Integrierter Schaltkreis. Jahr, in dem der erste auf einem Siliziumwafer hergestellte integrierte Schaltkreis auf den Markt kam. Jahr, in dem der integrierte Schaltkreis auf den Markt kam

Benennen Sie das erste Computergerät. Abakus-Rechner Addiermaschine Russischer Abakus Welche Idee hat er in der Mitte vorgebracht?

Der englische Mathematiker Charles Babbage aus dem 19. Jahrhundert?

Die Idee, eine programmgesteuerte Rechenmaschine mit einem Rechengerät, einem Steuergerät sowie einem Eingabe- und Druckgerät zu schaffen

Die Idee, ein Mobiltelefon zu entwickeln

Die Idee, computergesteuerte Roboter zu schaffen

In welchem Jahr und wo wurde der erste Computer auf Basis von Vakuumröhren entwickelt?

1945, USA

1944, England

1946, Frankreich

Auf welcher Grundlage wurden Computer der dritten Generation entwickelt?

Integrierte Schaltkreise

Halbleiter

Vakuumröhren

ultragroße integrierte Schaltkreise

Wie hieß der erste Personal Computer?

Benennen Sie das zentrale Gerät des Computers.

CPU

Systemeinheit

Netzteil

Hauptplatine

Der Prozessor verarbeitet die dargestellten Informationen:

Im dezimalen Zahlensystem

Auf Englisch

Auf Russisch

In Maschinensprache (im Binärcode)

Um numerische und Textinformationen einzugeben, verwenden Sie

Tastatur

Der Scanner wird verwendet für...

Zur Eingabe von Bildern und Textdokumenten in einen Computer

Zum Bemalen mit einem Spezialstift

Bewegen des Cursors auf dem Monitorbildschirm

Erhalten holographischer Bilder

10. Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Finanzdokumenten?

Matrixdrucker

Jet-Drucker

Laserdrucker

Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Abstracts?

Matrixdrucker

Jet-Drucker

Laserdrucker

Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Fotos?

Matrixdrucker

Jet-Drucker

Laserdrucker

Die Nichteinhaltung der Hygiene- und Hygieneanforderungen eines Computers kann schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben...

Kathodenstrahlröhrenmonitor

LCD-Monitor

Plasmaplatten

Wenn Sie Ihren Computer ausschalten, werden alle Informationen gelöscht.

Arbeitsspeicher

Festplatte

Laserscheibe

Auf welchem Computergerät werden Informationen gespeichert?

Externer Speicher;

CPU;

Die optischen Spuren sind dünner und dichter auf...

Digitale Video-Disc (DVD-Disc)

Compact Disk (CD-Disk)

Zu den Eingabegeräten gehören...

Zu den Ausgabegeräten gehören...

Tastatur, Maus, Joystick, Lichtstift, Scanner, Digitalkamera, Mikrofon

Lautsprecher, Monitor, Drucker, Kopfhörer

Festplatte, Prozessor, Speichermodule, Motherboard, Diskette

Das Programm heißt...

Ein Computerprogramm kann den Betrieb eines Computers steuern, wenn es...

Im RAM

Auf einer Diskette

Auf Festplatte

Auf CD

Daten sind...

Die Befehlsfolge, die ein Computer während der Datenverarbeitung ausführt

Informationen, die in digitaler Form präsentiert und auf einem Computer verarbeitet werden

Daten, die einen Namen haben und im Langzeitgedächtnis gespeichert werden

Die Datei ist...

Auf einem Computer gedruckter Text

Informationen, die in digitaler Form präsentiert und auf einem Computer verarbeitet werden

Ein Programm oder Daten, die einen Namen haben und im Langzeitgedächtnis gespeichert werden

Beim schnellen Formatieren einer Diskette...

Das Festplattenverzeichnis wird gelöscht

Alle Daten werden gelöscht

Festplattendefragmentierung läuft

Die Festplattenoberfläche wird überprüft

Beim vollständigen Formatieren einer Diskette...

alle Daten werden gelöscht

Es wird ein vollständiger Festplattenscan durchgeführt

Das Festplattenverzeichnis wird bereinigt

Die Festplatte wird zum System

In einem mehrstufigen hierarchischen Dateisystem ...

Dateien werden in einem System gespeichert, das aus verschachtelten Ordnern besteht

Dateien werden in einem System gespeichert, das eine lineare Abfolge darstellt

Geschichte der Entwicklung der Computertechnologie:

1. Benennen Sie das erste Computergerät.
1) Abakus
2) Rechner
3) Arithmometer
4) Russischer Abakus

2. Welche Idee wurde Mitte des 19. Jahrhunderts vom englischen Mathematiker Charles Babbage vertreten?
1) Die Idee, eine programmgesteuerte Rechenmaschine mit einem Rechengerät, einem Steuergerät sowie einem Eingabe- und Druckgerät zu schaffen
2) Die Idee, ein Mobiltelefon zu entwickeln
3) Die Idee, computergesteuerte Roboter zu schaffen
3. Nennen Sie den ersten Computerprogrammierer.
1) Ada Lovelace
2) Sergej Lebedew
3) Bill Gates
4) Sofya Kovalevskaya

4. In welchem Jahr und wo wurde der erste Computer auf Vakuumröhrenbasis entwickelt?
1) 1945, USA
2) 1950, UdSSR
3) 1944, England
4) 1946, Frankreich

5. Auf welcher Grundlage wurden Computer der dritten Generation entwickelt?
1) Integrierte Schaltkreise
2) Halbleiter
3) Vakuumröhren
4) Ultragroße integrierte Schaltkreise

6. Wie hieß der erste Personal Computer?
1) Apple II
2) IBM-PC
3) Dell
4) Korvette
Computerstruktur............................15
1. Benennen Sie das zentrale Gerät des Computers.
1) Prozessor
2) Systemeinheit
3) Stromversorgung
4) Hauptplatine
2. Wie werden physische Informationen erfasst und an einen Computer übertragen?
1) Zahlen;
2) Verwendung von Programmen;
3) wird in Form elektrischer Signale dargestellt.

