Existujú 3 rané patenty na integrované obvody a jeden článok o nich.
Prvý patent (1949) patril Wernerovi Jacobimu, nemeckému inžinierovi zo spoločnosti Siemens AG, navrhol použiť mikroobvody opäť pre načúvacie prístroje, ale nikto jeho nápad nezaujímal. Potom tu bol slávny Dammerov prejav v máji 1952 (jeho početné pokusy presadiť finančné prostriedky na vylepšenie svojich prototypov od britskej vlády pokračovali až do roku 1956 a nič sa neskončili). V októbri toho istého roku patentoval významný vynálezca Bernard More Oliver patent na metódu výroby kompozitného tranzistora na spoločnom polovodičovom čipe a o rok neskôr Harwick Johnson, po prediskutovaní tejto záležitosti s Johnom Torkel Wallmark, patentoval myšlienku integrovaný obvod …
Všetky tieto práce však zostali čisto teoretické, pretože na ceste k monolitickej schéme vznikli tri technologické bariéry.
Bo Lojek (History of Semiconductor Engineering, 2007) ich opísal ako: integrácia (neexistuje technologický spôsob vytvárania elektronických súčiastok v monolitickom polovodičovom kryštáli), izolácia (neexistuje účinný spôsob, ako elektricky izolovať súčiastky IC), pripojenie (existuje žiadny ľahký spôsob pripojenia komponentov IC na kryštál). Iba znalosť tajomstiev integrácie, izolácie a prepojenia komponentov pomocou fotolitografie umožnila vytvoriť plnohodnotný prototyp polovodičového integrovaného obvodu.
USA
Výsledkom bolo, že v USA malo každé z troch riešení svojho vlastného autora a patenty na ne skončili v rukách troch korporácií.
Kurt Lehovec zo spoločnosti Sprague Electric Company sa v zime 1958 zúčastnil seminára v Princetone, kde Walmark predstavil svoju víziu zásadných problémov mikroelektroniky. Na ceste domov do Massachusetts prišiel Lehovets s elegantným riešením problému izolácie - pomocou samotnej križovatky pn! Vedenie spoločnosti Sprague, zaneprázdnené firemnými vojnami, sa o vynález Legovets nezaujímalo (áno, opäť poznamenávame, že hlúpi vodcovia sú metlou všetkých krajín, nielen v ZSSR, ale v USA vďaka oveľa väčšia flexibilita spoločnosti, to sa k takýmto problémom nepribližovalo, trpela aspoň konkrétna firma, a nie celé smerovanie vedy a techniky, ako to robíme my), a obmedzil sa na patentové prihlášky na vlastné náklady.
Už skôr, v septembri 1958, už spomínaný Jack Kilby zo spoločnosti Texas Instruments predstavil prvý prototyp IC - jednotranzistorový oscilátor, ktorý úplne opakuje obvod a myšlienku Johnsonovho patentu, a o niečo neskôr - spúšťač s dvoma tranzistormi..
Kilbyho patenty neriešili otázku izolácie a väzby. Izolátor bol vzduchová medzera - rez do celej hĺbky kryštálu a na pripojenie použil sklopné uchytenie (!) So zlatým drôtom (slávna „vlasová“technológia, a áno, v skutočnosti bol použitý v prvom IO od TI, čo z nich urobilo monštruózne low-tech), v skutočnosti boli Kilbyho schémy skôr hybridné než monolitické.
Úplne však vyriešil problém integrácie a dokázal, že všetky potrebné komponenty je možné pestovať v kryštálovom poli. V spoločnosti Texas Instruments bolo s vedúcimi všetko v poriadku, okamžite si uvedomili, aký poklad im padol do rúk, a tak okamžite, dokonca bez toho, aby čakali na nápravu detských chorôb, začali v roku 1958 propagovať surovú technológiu pre armádu. (súčasne sa ukladajú všetky mysliteľné patenty). Ako si pamätáme, armáda v tejto dobe bola unesená niečím úplne iným - mikromodulami: armáda i námorníctvo návrh odmietli.
Letectvo sa však zrazu o tému začalo zaujímať, bolo už neskoro na ústup, bolo potrebné nejako založiť výrobu pomocou neskutočne chudobnej „vlasovej“technológie.
V roku 1960 spoločnosť TI oficiálne oznámila, že je komerčne dostupný prvý „skutočný“integrovaný obvod IC 502 na svete. Bol to multivibrátor a spoločnosť tvrdila, že sa vyrába, dokonca sa objavil v katalógu za 450 dolárov za kus. Skutočný predaj sa však začal až v roku 1961, cena bola oveľa vyššia a spoľahlivosť tohto remesla bola nízka. Mimochodom, tieto schémy majú obrovskú historickú hodnotu natoľko, že dlhé hľadanie osoby, ktorá vlastní pôvodný TI Type 502, na západných fórach zberateľov elektroniky nebolo korunované úspechom. Celkovo ich bolo vyrobených asi 10 000, takže ich vzácnosť je oprávnená.
V októbri 1961 TI zostrojil prvý počítač na mikroobvodoch pre vojenské letectvo (8500 dielov, z toho 587 kusov typu 502), problémom však bola takmer manuálna výrobná metóda, nízka spoľahlivosť a nízka odolnosť voči žiareniu. Počítač bol zostavený z prvého radu mikroobvodov Texas Instruments SN51x na svete. Kilbyho technológia však spravidla nebola vhodná na výrobu a bola opustená v roku 1962 potom, čo do podnikania vtrhol tretí účastník, Robert Norton Noyce z Fairchild Semiconductor.
Fairchild mala kolosálny náskok pred Kilbyho rádiovým technikom. Ako si pamätáme, spoločnosť bola založená skutočnou intelektuálnou elitou - ôsmimi najlepšími odborníkmi v oblasti mikroelektroniky a kvantovej mechaniky, ktorí utiekli z Bell Labs z diktatúry pomaly bláznivého Shockleyho. Nie je prekvapením, že bezprostredným výsledkom ich práce bolo objavenie planárneho procesu - technológie, ktorú použili na 2N1613, prvom hromadne vyrábanom planárnom tranzistore na svete, a vytlačení všetkých ostatných zváraných a difúznych možností z trhu.
