Existují 3 rané patenty na integrované obvody a jeden článek o nich.
První patent (1949) patřil Wernerovi Jacobimu, německému inženýrovi ze společnosti Siemens AG, navrhl použití mikroobvodů opět pro sluchadla, ale jeho nápad nikoho nezajímal. Pak tu byl slavný Dammerův projev v květnu 1952 (jeho četné pokusy prosadit financování britské vlády na vylepšení jeho prototypů pokračovaly až do roku 1956 a neskončily ničím). V říjnu téhož roku podal významný vynálezce Bernard More Oliver patent na metodu výroby kompozitního tranzistoru na společném polovodičovém čipu a o rok později Harwick Johnson, po projednání s Johnem Torkel Wallmark, patentoval myšlenku integrovaný obvod …
Všechna tato díla však zůstala čistě teoretická, protože na cestě k monolitickému schématu vznikly tři technologické bariéry.
Bo Lojek (History of Semiconductor Engineering, 2007) je popsal jako: integrace (neexistuje žádný technologický způsob vytváření elektronických součástek v monolitickém polovodičovém krystalu), izolace (neexistuje účinný způsob, jak elektricky izolovat součásti IC), připojení (existuje žádný snadný způsob připojení komponent IC na krystalu). Pouze znalost tajemství integrace, izolace a připojení komponent pomocí fotolitografie umožnila vytvořit plnohodnotný prototyp polovodičového integrovaného obvodu.
USA
Výsledkem bylo, že ve Spojených státech mělo každé ze tří řešení svého vlastního autora a patenty na ně skončily v rukou tří korporací.
Kurt Lehovec ze společnosti Sprague Electric Company se v zimě 1958 zúčastnil semináře v Princetonu, kde Walmark představil svou vizi zásadních problémů mikroelektroniky. Na cestě domů do Massachusetts přišel Lehovets s elegantním řešením problému izolace - pomocí samotné pn křižovatky! Vedení Sprague, zaneprázdněné korporátními válkami, se o vynález Legovets nezajímalo (ano, znovu si všimneme, že hloupí vůdci jsou metlou všech zemí, nejen v SSSR, ale v USA, díky mnohem větší flexibilita společnosti, to se k takovým problémům nepřiblížilo, trpěla přinejmenším konkrétní firma, a ne celý směr vědy a technologie, jako my), a omezil se na patentovou přihlášku na vlastní náklady.
Již dříve, v září 1958, již zmíněný Jack Kilby ze společnosti Texas Instruments představil první prototyp IC - jednotranzistorový oscilátor, zcela opakující obvod a myšlenku Johnsonova patentu, a o něco později - spouštěč se dvěma tranzistory.
Kilbyho patenty neřešily problém izolace a vazby. Izolátor byl vzduchová mezera - řez do celé hloubky krystalu a pro spojení použil kloubové uchycení (!) Se zlatým drátem (slavná technologie „vlasů“a ano, ve skutečnosti byl použit v první IO od TI, což z nich udělalo monstrózně low-tech), ve skutečnosti byly Kilbyho schémata spíše hybridní než monolitické.
Ale úplně vyřešil problém integrace a dokázal, že všechny potřebné komponenty lze pěstovat v krystalovém poli. V Texas Instruments bylo s vůdci všechno v pořádku, okamžitě si uvědomili, jaký druh pokladů jim padl do rukou, takže okamžitě, aniž by čekali na nápravu dětských onemocnění, ve stejném roce 1958 začali propagovat surovou technologii pro armádu (současně se ukládá na všechny myslitelné patenty). Jak si pamatujeme, armáda v této době byla unesena něčím úplně jiným - mikromoduly: armáda i námořnictvo návrh odmítly.
Letectvo se však najednou o toto téma začalo zajímat, na ústup už bylo pozdě, bylo třeba nějakým způsobem založit výrobu pomocí neuvěřitelně chudé „vlasové“technologie.
V roce 1960 společnost TI oficiálně oznámila, že je na trhu komerčně dostupný první „skutečný“integrovaný obvod IC 502 na světě. Byl to multivibrátor a společnost tvrdila, že se vyrábí, dokonce se objevil v katalogu za 450 dolarů za kus. Skutečné prodeje však začaly až v roce 1961, cena byla mnohem vyšší a spolehlivost tohoto plavidla byla nízká. Mimochodem, tato schémata mají obrovskou historickou hodnotu natolik, že dlouhé hledání na západních fórech sběratelů elektroniky po osobě, která vlastní původní TI Type 502, nebylo korunováno úspěchem. Celkem jich bylo vyrobeno asi 10 000, takže jejich vzácnost je oprávněná.
V říjnu 1961 postavila TI první počítač na mikroobvody pro letectvo (8500 dílů, z nichž 587 bylo typu 502), ale problémem byla téměř ruční výrobní metoda, nízká spolehlivost a nízká radiační odolnost. Počítač byl sestaven na první řadě mikroobvodů Texas Instruments SN51x na světě. Kilbyho technologie však obecně nebyla vhodná pro výrobu a byla opuštěna v roce 1962 poté, co do podnikání vtrhl třetí účastník Robert Norton Noyce z Fairchild Semiconductor.
Fairchild měla kolosální náskok před Kilbyho radiovým technikem. Jak si pamatujeme, společnost byla založena skutečnou intelektuální elitou - osmi nejlepšími specialisty v oblasti mikroelektroniky a kvantové mechaniky, kteří utekli z Bell Labs z diktatury pomalu šíleného Shockleyho. Není překvapením, že bezprostředním výsledkem jejich práce bylo objevení planárního procesu - technologie, kterou aplikovali na 2N1613, první sériově vyráběný planární tranzistor na světě, a vytlačení všech ostatních svařovaných a difuzních možností z trhu.