3. Der Auftragsverarbeiter verarbeitet die vorgelegten Informationen:
1) Im dezimalen Zahlensystem
2) Auf Englisch
3) Auf Russisch
4) In Maschinensprache (im Binärcode)
4. Um numerische und Textinformationen einzugeben, verwenden Sie
1) Tastatur
2) Maus
3) Trackball
4) Griff
5. Das wichtigste Merkmal von Koordinateneingabegeräten ist die Auflösung, die normalerweise 500 dpi (Punkte pro Zoll (1 Zoll = 2,54 cm)) beträgt, was bedeutet...
1) Wenn Sie die Maus um einen Zoll bewegen, bewegt sich der Mauszeiger um 500 Punkte
2) Wenn Sie die Maus um 500 Punkte bewegen, bewegt sich der Mauszeiger um einen Zoll
6. Der Scanner wird verwendet für...
1) Zur Eingabe von Bildern und Textdokumenten in einen Computer
2) Mit einem Spezialstift darauf zeichnen
3) Bewegen Sie den Cursor auf dem Monitorbildschirm
4) Erhalten holographischer Bilder
Ausgabegeräte................................21
1. Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Finanzdokumenten?
1) Nadeldrucker
2) Tintenstrahldrucker
3) Laserdrucker
2. Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Abstracts?
1) Nadeldrucker
2) Tintenstrahldrucker
3) Laserdrucker

1. Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Fotos?
1) Nadeldrucker
2) Tintenstrahldrucker
3) Laserdrucker
2. Die Nichteinhaltung der hygienischen und hygienischen Anforderungen des Computers kann schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben...
1) Kathodenstrahlröhrenmonitor
2) Flüssigkristallmonitor
4) Plasmaplatten
3. Ein Gerät, das das Aufzeichnen und Lesen von Informationen ermöglicht, heißt...
1) Festplattenlaufwerk oder Speichergerät

4. Wenn Sie den Computer ausschalten, werden alle Informationen gelöscht...
4) RAM
5) Festplatte
6) Laserscheibe
7) Disketten
13. Auf welchem Computergerät werden Informationen gespeichert?
1) Externer Speicher;
2) überwachen;
3) Prozessor;
2. Optische Spuren sind dünner und dichter auf ... platziert.
1) Digitale Video-Disc (DVD-Disc)
2) Compact Disk (CD - Disk)
3) Diskette
3. Auf welcher Platte sind Informationen auf konzentrischen Spuren gespeichert, auf denen sich magnetisierte und nicht magnetisierte Bereiche abwechseln?
1) Auf einer Diskette
2) Auf CD
3) Auf DVD

4. Zu den Eingabegeräten gehören...

1) Festplatte, Prozessor, Speichermodule, Motherboard, Diskette
5. Zu den Ausgabegeräten gehören...
1) Tastatur, Maus, Joystick, Lichtstift, Scanner, Digitalkamera, Mikrofon
2) Lautsprecher, Monitor, Drucker, Kopfhörer
3) Festplatte, Prozessor, Speichermodule, Motherboard, Diskette
6. Ein Programm heißt...

7. Ein Computerprogramm kann den Betrieb eines Computers steuern, wenn es sich befindet...
1) Im RAM
2) Auf einer Diskette
3) Auf der Festplatte
4) Auf einer CD
8. Daten sind...
1) Die Befehlsfolge, die der Computer während der Datenverarbeitung ausführt
2) Informationen, die in digitaler Form präsentiert und auf einem Computer verarbeitet werden
3) Daten, die einen Namen haben und im Langzeitgedächtnis gespeichert werden
9. Eine Datei ist...
1) Auf einem Computer gedruckter Text
2) Informationen, die in digitaler Form präsentiert und auf einem Computer verarbeitet werden
3) Ein Programm oder Daten, die einen Namen haben und im Langzeitgedächtnis gespeichert sind

10. Beim schnellen Formatieren einer Diskette...
1) Das Festplattenverzeichnis wird bereinigt
2) Alle Daten werden gelöscht
3) Die Festplatte wird defragmentiert
4) Es erfolgt eine Prüfung gem

1. Wann und von wem wurden Zähl- und Stanzmaschinen erfunden? Welche Probleme wurden auf ihnen gelöst?

2. Was ist ein elektromechanisches Relais? Wann wurden Relaiscomputer entwickelt? Wie schnell waren sie?
3. Wo und wann wurde der erste Computer gebaut? Wie wurde es genannt?
4. Welche Rolle spielte John von Neumann bei der Entwicklung des Computers?
5. Wer war der Designer der ersten Heimcomputer?
6. Auf welcher elementaren Basis wurden die Maschinen der ersten Generation geschaffen? Was waren ihre Hauptmerkmale?
7. Auf welcher Elementbasis wurden die Maschinen der zweiten Generation erstellt? Welche Vorteile haben sie gegenüber der ersten Computergeneration?
8. Was ist ein integrierter Schaltkreis? Wann wurden die ersten Computer mit integrierten Schaltkreisen entwickelt? Wie hießen sie?
9. Welche neuen Anwendungsbereiche von Computern sind mit dem Aufkommen von Maschinen der dritten Generation entstanden?

Benennen Sie das erste Computergerät. Abakus-Rechner Addiermaschine Russischer Abakus Welche Idee hat er in der Mitte vorgebracht?

Der englische Mathematiker Charles Babbage aus dem 19. Jahrhundert?

Die Idee, eine programmgesteuerte Rechenmaschine mit einem Rechengerät, einem Steuergerät sowie einem Eingabe- und Druckgerät zu schaffen

Die Idee, ein Mobiltelefon zu entwickeln

Die Idee, computergesteuerte Roboter zu schaffen

In welchem Jahr und wo wurde der erste Computer auf Basis von Vakuumröhren entwickelt?

