Первая полупроводниковая интегральная микросхема Джека Килби
- Первая полупроводниковая интегральная микросхема Джека Килби
- ra3dhl
- September 12th, 2018
12 сентября 1958 года Джек С. Килби продемонстрировал первую рабочую интегральную схему на фирме Texas Instruments (США). Впервые электронные компоненты были интегрированы на одной подложке. Это устройство представляло собой генератор на крошечной пластине германия размером 11,1 мм на 1,6 мм. Сегодня интегральные схемы являются фундаментальными строительными блоками практически всего электронного оборудования.
За изобретение интегральной схемы Джек Килби был награжден Нобелевской премией по физике в 2000 году и Национальной Медалью в области науки в 1970 году, а в 1982 году он был включен в число почетных изобретателей Национального Зала Славы США.
Джек Килби с раскрытым лабораторным журналом, на страницах которого описание первой интегральной схемы, им созданной.
Это первая интегральная микросхема Джека Килби.Патент под названием MINIATURIZED ELECTRONIC CIRCUITS Джек Килби подал несколько позже
Надеюсь моим читателям будет интересно узнать, как создавалась первая в СССР интегральная микросхема в начале 1960 годов в НИИ-35, ныне «Пульсар». Для этого я рекомендую прочитать статью Б. В. Малина – одного из первых российских специалистов в области микроэлектроники, разработчика и создателя первой серии отечественных интегральных схем, начальника отдела НИИ-35 (см. http://www.computer-museum.ru/technlgy/su_chip.htm)
Я же хочу рассказать о другом предприятии, созданном в Латвийской Советской Социалистической Республике в 1959 году.
Директор РЗПП дал такое поручение молодому инженеру Юрию Валентиновичу Осокину. Перед рижанами стояла принципиально новая задача: реализовать на одном кристалле два транзистора и два резистора, исключив их паразитное взаимное влияние. В СССР никто ничего подобного не делал, а о работах Килби никакой информации в РЗПП тогда не было. Но специалисты РЗПП успешно преодолели все трудности, причем совершенно не так, как это сделали американцы. И уже осенью 1962 года были получены первые опытные образцы германиевой твердой, как тогда называли, схемы 2НЕ-ИЛИ, получившей заводское обозначение Р12–2. Она содержала два германиевых p-n-p-транзистора с общей нагрузкой в виде распределенного германиевого резистора р-типа. А к концу года завод выпустил первые пять тысяч микросхем. То есть начало серийного производства интегральных микросхем разделяло нас и американцев на небольшой срок.
Микросхемы долгожители из РигиВ СССР в 1963 году был создан Центр микроэлектроники в г. Зеленограде. В 1964 году там на заводе “Ангстрем” были разработаны первые интегральные схемы «Тропа» (серия 201), «Посол» (серия 217), выполненные по гибридно-пленочной технологии с использованием бескорпусных транзисторов. На заводе «Микрон» в Зеленограде в конце 60 г. была применена технология и начат выпуск первых монолитных интегральных микросхем. Вот паспорт на опытную партию первых микросхем из «Микрона» по теме «Логика-1»
А это сама микросхема, паспорт которой я привел
За ней последовала «Логика-2» (133 серия – аналог серии SN54 фирмы Texas Instruments).
В том же 1973 году На «Ангстреме» был освоен серийный выпуск первого советского КМОП калькулятора
В 1980 году заводом “Микрон” изготовлена 100 000 000 интегральная микросхема, а на заводе “Ангстрем” в 1985 году стал серийно выпускаться карманный 16 разрядный персональный компьютер «Электроника-85» с жидкокристаллическим дисплеем.
Короче, в середине 80 годов наблюдается пик в развитии советской радиоэлектроники. Об этом говорит уникальный полет и автоматическая посадка космического корабля «Буран», в бортовом компьютере «Бисер-4» которого использовались отечественные микропроцессоры. А в той же Риге освоен выпуск первых отечественных сигнальных процессоров по темам «Рина», «Райта» и «Розите».