Robert Noyce uvažoval, zda lze stejnou technologii použít i na výrobu integrovaných obvodů, a v roce 1959 nezávisle zopakoval cestu Kilbyho a Legowitze, spojil jejich myšlenky a dovedl je k logickému závěru. Tak se zrodil fotolitografický proces, pomocí kterého se mikroobvody vyrábějí dodnes.
Skupina Noyce vedená Jayem T. Lastem vytvořila v roce 1960 první skutečnou plnohodnotnou monolitickou IC. Společnost Fairchild však existovala z peněz rizikových kapitalistů a zpočátku nedokázali posoudit hodnotu toho, co bylo vytvořeno (opět potíže se šéfy). Viceprezident požadoval po Lastovi uzavření projektu, výsledkem bylo další rozdělení a odchod jeho týmu, takže se zrodily další dvě společnosti Amelco a Signetics.
Poté manuál konečně spatřil světlo a v roce 1961 vydal první skutečně komerčně dostupný IC - Micrologic. Další rok trvalo vyvinout plnohodnotnou logickou řadu několika mikroobvodů.
Během této doby konkurenti nespali a v důsledku toho bylo pořadí následující (v závorkách 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). Byli tam další výrobci jako Intellux, Westinghouse, Sprague Electric Company, Raytheon a Hughes, nyní zapomenutí.
Jedním z velkých objevů v oblasti standardizace byly takzvané rodiny logických čipů. V éře tranzistorů si každý výrobce počítačů, od Philco po General Electric, obvykle vyráběl všechny součásti svých strojů sám, až po samotné tranzistory. Navíc různé logické obvody jako 2I-NOT atd. mohou být implementovány s jejich pomocí nejméně tucet různých způsobů, z nichž každý má své vlastní výhody - levnost a jednoduchost, rychlost, počet tranzistorů atd. V důsledku toho začaly firmy přicházet s vlastními implementacemi, které byly zpočátku používány pouze v jejich automobilech.
Tak se zrodila historicky první logika rezistoru a tranzistoru (RTL a její typy DCTL, DCUTL a RCTL, otevřená v roce 1952), výkonná a rychlá logika spojená s emitorem (ECL a její typy PECL a LVPECL, poprvé použité v IBM 7030 Stretch, zabíral spoustu místa a byl velmi horký, ale kvůli nepřekonatelným rychlostním parametrům byl masivně využíván a ztělesněn v mikroobvodech, byl standardem superpočítačů až do začátku 80. let od Cray-1 po „Electronics SS LSI“), logika diodového tranzistoru pro použití ve strojích jednodušších (DTL a jeho varianty CTDL a HTL se objevily v IBM 1401 v roce 1959).
V době, kdy se mikroobvody objevily, bylo jasné, že výrobci musí vybírat stejným způsobem - a jaký typ logiky bude použit uvnitř jejich čipů? A hlavně, jaké to budou čipy, jaké prvky budou obsahovat?
Tak se rodily logické rodiny. Když společnost Texas Instruments vydala první takovou rodinu na světě - SN51x (1961, RCTL), rozhodli se pro typ logiky (odpor -tranzistor) a jaké funkce budou k dispozici v jejich mikroobvodech, například prvek SN514 implementoval NOR / NAND.
Výsledkem bylo, že poprvé na světě došlo k jasnému rozdělení na společnosti produkující logické rodiny (s vlastní rychlostí, cenou a různým know-how) a společnosti, které je mohly koupit a sestavit na nich počítače vlastní architektury.
Přirozeně zůstalo několik vertikálně integrovaných společností, jako jsou Ferranti, Phillips a IBM, kteří se raději drželi myšlenky vyrábět počítač uvnitř i vně ve vlastních zařízeních, ale v 70. letech minulého století buď vymřeli, nebo tuto praxi opustili.. Jako poslední padla společnost IBM, která používala naprosto plný vývojový cyklus - od tavení křemíku po vydání vlastních čipů a strojů na nich až do roku 1981, kdy přišel IBM 5150 (lépe známý jako osobní počítač, předchůdce všech počítačů). out - první počítač nesoucí jejich ochrannou známku a uvnitř - procesor někoho jiného designu.
Zpočátku se mimochodem tvrdohlaví „lidé v modrých oblecích“pokusili vytvořit 100% originální domácí počítač a dokonce jej uvedli na trh - IBM 5110 a 5120 (na původním procesoru PALM to ve skutečnosti byla mikro verze jejich mainframy), ale od - kvůli nepřiměřené ceně a nekompatibilitě s již narozenou třídou malých strojů s procesory Intel, oba byli v epickém selhání. Vtipné je, že jejich mainframová divize to zatím nevzdala a stále vyvíjejí vlastní architekturu procesorů dodnes. Navíc je také vyráběli stejným způsobem naprosto nezávisle až do roku 2014, kdy konečně prodali své polovodičové společnosti společnosti Global Foundries. Poslední řada počítačů, vyráběná ve stylu šedesátých let, tedy zmizela - zcela jednou společností uvnitř i vně.
Když se vrátíme do logických rodin, všimneme si poslední z nich, která se objevila již v éře mikroobvodů speciálně pro ně. Není tak rychlý ani horký jako logika tranzistor-tranzistor (TTL, vynalezen v roce 1961 v TRW). Logika TTL byla prvním standardem IC a v šedesátých letech byla použita ve všech hlavních čipech.
Pak přišla integrální logika vstřikování (IIL, která se objevila na konci roku 1971 ve společnostech IBM a Philips, byla použita v mikroobvodech v letech 1970-1980) a největší ze všech-logika oxidů kovů a polovodičů (MOS, vyvinutá od 60. let a 80. ve verzi CMOS, která zcela zachytila trh, nyní 99% všech moderních čipů tvoří CMOS).
