в різних пристроях цифрової обчислювальної техніки. Радіоаматори ж, особливо початківці, дуже часто використовують логічний елемент як інвертор - пристрій, сигнал на виході якого протилежний вхідному сигналу.

Підтвердити таку властивість елемента може наступний досвід. З'єднай разом висновки обох входів елемента і через резистор опором 1 ... 1,2 кОм підключи їх до висновку 14 (Рис. 93, в).

Так ти подаси на загальний вхід елемента сигнал, відповідний логічній 1, напруга якого можна виміряти вольтметром. Що при цьому виходить на виході?

Стрілка вольтметра, підключеного до нього, трохи відхилилася від нульової позначки шкали. Тут, отже, як і передбачалося, сигнал відповідає логічному 0.

Потім, не відключаючи резистор від виведення 14 мікросхеми, кілька разів поспіль замкни дротяної перемичкою вхід елемента на загальний провідник (на рис. 93, впоказано штриховою лінією зі стрілками) і одночасно стеж за стрілкою вольтметра. Так ти переконаєшся в тому, що коли на вході інвертора логічний 0, на виході в цей час логічна 1 і, навпаки, коли на вході логічна 1 - на виході логічний 0.

Так працює інвертор, особливо часто використовується радіоаматорами в конструюються ними імпульсних пристроях.

Прикладом такого пристрою може служити генератор імпульсів, зібраний по схемі, наведеній на рис. 94. У його працездатності ти можеш переконатися зараз же, витративши на це всього кілька хвилин.

Вихід елемента D1.1 з'єднай з входами елемента D1.2 тієї ж мікросхеми, його вихід - з входами елемента DJ.3, а вихід цього елемента (висновок 8) - з входом елемента D1.1 через змінний резистор R1 . До виходу елемента D1.3 (Між виведенням 8 і загальним провідником) підключи головні телефони B1, a паралельно елементам D1.1 і D1.2 електролітичний конденсатор С1.

Движок змінного резистора встанови в праве (за схемою) положення і включи харчування - в телефонах почуєш звук, тональність якого можна змінювати змінним резистором.

В цьому експерименті елементи D1.1, D1.2 іD1.3, з'єднані між собою послідовно, подібно транзисторів трехкаскадного підсилювача, утворили мультивибратор - генератор електричних імпульсів прямокутної форми.

Мікросхема стала генератором завдяки конденсатору і резистору, який створив між виходом і входом елементів частотозавісімие ланцюга зворотного зв'язку. Змінним резистором частоту імпульсів, що генеруються мультивібратором, можна плавно змінювати приблизно від 300 Гц до 10 кГц.

Яке практичне застосування може знайти таке імпульсний пристрій? Воно може стати, наприклад, квартирним дзвінком, пробником для перевірки працездатності каскадів приймача і підсилювача НЧ, генератором для тренувань з прийому на слух телеграфної азбуки.

Саморобний ігровий автомат на мікросхемі

Подібний пристрій можна перетворити в ігровий автомат «Червоний або зелений?». Схема такого імлульсного пристрою приведена на рис. 95. Тут елементи D1.1, D1.2, D1.3 тієї ж (або такий же) мікросхеми К155ЛАЗ і конденсатор З 1утворюють аналогічний мультивибратор, імпульси якого управляють транзисторами VI і V2, включеними за схемою з загальним емітером.

елемент D1.4 працює як інвертор. Завдяки йому імпульси мультивібратора надходять на бази транзисторів в протифазі і відкривають їх по черзі. Так, наприклад, коли на вході інвертора рівень логічної 1, а на виході рівень логічного 0, то в Ці моменти, часу транзистор В 1відкритий і лампочка HI в його колекторної ланцюга горить, а транзистор V2 закритий і його лампочка Н2не горить.

При наступному імпульсі інвертор змінить свій стан на протилежне. Тепер відкриється транзистор V2 і загориться лампочка Н2,а транзистор VI закриється і лампочка H1 згасне.

Але частота імпульсів, що генеруються мультивібратором, порівняно висока (не менш 15 кГц) і лампочки, природно, не можуть реагувати на кожен імпульс.

Тому вони світяться тьмяно. Але варто натиснути на кнопку S1, щоб її контактами замкнути конденсатор З 1і тим самим зірвати генерацію мультивибратора, як тут же яскраво засвітиться лампочка того з транзисторів, на базі якого в цей момент виявиться напруга, відповідне логічного 1, а інша лампочка зовсім згасне.

Заздалегідь неможливо сказати, яка з лампочок після натискання на кнопку буде продовжувати горіти - можна тільки гадати. У цьому сенс гри.

Ігровий автомат разом з батареєю живлення (3336Л або три елементи 343, з'єднані послідовно) можна розмістити в коробці невеликих розмірів, наприклад в корпусі «кишенькового» приймача.