Что же было потом? С приходом во власть Горбачева, советская электроника стала буквально на глазах рушится. Но что странно, всё, о чем говорил этот последний генеральный секретарь, было прогрессивно, например, на 27 съезде КПСС в 1986 году, он провозгласил программу ускорения научно-технического прогресса, а ведь на деле происходило совсем другое. Началось прогрессивное разворовывание государственной собственности, остановка предприятий, не выплата зарплат, хаос и, наконец, распад СССР.
Микросхемы Осокина тут же нашли практическое применение, «Ленинец» сделал на них первый в мире авиационный бортовой компьютер «Гном». Они применялись также в квазиэлектронных АТС и в другой гражданской аппаратуре. Выпускались они до распада СССР. Это подтверждается датой изготовления этих микросхем из Риги, которые имеются в моей коллекции.
т.н, проф. Докучаев Юрий Петрович. Внутренний вид первых советских КМОП электронных часов «Электроника-1» показан на фото. 
Но что странно, всё, о чем говорил этот последний генеральный секретарь, было прогрессивно, например, на 27 съезде КПСС в 1986 году, он провозгласил программу ускорения научно-технического прогресса, а ведь на деле происходило совсем другое. Началось прогрессивное разворовывание государственной собственности, остановка предприятий, не выплата зарплат, хаос и, наконец, распад СССР.Первая советская микросхема — Путин позвонит
Как известно, в 1959 году в США была разработана первая в мире микросхема, а в 1962-м начат серийный выпуск микросхем. А когда же начался серийный выпуск микросхем в СССР? Многие этого не знают.
Первая советская «микросхема» была разработана на Рижском радиозаводе, и состояла из двух германиевых транзисторов и одного резистора. И это вот в СССР называлось «микросхема», под это рижский завод сожрал кучу бабла.
Эту самую микросхему Р12–2 вы видите на фото в заголовке. На самом деле «микросхемами» на ней являются эти вот четыре германиевых кристаллика, от которых отходят золотые проводочки.
Довольно придурочный базис для построения вычислительных систем, гораздо удобнее был бы базис 2И-НЕ, но тут уж что выросло то выросло. Рижане же большим умом не отличались. Начав разработку ИС позже Килби и Нойса и не зная о них, чему свидетельство абсолютная непохожесть реализованных решений, они выродили типичного уродца, на базе которого потом всё-таки умудрились сделать бортовую ЭВМ для самолетов.
В конце концов эти разработки превратились в авиационную бортовую ЦВМ «Гном», набранную из вот таких плат:
Вот они, эти прелестные «микросхемы» с рижского завода. Это по сути вообще не микросхемы, это микросборки — но ради показухи и создания у руководства страны иллюзии, что якобы СССР не отстаёт от Запада, их называли «гибридными микросхемами».
Чтобы вам была понятна разница — вот пример такой микросхемы, это 201 серия, выпуск 1984 года (да-да, уже два года как весь мир играет в Синклер ZX Spectrum, а IBM уже три года как выпустила на рынок IBM PC):
Это просто 4 отдельных транзистора, распаянных на керамическую плату. Остальные «микросхемы» этой серии отличаются только тем, что на эту плату кое-где нанесено металлическое напыление, образующее резисторы. Вот примерно так:
Это уже сложная микросхема 201ЛБ4 — на ней аж 6 транзисторов и 6 резисторов.
На самом деле это секретная тема «Тропа-1», главный конструктор А.К. Катман, и это первые советские микросхемы, которые можно было реально использовать для создания приличных цифровых систем. До них было рижское гогно, не годное никуда чуть менее чем полностью.
Первые опытные образцы 201-й серии, под названиями 1МДхх, относятся к 1964 году. Но серийное производство ГИС «Тропа» началось только в 1967 году в Павловском Посаде («Экситон»). И продолжалось аж до 1991 года.
Эти микросхемы были применены в бортовой вычислительной машине «Аргон-1», на которой в то время строились автоматизированные системы управления войсками «Маневр», системы управления мобильными ракетными комплексами «Точка» и многое, многое другое.