Robert Noyce uvažoval, či je možné rovnakú technológiu použiť aj na výrobu integrovaných obvodov, a v roku 1959 nezávisle zopakoval cestu Kilbyho a Legowitza, spojil ich myšlienky a priviedol ich k logickému záveru. Tak sa zrodil fotolitografický proces, pomocou ktorého sa mikroobvody vyrábajú dodnes.
Noycova skupina na čele s Jayom T. Lastom vytvorila v roku 1960 prvý skutočný plnohodnotný monolitický IC. Spoločnosť Fairchild však existovala z peňazí rizikových kapitalistov a spočiatku nedokázali posúdiť hodnotu toho, čo bolo vytvorené (opäť problémy so šéfmi). Viceprezident od Lasta požadoval ukončenie projektu, výsledkom bolo ďalšie rozdelenie a odchod jeho tímu, takže sa zrodili ďalšie dve spoločnosti Amelco a Signetics.
Potom manuál konečne uzrel svetlo a v roku 1961 vydal prvý skutočne komerčne dostupný IC - Micrologic. Ďalší rok trvalo vyvinúť plnohodnotnú logickú sériu niekoľkých mikroobvodov.
Počas tejto doby konkurenti nespali a v dôsledku toho bolo poradie nasledovné (v zátvorkách rok a typ logiky) - Texas Instruments SN51x (1961, RCTL), Signetics SE100 (1962, DTL), Motorola MC300 (1962, ECL), Motorola MC7xx, MC8xx a MC9xx (1963, RTL) Fairchild Series 930 (1963, DTL), Amelco 30xCJ (1963, RTL), Ferranti MicroNOR I (1963, DTL), Sylvania SUHL (1963, TTL), Texas Instruments SN54xx (1964, TTL), Ferranti MicroNOR II (1965, DTL), Texas Instruments SN74xx (1966, TTL), Philips FC ICS (1967, DTL), Fairchild 9300 (1968, TTL MSI), Signetics 8200 (1968), RCA CD4000 (1968, CMOS), Intel 3101 (1968, TTL). Na ďalších výrobcov, ako Intellux, Westinghouse, Sprague Electric Company, Raytheon a Hughes, sa teraz zabudlo.
Jedným z veľkých objavov v oblasti normalizácie boli takzvané rodiny logických čipov. V ére tranzistorov každý výrobca počítačov, od Philca po General Electric, obvykle vyrábal všetky súčasti svojich strojov sám, až po samotné tranzistory. Okrem toho rôzne logické obvody ako 2I-NOT atď. môžu byť implementované s ich pomocou najmenej tuctom rôznych spôsobov, z ktorých každý má svoje vlastné výhody - lacnosť a jednoduchosť, rýchlosť, počet tranzistorov atď. V dôsledku toho začali spoločnosti prichádzať s vlastnými implementáciami, ktoré sa pôvodne používali iba v ich automobiloch.
Tak sa zrodila historicky prvá logika odpor-tranzistor (RTL a jej typy DCTL, DCUTL a RCTL, otvorená v roku 1952), výkonná a rýchla logika spojená s emitorom (ECL a jej typy PECL a LVPECL, prvýkrát použité v IBM 7030 Stretch, zaberal veľa miesta a bol veľmi horúci, ale kvôli neprekonateľným parametrom rýchlosti bol masívne využívaný a obsiahnutý v mikroobvodoch a bol štandardom superpočítačov do začiatku osemdesiatych rokov od Cray-1 po „Electronics SS LSI“)., diódovo-tranzistorová logika na použitie v strojoch jednoduchších (DTL a jeho odrody CTDL a HTL sa objavili v IBM 1401 v roku 1959).
V čase, keď sa mikroobvody objavili, bolo jasné, že výrobcovia si musia vyberať rovnakým spôsobom - a aký typ logiky sa bude používať vo vnútri ich čipov? A čo je najdôležitejšie, aké čipy to budú, aké prvky budú obsahovať?
Tak sa rodili logické rodiny. Keď spoločnosť Texas Instruments vydala prvú takú rodinu na svete - SN51x (1961, RCTL), rozhodli sa pre typ logiky (odpor -tranzistor) a aké funkcie budú k dispozícii v ich mikroobvodoch, napríklad prvok SN514 implementoval NOR / NAND.
Výsledkom bolo, že prvýkrát na svete došlo k jasnému rozdeleniu na spoločnosti vyrábajúce logické rodiny (s vlastnou rýchlosťou, cenou a rôznym know-how) a spoločnosti, ktoré ich mohli kúpiť a zostaviť na nich počítače vlastnej architektúry.
Prirodzene, zostalo niekoľko vertikálne integrovaných spoločností, ako napríklad Ferranti, Phillips a IBM, ktorí sa radšej držali myšlienky vyrobiť počítač zvnútra aj zvonku vo vlastných zariadeniach, ale v 70. rokoch minulého storočia buď zanikli, alebo túto prax opustili.. IBM padla ako posledná, využili absolútne plný vývojový cyklus - od tavenia kremíka po uvoľnenie vlastných čipov a strojov na nich až do roku 1981, kedy prišiel IBM 5150 (známejší ako osobný počítač, predchodca všetkých počítačov). out - prvý počítač nesúci ich ochrannú známku a vo vnútri - procesor niekoho iného dizajnu.
Mimochodom, mimochodom, tvrdohlaví „ľudia v modrých oblekoch“sa pokúsili vytvoriť 100% originálny domáci počítač a dokonca ho uviedli na trh - IBM 5110 a 5120 (na pôvodnom procesore PALM to bola v skutočnosti mikro verzia ich sálové počítače), ale od - kvôli neúmernej cene a nekompatibilite s už narodenou triedou malých strojov s procesormi Intel sa obaja ocitli v epickom zlyhaní. Smiešne je, že ich mainframová divízia to doteraz nevzdala a vlastnú architektúru procesorov vyvíjajú dodnes. Navyše ich tiež vyrábali rovnakým spôsobom úplne nezávisle až do roku 2014, kedy svoje polovodičové spoločnosti konečne predali spoločnosti Global Foundries. Takže posledný rad počítačov, vyrobený v štýle 60. rokov, zmizol - úplne jednou spoločnosťou zvnútra aj zvonka.