лампочки розжарювання HI і Н2(МН2,5-0,068 або МН2,5-0,15) розмісти під отворами в лицьовій стінці корпусу і закрий їх ковпачками або пластинками органічного скла червоного і зеленого кольорів. Тут же зміцни вимикач харчування (тумблер ТБ-1) і кнопковий вимикач §1(Типу П2К або КМ-Н) зупинки мультивібратора.

Налагодження ігрового автомата полягає в ретельному підборі резистора R1. Його опір має бути таким, щоб при зупинці мультивибратора кнопкою S1 принаймні 80 - 100 разів число загорянь кожної з лампочок було приблизно однаково.

Спочатку перевір, чи працює мультивібратор. Для цього паралельно конденсатору З 1,е, мкость якого може бути 0,1 ... 0,5 мкФ, підключи електролітичний конденсатор ємністю 20 ... 30 мкФ, а до виходу мультивібратора головні телефони - в телефонах повинен з'явитися звук низької тональності.

Цей звук - ознака роботи мультивібратора. Потім видали електролітичний конденсатор, резистор R1 заміни підлаштування резистором опором 1,2 ... 1,3 кОм, а між висновками 8 і 11 елементів DI.3 і D1.4 включи вольтметр постійного струму. Зміною опору подстро-ечного резистора доможися такого положення, щоб вольтметр показував нульове напруга між виходами цих елементів мікросхеми.

Число грають може бути будь-який. Кожен по черзі натискає на кнопку зупинки мультивібратора. Виграє той, хто при однаковій кількості ходів, наприклад двадцяти натискань на кнопку, більше число раз вгадає кольору загорающихся лампочок після зупинки мультивібратора.

На жаль, частота мультивібратора описаного тут найпростішого ігрового автомата через розрядки батареї дещо змінюється, що, звичайно, позначається на равновероятности запалювання різних лампочок, тому краще живити його від джерела стабілізованої напруги 5 В.

Література: Борисов В. Г. Практикум початківця радіолюбітеля.2-е изд., Перераб. і доп. - М .: ДОСААФ, 1984. 144 с., Іл. 55К.

Давайте повернемося до історії виникнення процесорів.

У 60-х роках ніхто й гадки не мав, що інформаційна революція скоро почнеться. Більш того, навіть самі ентузіасти комп'ютерної справи, впевнені, що за комп'ютерами майбутнє, досить туманно уявляли собі це саме барвисте майбутнє. Багато відкриття, які практично перевернули світ і уявлення громадськості про сучасний світоустрій, з'явилися як би самі собою, за помахом чарівної палички, без будь-якого попереднього планування. Характерна в цьому зв'язку історія розробки першого в світі мікропроцесора.

Покинувши Fairchild Semiconductor, Роберт Нойс (Robert Noyce) і автор відомого закону Гордон Мур (Gordon Moore) вирішили заснувати власну компанію (докладніше про Fairchild Semiconductor див. Статтю "Білява дитя" в Upgrade # 39 (129) за 2003 рік). Нойс сів за друкарську машинку і надрукував бізнес-план майбутнього кита IT-промисловості, якому судилося змінити світ. Ось повний текст цього бізнес-плану.

"Компанія буде брати участь в дослідженнях, розробці, виготовленні та продажу інтегрованих електронних структур, щоб задовольняти потребу промисловості в електронних системах. Вони будуть включати в себе напівпровідникові пристрої в тонкої і товстої оболонці і інші компоненти твердого тіла, використовувані в гібридних і монолітних інтегрованих структурах.

Різноманітність процесів буде встановлено на лабораторному і виробничому рівнях. Вони включають: вирощування кристалів, розрізання, напуск, полірування, дифузію твердого тіла, фотолітографічне маскування і гравірування, вакуумне напилення, покриття оболонкою, складання, упаковку, тестування. А також розробку і виготовлення спеціальних технологій і випробування обладнання, потрібного для виконання зазначених процесів.

Вироби можуть включати діоди, транзистори, пристрої з польовим ефектом, фоточутливі елементи, лучеіспускающіе пристрої, інтегральні схеми і підсистеми, зазвичай характеризуються фразою "Швидка інтеграція з запізненням". Основними користувачами цих продуктів, як очікується, будуть виробники передових електронних систем для комунікації, радарів, контролю та обробки даних. Очікується, що більшість цих клієнтів будуть розташовані за межами Каліфорнії ".

По всьому видно, що Нойс і Мур були оптимістами, раз припускали, що хоч хтось на основі цього тексту зможе зрозуміти, чим, власне, буде займатися компанія. З тексту бізнес-плану, проте, видно, що виробництвом мікропроцесорів займатися не передбачалося. Втім, ніхто інший в той час ні про які мікропроцесорах не думав. Та й самого слова-то тоді не було, бо центральний процесор будь-який ЕОМ того періоду був досить складний агрегат чималого розміру, що складається з декількох вузлів.