Это вот блок динамической (оперативной) памяти ДЗУ-14М1 от БЦВМ «Аргон-10». Запоминающая часть состоит из 160-ти Ш-образных ферритовых сердечников, распределённых на 80 групп по две штуки. Через сердечники проходит 512 кодовых проводов — адресных шин. Объём памяти ДЗУ составляет 10 килобайт. На таких штуках советские космонавты в космос летали! Да еще и нахваливали — по сравнению с прежним гогном, это был просто праздник какой-то.
Я в детстве развлекался тем, что выпаивал из этих микросхем микропаяльником под лупой транзисторы, и использовал их для ремонта в обычных бытовых приборах. В серии 201 транзисторы близки по параметрам к КТ315 (точнее, к КТ317 и КТ348 — кристаллы от которых и использовались), разве что допустимая мощность гораздо ниже из-за отсутствия теплоотвода.
Понятно, что это не микросхемы, а профанация. Причем самое смешное, что вот именно эта 201 серия — это обезьянничание с той самой IBM:
Тут рядышком оригинальная IBM — и советский клон из самых первых серий, когда у СССР еще не было бескорпусных транзисторов, и пришлось припаивать обычные транзисторы в корпусах.
Настоящие же работы по микроэлектронике велись в Ленинграде, в СКБ-2, Старосом и Бергом, которые были участниками группы Розенберга в США и бежали оттуда, когда возникла угроза их разоблачения. Настоящие их фамилии, как выяснилось уже значительно позже, Сарант и Барр.
Это всё, что по большому счёту большинству надо знать про истоки советской микроэлектроники. Дальше уже подробности для любознательных.
Сейчас известно, что группа Розенберга передала разведслужбе СССР около 32 тысяч страниц документации. В том числе инженеры Барр и Сарант украли и передали около десяти тысяч страниц. В частности, если верить Юсдину, автору книги о Барре и Саранте, ими были переданы образец радиовзрывателя и информация о нем, спецификация самолетного радиолокатора SCR-517, информация о самолетном ответчике «свой-чужой», о реактивном самолете Р-80, о бомбардировщике «летающая крепость» В-29, спецификация наземного микроволнового радара SCR-584, самолетного навигационного радиолокатора SCR-720, ночного бомбардировочного прицела.
К сожалению, из всей группы Розенберга уйти от ФБР удалось только им двоим. Всех остальных схватили, супругов Розенберг казнили на электрическом стуле, остальным дали сроки от 18 лет до пожизненного.
Теперь уже известно, что эти два инженера «шпионили для Сталина и создали советскую Кремниевую долину». Сбежав из США, они сначала жили в Чехословакии и занимались электроникой. Причем не самостоятельно, а под руководством известного чешского электронщика Антонина Свободы, который во время Второй мировой войны был ведущим разработчиком компьютерных систем управления зенитными системами в Radiation Labs Массачусетского технологического института.
Свобода уже тогда был фигурой всемирно известной. С 1950 года в Чешском институте технологии в Праге он читал курс по цифровым и аналоговым ЭВМ. В частности, Берг и Старос участвовали под руководством Свободы в создании первой в Чехословакии ЭВМ. Потом, когда там произошла смена власти и к ним стали проявлять нездоровый интерес, им пришлось переехать в Союз.
Сначала они работали в авиапроме, там сделали свой первый бортовой компьютер (задолго до рижан). А потом их забрал к себе Шокин в электронпром.
Имея уже определенный задел работ по микроэлектронике, они сделали на его основе небольшую ЭВМ на транзисторах. Когда готовилось решение по Зеленограду, именно в СКБ-2, которым руководил Старос, Хрущеву показали эту ЭВМ, а перед этим для сравнения — ламповую. И в ухо ему вставили микроприемник «Эра», разработанный и изготовленный тоже у Староса, который был тогда самым маленьким в мире. На Хрущева это все произвело сильное впечатление.