Prvním komerčním počítačem na mikroobvody byla řada RCA Spectra 70 (1965), malý bankovní mainstreamový počítač Burroughs B2500 / 3500 vydaný v roce 1966 a Scientific Data Systems Sigma 7 (1966). RCA tradičně vyvíjela vlastní mikroobvody (CML - Current Mode Logic), Burroughs využil Fairchildovu pomoc k vývoji originální řady mikroobvodů CTL (Complementary Transistor Logic), SDS objednal čipy od Signetics. Po těchto strojích následovaly CDC, General Electric, Honeywell, IBM, NCR, Sperry UNIVAC - éra tranzistorových strojů je pryč.
Všimněte si, že nejen v SSSR byli zapomenuti tvůrci jejich slávy. Podobný, docela nepříjemný příběh se stal s integrovanými obvody.
Ve skutečnosti svět vděčí za vznik moderní IP dobře koordinované práci profesionálů z Fairchild - především týmu Ernie a Last, jakož i Dammerově nápadu a patentu Legovets. Kilby vyrobil neúspěšný prototyp, který nebylo možné upravit, od jeho výroby se téměř okamžitě upustilo a jeho mikroobvod má pro historii pouze sběratelskou hodnotu, technologiím nic nedal. Bo Loek o tom napsal takto:
Kilbyho myšlenka byla tak nepraktická, že ji dokonce i TI opustil. Jeho patent měl hodnotu pouze jako pohodlný a výnosný předmět vyjednávání. Pokud by Kilby nepracoval pro TI, ale pro jakoukoli jinou společnost, pak by jeho nápady nebyly vůbec patentovány.
Noyce znovu objevil myšlenku Legovets, ale poté se vytáhl z práce a všechny objevy, včetně mokré oxidace, metalizace a leptání, byly provedeny jinými lidmi a také vydali první skutečný komerční monolitický IC.
Výsledkem bylo, že příběh zůstal vůči těmto lidem nespravedlivý až do konce - ještě v 60. letech byli Kilby, Legovets, Noyce, Ernie a Last nazýváni otci mikroobvodů, v 70. letech byl seznam redukován na Kilby, Legovets a Noyce, pak Kilby a Noyce a vrcholem tvorby mýtů bylo převzetí Nobelovy ceny za rok 2000 samotnou Kilby za vynález mikroobvodu.
Všimněte si, že 1961-1967 byla éra monstrózních patentových válek. Všichni bojovali s každým, Texas Instruments s Westinghouse, Sprague Electric Company a Fairchild, Fairchild s Raytheonem a Hughesem. Nakonec si společnosti uvědomily, že žádná z nich by od sebe neshromáždila všechny klíčové patenty, a zatímco soudy trvají - jsou zmrazené a nemohou sloužit jako aktiva a přinést peníze, takže vše skončilo globálním a křížovým licencováním všech do té doby získaných technologií.
Pokud jde o úvahu SSSR, nelze si nevšimnout dalších zemí, jejichž politika byla někdy extrémně zvláštní. Obecně při studiu tohoto tématu vychází najevo, že je mnohem snazší popsat nikoli důvod, proč vývoj integrovaných obvodů v SSSR selhal, ale proč uspěli ve Spojených státech, a to z jednoho prostého důvodu - neuspěli nikde kromě Spojené státy.
Zdůrazněme, že nešlo vůbec o inteligenci vývojářů - inteligentní inženýři, vynikající fyzici a brilantní počítačoví vizionáři byli všude: od Nizozemska po Japonsko. Problém byl v jedné věci - management. Ani v Británii, konzervativci (nemluvě o labouritech, kteří tam dokončili zbytky průmyslu a rozvoje), neměly korporace stejnou moc a nezávislost jako v Americe. Pouze tam zástupci podniků hovořili s úřady na stejné úrovni: mohli investovat miliardy, kamkoli chtěli, s malou nebo žádnou kontrolou, sbližovat se v divokých patentových bitvách, lákat zaměstnance, zakládat nové společnosti doslova lusknutím prstu (na stejné úrovni) zrádných osm “, které vrhly Shockleyho, stopují 3/4 současného amerického obchodu s polovodiči, od Fairchild a Signetics po Intel a AMD).
Všechny tyto společnosti byly v neustálém živém pohybu: hledaly, objevovaly, zajaly, zničily, investovaly - a přežily a vyvinuly se jako živá příroda. Nikde jinde na světě nebyla taková svoboda rizika a podnikání. Rozdíl bude obzvláště patrný, když začneme hovořit o domácím „Silicon Valley“- Zelenogradu, kde neméně inteligentní inženýři, kteří byli pod jhem ministerstva rozhlasového průmyslu, museli vynaložit 90% svého talentu na kopírování několik let staré Americký vývoj a ti, kteří tvrdohlavě pokračovali vpřed - Yuditsky, Kartsev, Osokin - byli velmi rychle zkroteni a zahnáni zpět na kolejnice položené stranou.
Sám Generalissimo Stalin o tom dobře hovořil v rozhovoru s argentinským velvyslancem Leopoldem Bravem 7. února 1953 (z knihy Stalin I. V. Works. - T. 18. - Tver: Informační a vydavatelské centrum „Union“, 2006):
Stalin říká, že to jen prozrazuje chudobu mysli vůdců USA, kteří mají hodně peněz, ale málo v hlavách. Současně poznamenává, že američtí prezidenti zpravidla neradi přemýšlejí, ale raději využívají pomoc „mozkových trustů“, že zejména takové důvěry byly u Roosevelta a Trumana, kteří zjevně věřili, že pokud měli peníze, ne nutné.
Výsledkem bylo, že strana přemýšlela s námi, ale inženýři to dokázali. Proto výsledek.