Vrátime sa do logických rodín a všimneme si poslednú z nich, ktorá sa objavila už v ére mikroobvodov špeciálne pre nich. Nie je taký rýchly ani horúci ako tranzistorovo-tranzistorová logika (TTL, vynájdený v roku 1961 v TRW). Logika TTL bola prvým štandardom IC a bola použitá vo všetkých hlavných čipoch v šesťdesiatych rokoch minulého storočia.
Potom prišla integrálna logika vstrekovania (IIL, ktorá sa objavila na konci roku 1971 v spoločnostiach IBM a Philips, bola použitá v mikroobvodoch v rokoch 1970-1980) a najväčšia zo všetkých-logika oxidov kovov a polovodičov (MOS, vyvinutá od 60. rokov a 80. vo verzii CMOS, ktorá úplne zachytila trh, je teraz 99% všetkých moderných čipov CMOS).
Prvým komerčným počítačom na mikroobvodoch bola séria RCA Spectra 70 (1965), malý bankový mainframe Burroughs B2500 / 3500 vydaný v roku 1966 a Scientific Data Systems Sigma 7 (1966). RCA tradične vyvíjala vlastné mikroobvody (CML - Current Mode Logic), Burroughs využil Fairchildovu pomoc pri vývoji originálneho radu mikroobvodov CTL (Complementary Transistor Logic), SDS objednal čipy od spoločnosti Signetics. Po týchto strojoch nasledovali CDC, General Electric, Honeywell, IBM, NCR, Sperry UNIVAC - éra tranzistorových strojov je preč.
Všimnite si toho, že nielen v ZSSR boli zabudnutí tvorcovia ich slávy. Podobný, dosť nepríjemný príbeh sa stal s integrovanými obvodmi.
Svet v skutočnosti vďačí za vznik modernej IP dobre koordinovanej práci profesionálov z Fairchildu - predovšetkým tímu Ernieho a Lasta, ako aj Dammerovej myšlienke a Legovetsovmu patentu. Kilby vyrobil neúspešný prototyp, ktorý nebolo možné upraviť, od jeho výroby sa takmer okamžite upustilo a jeho mikroobvod má pre históriu iba zberateľskú hodnotu, technológii nič nedal. Bo Loek o tom napísal takto:
Kilbyho myšlienka bola taká nepraktická, že ju dokonca aj TI opustil. Jeho patent mal hodnotu iba ako pohodlný a výnosný predmet vyjednávania. Ak by Kilby nepracoval pre TI, ale pre akúkoľvek inú spoločnosť, potom by jeho nápady neboli vôbec patentované.
Noyce znova objavil myšlienku Legovets, ale potom sa vyhol práci a všetky objavy, vrátane oxidácie za mokra, metalizácie a leptania, urobili iní ľudia a tiež vydali prvý skutočný komerčný monolitický IC.
Výsledkom bolo, že príbeh zostal voči týmto ľuďom nespravodlivý až do konca - dokonca aj v 60. rokoch boli Kilby, Legovets, Noyce, Ernie a Last nazývaní otcami mikroobvodov, v 70. rokoch bol zoznam zúžený na Kilby, Legovets a Noyce, potom Kilby a Noyce a vrcholom tvorby mýtov bolo prevzatie Nobelovej ceny za rok 2000 od Kilbyho samotného za vynález mikroobvodu.
Všimnite si toho, že 1961-1967 bola éra monštruóznych patentových vojen. Každý bojoval proti každému, Texas Instruments s Westinghouse, Sprague Electric Company a Fairchild, Fairchild s Raytheonom a Hughesom. Nakoniec si spoločnosti uvedomili, že nikto z nich nebude od seba zbierať všetky kľúčové patenty, a kým súdy trvajú - sú zmrazené a nemôžu slúžiť ako aktíva a prinášať peniaze, takže všetko skončilo globálnym a krížovým licencovaním. všetkých dovtedy získaných technológií.
Pokiaľ ide o úvahu ZSSR, nemožno si nevšimnúť ďalšie krajiny, ktorých politika bola niekedy extrémne zvláštna. Všeobecne platí, že pri štúdiu tejto témy je zrejmé, že je oveľa jednoduchšie opísať nie dôvod, prečo vývoj integrovaných obvodov v ZSSR zlyhal, ale prečo uspeli v USA, a to z jedného jednoduchého dôvodu - neuspeli nikde okrem Spojené štáty.
Zdôraznime, že nejde vôbec o inteligenciu vývojárov - inteligentní inžinieri, vynikajúci fyzici a vynikajúci počítačoví vizionári boli všade: od Holandska po Japonsko. Problémom bola jedna vec - manažment. Dokonca ani v Británii, konzervatívci (nehovoriac o labouritoch, ktorí tam dokončili zvyšky priemyslu a rozvoja), nemali korporácie rovnakú moc a nezávislosť ako v Amerike. Iba tam zástupcovia obchodu hovorili s úradmi na rovnakej úrovni: mohli investovať miliardy, kdekoľvek chceli, s malou alebo žiadnou kontrolou, zbiehať sa do prudkých bitiek o patent, lákať zamestnancov, zakladať nové spoločnosti doslova lusknutím prsta (to isté) zradných osem “, ktoré hodili Shockleyho, stopujú 3/4 súčasného amerického obchodu s polovodičmi, od Fairchild a Signetics po Intel a AMD).
Všetky tieto spoločnosti boli v neustálom živom pohybe: hľadali, objavili, zajali, zničili, investovali - prežili a vyvíjali sa ako živá príroda. Nikde inde na svete nebola taká sloboda rizika a podnikania. Rozdiel bude obzvlášť zrejmý, keď začneme hovoriť o domácom „Silicon Valley“- Zelenograde, kde nemenej inteligentní inžinieri, ktorí boli pod jarmom ministerstva rádiového priemyslu, museli minúť 90% svojho talentu na kopírovanie niekoľko rokov starého Americký vývoj a tí, ktorí tvrdohlavo išli vpred - Yuditsky, Kartsev, Osokin - boli veľmi rýchlo skrotení a zahnaní späť na koľajnice, ktoré strana položila.
Sám Generalissimo Stalin o tom dobre hovoril v rozhovore s veľvyslancom Argentíny Leopoldom Bravom 7. februára 1953 (z knihy Stalin I. V. Works. - T. 18. - Tver: Informačné a vydavateľské centrum „Únia“, 2006):
Stalin hovorí, že to len prezrádza chudobu mysle vodcov USA, ktorí majú veľa peňazí, ale málo v hlavách. Súčasne poznamenáva, že americkí prezidenti spravidla neradi premýšľajú, ale radšej používajú pomoc „mozgových trustov“, že tieto dôvery boli najmä u Roosevelta a Trumana, ktorí zrejme verili, že ak by mali peniaze, nie potrebné.