На момент складання цього прожекту ніхто не міг, звичайно, передбачити, які він принесе доходи. Як би там не було, а в пошуках кредиту Нойс і Мур звернулися до Артура Року (Arthur Rock) - фінансисту, який раніше допоміг створити Fairchild Semiconductor. І через два дні, як в казці, компаньйони отримали два з половиною мільйони доларів. Це навіть за сьогоднішніми мірками чималі гроші, а в 60-х роках минулого століття це було прямо-таки цілий статок. Якби не висока репутація Нойса і Мура, то навряд чи вони так легко змогли б отримати необхідну суму. Але що добре в США - там завжди є в наявності ризикові капіталісти, які готові вкласти долар-другий в перспективний бізнес, пов'язаний з новими технологіями. Власне, на цьому і спочиває могутність цієї країни. У сучасній Росії, яка, як чомусь вважається, йде по шляху США, таких капіталістів - днем ​​з вогнем ...

Отже, справа, можна сказати, було в капелюсі. Настала черга самого приємного моменту - вибору для майбутнього флагмана IT-індустрії. Перше що прийшло в голову назва була назва, складене з імен батьків - засновників компанії - Moore Noyce. Однак товариші підняли їх на сміх. На погляд "експертів", таку назву вимовлялося б усіма не інакше як more noise ( "багато шуму"), що для компанії, продукція якої повинна була використовуватися в радіопромисловості, було гірше нікуди. Склали список, в якому траплялися такі слова, як COMPTEK, CALCOMP, ESTEK, DISTEK і т. П. В результаті Мур і Нойс обрали назву, яке є скороченням від "інтегрована електроніка", - Intel.

Їх чекало розчарування - це назва вже хтось зареєстрував раніше для мережі мотелів. Але, маючи два з половиною мільйона доларів, нескладно викупити вподобане назву. Так компаньйони і надійшли.

В кінці 60-х років більшість ЕОМ були обладнані пам'яттю на магнітних сердечниках, і своєю місією такі компанії, як Intel, вважали повсюдне впровадження "кремнієвої пам'яті". Тому найпершим виробом, який запустила у виробництво компанія, була "мікросхема 3101" - 64-розрядна біполярна статична оперативна пам'ять, заснована на бар'єрному діоді Шотткі (див. Врізку "Вальтер Шоттки").

Вальтер Шоттки

Бінарні діоди Шотткі названі на честь німецького фізика швейцарського походження Вальтера Шотткі (Walter Shottky, 1886-1976). Шотткі довго і плідно працював на ниві електропровідності. У 1914 році він відкрив явище зростання струму насичення під дією зовнішнього прискорюючого електричного поля ( "ефект Шотткі") і розробив теорію цього ефекту. У 1915 році він винайшов електронну лампу з екранною сіткою. У 1918 році Шотткі запропонував супергетеродинний принцип посилення. У 1939 році він досліджував властивості потенційного бар'єру, який виникає на кордоні напівпровідник-метал. В результаті цих досліджень Шотткі розробив теорію напівпровідникових діодів з таким бар'єром, які отримали назву діодів Шотткі. Вальтер Шоттки вніс великий вклад у вивчення процесів, що протікають в електроламп і напівпровідниках. Дослідження Вальтера Шотткі ставляться до фізики твердого тіла, термодинаміки, статистиці, електроніці, фізиці напівпровідників.

У перший рік після свого створення (1969) Intel принесла своїм власникам ні багато ні мало 2672 долара прибутку. До повного погашення кредиту залишалося зовсім трохи.

4 замість 12

Сьогодні Intel (як, втім, і AMD) виробляє чіпи в розрахунку на ринкові продажу, але в перші роки свого становлення компанія нерідко робила мікросхеми на замовлення. У квітні 1969 року в Intel звернулися представники японської фірми Busicom, що займається випуском калькуляторів. Японці почули, що у Intel сама передова технологія виробництва мікросхем. Для свого нового настільного калькулятора Busicom хотіла замовити 12 мікросхем різного призначення. Проблема, однак, полягала в тому, що ресурси Intel в той момент не дозволяли виконати таке замовлення. Методика розробки мікросхем сьогодні не сильно відрізняється від тієї, що була в кінці 60-х років XX століття, правда, інструментарій відрізняється досить помітно.

У ті давні-давні роки такі трудомісткі операції, як проектування і тестування, виконувалися вручну. Проектувальники викреслювали чорнові варіанти на міліметрівці, а креслярі переносили їх на спеціальну вощений папір (восківку). Прототип маски виготовляли шляхом ручного нанесення ліній на величезні листи лавсанової плівки. Ніяких комп'ютерних систем обрахунку схеми і її вузлів ще не існувало. Перевірка правильності проводилася шляхом "проходу" по всіх лініях зеленим або жовтим фломастером. Сама маска виготовлялася шляхом перенесення креслення з лавсанової плівки на так званий рубав - величезні двошарові листи рубінового кольору. Гравірування на рубав також здійснювалася вручну. Потім кілька днів доводилося перевіряти точність гравіювання. У тому випадку, якщо необхідно було прибрати або додати якісь транзистори, це робилося знов-таки вручну, з використанням скальпеля. Тільки після ретельної перевірки лист рубіліта передавався виробника маски. Найменша помилка на будь-якому етапі - і все доводилося починати спочатку. Наприклад, перший тестовий екземпляр "вироби 3101" вийшов 63-розрядних.