Japonsko
Prakticky podobná situace se stala v Japonsku, kde byly tradice státní kontroly samozřejmě mnohonásobně měkčí než sovětské, ale docela na úrovni Británie (již jsme diskutovali, co se stalo s britskou školou mikroelektroniky).
V Japonsku v roce 1960 existovali čtyři hlavní hráči v počítačovém byznysu, přičemž tři z nich byly stoprocentně ve vlastnictví státu. Nejvýkonnější - ministerstvo obchodu a průmyslu (MITI) a jeho technická část, Elektrotechnická laboratoř (ETL); Nippon Telephone & Telegraph (NTT) a jeho čipové laboratoře; a nejméně významný účastník, z čistě finančního hlediska, ministerstvo školství, které kontrolovalo veškerý vývoj v rámci prestižních národních univerzit (zejména v Tokiu, analogie prestižní Moskevské státní univerzity a MPO v těchto letech). Konečně posledním hráčem byly kombinované podnikové laboratoře největších průmyslových firem.
Japonsko bylo také tak podobné SSSR a Británii, že všechny tři země během druhé světové války výrazně utrpěly a jejich technický potenciál byl snížen. A Japonsko bylo navíc v okupaci až do roku 1952 a pod přísnou finanční kontrolou USA do roku 1973, směnný kurz jenu do té chvíle byl pevně vázán na dolar mezivládními dohodami a mezinárodní japonský trh se stal obecně od r. 1975 (a ano, nemluvíme o tom, že si to sami zaslouží, pouze popisujeme situaci).
Výsledkem bylo, že Japonci dokázali vytvořit několik prvotřídních strojů pro domácí trh, ale stejným způsobem výroba mikroobvodů zívala, a když po roce 1975 začal jejich zlatý věk, skutečná technická renesance (éra kolem roku 1990), když byla japonská technologie a počítače považovány za nejlepší na světě a předmětem závisti a snů), produkce těchto samotných zázraků byla omezena na stejné kopírování amerického vývoje. Ačkoli jim musíme dát patřičnou odměnu, nejenže kopírovali, ale rozebírali, studovali a vylepšovali jakýkoli produkt do posledního šroubku, v důsledku toho byly jejich počítače menší, rychlejší a technologicky vyspělejší než americké prototypy. Například první počítač na integrovaných obvodech vlastní výroby Hitachi HITAC 8210 vyšel v roce 1965, současně s RCA. Bohužel pro Japonce byli součástí světové ekonomiky, kde takové triky beztrestně neprocházejí, a v důsledku patentových a obchodních válek se Spojenými státy v 80. letech jejich ekonomika upadla do stagnace, kde prakticky zůstává dodnes (a pokud si je vybavíte, epické selhání s takzvanými „stroji 5. generace“…).
Současně se Fairchild i TI pokusili na počátku 60. let zřídit výrobní zařízení v Japonsku, ale narazili na tvrdý odpor MITI. V roce 1962 MITI zakázala Fairchildu investovat do továrny již zakoupené v Japonsku a nezkušený Noyce se pokusil vstoupit na japonský trh prostřednictvím korporace NEC. V roce 1963 vedení NEC, údajně jednající pod tlakem japonské vlády, získalo od Fairchildu mimořádně příznivé licenční podmínky, které následně uzavřely Fairchildovu schopnost samostatně obchodovat na japonském trhu. Teprve poté, co byla dohoda uzavřena, se Noyce dozvěděl, že prezident NEC současně předsedal výboru MITI, který blokoval obchody Fairchild. TI se pokusil založit výrobní závod v Japonsku v roce 1963 poté, co měl negativní zkušenosti s NEC a Sony. Po dobu dvou let MITI odmítla dát jednoznačnou odpověď na žádost TI (zatímco kradla své čipy silou a hlavní a uvolňovala je bez licence) a v roce 1965 Spojené státy odpověděly a pohrozily Japoncům embargem na dovoz elektronické zařízení, které porušovalo patenty TI, a pro začátek tím, že zakázalo společnost Sony a Sharp.
MITI si hrozbu uvědomil a začal přemýšlet, jak by mohli oklamat bílé barbary. Nakonec postavili multi-port, tlačili na prolomení již čekající dohody mezi TI a Mitsubishi (majitel Sharp) a přesvědčili Akio Moritu (zakladatele Sony), aby uzavřel dohodu s TI „v zájmu budoucnosti Japonců průmysl. Zpočátku byla dohoda pro TI extrémně nevýhodná a téměř dvacet let japonské společnosti uvolňují klonované mikroobvody bez placení licenčních poplatků. Japonci si už mysleli, jak úžasně oklamali gaijiny svým tvrdým protekcionismem, a poté je Američané podruhé stiskli už v roce 1989. V důsledku toho byli Japonci nuceni přiznat, že 20 let porušovali patenty a zaplatili United Státy monstrózní licenční poplatky půl miliardy dolarů ročně, které nakonec pohřbily japonskou mikroelektroniku.
V důsledku toho špinavá hra ministerstva obchodu a jejich úplná kontrola nad velkými společnostmi s vyhláškami, co a jak vyrábět, nechala Japonce bokem a tak, že byli doslova vyhozeni ze světové galaxie výrobců počítačů (v r. ve skutečnosti v 80. letech konkurovali pouze Američanům).
SSSR
Nakonec přejděme k tomu nejzajímavějšímu - k Sovětskému svazu.
Řekněme hned, že se tam před rokem 1962 dělo mnoho zajímavých věcí, ale nyní budeme uvažovat pouze o jednom aspektu - skutečných monolitických (a navíc originálních!) Integrovaných obvodech.