Výsledkom bolo, že strana myslela s nami, ale inžinieri to urobili. Preto výsledok.
Japonsko
Prakticky podobná situácia sa stala v Japonsku, kde boli tradície štátnej kontroly samozrejme mnohokrát mäkšie ako sovietske, ale celkom na úrovni Británie (už sme diskutovali o tom, čo sa stalo s britskou školou mikroelektroniky).
V Japonsku do roku 1960 existovali štyria hlavní hráči v počítačovom biznise, z ktorých traja boli stopercentne vo vlastníctve štátu. Najvýkonnejší - ministerstvo obchodu a priemyslu (MITI) a jeho technická časť, Elektrotechnické laboratórium (ETL); Nippon Telephone & Telegraph (NTT) a jeho čipové laboratóriá; a najmenej významný účastník, z čisto finančného hľadiska, ministerstvo školstva, ktoré kontrolovalo všetok vývoj v rámci prestížnych národných univerzít (najmä v Tokiu, analóge prestížnej Moskovskej štátnej univerzity a MPO v týchto rokoch). Nakoniec posledným hráčom boli kombinované podnikové laboratóriá najväčších priemyselných firiem.
Japonsko bolo tiež tak podobné ZSSR a Británii, že všetky tri krajiny počas druhej svetovej vojny výrazne trpeli a ich technický potenciál bol znížený. A Japonsko bolo navyše do roku 1952 v okupácii a do roku 1973 bolo pod prísnou finančnou kontrolou USA, výmenný kurz jenu bol do tej chvíle pevne viazaný na dolár medzivládnymi dohodami a medzinárodný japonský trh sa stal všeobecne od r. 1975 (a áno, nehovoríme o tom, že by si to oni sami zaslúžili, len opisujeme situáciu).
Výsledkom bolo, že Japonci dokázali vytvoriť niekoľko prvotriednych strojov pre domáci trh, ale rovnakým spôsobom výroba mikroobvodov zívala a keď sa po roku 1975 začal ich zlatý vek, skutočná technická renesancia (éra okolo roku 1990), keď boli japonské technológie a počítače považované za najlepšie na svete a predmetom závisti a snov), výroba týchto samotných zázrakov sa obmedzila na rovnaké kopírovanie amerického vývoja. Aj keď im musíme dať patričnú pozornosť, nielen že kopírovali, ale aj rozoberali, študovali a vylepšovali akýkoľvek výrobok do poslednej skrutky, v dôsledku toho boli ich počítače menšie, rýchlejšie a technologicky vyspelejšie ako americké prototypy. Napríklad prvý počítač na integrovaných obvodoch vlastnej výroby Hitachi HITAC 8210 vyšiel v roku 1965 súčasne s RCA. Nanešťastie pre Japoncov boli súčasťou svetovej ekonomiky, kde také triky beztrestne neprechádzajú a v dôsledku patentových a obchodných vojen s USA v 80. rokoch sa ich ekonomika zrútila do stagnácie, kde prakticky zostáva dodnes (a ak si ich vybavíte, epické zlyhanie s takzvanými „strojmi 5. generácie“…).
Fairchild a TI sa zároveň pokúsili založiť výrobné závody v Japonsku na začiatku 60. rokov, ale narazili na tvrdý odpor spoločnosti MITI. V roku 1962 MITI zakázala Fairchildu investovať do továrne už kúpenej v Japonsku a neskúsený Noyce sa pokúsil vstúpiť na japonský trh prostredníctvom spoločnosti NEC. V roku 1963 vedenie NEC, údajne konajúce pod tlakom japonskej vlády, získalo od Fairchildu mimoriadne výhodné licenčné podmienky, ktoré následne uzavreli schopnosť Fairchildu nezávisle obchodovať na japonskom trhu. Až po uzavretí dohody sa Noyce dozvedel, že prezident NEC súbežne predsedal výboru MITI, ktorý blokoval obchody Fairchild. TI sa pokúsil založiť výrobný závod v Japonsku v roku 1963 po tom, čo mal negatívne skúsenosti s NEC a Sony. MITI dva roky odmietala dať jednoznačnú odpoveď na žiadosť TI (pričom kradla čipy silou a mocou a uvoľnila ich bez licencie) a v roku 1965 Spojené štáty zasiahli a pohrozili Japoncom embargom na dovoz elektronické zariadenie, ktoré porušovalo patenty TI, a na začiatku bolo zakázané používanie spoločností Sony a Sharp.
MITI si hrozbu uvedomil a začal premýšľať, ako by mohli oklamať bielych barbarov. Nakoniec postavili viacportový port, ktorý tlačil na prerušenie už prebiehajúcej dohody medzi TI a Mitsubishi (vlastník Sharp) a presvedčili Akia Moritu (zakladateľa Sony), aby uzavrel dohodu s TI „v záujme budúcnosti Japoncov priemyslu. Dohoda bola spočiatku pre TI mimoriadne nevýhodná a takmer dvadsať rokov japonské spoločnosti uvoľňujú klonované mikroobvody bez platenia licenčných poplatkov. Japonci si už mysleli, ako úžasne oklamali gaijinov tvrdým protekcionizmom, a potom ich Američania druhýkrát stlačili už v roku 1989. Výsledkom bolo, že Japonci boli nútení priznať, že 20 rokov porušovali patenty a zaplatiť Spojeným štátom. Štáty monštruózne licenčné poplatky vo výške pol miliardy dolárov ročne, ktoré napokon japonskú mikroelektroniku pochovali.
Výsledkom bolo, že špinavá hra ministerstva obchodu a ich úplná kontrola nad veľkými spoločnosťami s vyhláškami, čo a ako vyrábať, nechala Japoncov bokom a natoľko, že boli doslova vyrazení zo svetovej galaxie výrobcov počítačov (v r. v 80. rokoch už len oni súťažili s Američanmi).
ZSSR
Nakoniec prejdeme k tomu najzaujímavejšiemu - k Sovietskemu zväzu.