Альфред Сарант и Хрущев
Старос принимал участие в подготовке решения по созданию Зеленоградского научного центра и был назначен его первым главным инженером. А директором стал Лукин Федор Викторович, тоже фигура из подзабытых. Старос, судя по всему, обиделся на то, что его не назначили директором, и, фактически так и не приступив к работе в Зеленограде, остался в Ленинграде. Отмечу, что им был действительно сформирован один из лучших в Минэлектронпроме коллектив разработчиков ЭВМ, ИС и микропроцессоров.
Первыми в Зеленограде заработали НИИ микроприборов и НИИ точного машиностроения. Потом был организован НИИ точных технологий с опытным заводом «Ангстрем». Затем НИИ молекулярной электроники, следом НИИ материаловедения, НИИ физических проблем, постепенно создавались НИИ и заводы, ставшие основой Зеленограда. В 1965 году был создан НИИ молекулярной электроники с заводом «Микрон», которые в постановлении не были предусмотрены.
НИИ точных технологий с заводом «Ангстрем» ориентировались на гибридную технологию, а НИИ молекулярной электроники и «Микрон» сразу были ориентированы на полупроводники. С участием НИИТТ были разработаны производственные линии для толстопленочных и тонкопленочных технологий. А из главных фигур нового центра, наверное, следует назвать директора НИИТТ Сергеева, директора НИИ молекулярной электроники Валиева и директора Института материаловедения Малинина.
Первые советские микросхемы, в принципе, были оригинальными. Это уже упомянутая ИС Р12–2 и гибридные ИС «Квант» на ее основе.
Да и первая зеленоградская серия гибридных интегральных схем «Тропа» по уровню исполнения не особо уступала STL-модулям IBM. Но очень скоро стало ясно, что такое оригинальничание порождает гогнецо — разработчики микросхем делали не то, что надо было конструкторам систем, а то, что было проще сделать. Понятно, что хороший каменщик сможет сложить дом даже из кривых кирпичей — но качество этого дома будет уже не то.
Поэтому советская микроэлектроника быстро пришла к копированию западных серий. И это сразу дало результат, уровень разрабатываемых систем резко повысился.
Что же до известного копирования в приказном порядке IBM360 (а потом и DEC PDP-11 для среднего ряда ЭВМ, которые СМ ЭВМ), то «тупые советские чиновники» выбрали за образец архитектуру, которая успешно стала промышленным стандартом и, развиваясь, дожила до наших дней. А «талантливые, несправедливо задвинутые советские конструкторы» к тому времени так и не удосужились родить что-то похожее на концепцию унификации и совместимости.
Да еще и письма писали в министерство на тему того, что выбранная архитектура плохая, устаревшая и от нее уже буквально завтра все откажутся. Хрен отказались, а вот про советские БЭСМ все забыли как про страшный сон.
Короче — появление нормальных серий микросхем, передранных с западных, резко подстегнуло технический прогресс электроники в СССР. Стали возможны вещи, казавшиеся еще недавно фантастикой. Те же ЗРК С-300 — это следствие развития цифровой элементной базы в СССР. На рижском гибридном дерьме ничего подобного сделать бы не удалось.
Однако в конце 1970-х советская микроэлектроника начала входить в кризис. Для воспроизводства западных достижений требовались новые материалы, коренная смена оборудования, то есть требовались крупные капитальные вложения. При этом другие отрасли народного хозяйства отказывались разрабатывать и производить материалы и спецоборудование для электронной промышленности с соответствующими характеристиками по чистоте и точности. А денег, чтобы купить нужное за границей — не было, СССР уже чуть не половину зерна закупал за валюту в США и Канаде, переориентация валюты на закупку оборудования для электроники просто вызвала бы голод.
На это никто не пошел. Зеленоградский Научный центр в 1978 году подготовил программу перевооружения и дальнейшего развития микроэлектроники и проект соответствующего постановления ЦК КПСС. Но приближалась Олимпиада-80 в Москве, и для руководства страны она оказалась важнее — на все средств не хватало.
Говорят, что на заседании Политбюро против расходов на микроэлектронику выступил Гришин, первый секретарь Московского горкома КПСС. Постановление было подписано через несколько лет в существенно урезанном и выхолощенном виде. С этого момента советская микроэлектроника была обречена.