Словом, 12 нових мікросхем Intel фізично не могла потягнути. Але Мур і Нойс були не тільки чудовими інженерами, але і підприємцями, в зв'язку з чим їм сильно не хотілося втрачати вигідне замовлення. І тут одному із співробітників Intel, Теду Хоффу (Ted Hoff), прийшло в голову, що, раз компанія не має можливості спроектувати 12 мікросхем, потрібно зробити всього одну універсальну мікросхему, яка за своїми функціональними можливостями замінить їх все. Інакше кажучи, Тед Хофф сформулював ідею мікропроцесора - першого в світі. У липні 1969 року була створена група з розробки, і робота почалася. У вересні до групи приєднався також перейшов з Fairchild Стен Мазор (Stan Mazor). Контролером від замовника в групу увійшов японець Масатоси Сіма (Masatoshi Shima). Щоб повністю забезпечити роботу калькулятора, необхідно було виготовити не одну, а чотири мікросхеми. Таким чином, замість 12 чіпів потрібно розробити тільки чотири, але один з них - універсальний. Виготовленням мікросхем такої складності до цього ніхто не займався.

Італійсько-японське співдружність

У квітні 1970 року до групи з виконання замовлення Busicom приєднався новий співробітник. Він прийшов з кузні кадрів для Intel - компанії Fairchild Semiconductor. Звали нового співробітника Федеріко Феджін (Federico Faggin). Йому було 28 років, але вже майже десять років він займався створенням комп'ютерів. У дев'ятнадцять років Феджін брав участь в побудові міні-ЕОМ італійської компанії Olivetti. Потім він потрапив в італійське представництво Fairchild, де займався розробкою кількох мікросхем. У 1968 році Феджін покинув Італію і перебрався в США, в лабораторію Fairchild Semiconductor в Пало-Альто.
Стен Мазор показав новому члену групи загальну специфікацію проектованого набору мікросхем і сказав, що на наступний день прилітає представник замовника.

Federico Faggin

Вранці Мазор і Феджін поїхали в аеропорт Сан-Франциско зустрічати Масатоси Сіму. Японцеві не терпілося побачити, що саме зробили люди з Intel за кілька місяців його відсутності. Приїхавши в офіс, Мазор залишив італійця і японця віч-на-віч, а сам розсудливо випарувався. Коли Сіма подивився документи, які йому простягнув Феджін, то його трохи Кіндрат не вхопив: за чотири місяці "інтеловци" не зробили абсолютно нічого. Сима очікував, що за цей час вже закінчиться промальовування схеми чіпів, а побачив тільки концепцію в тому вигляді, яка була на момент його від'їзду в грудні 1969 року. Дух самурая скипів, і Масатоси Сіма дав вихід своєму обуренню. Не менш темпераментний Феджін пояснив Сімі, що якщо той не заспокоїться і не зрозуміє, що вони в одному човні, - проекту повний капут. На японця справили враження доводи Феджін і те, що він, власне, працює в компанії всього кілька днів і не несе відповідальність за зрив графіка. Таким чином, Федеріко Феджін і Масатоси Сима стали разом працювати над проектуванням схем чіпів.

До цього часу, проте, керівництво компанії Intel, яке дивилося на це замовлення Busicom як на дуже цікавий і в чомусь авантюрний, але все-таки не найважливіший експеримент, перемкнуло групу Хоффа і Мазора на виготовлення "вироби 1103" - мікросхеми DRAM ємністю 1 кбіт.

Intel 1103 DRAM chip, c. 1970

На той момент саме з виготовленням чіпів пам'яті керівництво Intel пов'язувало майбутнє благополуччя компанії. Виявилося, що Федеріко Феджін був керівником проекту, в якому, крім нього, нікого не було (Сима, як представник замовника, брав участь лише епізодично). Феджін протягом тижня створив новий, більш реалістичний проектний графік і показав його Сімі. Той відлетів до Японії в штаб-квартиру Busicom. Японці, дізнавшись всі деталі, хотіли було відмовитися від співпраці з Intel, але все-таки передумали і відіслали Масатоси Сіму назад в США з метою максимально допомогти і прискорити створення набору мікросхем.