Jurij Valentinovič Osokin se narodil v roce 1937 (pro změnu jeho rodiče nebyli nepřáteli lidu) a v roce 1955 nastoupil na elektromechanickou fakultu MPEI, nově otevřené specializace „dielektrika a polovodiče“, kterou absolvoval v roce 1961. Diplom v tranzistorech vyrobil v našem hlavním polovodičovém centru poblíž Krasilova v NII -35, odkud odešel do Riga Semiconductor Device Plant (RZPP) vyrábět tranzistory a samotný závod byl stejně mladý jako absolvent Osokin - byl vytvořen teprve v roce 1960.
Osokinovo jmenování do nového závodu bylo běžnou praxí - stážisté RZPP často studovali na NII -35 a trénovali na Světlaně. Všimněte si, že závod nejenže disponoval kvalifikovaným baltským personálem, ale byl také umístěn na periferii, daleko od Shokinu, Zelenogradu a všech s nimi spojených přehlídek (o tom si povíme později). V roce 1961 již RZPP zvládla ve výrobě většinu tranzistorů NII-35.
Ve stejném roce závod z vlastní iniciativy začal kopat v oblasti planárních technologií a fotolitografie. V tom mu asistovaly NIRE a KB-1 (později „Almaz“). RZPP vyvinul první v automatické lince SSSR na výrobu planárních tranzistorů „Ausma“a jeho generální konstruktér A. S. Gotman přišel na světlou myšlenku - když tranzistory stále razíme na čip, proč je hned nesestavit z těchto tranzistorů?
Gotman navíc navrhl revoluční technologii podle standardů z roku 1961 - oddělit tranzistorové vývody ne ke standardním nohám, ale pájet je na kontaktní podložku s pájecími kuličkami, aby se zjednodušila další automatická instalace. Ve skutečnosti otevřel skutečný balíček BGA, který se nyní používá v 90% elektroniky - od notebooků po smartphony. Tato myšlenka se bohužel nedostala do série, protože došlo k problémům s technologickou implementací. Na jaře roku 1962 požádal hlavní inženýr NIRE V. I. Smirnov ředitele RZPP S. A. Bergmana, aby našel jiný způsob implementace víceprvkového obvodu typu 2NE-OR, univerzálního pro stavbu digitálních zařízení.
Ředitel RZPP svěřil tento úkol mladému inženýrovi Jurijovi Valentinovičovi Osokinovi. Bylo zorganizováno oddělení jako součást technologické laboratoře, laboratoře pro vývoj a výrobu fotomasek, měřicí laboratoře a pilotní výrobní linky. V té době byla do RZPP dodána technologie pro výrobu germaniových diod a tranzistorů, která byla brána jako základ pro nový vývoj. A již na podzim roku 1962 byly získány první prototypy germania, jak se tehdy říkalo, pevné schéma P12-2.
Osokin stál před zásadně novým úkolem: implementovat dva tranzistory a dva odpory na jeden krystal, v SSSR nikdo nic takového nedělal a o práci Kilby a Noyce v RZPP nebyly žádné informace. Osokinova skupina ale tento problém skvěle vyřešila, a ne stejným způsobem jako Američané, kteří nepracovali s křemíkem, ale s germanium mesatranzistory! Na rozdíl od Texas Instruments, obyvatelé Rigy okamžitě vytvořili jak skutečný mikroobvod, tak pro něj úspěšný technický proces ze tří po sobě jdoucích expozic, ve skutečnosti to udělali současně se skupinou Noyce, naprosto originálním způsobem a obdrželi produkt neméně hodnotný z obchodního hlediska.
Jak významný byl přínos samotného Osokina, byl analogem Noyce (veškerá technická práce, pro kterou skupina Last a Ernie vystupovala) nebo zcela originálním vynálezcem?
Je to tajemství zahalené ve tmě, jako všechno spojené se sovětskou elektronikou. Například V. M. Lyakhovich, který pracoval právě na NII-131, vzpomíná (dále cituje z jedinečné knihy E. M. Lyakhovicha „Jsem z doby první“):
V květnu 1960 navrhl inženýr v mé laboratoři, vyškolený fyzik Lev Iosifovich Reimerov, použít jako univerzální prvek 2NE-OR použít dvojitý tranzistor ve stejném balení s externím odporem a ujistit nás, že v praxi je tento návrh již zajištěno ve stávajícím technologickém postupu výroby tranzistorů P401 - P403, který dobře zná ze své praxe v závodě Svetlana … To bylo téměř vše, co bylo potřeba! Klíčové provozní režimy tranzistorů a nejvyšší úroveň sjednocení … A o týden později Lev přinesl náčrt krystalové struktury, na které bylo přidáno pn-spojení ke dvěma tranzistorům na jejich společném kolektoru, tvořící vrstvený odpor … V roce 1960 vydal Lev za svůj návrh osvědčení vynálezce a obdržel kladné rozhodnutí pro zařízení č. 24864 ze dne 8. března 1962.
Myšlenka byla ztělesněna v hardwaru s pomocí OV Vedeneeva, který v té době pracoval ve Světlaně:
V létě jsem byl povolán ke Reimerovu vchodu. Přišel s nápadem udělat technicky a technologicky schéma „NE-NE“. Na takovém zařízení: krystal germania je připevněn na kovový základ (dural), na kterém jsou vytvořeny čtyři vrstvy s vodivostí npnp … Práci spojování zlatých vývodů dobře zvládl mladý instalatér Luda Turnas a já jsem přinesl ji do práce. Výsledný produkt byl umístěn na keramickou sušenku … Až 10 takových sušenek bylo možné snadno provést vchodem do továrny, pouhým držením v pěst. Pro Levu jsme vyrobili několik stovek takových sušenek.
Odstranění přes kontrolní bod zde není uvedeno náhodou. Veškerá práce na „tvrdých schématech“v počáteční fázi byla čirý hazard a dala se snadno uzavřít, vývojáři museli využít nejen technické, ale i organizační schopnosti typické pro SSSR.