Вот президент европейского объединения производителей электроники SEMI Хайнц Кундерт недавно сказал, что в настоящее время только две фирмы в мире способны делать оборудование для микроэлектроники — это Intel и Samsung. И бесполезно пытаться их догонять.
И на уровне Европы — он прав. Китайцы с этим спорят, и небезуспешно — но то китайцы.
Когда Америка впервые познакомилась с микрочипом.
Следующая статья адаптирована из главы 10 новой книги Фреда Каплана 1959: год, когда все изменилось . Чтобы узнать, как он написал об этом году, см. « 1959: Клянусь, это действительно год, когда все изменилось ».
24 марта 1959 года на ежегодной торговой выставке Института радиоинженеров в New York Coliseum компания Texas Instruments, одна из ведущих национальных компаний по производству электроники, представила новое устройство, которое изменит мир так же глубоко, как любое изобретение. из 20 -й век — твердотельная интегральная схема, или, как ее стали называть, микрочип.
com/_components/slate-paragraph/instances/cq-article-26237a2f408f1a3ecee344bf6e8a3e74-component-2@published»> Без чипа обычные удобства современной жизни — персональные компьютеры, Интернет, все, что связано с цифровыми технологиями и дисплеями, даже такие простые вещи, как карманный калькулятор, — были бы предметом научной фантастики. Джек КилбиНо в то время немногие осознавали значение изобретения. Это была эпоха поразительных технологических достижений — ракет, реактивных пассажирских самолетов, компьютеров и, казалось бы, волшебных таблеток, изменявших химию человека. Кто мог сказать, будет ли какая-то новая штуковина — одна из десятков разрабатываемых — трансформацией или провалом?
В статье New York Times о выставке того года были представлены три новых изобретения.
Интегральная схема была одной из них, но она упоминалась последней и занимала всего два абзаца. Основная часть рассказа была посвящена разработанной Westinghouse радиолокационной системе, которая позволяла автомобилистам ехать от побережья к побережью, не отрывая рук от руля. Тонкие полоски фольги, закодированные точками и тире, должны были выровнять национальные автомагистрали. Передатчики-приемники, размещенные на переднем бампере каждой машины, расшифровывали полосы, сигнализируя рулевому колесу двигаться прямо или поворачивать. На бумаге, в то время, когда система автомагистралей между штатами все еще находилась на ранних стадиях строительства, идея казалась привлекательной и очень футуристической. В реальном мире, конечно, никуда не делось.
Еще одним широко разрекламированным чудом того года была «ракетная почта». 8 июня 1959 года в 9:10 подводная лодка USS Barbero всплыла на поверхность почти в 100 милях от побережья Флориды и выпустила управляемую крылатую ракету Regulus I в сторону берега.
Оснащенная убирающимся шасси, чтобы ее можно было восстановить и повторно использовать для испытаний, ракета приземлилась на военно-морской вспомогательной авиабазе Мейпорт, недалеко от Джексонвилля, 21 минуту спустя.
Внутри носового обтекателя ракеты были упакованы две небольшие металлические коробки с 3000 конвертов, на каждом из которых стоял логотип, гласивший: «Первая официальная ракетная почта».
В каждом конверте было письмо, адресованное официальным лицам от президента Дуайта Эйзенхауэра и ниже, в котором генеральный почтмейстер США Артур Саммерфилд приветствовал достижение как «историческую веху» в ускорении «общения между народами земли». Выступая перед журналистами после полета, он заявил: «Я верю, что мы увидим значительное развитие ракетной почты еще до того, как человек достигнет Луны».
Мечта оказалась не более чем. Военно-морской флот интересовался проектом не более чем разовым пиар-ходом. Затраты были слишком высоки, а выгоды слишком скудны.