В кінцевому підсумку група крім Феджін поповнилася одним іелектротехніком і трьома креслярами. Але основний тягар роботи все одно лягла на керівника. Спочатку група Феджін взялася за розробку чіпа 4001 - мікросхеми ROM.
Обстановка була досить нервовою, оскільки ніхто до них не робив виробів такої складності. Все доводилося проектувати вручну з нуля. Крім проектування чіпа паралельно потрібно було виготовляти тестове обладнання і розробляти програми тестування.

Часом Феджін пропадав у лабораторії по 70-80 годин на тиждень, не йдучи додому навіть на ніч. Як він пізніше згадував, йому дуже пощастило, що в березні 1970 року у нього народилася дочка і його дружина на кілька місяців виїхала в Італію. В іншому випадку не минути б йому сімейного скандалу.

У жовтні 1970 року роботи по виготовленню чіпа 4001 були закінчені. Мікросхема працювала бездоганно. Це підвищило рівень довіри до Intel з боку Busicom. У листопаді був готовий і чіп 4003 - мікросхема інтерфейсу з периферією, найпростіша з усього набору. Ще трохи пізніше був готовий 320-бітний модуль динамічної пам'яті 4002. І ось, нарешті, в кінці грудня 1970 року зі заводу для тестування були отримані "вафлі" (так американські фахівці називають кремнієві пластини, на яких "виростили" мікросхеми, але ще не розрізали). Справа була пізно ввечері, і ніхто не бачив, як у Феджін тряслися руки, коли він завантажував перші дві "вафлі" в Проберіться (спеціальний пристрій для випробування і тестування). Він сів перед осцилографом, включив кнопку напруги і ... нічого, лінія на екрані навіть не сіпнулася. Феджін завантажив наступну "вафлю" - той же самий результат. Він був в повному невіданні.

Ні, звичайно, ніхто не очікував, що перший дослідний зразок пристрою, якого ніхто в світі раніше не робив, відразу ж покаже розрахункові результати. Але щоб на виході взагалі не було сигналу - це був просто удар. Після двадцяти хвилин прискореного серцебиття Феджін вирішив розглянути пластини під мікроскопом. І тут відразу ж все з'ясувалося: порушення в технологічному процесі, що призвели до того, що деяких міжшарових перемичок на схемах не було! Це було дуже погано, графік злітав, але зате Феджін знав: помилка сталася не з його вини. Наступна партія "вафель" надійшла в січні 1971 року. Феджін знову замкнувся в лабораторії і просидів в ній до четвертої ранку. На цей раз все працювало бездоганно. Протягом посиленого тестування в наступні кілька днів все ж виявилися кілька незначних помилок, але вони були швидко виправлені. Подібно художнику, підписує полотно, Феджін поставив на чіп 4004 свої ініціали - FF.

Мікропроцесор як товар

У березні 1971 року Intel відправила до Японії комплект для калькулятора, який складався з одного мікропроцесора (4004), двох 320-бітних модулів динамічної пам'яті (4002), трьох мікросхем інтерфейсу (4003) і чотирьох мікросхем ROM. У квітні з компанії Busicom надійшло повідомлення, що калькулятор працює ідеально. Можна було запускати виробництво. Однак Федеріко Феджін почав гаряче переконувати керівництво Intel, що нерозумно обмежуватися тільки калькуляторами. На його думку, мікропроцесор можна було б використовувати в багатьох областях сучасного виробництва. Він був упевнений, що набір мікросхем 400x представляє самостійну цінність і може продаватися сам по собі. Його впевненість передалася керівництву. Однак була одна заковика - перший в світі мікропроцесор не належав Intel, він належав японській фірмі Busicom! Ну що тут було робити? Залишалося їхати в Японію і починати переговори про покупку прав на власну розробку. Так "інтеловци" і вчинили. В результаті компанія Busicom продала права на мікропроцесор 4004 і супутні мікросхеми за шістдесят тисяч доларів.

Обидві сторони залишилися задоволені. Busicom досі продає калькулятори, а Intel ... Керівництво компанії Intel спочатку дивилося на мікропроцесори як на побічний продукт, який лише сприяє продажам головного товару - модулів оперативної пам'яті. Компанія Intel викинула на ринок свою розробку в листопаді 1971 року під назвою MCS-4 (Micro Computer Set).

Дещо пізніше Гордон Мур, озираючись назад, скаже з цього приводу: "Якби автомобілебудування еволюціонувало зі швидкістю напівпровідникової промисловості, то сьогодні" Роллс-ройс "коштував би три долари, міг би проїхати півмільйона миль на одному галоні бензину і було б дешевше його викинути , ніж платити за парковку ". Звичайно, якщо порівнювати з нинішніми вимогами, у MCS-4 були далеко не карколомні показники. Та й на початку 70-х ніхто особливо сильно не захвилювався в результаті появи цієї продукції. В цілому обчислювальна система на основі набору MCS-4 не поступалася найпершим ЕОМ 1950-х років, але на дворі-то вже були інші часи, і в обчислювальних центрах стояли машини, обчислювальна потужність яких пішла далеко вперед.