Hneď povedzme, že sa tam pred rokom 1962 dialo veľa zaujímavých vecí, ale teraz budeme zvažovať iba jeden aspekt - skutočný monolitický (a navyše originálny!) Integrované obvody.
Jurij Valentinovič Osokin sa narodil v roku 1937 (pre zmenu jeho rodičia neboli nepriateľmi ľudí) a v roku 1955 vstúpil na elektromechanickú fakultu MPEI, novo otvorenej špecializácie „dielektrika a polovodiče“, ktorú absolvoval v roku 1961. Diplom v tranzistoroch vyrobil v našom hlavnom polovodičovom centre neďaleko Krasilova v NII -35, odkiaľ prešiel do závodu na výrobu polovodičových zariadení v Rige (RZPP) a samotný závod bol taký mladý ako absolvent Osokin - bol vytvorený. iba v roku 1960.
Osokinovo vymenovanie pre nový závod bolo bežnou praxou - školenci RZPP často študovali na NII -35 a trénovali vo Svetlane. Všimnite si toho, že závod nemal len kvalifikovaný pobaltský personál, ale bol tiež umiestnený na periférii, ďaleko od Šokinu, Zelenogradu a všetkých s nimi spojených zápasov (o tom budeme hovoriť neskôr). Do roku 1961 RZPP už zvládla vo výrobe väčšinu tranzistorov NII-35.
V tom istom roku závod z vlastnej iniciatívy začal kopať v oblasti planárnych technológií a fotolitografie. V tomto mu pomáhali NIRE a KB-1 (neskôr „Almaz“). RZPP vyvinul prvý v automatickej linke ZSSR na výrobu planárnych tranzistorov „Ausma“a jeho generálny dizajnér A. S. Gotman prišiel na jasnú myšlienku - keďže tranzistory stále pečiatkujeme na čipe, prečo ich ihneď nesestaviť z týchto tranzistorov?
Gotman okrem toho navrhol revolučnú technológiu podľa noriem z roku 1961 - oddeliť tranzistorové vedenia nie k štandardným nohám, ale ich spájkovať na kontaktnú podložku so spájkovacími guľami, aby sa zjednodušila ďalšia automatická inštalácia. V skutočnosti otvoril skutočný balík BGA, ktorý sa teraz používa v 90% elektroniky - od prenosných počítačov po smartfóny. Táto myšlienka sa bohužiaľ nedostala do série, pretože nastali problémy s technologickou implementáciou. Na jar 1962 hlavný inžinier spoločnosti NIRE V. I. Smirnov požiadal riaditeľa RZPP S. A. Bergmana, aby našiel iný spôsob implementácie viacprvkového obvodu typu 2NE-OR, univerzálneho na stavbu digitálnych zariadení.
Riaditeľ RZPP zveril túto úlohu mladému inžinierovi Jurijovi Valentinovičovi Osokinovi. Oddelenie bolo organizované ako súčasť technologického laboratória, laboratória na vývoj a výrobu fotomasiek, meracieho laboratória a pilotnej výrobnej linky. V tom čase bola do RZPP dodaná technológia na výrobu germániových diód a tranzistorov, ktorá bola braná ako základ nového vývoja. A už na jeseň roku 1962 boli získané prvé prototypy germánia, ako sa vtedy hovorilo, solídna schéma P12-2.
Osokin stál pred zásadne novou úlohou: implementovať dva tranzistory a dva odpory na jeden kryštál, v ZSSR nikto nič také nerobil a o práci Kilbyho a Noyca v RZPP neexistovali žiadne informácie. Osokinova skupina však tento problém vyriešila bravúrne, a nie rovnakým spôsobom ako Američania, pričom nepracovala s kremíkom, ale s mezatranzistormi germánia! Na rozdiel od Texas Instruments, Rižania z troch po sebe idúcich expozícií okamžite vytvorili skutočný mikroobvod a úspešný technický postup, v skutočnosti to urobili súčasne so skupinou Noyce, úplne originálnym spôsobom a dostali produkt, ktorý nie je menej hodnotný. z obchodného hľadiska.
Aký významný bol prínos samotného Osokina, bol analógom Noyce (všetky technické práce, pre ktoré skupina Last a Ernie vykonávala) alebo úplne originálnym vynálezcom?
Je to tajomstvo zahalené v tme, ako všetko, čo je spojené so sovietskou elektronikou. Napríklad V. M. Lyakhovich, ktorý pracoval na tej samej NII-131, spomína (ďalej citáty z jedinečnej knihy E. M. Lyakhovicha „Ja som z čias prvého“):
V máji 1960 inžinier v mojom laboratóriu, vzdelaný fyzik Lev Iosifovich Reimerov navrhol použiť dvojitý tranzistor v rovnakom balení s externým odporom ako univerzálny prvok 2NE-OR, pričom nás uistil, že v praxi je tento návrh už zabezpečené v existujúcom technologickom procese výroby tranzistorov P401 - P403, ktorý dobre pozná zo svojej praxe v závode Svetlana … To bolo takmer všetko, čo bolo potrebné! Kľúčové prevádzkové režimy tranzistorov a najvyššia úroveň zjednotenia … A o týždeň neskôr Lev priniesol náčrt kryštálovej štruktúry, na ktorej bolo k dvom tranzistorom na ich spoločnom kolektore pridané pn-spojenie. V roku 1960 vydal Lev za svoj návrh osvedčenie vynálezcu a dostal kladné rozhodnutie o zariadení č. 24864 z 8. marca 1962.
Myšlienka bola zhmotnená v hardvéri s pomocou OV Vedeneeva, ktorý v tom čase pracoval v Svetlane:
V lete ma zavolali k Reimerovmu vchodu. Prišiel s nápadom urobiť technicky a technologicky schému „NIE-ALEBO“. Na takom zariadení: kryštál germánia je pripevnený na kovovom základe (dural), na ktorom sú vytvorené štyri vrstvy s vodivosťou npnp … Prácu tavenia zlatých zvodov dobre zvládol mladý inštalátor Luda Turnas a ja som priniesol ju do práce. Výsledný produkt bol položený na keramickú sušienku … Až 10 takýchto sušienok bolo možné ľahko vykonať vchodom do továrne, iba držaním v pästi. Pre Levu sme vyrobili niekoľko stoviek takýchto sušienok.