Prvních pár stovek kusů bylo potichu vyrobeno během několika dní! … Po odmítnutí zařízení, která byla přijatelná z hlediska parametrů, jsme sestavili několik nejjednodušších spouštěcích obvodů a čítač. Všechno funguje! Tady je - první integrovaný obvod!
Červen 1960.
… V laboratoři jsme vyrobili ukázkové sestavy typických jednotek na těchto pevných diagramech umístěných na panelech z plexiskla.
… Hlavní inženýr NII-131 Veniamin Ivanovič Smirnov byl pozván na ukázku prvních pevných schémat a řekl mu, že tento prvek je univerzální … Demonstrace pevných schémat udělala dojem. Naše práce byla schválena.
… V říjnu 1960 s těmito ručními pracemi hlavní inženýr NII-131, vynálezce pevného obvodu, inženýr L. I. Shokin.
…PROTI. D. Kalmykov a A. I. Shokin kladně hodnotili práci, kterou jsme odvedli. Vzali na vědomí důležitost této oblasti práce a navrhli kontaktovat je v případě potřeby o pomoc.
… Bezprostředně po zprávě ministrovi a ministrově podpoře naší práce na vytvoření a rozvoji pevného schématu germania, V. I. V prvním čtvrtletí roku 1961 byly na místě vyrobeny naše první pevné obvody, i když s pomocí přátel v závodě Svetlana (pájení zlatých vývodů, vícesložkové slitiny pro základnu a emitor).
V první fázi práce byly v závodě Svetlana získány vícesložkové slitiny pro základnu a emitor, zlaté svody byly také odvezeny do Svetlany k pájení, protože ústav neměl vlastní instalační program a 50 mikronový zlatý drát. Ukázalo se jako diskutabilní, zda i experimentální vzorky palubních počítačů, vyvinuté ve výzkumném ústavu, byly vybaveny mikroobvody a o masové výrobě nepřicházela v úvahu. Bylo nutné hledat sériový závod.
My (V. I. Smirnov, L. I. Bergmana určit možnost využití tohoto závodu v budoucnosti pro sériovou výrobu našich pevných obvodů. Věděli jsme, že v sovětských dobách se ředitelé továren zdráhali odebírat jakýkoli další výstup jakéhokoli produktu. Proto jsme se obrátili na RPZ, aby pro nás pro začátek mohla být vyrobena experimentální dávka (500 kusů) našeho „univerzálního prvku“za účelem poskytnutí technické pomoci, jejíž výrobní technologie a materiály se zcela shodovaly s těmi použit na technologické lince RPZ při výrobě tranzistorů P401 - P403.
… Od té chvíle začala naše invaze "na sériový závod přenosem" dokumentace "nakreslenou křídou na tabuli a prezentovanou ústně technologií. Elektrické parametry a techniky měření byly prezentovány na jedné stránce formátu A4, ale úkol seřadit a ovládat parametry byl náš.
… Naše podniky měly stejný počet poštovních schránek PO Box 233 (RPZ) a PO Box 233 (NII-131). Odtud také vznikl název našeho „Reimerovova prvku“- TS -233.
Podrobnosti o výrobě jsou pozoruhodné:
V té době továrna (stejně jako další továrny) používala ruční technologii přenosu emitoru a základního materiálu na germaniovou desku pomocí dřevěných hrotů z akáciového květu a ruční pájení vývodů. Všechny tyto práce byly prováděny pod mikroskopem mladými dívkami.
Obecně platí, že pokud jde o vyrobitelnost, popis tohoto schématu není daleko od Kilby …
Kde je zde Osokinovo místo?
Vzpomínky dále studujeme.
S příchodem fotolitografie bylo při stávajících rozměrech krystalu možné vytvořit objemový odpor místo vrstveného a vytvořit objemový odpor vyleptáním kolektorové desky fotomaskou. LI Reimerov požádal Yu. Osokina, aby se pokusil vybrat různé fotomasky a pokusit se získat objemový odpor řádově 300 Ohm na germaniové desce typu p.
… Yura vyrobil v R12-2 TS takový objemový odpor a domníval se, že práce byla dokončena, protože problém s teplotou byl vyřešen. Brzy mi Yuri Valentinovich přinesl asi 100 pevných obvodů ve formě „kytary“s objemovým odporem v kolektoru, které bylo získáno speciálním leptáním kolektorové vrstvy germania typu p.
… Ukázal, že tato vozidla pracují až do +70 stupňů, jaké je procento výtěžnosti vhodných a jaký je rozsah parametrů. V ústavu (Leningrad) jsme sestavili moduly Kvant na těchto pevných diagramech. Všechny testy v rozsahu provozních teplot byly úspěšné.
Uvedení druhé, zdánlivě slibnější, možnosti do výroby ale nebylo tak jednoduché.
Vzorky obvodů a popis technologického postupu byly přeneseny do RZPP, ale v té době již začala sériová výroba P12-2 s objemovým odporem. Vznik vylepšených schémat by znamenal zastavení výroby starých, což by mohlo narušit plán. Kromě toho měl Yu. V. Osokin se vší pravděpodobností osobní důvody ponechat vydání P12-2 staré verze. Situace byla překryta problémy mezirezortní koordinace, protože NIRE patřilo GKRE a RZPP GKET. Výbory měly různé regulační požadavky na výrobky a podnik jednoho výboru prakticky neměl vliv na závod od jiného. Ve finále strany dospěly ke kompromisu-vydání P12-2 zůstalo zachováno a nové vysokorychlostní obvody obdržely index P12-5.
V důsledku toho vidíme, že Lev Reimerov byl analogem Kilby pro sovětské mikroobvody a Yuri Osokin byl analogem Jaye Lasta (i když je obvykle řazen mezi plnohodnotné otce sovětských integrovaných obvodů).