1945, USA

1944, England

1946, Frankreich

Auf welcher Grundlage wurden Computer der dritten Generation entwickelt?

Integrierte Schaltkreise

Halbleiter

Vakuumröhren

ultragroße integrierte Schaltkreise

Wie hieß der erste Personal Computer?

Benennen Sie das zentrale Gerät des Computers.

CPU

Systemeinheit

Netzteil

Hauptplatine

Der Prozessor verarbeitet die dargestellten Informationen:

Im dezimalen Zahlensystem

Auf Englisch

Auf Russisch

In Maschinensprache (im Binärcode)

Um numerische und Textinformationen einzugeben, verwenden Sie

Tastatur

Der Scanner wird verwendet für...

Zur Eingabe von Bildern und Textdokumenten in einen Computer

Zum Bemalen mit einem Spezialstift

Bewegen des Cursors auf dem Monitorbildschirm

Erhalten holographischer Bilder

10. Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Finanzdokumenten?

Matrixdrucker

Jet-Drucker

Laserdrucker

Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Abstracts?

Matrixdrucker

Jet-Drucker

Laserdrucker

Welcher Druckertyp eignet sich zum Drucken von Fotos?

Matrixdrucker

Jet-Drucker

Laserdrucker

Die Nichteinhaltung der Hygiene- und Hygieneanforderungen eines Computers kann schädliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben...

Kathodenstrahlröhrenmonitor

LCD-Monitor

Plasmaplatten

Wenn Sie Ihren Computer ausschalten, werden alle Informationen gelöscht.

Arbeitsspeicher

Festplatte

Laserscheibe

Auf welchem Computergerät werden Informationen gespeichert?

Externer Speicher;

CPU;

Die optischen Spuren sind dünner und dichter auf...

Digitale Video-Disc (DVD-Disc)

Compact Disk (CD-Disk)

Zu den Eingabegeräten gehören...

Zu den Ausgabegeräten gehören...

Tastatur, Maus, Joystick, Lichtstift, Scanner, Digitalkamera, Mikrofon

Lautsprecher, Monitor, Drucker, Kopfhörer

Festplatte, Prozessor, Speichermodule, Motherboard, Diskette

Das Programm heißt...

Ein Computerprogramm kann den Betrieb eines Computers steuern, wenn es...

Im RAM

Auf einer Diskette

Auf Festplatte

Auf CD

Daten sind...

Die Befehlsfolge, die ein Computer während der Datenverarbeitung ausführt

Informationen, die in digitaler Form präsentiert und auf einem Computer verarbeitet werden

Daten, die einen Namen haben und im Langzeitgedächtnis gespeichert werden

Die Datei ist...

Auf einem Computer gedruckter Text

Informationen, die in digitaler Form präsentiert und auf einem Computer verarbeitet werden

Ein Programm oder Daten, die einen Namen haben und im Langzeitgedächtnis gespeichert werden

Beim schnellen Formatieren einer Diskette...

Das Festplattenverzeichnis wird gelöscht

Alle Daten werden gelöscht

Festplattendefragmentierung läuft

Die Festplattenoberfläche wird überprüft

Beim vollständigen Formatieren einer Diskette...

alle Daten werden gelöscht

Es wird ein vollständiger Festplattenscan durchgeführt

Das Festplattenverzeichnis wird bereinigt

Die Festplatte wird zum System

In einem mehrstufigen hierarchischen Dateisystem ...

Dateien werden in einem System gespeichert, das aus verschachtelten Ordnern besteht

Dateien werden in einem System gespeichert, das eine lineare Abfolge darstellt

Geschichte der Entwicklung der Computertechnologie:

1. Benennen Sie das erste Computergerät.
1) Abakus
2) Rechner
3) Arithmometer
4) Russischer Abakus

4. In welchem Jahr und wo wurde der erste Computer auf Vakuumröhrenbasis entwickelt?
1) 1945, USA
2) 1950, UdSSR
3) 1944, England
4) 1946, Frankreich

5. Auf welcher Grundlage wurden Computer der dritten Generation entwickelt?
1) Integrierte Schaltkreise
2) Halbleiter
3) Vakuumröhren
4) Ultragroße integrierte Schaltkreise

10. Beim schnellen Formatieren einer Diskette...
1) Das Festplattenverzeichnis wird bereinigt
2) Alle Daten werden gelöscht
3) Die Festplatte wird defragmentiert
4) Es erfolgt eine Prüfung gem

1. Wann und von wem wurden Zähl- und Stanzmaschinen erfunden? Welche Probleme wurden auf ihnen gelöst?

Erste integrierte Schaltkreise

Dem 50. Jahrestag des offiziellen Datums gewidmet

B. Malaschewitsch

Am 12. September 1958 führte Jack Kilby, Mitarbeiter von Texas Instruments (TI), dem Management drei seltsame Geräte vor – Geräte aus zwei 11,1 x 1,6 mm großen Siliziumstücken, die mit Bienenwachs auf einem Glassubstrat zusammengeklebt waren (Abb. 1). Dabei handelte es sich um dreidimensionale Modelle – Prototypen eines integrierten Schaltkreises (IC) des Generators, der die Möglichkeit bewies, alle Schaltkreiselemente auf Basis eines Halbleitermaterials herzustellen. Dieses Datum wird in der Geschichte der Elektronik als Geburtstag der integrierten Schaltkreise gefeiert. Aber ist es?

Reis. 1. Layout des ersten IP von J. Kilby. Foto von der Website http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Ende der 1950er Jahre hatte die Technologie zur Montage elektronischer Geräte (REA) aus diskreten Elementen ihre Möglichkeiten ausgeschöpft. Die Welt befand sich in einer akuten REA-Krise; radikale Maßnahmen waren erforderlich. Zu diesem Zeitpunkt waren in den USA und der UdSSR integrierte Technologien zur Herstellung sowohl von Halbleiterbauelementen als auch von Dickschicht- und Dünnschicht-Keramikleiterplatten bereits industriell beherrscht, d. h. die Voraussetzungen waren gegeben, diese Krise durch die Schaffung von Multielementen zu überwinden Standardprodukte - integrierte Schaltkreise.