Odstránenie cez kontrolný bod tu nie je spomenuté náhodou. Všetky práce na „tvrdých schémach“v počiatočnej fáze boli čistým hazardom a dali sa ľahko uzavrieť, vývojári museli použiť nielen technické, ale aj organizačné schopnosti typické pre ZSSR.
Prvých niekoľko stoviek kusov bolo ticho vyrobených v priebehu niekoľkých dní! … Po odmietnutí zariadení, ktoré boli prijateľné z hľadiska parametrov, sme zostavili niekoľko najjednoduchších spúšťacích obvodov a počítadlo. Všetko funguje! Tu to je - prvý integrovaný obvod!
Júna 1960.
… V laboratóriu sme urobili ukážkové zostavy typických jednotiek na týchto plných diagramoch umiestnených na plexisklových paneloch.
… Hlavný inžinier NII-131 Veniamin Ivanovič Smirnov bol pozvaný na ukážku prvých pevných schém a povedal mu, že tento prvok je univerzálny … Ukážka solídnych schém urobila dojem. Naša práca bola schválená.
… V októbri 1960 s týmito ručnými prácami hlavný inžinier NII-131, vynálezca pevného obvodu, inžinier L. I. Shokin.
… V. D. Kalmykov a A. I. Shokin pozitívne hodnotili prácu, ktorú sme vykonali. Zaznamenali dôležitosť tejto oblasti práce a navrhli im v prípade potreby kontaktovať pomoc.
… Ihneď po správe ministrovi a ministrovej podpore našej práce na vytvorení a vývoji pevnej schémy germánia V. I. V prvom štvrťroku 1961 boli na mieste vyrobené naše prvé pevné obvody, aj keď s pomocou priateľov v závode Svetlana (spájkovacie zlaté vodiče, viaczložkové zliatiny pre základňu a žiarič).
V prvej fáze práce boli v závode Svetlana získané viaczložkové zliatiny pre základňu a žiarič, zlaté vodiče boli tiež odvedené do Svetlany na spájkovanie, pretože ústav nemal vlastného inštalátora a zlatý drôt 50 mikrónov. Ukázalo sa, že je otázne, či aj experimentálne vzorky palubných počítačov, vyvinuté vo výskumnom ústave, boli vybavené mikroobvodmi a masová výroba neprichádzala do úvahy. Bolo treba hľadať sériový závod.
My (V. I. Smirnov, L. I. Bergmana, aby určil možnosť využitia tohto závodu v budúcnosti na sériovú výrobu našich pevných obvodov. Vedeli sme, že v sovietskych časoch sa riaditelia tovární zdráhali prijať akúkoľvek dodatočnú produkciu akéhokoľvek produktu. Preto sme sa obrátili na RPZ, aby nám na začiatku mohla byť vyrobená experimentálna dávka (500 kusov) nášho „univerzálneho prvku“s cieľom poskytnúť technickú pomoc, ktorej výrobná technológia a materiály sa úplne zhodujú s tými použitý na technologickej linke RPZ pri výrobe tranzistorov P401 - P403.
… Od tej chvíle začala naša invázia "na sériový závod prenosom" dokumentácie "nakreslenej kriedou na tabuľu a prezentovanej ústne technológiou. Elektrické parametre a techniky merania boli prezentované na jednej stránke formátu A4, ale triedenie a ovládanie parametrov bolo na nás.
… Naše podniky mali rovnaké čísla schránok PO Box 233 (RPZ) a PO Box 233 (NII-131). Preto sa zrodil názov nášho „Reimerovho prvku“- TS -233.
Zarážajúce sú detaily výroby:
V tej dobe fabrika (ale aj ostatné fabriky) používala ručnú technológiu prenosu žiariča a základného materiálu na germániovú dosku s drevenými hrotmi z akáciového kvetu a ručným spájkovaním vývodov. Všetky tieto práce vykonávali pod mikroskopom mladé dievčatá.
Vo všeobecnosti, pokiaľ ide o vyrobiteľnosť, opis tejto schémy nie je ďaleko od Kilby …
Kde je tu Osokinovo miesto?
Spomienky študujeme ďalej.
S nástupom fotolitografie bolo pri existujúcich rozmeroch kryštálov možné vytvoriť namiesto vrstvového odporový odpor a vytvoriť objemový odpor leptaním kolektorovej dosky prostredníctvom fotomasky. LI Reimerov požiadal Yu. Osokina, aby sa pokúsil vybrať rôzne fotomasky a pokúsiť sa získať objemový odpor rádovo 300 ohmov na germániovej doske typu p.
… Yura vyrobil taký objemový odpor v R12-2 TS a usúdil, že práca bola dokončená, pretože problém s teplotou bol vyriešený. Čoskoro mi Yuri Valentinovich priniesol asi 100 pevných obvodov vo forme „gitary“s objemovým odporom v kolektore, ktoré sa získali špeciálnym leptaním kolektorovej vrstvy germánia typu p.
… Ukázal, že tieto vozidlá pracujú až do +70 stupňov, aké je percento výťažnosti vhodných a aký je rozsah parametrov. V inštitúte (Leningrad) sme zostavili moduly Kvant na týchto pevných diagramoch. Všetky testy v rozsahu prevádzkových teplôt boli úspešné.
Uvedenie druhej, na prvý pohľad sľubnejšej, možnosti do výroby však nebolo také jednoduché.
Vzorky obvodov a popis technologického postupu boli prenesené do RZPP, ale v tom čase už začala sériová výroba P12-2 s objemovým odporom. Vznik vylepšených schém by znamenal zastavenie výroby starých, čo by mohlo narušiť plán. Okrem toho so všetkou pravdepodobnosťou mal Yu. V. Osokin osobné dôvody, prečo ponechať vydanie P12-2 starej verzie. Situácia bola položená na problémy medzirezortnej koordinácie, pretože NIRE patrilo GKRE a RZPP GKET. Výbory mali na výrobky rôzne regulačné požiadavky a podnik jedného výboru prakticky nemal vplyv na závod iného podniku. Vo finále strany dosiahli kompromis-vydanie P12-2 bolo zachované a nové vysokorýchlostné okruhy získali index P12-5.
V dôsledku toho vidíme, že Lev Reimerov bol analógom Kilbyho pre sovietske mikroobvody a Jurij Osokin bol analógom Jaya Lasta (aj keď je zvyčajne zaradený medzi plnohodnotných otcov sovietskych integrovaných obvodov).