Výsledkem je, že je ještě obtížnější porozumět složitosti designu, továrních a ministerských intrik Unie než v amerických korporátních válkách, nicméně závěr je celkem jednoduchý a optimistický. Reimer přišel s myšlenkou integrace téměř současně s Kilbym a pouze sovětská byrokracie a zvláštnosti práce našich výzkumných ústavů a projekčních kanceláří se spoustou ministerských souhlasů a hádek na několik let zdržovaly domácí mikroobvody. Přitom první schémata byla téměř stejná jako „vlasový“typ 502 a vylepšil je specialista na litografii Osokin, který hrál roli domácího Jay Last, rovněž zcela nezávisle na Fairchildově vývoji a přibližně na současně připravuje vydání zcela moderního a konkurenceschopného pro toto období současné IP.
Pokud by se Nobelovy ceny rozdávaly trochu spravedlivěji, pak by Jean Ernie, Kurt Legovets, Jay Last, Lev Reimerov a Yuri Osokin měli sdílet čest při vytváření mikroobvodu. Bohužel na Západě nikdo před rozpadem Unie ani neslyšel o sovětských vynálezcích.
Obecně platí, že americká tvorba mýtů, jak již bylo zmíněno, byla v některých aspektech podobná té sovětské (stejně jako touha po jmenování oficiálních hrdinů a zjednodušení složitého příběhu). Po vydání slavné knihy Thomase Reida „Čip: Jak dva Američané vynalezli mikročip a zahájili revoluci“v roce 1984, se verze „dvou amerických vynálezců“stala kánonem, dokonce zapomněli na vlastní kolegy, nemluvě naznačit, že někdo jiný než Američané mohl najednou někde někde něco vymyslet!
V Rusku se však také vyznačují krátkou pamětí, například v obrovském a podrobném článku o ruské Wikipedii o vynálezu mikroobvodů - o Osokinovi a jeho vývoji (který mimochodem je není divu, článek je jednoduchým překladem podobného anglického jazyka, ve kterém tyto informace a nebyla žádná stopa).
Přitom je ještě smutnější, že otec samotné myšlenky, Lev Reimerov, je zapomenut ještě hlouběji, a dokonce i v těch zdrojích, kde je zmíněno vytvoření prvních skutečných sovětských IS, je jako jejich známý pouze Osokin jediný tvůrce, což je určitě smutné.
Je úžasné, že jsme se v tomto příběhu s Američany ukázali úplně stejně - ani jedna strana si prakticky nepamatovala své skutečné hrdiny, místo toho vytvořila sérii trvalých mýtů. Je velmi smutné, že vytvoření „Quantum“obecně bylo možné obnovit pouze z jednoho zdroje - knihy „Jsem z doby prvního“, kterou vydalo nakladatelství „Scythia -print“v r. Petrohrad v roce 2019 s nákladem 80 (!) Instancí. Přirozeně, pro široký okruh čtenářů byl dlouhou dobu absolutně nepřístupný (od začátku nevěděl alespoň něco o Reimerově a tomto příběhu - bylo dokonce těžké uhodnout, co přesně je třeba hledat na netu, ale teď je k dispozici v elektronické podobě zde).
O to víc bych si přál, aby se na tyto úžasné lidi neslavně nezapomnělo, a doufáme, že tento článek poslouží jako další zdroj při obnově priorit a historické spravedlnosti v obtížné otázce vytváření prvních integrovaných obvodů na světě.
Strukturálně byly P12-2 (a následné P12-5) vyrobeny ve formě klasické tablety z kulatého kovového kelímku o průměru 3 mm a výšce 0,8 mm-Fairchild s takovým balíček až o rok později. Do konce roku 1962 vyrobila pilotní výroba RZPP asi 5 tisíc R12-2 a v roce 1963 jich bylo vyrobeno několik desítek tisíc (bohužel do této doby si Američané již uvědomili, v čem je jejich síla, a vyrobili více než půl milionu z nich).
Co je vtipné - v SSSR spotřebitelé nevěděli, jak s takovým balíčkem pracovat, a konkrétně si usnadnit život, v roce 1963 v NIRE v rámci Kvant ROC (A. N. Pelipenko, E. M. Lyakhovich) čtyři P12-2 vozidla - tak se zrodil snad první GIS dvouúrovňové integrace na světě (TI použilo své první sériové mikroobvody v roce 1962 v podobném designu zvaném logický modul Litton AN / ASA27 - sloužily k montáži palubních radarových počítačů).
Je úžasné, že nejen Nobelova cena - ale dokonce i zvláštní vyznamenání od jeho vlády, Osokin nedostal (a Reimer ani toto nedostal - úplně na něj zapomněli!), Za mikroobvody nedostal vůbec nic, až později v roce 1966 mu byla udělena medaile „Za rozlišování práce“, abych tak řekl, „obecně“, jen za úspěch v práci. Dále - vyrostl na hlavního inženýra a automaticky začal dostávat statusová ocenění, která zavěsil téměř každý, kdo zastával alespoň některá zodpovědná místa, klasickým příkladem je „Čestný odznak“, který mu byl udělen v roce 1970, a na počest transformace závodu na V roce 1975 obdržel Řád rudého praporu práce ve výzkumném institutu microdevices v Rize (RNIIMP, hlavní podnik nově vytvořené PA „Alpha“).
Osokinovo oddělení dostalo státní cenu (jen lotyšské SSR, ne Leninovo, které byly velkoryse distribuovány Moskvanům), a pak ne za mikroobvody, ale za vylepšení mikrovlnných tranzistorů. V SSSR nedávalo patentování vynálezů autorům nic jiného než potíže, nevýznamnou jednorázovou platbu a morální uspokojení, takže mnoho vynálezů nebylo vůbec formalizováno. Osokin také nikam nespěchal, ale pro podniky byl počet vynálezů jedním z ukazatelů, takže stále musely být formalizovány. Osokin a Michajlovič proto obdrželi SSSR AS č. 36845 za vynález TC P12-2 až v roce 1966.