Integrierte Schaltkreise (Chips, ICs) umfassen elektronische Geräte unterschiedlicher Komplexität, bei denen alle gleichartigen Elemente gleichzeitig in einem einzigen technologischen Zyklus hergestellt werden, d. h. unter Einsatz integrierter Technologie. Im Gegensatz zu Leiterplatten (bei denen alle Verbindungsleiter gleichzeitig in einem Zyklus mit integrierter Technologie hergestellt werden) werden bei ICs Widerstände, Kondensatoren und (bei Halbleiter-ICs) Dioden und Transistoren auf ähnliche Weise geformt. Darüber hinaus werden viele ICs gleichzeitig hergestellt, von Zehntausenden bis hin zu Tausenden.

ICs werden von der Industrie in Serienform entwickelt und produziert, wobei sie mehrere Mikroschaltungen für verschiedene Funktionszwecke kombinieren und für den gemeinsamen Einsatz in elektronischen Geräten bestimmt sind. Die ICs der Serie verfügen über ein Standarddesign und ein einheitliches System elektrischer und anderer Eigenschaften. ICs werden vom Hersteller als eigenständige Handelsprodukte an verschiedene Verbraucher geliefert, die ein bestimmtes System standardisierter Anforderungen erfüllen. ICs sind nicht reparierbare Produkte; bei der Reparatur elektronischer Geräte werden ausgefallene ICs ersetzt.

Es gibt zwei Hauptgruppen von ICs: Hybrid- und Halbleiter-ICs.

Bei Hybrid-ICs (HICs) werden alle Leiter und passiven Elemente mithilfe integrierter Technologie auf der Oberfläche eines Mikroschaltungssubstrats (normalerweise Keramik) gebildet. Aktive Elemente in Form von gehäuselosen Dioden, Transistoren und Halbleiter-IC-Kristallen werden einzeln, manuell oder automatisch auf dem Substrat installiert.

In Halbleiter-ICs werden verbindende, passive und aktive Elemente in einem einzigen technologischen Zyklus auf der Oberfläche eines Halbleitermaterials (meist Silizium) unter teilweiser Durchdringung seines Volumens durch Diffusionsverfahren gebildet. Gleichzeitig werden auf einem Halbleiterwafer je nach Komplexität des Geräts und der Größe seines Kristalls und Wafers mehrere zehn bis mehrere tausend ICs hergestellt. Die Industrie produziert Halbleiter-ICs in Standardgehäusen, in Form einzelner Chips oder in Form ungeteilter Wafer.

Die weltweite Einführung von Hybrid- (GIS) und Halbleiter-ICs erfolgte auf unterschiedliche Weise. GIS ist ein Produkt der evolutionären Entwicklung von Mikromodulen und der Montagetechnologie für Keramikplatinen. Daher blieben sie unbeachtet; es gibt kein allgemein anerkanntes Geburtsdatum von GIS und keinen allgemein anerkannten Autor. Halbleiter-ICs waren ein natürliches und unvermeidliches Ergebnis der Entwicklung der Halbleitertechnologie, erforderten jedoch die Generierung neuer Ideen und die Schaffung neuer Technologien, die ihre eigenen Geburtsdaten und ihre eigenen Autoren haben. Die ersten Hybrid- und Halbleiter-ICs erschienen in der UdSSR und den USA fast gleichzeitig und unabhängig voneinander.

Die ersten Hybrid-ICs

Zu den Hybrid-ICs zählen ICs, deren Herstellung die integrale Technologie zur Herstellung passiver Elemente mit individueller (manueller oder automatisierter) Technologie zur Installation und Montage aktiver Elemente kombiniert.

Bereits Ende der 1940er Jahre entwickelte das Unternehmen Centralab in den USA die Grundprinzipien für die Herstellung von Dickschicht-Leiterplatten auf Keramikbasis, die dann von anderen Unternehmen weiterentwickelt wurden. Grundlage war die Fertigungstechnologie von Leiterplatten und Keramikkondensatoren. Von Leiterplatten haben wir eine integrierte Technologie zur Gestaltung der Topologie von Verbindungsleitern übernommen – den Siebdruck. Von Kondensatoren - das Substratmaterial (Keramik, oft Sital) sowie die Materialien der Pasten und die thermische Technologie ihrer Fixierung auf dem Substrat.

Und in den frühen 1950er Jahren erfand die Firma RCA die Dünnschichttechnologie: Durch das Aufsprühen verschiedener Materialien im Vakuum und deren Abscheidung durch eine Maske auf spezielle Substrate lernten sie, wie man gleichzeitig viele Miniaturfilme herstellen kann, die Leiter, Widerstände und Kondensatoren auf einem einzigen verbinden Keramiksubstrat.

Im Vergleich zur Dickschichttechnologie bot die Dünnschichttechnologie die Möglichkeit einer präziseren Herstellung kleinerer Topologieelemente, erforderte jedoch eine komplexere und teurere Ausrüstung. Geräte, die auf Keramikleiterplatten in Dickschicht- oder Dünnschichttechnologie hergestellt werden, werden als „Hybridschaltungen“ bezeichnet. Hybridschaltungen wurden als Komponenten von Produkten aus eigener Produktion hergestellt; jeder Hersteller hatte sein eigenes Design, seine eigenen Abmessungen und funktionalen Zwecke; sie kamen nicht auf den freien Markt und sind daher wenig bekannt.

Hybridschaltungen sind auch in Mikromodule Einzug gehalten. Zunächst verwendeten sie diskrete passive und aktive Miniaturelemente, verbunden durch traditionelle gedruckte Verkabelung. Die Montagetechnik war komplex und hatte einen hohen Anteil an Handarbeit. Daher waren Mikromodule sehr teuer und ihre Verwendung war auf Bordgeräte beschränkt. Dann wurden Miniatur-Keramikschals aus dicker Folie verwendet. Als nächstes begann man mit der Herstellung von Widerständen in Dickschichttechnik. Aber die verwendeten Dioden und Transistoren waren immer noch diskret und einzeln verpackt.