Výsledkom je, že je ešte ťažšie porozumieť zložitosti dizajnových, továrenských a ministerských intríg Únie ako v amerických korporátnych vojnách, záver je však celkom jednoduchý a optimistický. Reimer prišiel s myšlienkou integrácie takmer súčasne s Kilbym a iba sovietska byrokracia a zvláštnosti práce našich výskumných ústavov a projekčných kancelárií so zväzkom ministerských schválení a hádok na niekoľko rokov oddialili domáce mikroobvody. Prvé schémy boli zároveň takmer rovnaké ako „vlasy“typu 502 a vylepšil ich špecialista na litografiu Osokin, ktorý hral úlohu domáceho Jaya Lasta, tiež úplne nezávisle od vývoja Fairchilda a približne v rovnakom čase, pripravujúc vydanie celkom moderných a konkurencieschopných na toto obdobie súčasnej IP.
Ak by sa Nobelove ceny udeľovali trochu spravodlivejšie, potom by sa Jean Ernie, Kurt Legovets, Jay Last, Lev Reimerov a Jurij Osokin mali deliť o česť vytvorenia mikroobvodu. Bohužiaľ, na Západe nikto pred rozpadom Únie ani nepočul o sovietskych vynálezcoch.
Americká tvorba mýtov, ako už bolo spomenuté, bola v niektorých aspektoch podobná sovietskej (rovnako ako túžba po vymenovaní oficiálnych hrdinov a zjednodušení komplexného príbehu). Po vydaní slávnej knihy Thomasa Reida „Čip: Ako dvaja Američania vynašli mikročip a spustili revolúciu“v roku 1984, sa verzia „dvoch amerických vynálezcov“stala kánonom, dokonca zabudli na vlastných kolegov, nehovoriac naznačiť, že niekto iný ako Američania mohol zrazu niekde niečo vymyslieť!
V Rusku sa však vyznačujú aj krátkou pamäťou, napríklad v obrovskom a podrobnom článku o ruskej Wikipédii o vynáleze mikroobvodov - o Osokinovi a jeho vývoji (o ktorom, mimochodom, nie je prekvapujúce, že článok je jednoduchým prekladom podobného anglického jazyka, v ktorom tieto informácie a žiadna stopa neexistovala).
Zároveň je však ešte smutnejšie, že sa ešte hlbšie zabúda na otca samotnej myšlienky, Leva Reimerova, a dokonca aj v tých zdrojoch, kde sa spomína vytvorenie prvých skutočných sovietskych IS, je za nich označený iba Osokin. jediným tvorcom, čo je určite smutné.
Je úžasné, že v tomto príbehu sme sa s Američanmi ukázali úplne rovnako - ani jedna strana si prakticky nepamätala svojich skutočných hrdinov, namiesto toho vytvorila sériu pretrvávajúcich mýtov. Je veľmi smutné, že vytvorenie „Quantum“vo všeobecnosti bolo možné obnoviť iba z jedného zdroja - knihy „Som z čias prvého“, ktorú vydalo vydavateľstvo „Scythia -print“v r. Petrohrad v roku 2019 s nákladom 80 (!) Inštancií. Prirodzene, pre široký okruh čitateľov bol dlho absolútne nedostupný (nevedieť od začiatku aspoň niečo o Reimerove a tomto príbehu - dokonca bolo ťažké uhádnuť, čo presne treba na internete hľadať, ale teraz je k dispozícii v elektronickej forme tu).
O to viac by som chcel, aby sa na týchto úžasných ľudí neslávne nezabudlo, a dúfame, že tento článok bude slúžiť ako ďalší zdroj pri obnove priorít a historickej spravodlivosti v ťažkej otázke vytvárania prvých integrovaných obvodov na svete.
Štrukturálne boli P12-2 (a následné P12-5) vyrobené vo forme klasickej tablety z okrúhleho kovového pohára s priemerom 3 mm a výškou 0,8 mm-Fairchild neprišiel s takým balíček až o rok neskôr. Do konca roku 1962 vyrobila pilotná výroba RZPP asi 5 000 R12-2 a v roku 1963 ich bolo vyrobených niekoľko desaťtisíc (bohužiaľ, do tejto doby si Američania už uvedomili, v čom je ich sila, a vyrobili viac ako pol milióna z nich).
Čo je smiešne - v ZSSR spotrebitelia nevedeli pracovať s takýmto balíkom, a konkrétne, aby si uľahčili život, v roku 1963 v NIRE v rámci Kvant ROC (A. N. Pelipenko, E. M. Lyakhovich) štyri P12-2 vozidla - tak sa zrodil azda prvý GIS dvojúrovňovej integrácie na svete (TI použil svoje prvé sériové mikroobvody v roku 1962 v podobnom prevedení nazývanom logický modul Litton AN / ASA27 - slúžili na montáž palubných radarových počítačov).
Je prekvapujúce, že nielen Nobelovu cenu - ale ani špeciálne vyznamenania od svojej vlády Osokin nedostal (a ani Reimer to nedostal - úplne naň zabudli!), Za mikroobvody nedostal vôbec nič, až neskôr v roku 1966 mu bola udelená medaila „Za rozlišovanie práce“, takpovediac „všeobecne“, len za úspech v práci. Ďalej - vyrástol na hlavného inžiniera a automaticky začal dostávať stavovské ocenenia, ktoré zavesil takmer každý, kto zastával aspoň niektoré zodpovedné funkcie, klasickým príkladom je „Odznak cti“, ktorý mu bol udelený v roku 1970, a na počesť transformácie závodu na V roku 1975 získal Rád červeného praporu práce vo Výskumnom ústave mikrodevices v Rige (RNIIMP, hlavný podnik novovytvoreného PA „Alpha“).
Osokinovo oddelenie dostalo štátnu cenu (iba lotyšská SSR, nie Leninova, ktoré boli štedro distribuované Moskovčanom), a potom nie za mikroobvody, ale za vylepšenie mikrovlnných tranzistorov. V ZSSR patentovanie vynálezov autorom nerobilo nič iné ako problémy, nevýznamnú jednorazovú platbu a morálne uspokojenie, takže mnohé vynálezy neboli vôbec formalizované. Osokin sa tiež neponáhľal, ale pre podniky bol počet vynálezov jedným z ukazovateľov, takže museli byť stále formalizované. Osokin a Mikhalovič preto dostali ASSR č. 36845 ZSSR za vynález TC P12-2 až v roku 1966.