V roce 1964 byl Kvant použit v palubním počítači Gnome třetí generace letadla, prvním v SSSR (možná také prvním sériovým počítačem na mikroobvody na světě). V roce 1968 byla řada prvních IS přejmenována na 1LB021 (GIS obdržel indexy jako 1HL161 a 1TP1162), poté 102LB1V. V roce 1964 byl na základě objednávky NIRE dokončen vývoj R12-5 (řada 103) a modulů na ní založených (řada 117). Bohužel se ukázalo, že výroba Р12-5 je obtížná na výrobu, hlavně kvůli obtížnosti legování zinku se ukázalo, že výroba krystalu je pracná: procento výtěžku bylo nízké a náklady vysoké. Z těchto důvodů byl TC P12-5 vyráběn v malých objemech, ale v této době již probíhaly práce na široké frontě na vývoji planární křemíkové technologie. Objem výroby integrovaných obvodů germania v SSSR není podle Osokina přesně znám, protože od poloviny 60. let se vyráběly v řádu několika stovek tisíc ročně (Spojené státy již bohužel vyrobily miliony).
Následuje nejkomičtější část příběhu.
Pokud požádáte o uhodnutí data konce vydání mikroobvodu vynalezeného v roce 1963, pak se v případě SSSR vzdají i skuteční fanatici starých technologií. Bez výrazných změn byly IS a GIS řady 102-117 vyráběny do poloviny 90. let, tedy více než 32 let! Objem jejich vydání byl ale zanedbatelný - v roce 1985 bylo vyrobeno asi 6 000 000 kusů, v USA jsou to tři řády (!) Více.
Uvědomil si absurditu situace a sám Osokin se v roce 1989 obrátil na vedení Vojensko-průmyslové komise pod Radou ministrů SSSR s žádostí o odstranění těchto mikroobvodů z důvodu jejich zastaralosti a vysoké pracovní náročnosti, ale obdržel kategorické odmítnutí. Místopředseda vojensko-průmyslového komplexu V. L. Počítače „Gnome“jsou stále v kokpitu navigátoru Il-76 (a samotné letadlo bylo vyrobeno v roce 1971) a některých dalších domácích letadel.
Co je zvláště urážlivé - draví žraloci kapitalismu si navzájem nadšeně prohlíželi technologická řešení.
Sovětský státní plánovací výbor byl neúprosný - tam, kde se narodil, tam přišel vhod! V důsledku toho osokinské mikroobvody obsadily úzký výklenek palubních počítačů několika letadel a jako takové byly používány dalších třicet let! Ani série BESM, ani všechny druhy „Minsky“a „Nairi“- nikde jinde nebyly použity.
Navíc ani v palubních počítačích nebyly nainstalovány všude, například MiG-25 létal na analogovém elektromechanickém počítači, přestože jeho vývoj skončil v roce 1964. Kdo tam bránil instalaci mikroobvodů? Konverzace, že lampy jsou odolnější vůči jadernému výbuchu?
Američané ale použili mikroobvody nejen u Blíženců a Apolla (a jejich vojenské speciální verze perfektně vydržely průchod radiačními pásy Země a práci na oběžné dráze Měsíce). Čipy použili hned (!) Jakmile byly k dispozici, v plnohodnotném vojenském vybavení. Například slavný Grumman F-14 Tomcat se stal prvním letadlem na světě, které v roce 1970 dostalo palubní počítač na bázi LSI (často se mu říká první mikroprocesor, ale formálně je to nesprávné-F-14 palubní počítač se skládal z několika mikroobvodů střední a velké integrace, takže ne méně - jednalo se o skutečné kompletní moduly, jako je ALU, a ne o sadu diskrétních vůlí na jakémkoli 2I -NOT).
Je překvapivé, že Shokin, který plně schvaloval technologii obyvatel Rigy, tomu nedal sebemenší zrychlení (no, kromě oficiálního schválení a objednávky na zahájení sériové výroby na RZPP) a nikde nebyla popularizace tohoto tématu „zapojení specialistů z jiných výzkumných ústavů a obecně každého vývoje s cílem získat co nejdříve vzácný standard pro naše vlastní mikroobvody, který by bylo možné nezávisle vyvíjet a zlepšovat.
Proč se to stalo?
Shokin nebyl na osokinské experimenty, v té době řešil otázku klonování amerického vývoje v rodném Zelenogradu, o tom si povíme v příštím článku.
Výsledkem je, že kromě P12-5 se RZPP již nezabývala mikroobvody, toto téma nerozvinula a další továrny se neobrátily na jeho zkušenosti, což bylo velmi politováníhodné.
Dalším problémem bylo, že, jak jsme již řekli, na Západě všechny mikroobvody vyráběly logické rodiny, které dokázaly uspokojit jakoukoli potřebu. Omezili jsme se na jeden jediný modul, řada se zrodila pouze v rámci projektu Kvant v roce 1970 a poté byla omezena: 1HL161, 1HL162 a 1HL163 - multifunkční digitální obvody; 1LE161 a 1LE162 - dva a čtyři logické prvky 2NE -OR; 1TP161 a 1TP1162 - jeden a dva spouštěče; 1UP161 je výkonový zesilovač, stejně jako 1LP161 je jedinečný logický prvek „inhibit“.
Co se v té době dělo v Moskvě?
Stejně jako se Leningrad ve 30. - 40. letech 20. století stal centrem polovodičů, stala se Moskva v letech 1950 - 1960 centrem integrálních technologií, protože zde sídlil slavný Zelenograd. O tom, jak byl založen a co se tam stalo, si povíme příště.