Das Mikromodul wurde zu einem hybriden integrierten Schaltkreis, als darin unverpackte Transistoren und Dioden verwendet wurden und die Struktur in einem gemeinsamen Gehäuse versiegelt wurde. Dadurch war es möglich, den Montageprozess deutlich zu automatisieren, die Preise deutlich zu senken und den Anwendungsbereich zu erweitern. Basierend auf der Methode zur Bildung passiver Elemente werden Dickschicht- und Dünnschicht-GIS unterschieden.

Das erste GIS in der UdSSR

Die ersten GIS (Module vom Typ „Kvant“, später als IS-Serie 116 bezeichnet) in der UdSSR wurden 1963 bei NIIRE (später NPO Leninets, Leningrad) entwickelt und im selben Jahr begann die Serienproduktion der Pilotanlage. In diesen GIS wurden als aktive Elemente Halbleiter-ICs „R12-2“ verwendet, die 1962 vom Riga Semiconductor Devices Plant entwickelt wurden. Aufgrund der Untrennbarkeit der Entstehungsgeschichte dieser ICs und ihrer Eigenschaften werden wir sie im Abschnitt zu P12-2 gemeinsam betrachten.

Zweifellos waren die Kvant-Module die ersten in der GIS-Welt mit zweistufiger Integration – sie verwendeten Halbleiter-ICs anstelle von diskreten Transistoren als aktive Elemente. Es ist wahrscheinlich, dass sie auch die ersten GIS in der Welt waren – strukturell und funktionell vollständige Multielementprodukte, die dem Verbraucher als unabhängiges kommerzielles Produkt geliefert wurden. Die frühesten vom Autor identifizierten ähnlichen ausländischen Produkte sind die unten beschriebenen SLT-Module der IBM Corporation, die jedoch im folgenden Jahr, 1964, angekündigt wurden.

Das erste GIS in den USA

Das Erscheinen von Dickschicht-GIS als Hauptelementbasis des neuen IBM System /360-Computers wurde erstmals 1964 von IBM angekündigt. Es scheint, dass dies der erste Einsatz von GIS außerhalb der UdSSR war; der Autor konnte keine früheren Beispiele finden .

Die damals in Fachkreisen bereits bekannten Halbleiter-IC-Serien „Micrologic“ von Fairchild und „SN-51“ von TI (wir werden weiter unten auf sie eingehen) waren für kommerzielle Anwendungen, wie den Bau von, noch unzugänglich selten und unerschwinglich teuer ein großer Computer. Aus diesem Grund entwickelte der IBM-Konzern auf der Grundlage des Designs eines flachen Mikromoduls seine Serie von Dickschicht-GIS, die unter dem allgemeinen Namen (im Gegensatz zu „Mikromodulen“) angekündigt wurde – „SLT-Module“ (Solid Logic Technology – solide). Logiktechnologie. Normalerweise wird das Wort „solid“ ins Russische mit „solid“ übersetzt, was absolut unlogisch ist. Tatsächlich wurde der Begriff „SLT-Module“ von IBM im Gegensatz zum Begriff „Mikromodul“ eingeführt und sollte deren Unterschied widerspiegeln. Aber beides Module sind „fest“, d. h. diese Übersetzung ist nicht. Das Wort „fest“ hat andere Bedeutungen – „fest“, „ganz“, was den Unterschied zwischen „SLT-Modulen“ und „Mikromodulen“ erfolgreich hervorhebt – SLT-Module sind unteilbar, nicht reparierbar, d. h. „ganz“. Wir haben nicht die allgemein akzeptierte Übersetzung ins Russische verwendet: Solid Logic Technology – Technologie der soliden Logik).

Das SLT-Modul war eine quadratische Keramik-Dickschicht-Mikroplatte mit einem Durchmesser von einem halben Zoll und eingepressten vertikalen Stiften. Auf seiner Oberfläche wurden Verbindungsleiter und Widerstände im Siebdruckverfahren aufgebracht (entsprechend dem Schema des zu implementierenden Geräts) und es wurden unverpackte Transistoren eingebaut. Bei Bedarf wurden Kondensatoren neben dem SLT-Modul auf der Geräteplatine installiert. Obwohl SLT-Module äußerlich nahezu identisch sind (Mikromodule sind etwas höher, Abb. 2.), unterscheiden sie sich von flachen Mikromodulen durch eine höhere Elementdichte, einen geringen Stromverbrauch, eine hohe Leistung und eine hohe Zuverlässigkeit. Darüber hinaus ließ sich die SLT-Technologie recht einfach automatisieren, sodass sie in großen Mengen und zu geringen Kosten für den Einsatz in kommerziellen Geräten hergestellt werden konnte. Das ist genau das, was IBM brauchte. Das Unternehmen baute in East Fishkill bei New York eine automatisierte Anlage zur Produktion von SLT-Modulen, die diese in Millionenauflagen produzierte.

Reis. 2. UdSSR-Mikromodul und SLT-Modul f. IBM. Foto STL von der Website http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm

Nach IBM begannen andere Unternehmen mit der Produktion von GIS, für die GIS zu einem kommerziellen Produkt wurde. Das Standarddesign flacher Mikromodule und SLT-Module von IBM hat sich zu einem der Standards für Hybrid-ICs entwickelt.