V roku 1964 bol Kvant použitý v palubnom počítači lietadla tretej generácie Gnome, prvom v ZSSR (pravdepodobne aj prvom sériovom počítači na mikroobvody na svete). V roku 1968 bola séria prvých IS premenovaná na 1LB021 (GIS dostával indexy ako 1HL161 a 1TP1162), potom 102LB1V. V roku 1964 bol na príkaz NIRE dokončený vývoj R12-5 (séria 103) a modulov na ňom založených (séria 117). Nanešťastie sa ukázalo, že výroba Р12-5 je náročná na výrobu, hlavne kvôli obtiažnosti zliatiny zinku, sa ukázalo, že výroba kryštálu je namáhavá: percento výťažku bolo nízke a náklady boli vysoké. Z týchto dôvodov bol TC P12-5 vyrábaný v malých objemoch, ale v tom čase už prebiehali práce na širokom fronte na vývoji planárnej kremíkovej technológie. Objem výroby germániových integrovaných obvodov v ZSSR nie je podľa Osokina presne známy, pretože od polovice 60. rokov ich bolo vyrábaných niekoľko stoviek tisíc ročne (USA, žiaľ, už vyrobili milióny).
Nasleduje najkomickejšia časť príbehu.
Ak požiadate o odhad dátumu ukončenia uvoľnenia mikroobvodu vynájdeného v roku 1963, potom sa v prípade ZSSR vzdajú aj skutoční fanatici starých technológií. Bez významných zmien boli IS a GIS série 102-117 vyrábané do polovice 90. rokov minulého storočia, viac ako 32 rokov! Objem ich vydania bol však zanedbateľný - v roku 1985 sa vyrobilo asi 6 000 000 kusov, v USA sú to tri rády (!) Viac.
Uvedomujúc si absurdnosť situácie, sám Osokin sa v roku 1989 obrátil na vedenie Vojensko-priemyselnej komisie pod Radou ministrov ZSSR so žiadosťou o odstránenie týchto mikroobvodov z dôvodu ich zastaranosti a vysokej náročnosti práce, ale dostal kategorické odmietnutie. Podpredseda vojensko-priemyselného komplexu V. L. Počítače „Gnome“sú stále v kokpite navigátora lietadla Il-76 (a samotné lietadlo bolo vyrobené v roku 1971) a niektorých ďalších domácich lietadiel.
Čo je obzvlášť urážlivé - draví žraloci kapitalizmu si navzájom nadšene prezerali technologické riešenia.
Sovietsky štátny plánovací výbor bol neúprosný - tam, kde sa narodil, tam prišiel vhod! Výsledkom bolo, že Osokinove mikroobvody zaberali úzky výklenok palubných počítačov niekoľkých lietadiel a ako také sa používali ďalších tridsať rokov! Ani séria BESM, ani všetky druhy „Minsky“a „Nairi“- neboli nikde inde použité.
Navyše, ani v palubných počítačoch neboli nainštalované všade, napríklad MiG-25 lietal na analógovom elektromechanickom počítači, hoci jeho vývoj sa skončil v roku 1964. Kto tam zabránil inštalácii mikroobvodov? Rozhovory o tom, že žiarovky sú odolnejšie voči jadrovému výbuchu?
Američania ale použili mikroobvody nielen v Blížencoch a Apollovi (a ich vojenské špeciálne verzie perfektne vydržali prechod cez radiačné pásy Zeme a prácu na obežnej dráhe Mesiaca). Čipy použili hneď (!) Ako boli k dispozícii, v plnohodnotnom vojenskom vybavení. Napríklad slávny Grumman F-14 Tomcat sa stal prvým lietadlom na svete, ktoré v roku 1970 dostalo palubný počítač na báze LSI (často sa mu hovorí prvý mikroprocesor, ale formálne je to nesprávne-F-14 palubný počítač pozostával z niekoľkých mikroobvodov strednej a veľkej integrácie, takže nie menej - išlo o skutočné úplné moduly, ako napríklad ALU, a nie o sadu diskrétnych uvoľnení na žiadnom 2I -NOT).
Je prekvapujúce, že Shokin, ktorý plne schvaľuje technológiu Rigovčanov, jej nedal najmenšie zrýchlenie (dobre, okrem oficiálneho schválenia a príkazu na spustenie sériovej výroby na RZPP) a nikde nebola popularizácia tejto témy., zapojenie špecialistov z iných výskumných ústavov a všeobecne každý vývoj s cieľom získať čo najskôr vzácny štandard pre naše vlastné mikroobvody, ktorý by bolo možné nezávisle vyvíjať a zlepšovať.
Prečo sa to stalo?
Shokin nebol na experimenty Osokina, v tom čase riešil otázku klonovania amerického vývoja v rodnom Zelenograde, o tom si povieme v nasledujúcom článku.
Výsledkom bolo, že okrem P12-5 sa RZPP už mikroobvodom nezaoberal, túto tému nerozvinul a ostatné továrne sa k jeho skúsenostiam neodvrátili, čo bolo veľmi poľutovaniahodné.
Ďalším problémom bolo, že, ako sme už povedali, na Západe všetky mikroobvody vyrábali logické rodiny, ktoré dokázali uspokojiť akúkoľvek potrebu. Obmedzili sme sa na jeden jediný modul, séria sa zrodila iba v rámci projektu Kvant v roku 1970 a potom bola obmedzená: 1HL161, 1HL162 a 1HL163 - multifunkčné digitálne obvody; 1LE161 a 1LE162 - dva a štyri logické prvky 2NE -OR; 1TP161 a 1TP1162 - jeden a dva spúšťače; 1UP161 je výkonový zosilňovač a 1LP161 je jedinečný logický prvok „inhibície“.
Čo sa vtedy v Moskve dialo?
Rovnako ako sa Leningrad v 30. - štyridsiatych rokoch minulého storočia stal centrom polovodičov, v rokoch 1950 - 1960 sa Moskva stala centrom integrálnych technológií, pretože sa tam nachádzal známy Zelenograd. O tom, ako bol založený a čo sa tam stalo, si povieme nabudúce.