Intel розгорнула спеціальну пропагандистську кампанію, адресовану інженерам і розробникам. У своїх рекламних оголошеннях Intel доводила, що мікропроцесори, звичайно, не є чимось дуже серйозним, але зате їх можна використовувати в різних специфічних областях, типу автоматизації виробництва. Крім калькуляторів набір MCS-4 знайшов собі застосування в якості контролерів для таких пристроїв, як газові насоси, автоматичні аналізатори крові, пристрої контролю вуличного руху ...
Що стосується батька першого в світі мікропроцесора, то він був сильно засмучений тим обставиною, що Intel ніяк не хоче глянути на новий пристрій як на основний продукт. Феджін зробив кілька турів по США і Європі, виступаючи в наукових центрах і передових заводах, пропагуючи мікропроцесори. Часом його і компанію Intel піднімали на сміх.

Дійсно, аж надто несерйозним тоді виглядала вся ця мікропроцесорна затія. Феджін взяв участь і в проекті 8008 - створення восьмібітного мікропроцесора, який багато в чому повторював архітектуру 4004. Однак поступово в ньому наростало відчуття образи за те, що в компанії до нього ставляться як просто до хорошого інженеру, впорався зі складною, але не дуже важливою роботою. Але він-то знав, що фактично зробив світову революцію.

У жовтні 1974 року Федеріко Феджін покинув Intel і заснував свою власну компанію Zilog, Inc. У квітні наступного року в Zilog з Busicom перейшов Масатоси Сіма. І друзі приступили до проектування нового процесора, який повинен був стати найкращим у світі. У травні 1976 року на ринку з'явився мікропроцесор Z80 компанії Zilog.

Процесор Z80 був дуже успішним проектом і серйозно потіснив на ринку процесори Intel 8008 і 8080. У середині 70-х - початку 80-х років компанія Zilog була для Intel приблизно тим же, чим сьогодні компанія AMD - серйозним конкурентом, здатним випускати дешевші і ефективні моделі тієї ж архітектури. Як би там не було, а більшість оглядачів сходяться в тому, що Z80 був найнадійнішим і успішним мікропроцесором за всю історію мікропроцесорної техніки. Однак не варто забувати, що історія ця ще тільки починалася ...

MCS-4 - прообраз майбутнього

Стаття про створення першого в світі мікропроцесора буде неповною, якщо не сказати хоча б пару слів про технічні особливості набору MCS-4. На введенні цифри 4 в систему кодування Intel наполіг Федеріко Феджін. Маркетинговому відділу Intel ця ідея сподобалася - четвірка вказувала і на розрядність процесора, і на загальну кількість мікросхем. Набір складався з чотирьох наступних чіпів: 4001 - мікросхема маскованої ROM ємністю 2048 біт; 4002 - мікросхема RAM ємністю 320 біт; 4003 - мікросхема інтерфейсу, що представляє собою 10-бітний зсувний регістр; 4004 - четирехбітних ЦПУ з набором з 45 команд. Фактично це був прообраз персонального комп'ютера найближчого майбутнього. Розглянемо трохи докладніше функціонування цих мікросхем, оскільки основні принципи їх роботи можна виявити навіть в сучасних мікропроцесорах.

В оперативній пам'яті (RAM) сучасного комп'ютера одночасно зберігаються і виконуються програми, і дані, які вони обробляють. У зв'язку з цим процесор щоразу повинен знати, що саме він зараз вибирає з пам'яті - команду або дані. Першому мікропроцесора 4004 було простіше - команди зберігалися тільки в ROM (чіп 4001), а дані - в RAM (чіп 4002).

Оскільки інструкції для процесора 4004 були восьмібітного, мікросхема 4001 була організована у вигляді масиву з 256 восьмібітних слів (термін "байт" тоді ще не використовувався). Інакше кажучи, в одній такій мікросхемі могло вміститися максимум 256 інструкцій центрального процесора. Мікропроцесор 4004 міг працювати максимум з чотирма мікросхемами 4001, отже, максимальна кількість інструкцій, які можна було записати, не перевищувало 1024. Тим більше що "Асемблер" 4004 був дуже простим - всього 45 команд, причому не було таких складних команд, як множення або поділ. Вся математика грунтувалася на командах ADD (додати) і SUB (відняти). Хто знайомий з алгоритмом довічного поділу, легко зрозуміє складність роботи програмістів з процесором 4004.