Die ersten Halbleiter-ICs

Ende der 1950er Jahre hatte die Industrie alle Möglichkeiten, preiswerte Elemente elektronischer Geräte herzustellen. Während Transistoren oder Dioden jedoch aus Germanium und Silizium bestanden, bestanden Widerstände und Kondensatoren aus anderen Materialien. Viele glaubten damals, dass es bei der Erstellung von Hybridschaltungen keine Probleme geben würde, diese separat hergestellten Elemente zusammenzubauen. Und wenn es möglich ist, alle Elemente in Standardgröße und -form herzustellen und dadurch den Montageprozess zu automatisieren, werden die Kosten für die Ausrüstung erheblich gesenkt. Basierend auf dieser Argumentation betrachteten Befürworter der Hybridtechnologie diese als die allgemeine Entwicklungsrichtung der Mikroelektronik.

Doch nicht alle teilten diese Meinung. Tatsache ist, dass zu dieser Zeit bereits entstandene Mesa-Transistoren und insbesondere Planartransistoren für die Gruppenverarbeitung angepasst wurden, bei der mehrere Vorgänge zur Herstellung vieler Transistoren auf einer Substratplatte gleichzeitig durchgeführt wurden. Das heißt, viele Transistoren wurden gleichzeitig auf einem Halbleiterwafer hergestellt. Anschließend wurde die Platte in einzelne Transistoren zerschnitten, die in einzelnen Gehäusen platziert wurden. Und dann hat der Hardwarehersteller die Transistoren auf einer Leiterplatte zusammengefasst. Es gab Leute, die diesen Ansatz für lächerlich hielten – warum die Transistoren trennen und dann wieder verbinden? Ist es möglich, sie sofort auf einem Halbleiterwafer zu kombinieren? Befreien Sie sich gleichzeitig von mehreren komplexen und teuren Operationen! Diese Leute haben Halbleiter-ICs erfunden.

Die Idee ist äußerst einfach und völlig offensichtlich. Aber wie so oft passiert es erst, nachdem es jemand zuerst angekündigt und bewiesen hat. Er bewies, dass die bloße Ankündigung, wie in diesem Fall, oft nicht ausreicht. Die Idee eines IC wurde bereits 1952 angekündigt, bevor Gruppenmethoden zur Herstellung von Halbleiterbauelementen aufkamen. Auf der jährlichen Konferenz zu elektronischen Komponenten in Washington präsentierte Jeffrey Dummer, ein Mitarbeiter des britischen Royal Radar Office in Malvern, einen Bericht über die Zuverlässigkeit von Radarkomponenten. In dem Bericht machte er eine prophetische Aussage: „ Mit dem Aufkommen des Transistors und Arbeiten auf dem Gebiet der Halbleitertechnologie ist es allgemein möglich, sich elektronische Geräte in Form eines massiven Blocks vorzustellen, der keine Verbindungsdrähte enthält. Die Einheit kann aus Schichten isolierender, leitender, gleichrichtender und verstärkender Materialien bestehen, in denen bestimmte Bereiche ausgeschnitten sind, damit sie direkt elektrische Funktionen erfüllen können.“. Doch diese Prognose blieb von Experten unbemerkt. Sie erinnerten sich erst nach dem Erscheinen der ersten Halbleiter-ICs daran, also nach der praktischen Bewährung einer seit langem publizierten Idee. Jemand musste der Erste sein, der die Halbleiter-IC-Idee neu erfand und umsetzte.

Wie beim Transistor hatten die allgemein anerkannten Entwickler von Halbleiter-ICs mehr oder weniger erfolgreiche Vorgänger. Dammer selbst unternahm 1956 einen Versuch, seine Idee zu verwirklichen, scheiterte jedoch. 1953 erhielt Harvick Johnson von RCA ein Patent für einen Einzelchip-Oszillator und kündigte 1958 zusammen mit Torkel Wallmark das Konzept eines „integrierten Halbleitergeräts“ an. Im Jahr 1956 stellte Ross, ein Mitarbeiter von Bell Labs, eine binäre Zählerschaltung her, die auf n-p-n-p-Strukturen in einem einzelnen Einkristall basierte. 1957 erhielt Yasuro Taru vom japanischen Unternehmen MITI ein Patent für die Kombination verschiedener Transistoren in einem Kristall. Aber all diese und ähnliche Entwicklungen waren privater Natur, wurden nicht in Produktion gebracht und bildeten nicht die Grundlage für die Entwicklung integrierter Elektronik. Nur drei Projekte trugen zur Entwicklung von geistigem Eigentum in der industriellen Produktion bei.

Die Glücklichen waren der bereits erwähnte Jack Kilby von Texas Instruments (TI), Robert Noyce von Fairchild (beide aus den USA) und Yuri Valentinovich Osokin vom Designbüro des Riga Semiconductor Device Plant (UdSSR). Die Amerikaner erstellten experimentelle Muster integrierter Schaltkreise: J. Kilby – ein Prototyp eines IC-Generators (1958) und dann ein Trigger auf Mesa-Transistoren (1961), R. Noyce – ein Trigger mit Planartechnologie (1961) und Yu. Osokin – der logische IC „2NOT-OR“ ging in Deutschland sofort in Massenproduktion (1962). Diese Unternehmen begannen 1962 fast gleichzeitig mit der Serienproduktion von geistigem Eigentum.

Erste Halbleiter-ICs in den USA

IP von Jack Kilby. IS-Serie SN – 51 Zoll

1958 wechselte J. Kilby (ein Pionier im Einsatz von Transistoren in Hörgeräten) zu Texas Instruments. Der Newcomer Kilby wurde als Schaltungsdesigner in die Verbesserung der mikromodularen Befüllung von Raketen „geworfen“, indem er eine Alternative zu Mikromodulen schuf. Es wurde die Möglichkeit in Betracht gezogen, Blöcke aus Standardformteilen zusammenzusetzen, ähnlich wie Spielzeugmodelle aus LEGO-Figuren zusammenzubauen. Kilby war jedoch von etwas anderem fasziniert. Die entscheidende Rolle spielte der Effekt eines „frischen Looks“: Erstens stellte er sofort fest, dass Mikromodule eine Sackgasse seien, und zweitens kam er, nachdem er die Mesa-Strukturen bewundert hatte, auf die Idee, dass die Schaltung so sein sollte (und kann). aus einem Material umgesetzt - einem Halbleiter. Kilby wusste von Dummers Idee und seinem erfolglosen Versuch, sie 1956 umzusetzen. Nach einer Analyse verstand er den Grund für das Scheitern und fand einen Weg, es zu überwinden. „ Mein Verdienst besteht darin, dass ich diese Idee aufgegriffen und in die Realität umgesetzt habe.“, sagte J. Kilby später in seiner Nobelrede.