Микрочип мог пойти тем же путем. Его изобретатель Джек Сент-Клер Килби и его босс, президент Texas Instruments Патрик Хаггерти, понимали его значение. На пресс-конференции, состоявшейся в Нью-Йоркском спортивном клубе в Южном Центральном парке, за углом от Колизея, Хагерти сказал, что наибольший потенциал устройства лежит в быстро растущих областях компьютеров, ракет, ракет, спутников и приборов для космических аппаратов. , где вес, размер и надежность имели решающее значение. Но он добавил с замечательной проницательностью, что это может также произвести революцию в телефонах, телевизорах, радиоприемниках, радарах, слуховых аппаратах, медицинских инструментах — во всем, что связано с автоматизацией.
Тем не менее, в начале чипы были очень дорогими. Чтобы выйти на рынок, они должны быть намного дешевле; но чтобы быть намного дешевле, они должны занять большую нишу на рынке — должен быть высокий спрос, чтобы их можно было производить в массовом количестве.
Этого не произошло до начала 60-х годов, когда президент Джон Ф. Кеннеди приказал произвести ракету Minuteman II, для которой требовались крошечные надежные схемы для ее системы наведения, и, особенно, когда он объявил о своей цели высадка человека на Луну к концу десятилетия.
Именно правительство создало большой спрос, который способствовал массовому производству микрочипа.
(Это не универсальный принцип. Противозачаточные таблетки, еще одно чудо 1959 года, полностью финансировались частными филантропами — феминистками Маргарет Сэнгер и Кэтрин Маккормик, — и когда они появились на рынке, народный спрос был мгновенным и огромным. ) В 1961 году один чип стоил 32 доллара. К 1971 году, благодаря экономии на крупномасштабном производстве, стоимость упала до 1,25 доллара. К 2000 году, когда потребительский рынок значительно расширился, цена гораздо более мощного чипа будет меньше пятицентовой монеты.
Как и многие прорывы, совершенные накануне 60-х годов, космическая гонка и гонка вооружений, открывавшие двойную перспективу бесконечного расширения и мгновенного уничтожения, подтолкнули Америку и весь мир к молниеносной новой эре. .
Изобретатель микрочипа Джек Килби из Texas Instruments
Микросхема, которую построил Джек
Версия для печати
Вы когда-нибудь слышали о Джеке Килби? Этот неформальный опрос, недавно представленный посетителям Музея Буллока, вызвал непроницаемые взгляды и постоянный хор: «Я никогда о нем не слышал».
Его имя может быть неузнаваемо, но его изобретение влияет практически на каждый момент нашей жизни. На самом деле, вы получаете пользу от технологии Джека Килби, когда читаете эту статью.
По словам автора Т. Р. Рейда, написавшего книгу « Чип », «в начале 50-х можно было разработать компьютер, который мог делать все что угодно. Вы могли спроектировать его, но не смогли построить. И причина была в том, что было слишком много отдельных частей, которые нужно было соединить проводами; количество деталей и соединений было слишком велико. Обычным названием этой проблемы было «тирания чисел». Мы можем увидеть это устройство, но не можем построить его, потому что количество слишком велико».
Джек Килби (1923–2005) был инженером-электриком, который присоединился к Texas Instruments летом 1958 года. Поскольку он был новым сотрудником и у него не было достаточного количества отпусков, он оставался в офисе, в то время как остальные сотрудники его отдела занимали свои места.
ежегодный двухнедельный отпуск в июле.
Пока в офисе никого не было, Килби изучал, как эффективно и действенно сократить количество. Рид говорит: «У каждого компьютера того времени были мили и мили проводов, и Джек сказал: «Зачем нам провода? Если бы я сделал все части из одного и того же материала, я мог бы просто вырезать их в один блок из этого материала и… без проводов».0015
Изобретая интегральную схему (ИС), которую сейчас обычно называют микрочипом, Джек Килби свел «тиранию чисел» к одному. Внезапно инженеры действительно смогли разработать компьютер, который мог делать все что угодно. И они могли построить его достаточно маленьким, чтобы поместиться в вашем кармане.
Изобретение Джеком Килби интегральной схемы положило начало почти каждому электронному продукту, используемому сегодня. От сотовых телефонов до модемов и интернет-аудиоплееров — чип изменил мир. Килби получил Нобелевскую премию по физике 10 декабря 2000 года за участие в изобретении интегральной схемы.