Адреса і дані передавалися по мультиплексируемость четирехбітних шині. Оскільки мікросхема 4001 представляла собою EPROM, її можна було перепрошувати, записуючи ті чи інші програми. Тим самим MCS-4 налаштовувалася на виконання конкретних завдань.
Роль оперативної пам'яті відводилася чіпу 4002. Обмін даними з 4002-го також здійснювалося за Чотирирозрядний шині. В системі на базі MCS-4 можна було використовувати максимум чотири мікросхеми 4002, тобто максимальний обсяг ОП в такій системі дорівнював 1 кбайт (4 x 320 біт). Пам'ять була організована у вигляді чотирьох регістрів, в кожному з яких могло розміщуватися двадцять четирехбітних символів (4 x 20 x 4). Оскільки при використанні четирехбітних коду можна закодувати максимум 16 символів (24), MCS-4 було б важко використовувати для роботи з текстовим процесором. Якщо говорити про калькуляторі, то кодувалися десять символів від 0 до 9, чотири знаки арифметичних дій, десяткова точка і один символ залишався резервним. Отримання даних з пам'яті здійснювалося процесором за інструкцією SRC.

Процесор посилав дві четирехбітовие послідовності X2 (D3D2D1D0) і X3 (D3D2D1D0). У послідовності X2 біти D3D2 вказували номер банку пам'яті (номер чіпа 4002), а біти D1D0 - номер запитуваної регістра в цьому банку (сучасні процесори, до речі, при роботі з пам'яттю також вказують номер банку пам'яті). Вся послідовність X3 вказувала номер символу в регістрі. Чіпи та регістри нумеровались: 00 - 1; 01 - 2; 10 - 3; 11 - 4. Наприклад, інструкція SRC 01010000 повідомляла процесору, що в другому чіпі, другому регістрі слід вибрати перший символ.

Весь обмін даними з зовнішніми пристроями, такими, як клавіатура, дисплеї, принтери, телетайпи, різного роду перемикачі, лічильники, - словом, з периферією, здійснювався через мікросхему інтерфейсу 4003. У ній були об'єднані паралельний вихідний порт, а також послідовний вхідний / вихідний порт. В принципі, такий механізм обміну даними з периферією проіснував аж до появи портів USB і т. П.

Основа набору - мікросхема 4004 - була справжнісіньким мікропроцесором. Процесор містив четирехбітних суматор, регістр-акумулятор, 16 індексних регістрів (четирехбітних, природно), 12 лічильників програм і стека (четирехбітних) і восьмібітних командний регістр і декодер. Командний регістр поділено на два четирехбітних регістра - OPR і OPA.

Робочий цикл відбувався наступним чином. Процесор виробляв сигнал синхронізації SYNC. Потім надсилалося 12 біт адреси для вибірки з ROM (4001), які проходили за три робочих циклу: A1, A2, A3. Відповідно до котрі вступили запитом назад в процесор посилалася восьмібітного команда за два цикли: M1 і M2. Інструкція розміщувалася в регістрах OPR і OPA, інтерпретувалася і виконувалася за наступні три цикли: X1, X2, X3. На малюнку показаний робочий цикл процесора Intel 4004. Частота процесора 4004 першого випуску була 0,75 МГц, так що все це відбувалося не дуже швидко за нинішніми поняттями. Весь цикл займав близько 10,8 секунди. Підсумовування двох восьмізнакових десяткових чисел займало 850 секунд. За секунду Intel 4004 виконував 60 000 операцій.

Навіть з короткого технічного опису видно, що це був зовсім слабенький процесор. Тому немає нічого дивного, що мало кого на початку сімдесятих років минулого століття сполошило поява на ринку набору MCS-4. Продажі раніше залишалися дуже високими. Зате пропаганда Intel відгукнулася в серцях молодих ентузіастів на зразок Білла Гейтса (Bill Gates) і його друга Пола Аллена (Paul Allen), які відразу зрозуміли, що поява мікропроцесорів відкриває особисто для них двері в новий світ.

Схема кодування від Intel

(Писали в UPgrade і на NNM)
Схему цифрового кодування виробів Intel винайшли Енді Гроув (Andy Grove) і Гордон Мур. У своєму початковому вигляді вона була досить простою, для кодування використовувалися тільки цифри 0, 1, 2 і 3. Після того як Федеріко Феджін створив мікропроцесор, він запропонував ввести цифру 4, щоб в коді відобразити четирехбітних структуру його регістрів. З появою восьмибітних процесорів була додана цифра 8. У цій системі будь-який виріб отримувало код, що складається з чотирьох цифр. Перша цифра коду (крайня ліва) позначала категорію: 0 - контрольні чіпи; 1 - мікросхеми PMOS; 2 - мікросхеми NMOS; 3 - біполярні мікросхеми; 4 - четирехбітних процесори; 5 - мікросхеми CMOS; 7 - пам'ять на магнітних доменах; 8 - восьмібітних процесори та мікроконтролери. Цифри 6 і 9 не використовувалися.