Da er sich noch nicht das Recht verdient hatte, das Labor zu verlassen, arbeitete er ungehindert im Labor, während sich alle ausruhten. Am 24. Juli 1958 formulierte Kilby in einer Laborzeitschrift ein Konzept namens „Monolithic Idea“. Sein Kern war, dass „. ..Schaltungselemente wie Widerstände, Kondensatoren, verteilte Kondensatoren und Transistoren können in einem einzigen Chip integriert werden – vorausgesetzt, sie bestehen aus dem gleichen Material... Bei einem Flip-Flop-Schaltungsdesign müssen alle Elemente aus Silizium bestehen, Bei Widerständen wird der Volumenwiderstand von Silizium und bei Kondensatoren die Kapazität von pn-Übergängen verwendet". Die „Monolith-Idee“ stieß bei der Geschäftsführung von Texas Instruments auf eine herablassende und ironische Haltung, die den Nachweis der Möglichkeit der Herstellung von Transistoren, Widerständen und Kondensatoren aus einem Halbleiter und der Funktionsfähigkeit einer aus solchen Elementen zusammengesetzten Schaltung forderte.

Im September 1958 verwirklichte Kilby seine Idee – er fertigte einen Generator aus zwei 11,1 x 1,6 mm großen Germaniumstücken, die mit Bienenwachs auf einem Glassubstrat zusammengeklebt waren und zwei Arten von Diffusionsbereichen enthielten (Abb. 1). Er nutzte diese Bereiche und die vorhandenen Kontakte, um einen Generatorkreis zu erstellen, indem er die Elemente mit dünnen Golddrähten mit einem Durchmesser von 100 Mikrometern durch Thermokompressionsschweißen verband. Aus einem Bereich wurde ein Mesatransistor und aus dem anderen eine RC-Schaltung erstellt. Die zusammengebauten drei Generatoren wurden der Firmenleitung vorgeführt. Als der Strom angeschlossen wurde, begannen sie mit einer Frequenz von 1,3 MHz zu arbeiten. Dies geschah am 12. September 1958. Eine Woche später baute Kilby auf ähnliche Weise einen Verstärker. Dabei handelte es sich jedoch noch nicht um integrierte Strukturen, sondern um dreidimensionale Modelle von Halbleiter-ICs, die die Idee bewiesen, alle Schaltkreiselemente aus einem Material – einem Halbleiter – herzustellen.

Reis. 3. Abzug Typ 502 J. Kilby. Foto von der Website http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Kilbys erster wirklich integrierter Schaltkreis, der aus einem einzigen Stück monolithischem Germanium hergestellt wurde, war der experimentelle Trigger-IC vom Typ 502 (Abb. 3). Es nutzte sowohl den Durchgangswiderstand von Germanium als auch die Kapazität des pn-Übergangs. Die Präsentation fand im März 1959 statt. Eine kleine Anzahl solcher ICs wurde unter Laborbedingungen hergestellt und für 450 US-Dollar an einen kleinen Kreis verkauft. Der IC enthielt sechs Elemente: vier Mesa-Transistoren und zwei Widerstände, platziert auf einem Siliziumwafer mit einem Durchmesser von 1 cm. Der Kilby-IC hatte jedoch einen gravierenden Nachteil – Mesa-Transistoren, die in Form von mikroskopisch kleinen „aktiven“ Säulen überragten Ruhe, „passiver“ Teil des Kristalls. Die Verbindung der Mesa-Säulen untereinander erfolgte im Kilby IS durch kochende dünne Golddrähte – die von allen verhasste „haarige Technologie“. Es wurde klar, dass mit solchen Verbindungen kein Mikroschaltkreis mit einer großen Anzahl von Elementen hergestellt werden kann – das Drahtnetz würde brechen oder sich wieder verbinden. Und Germanium galt damals bereits als wenig vielversprechendes Material. Es gab keinen Durchbruch.

Zu diesem Zeitpunkt hatte Fairchild die Planarsiliziumtechnologie entwickelt. Vor diesem Hintergrund musste Texas Instruments alles, was Kilby getan hatte, beiseite legen und ohne Kilby mit der Entwicklung einer Reihe von ICs auf Basis der Planarsiliziumtechnologie beginnen. Im Oktober 1961 kündigte das Unternehmen die Entwicklung einer Reihe von ICs des Typs SN-51 an und begann 1962 mit deren Massenproduktion und Auslieferung im Interesse des US-Verteidigungsministeriums und der NASA.

IP von Robert Noyce. IS-SerieMikrologisch”

Aus mehreren Gründen verließ W. Shockley, der Erfinder des Planartransistors, 1957 eine Gruppe von acht jungen Ingenieuren, die versuchen wollten, ihre eigenen Ideen umzusetzen. „Die acht Verräter“, wie Shockley sie nannte, deren Anführer R. Noyce und G. Moore waren, gründeten die Firma Fairchild Semiconductor („schönes Kind“). An der Spitze des Unternehmens stand Robert Noyce, er war damals 23 Jahre alt.