Друга цифра в коді позначала тип: 0 - процесори; 1 - мікросхеми статичної та динамічної RAM; 2 - контролери; 3 - мікросхеми ROM; 4 - зсувні регістри; 5 - мікросхеми EPLD; 6 - мікросхеми PROM; 7 - мікросхеми EPROM; 8 - схеми синхронізації для тактових генераторів; 9 - чіпи для телекомунікацій (з'явилася пізніше). Дві останні цифри позначали порядковий номер даного виду вироби. Таким чином, перша мікросхема, яку виготовила Intel, що мала код 3101, розшифровувалась як "біполярна мікросхема статичної або динамічної RAM першого випуску".

Читайте далі цю історію за такими адресами:
Історія архітектури процесора x86 Частина 2. Вісім біт
Історія архітектури процесора x86 Частина 3. Далекий пращур

Перша напівпровідникова інтегральна мікросхема Джека Кілбі September 12th, 2018

12 вересня 1958 року Джек С. Кілбі продемонстрував першу робочу інтегральну схему на фірмі Texas Instruments (США). Вперше електронні компоненти були інтегровані на одній підкладці. Це пристрій являв собою генератор на крихітній пластині германію розміром 11,1 мм на 1,6 мм. Сьогодні інтегральні схеми є фундаментальними будівельними блоками практично всього електронного обладнання.
За винахід інтегральної схеми Джек Кілбі був нагороджений Нобелівською премією з фізики в 2000 році і Національної Медаллю в області науки в 1970 році, а в 1982 році він був включений в число почесних винахідників Національного Залу Слави США.

Джек Кілбі з розкритим лабораторним журналом, на сторінках якого опис першої інтегральної схеми, їм створеної.

Це перша інтегральна мікросхема Джека Кілбі.

В СРСР в 1963 році був створений Центр мікроелектроніки в м Зеленограді. У 1964 році там на заводі "Ангстрем" були розроблені перші інтегральні схеми «Стежка» (серія 201), «Посол» (серія 217), виконані по гибридно-плівкової технології з використанням безкорпусних транзисторів. На заводі «Мікрон» в Зеленограді в кінці 60 р була застосована технологія і розпочато випуск перших монолітних інтегральних мікросхем. Ось паспорт на дослідну партію перших мікросхем з «Мікрон» по темі «Логіка-1»

А це сама мікросхема, паспорт якої я навів

За нею пішла «Логіка-2» (133 серія - аналог серії SN54 фірми Texas Instruments). Зокрема, знаменита мікросхема М3300 або більш відома, як 1ЛБ333, аналог SN5400, пізніше стала називатися 133ЛА3 або в пластмасовому корпусі К155ЛА3 (SN7400) мала подальше продовження, як і її американські аналоги в частині удосконалення цієї серії по швидкодії в темі «Ярус» - 530ЛА3 (SN54S00), економічності в темі «Ісіда КС» - 533ЛА3 (SN54LS00) і т.д. Як тут не згадати статтю Малина Б.В., який писав: «Діяли концепції повторення і копіювання американського технологічного досвіду - методи так званої" зворотної інженерії "МЕП. Зразки-прототипи і виробничі зразки кремнієвих інтегральних схем для відтворення були отримані з США, і їх копіювання було строго регламентовано наказами МЕП (міністр Шокін). Концепція копіювання жорстко контролювалася міністром протягом більше 19 років, протягом яких автор працював в системі МЕП, аж до 1974 року ... »
У 1973 році було покладено початок розробки електронного годинника на "Пульсарі". Науковий керівник розробки д.т.н., проф. Докучаєв Юрій Петрович. Внутрішній вигляд перших радянських КМОП електронного годинника "Електроніка-1" показаний на фото.

У тому ж 1973 році На «Ангстрема» був освоєний серійний випуск першого радянського КМОП калькулятора

У 1980 році заводом "Мікрон" виготовлена ​​100 000 000 інтегральна мікросхема, а на заводі "Ангстрем" в 1985 році став серійно випускатися кишеньковий 16 розрядний персональний комп'ютер«Електроніка-85» з рідкокристалічним дисплеєм.


Коротше, в середині 80 років спостерігається пік у розвитку радянської радіоелектроніки. Про це говорить унікальний політ і автоматична посадка космічного корабля "Буран", в бортовому комп'ютері «Бісер-4» якого використовувалися вітчизняні мікропроцесори. А в тій же Ризі освоєний випуск перших вітчизняних сигнальних процесорів за темами "Ріна", "Райта" і "Розіті".
А це фото унікальної електронної записної книжки, яка вручалася делегатам 27 з'їзду КПРС в лютому 1986 р.

Що ж було потім? З приходом до влади Горбачова, радянська електроніка стала буквально на очах руйнується. Але що дивно, все, про що говорив цей останній генеральний секретар, було прогресивно, наприклад, на 27 з'їзді КПРС в 1986 році, він проголосив програму прискорення науково-технічного прогресу, але ж на ділі відбувалося зовсім інше. Почалося прогресивне розкрадання державної власності, зупинка підприємств, які не виплата зарплат, хаос і, нарешті, розпад СРСР.
Втім, це вже інша історія.