Ende 1958 entwickelte der Physiker D. Horney, der bei Fairchild Semiconductor arbeitete, die Planartechnologie zur Herstellung von Transistoren. Und der in Tschechien geborene Physiker Kurt Lehovec, der bei Sprague Electric arbeitete, entwickelte eine Technik zur Verwendung eines umgekehrt geschalteten NP-Übergangs zur elektrischen Isolierung von Komponenten. Als Robert Noyce 1959 von Kilbys IC-Design hörte, beschloss er, einen integrierten Schaltkreis zu entwickeln, indem er die von Horney und Lehovec vorgeschlagenen Prozesse kombinierte. Und anstelle der „haarigen Technologie“ von Verbindungen schlug Noyce die selektive Abscheidung einer dünnen Metallschicht auf Siliziumdioxid-isolierten Halbleiterstrukturen mit Verbindung zu den Kontakten der Elemente durch in der Isolierschicht verbleibende Löcher vor. Dies ermöglichte es, die aktiven Elemente in den Körper des Halbleiters „einzutauchen“, sie mit Siliziumoxid zu isolieren und diese Elemente dann mit gesputterten Leiterbahnen aus Aluminium oder Gold zu verbinden, die mithilfe von Fotolithographie-, Metallisierungs- und Ätzprozessen erzeugt werden die letzte Phase der Produktherstellung. So entstand eine wirklich „monolithische“ Version der Kombination von Komponenten in einem einzigen Schaltkreis, und die neue Technologie wurde „planar“ genannt. Doch zunächst musste die Idee getestet werden.

Reis. 4. Experimenteller Auslöser von R. Noyce. Foto von der Website http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

Reis. 5. Foto von Micrologic IC im Life-Magazin. Foto von der Website http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

Im August 1959 beauftragte R. Noyce Joy Last mit der Entwicklung einer Version des IC auf Basis der Planartechnologie. Zunächst erstellten sie wie Kilby einen Prototyp eines Auslösers auf mehreren Siliziumkristallen, auf dem 4 Transistoren und 5 Widerstände hergestellt wurden. Dann, am 26. Mai 1960, wurde der erste Single-Chip-Abzug hergestellt. Um die darin enthaltenen Elemente zu isolieren, wurden auf der Rückseite des Siliziumwafers tiefe Rillen geätzt und mit Epoxidharz gefüllt. Am 27. September 1960 wurde eine dritte Version des Auslösers hergestellt (Abb. 4), bei der die Elemente durch einen umgekehrt geschalteten pn-Übergang isoliert waren.

Bis zu diesem Zeitpunkt beschäftigte sich Fairchild Semiconductor nur mit Transistoren; es gab keine Schaltungsdesigner für die Entwicklung von Halbleiter-ICs. Daher wurde Robert Norman von Sperry Gyroskop als Schaltungsdesigner eingeladen. Norman war mit der Widerstands-Transistor-Logik vertraut, die das Unternehmen auf seinen Vorschlag hin als Grundlage für seine künftige IC-Serie „Micrologic“ wählte, die erstmals in der Ausrüstung der Minuteman-Rakete Anwendung fand. Im März 1961 kündigte Fairchild mit der Veröffentlichung seines Fotos den ersten experimentellen IC dieser Serie (F-Flip-Flop mit sechs Elementen: vier Bipolartransistoren und zwei Widerstände auf einer Platte mit einem Durchmesser von 1 cm) an (Abb. 5). ) im Magazin Leben(vom 10. März 1961). Weitere 5 IPs wurden im Oktober angekündigt. Und ab Anfang 1962 startete Fairchild auch im Interesse des US-Verteidigungsministeriums und der NASA die Massenproduktion von ICs und deren Lieferung.

Kilby und Noyce mussten sich viel Kritik an ihren Innovationen anhören. Es wurde angenommen, dass die praktische Ausbeute geeigneter integrierter Schaltkreise sehr gering sein würde. Es ist klar, dass er niedriger sein sollte als der von Transistoren (da er mehrere Transistoren enthält), bei denen er damals nicht höher als 15 % war. Zweitens glaubten viele, dass in integrierten Schaltkreisen ungeeignete Materialien verwendet wurden, da Widerstände und Kondensatoren damals noch nicht aus Halbleitern hergestellt wurden. Drittens konnten viele die Idee der Nichtreparierbarkeit des geistigen Eigentums nicht akzeptieren. Es erschien ihnen blasphemisch, ein Produkt wegzuwerfen, bei dem nur eines von vielen Elementen versagt hatte. Alle Zweifel wurden nach und nach ausgeräumt, als integrierte Schaltkreise erfolgreich in den US-amerikanischen Militär- und Raumfahrtprogrammen eingesetzt wurden.

Einer der Gründer von Fairchild Semiconductor, G. Moore, formulierte das Grundgesetz der Entwicklung der Silizium-Mikroelektronik, wonach sich die Anzahl der Transistoren in einem integrierten Schaltkreiskristall jedes Jahr verdoppelt. Dieses Gesetz, „Moores Gesetz“ genannt, wirkte in den ersten 15 Jahren (ab 1959) ganz eindeutig, und dann kam es innerhalb von etwa anderthalb Jahren zu dieser Verdoppelung.

Darüber hinaus begann sich die IP-Branche in den Vereinigten Staaten rasant zu entwickeln. In den Vereinigten Staaten begann ein lawinenartiger Prozess der Entstehung ausschließlich „planarer“ Unternehmen, der manchmal so weit ging, dass wöchentlich ein Dutzend Unternehmen registriert wurden. Auf der Suche nach Veteranen (die Firmen W. Shockley und R. Noyce) sowie dank steuerlicher Anreize und Dienstleistungen der Stanford University sammelten sich die „Neuankömmlinge“ hauptsächlich im Santa Clara Valley (Kalifornien). Daher ist es nicht verwunderlich, dass 1971 mit der leichten Hand des Journalisten und Popularisierers technischer Innovationen Don Hofler das romantisch-technologische Bild des „Silicon Valley“ in Umlauf kam und für immer zum Synonym für das Mekka der halbleitertechnologischen Revolution wurde. Übrigens gibt es in dieser Gegend tatsächlich ein Tal, das früher für seine zahlreichen Aprikosen-, Kirsch- und Pflaumenplantagen berühmt war, das vor dem Erscheinen der Shockley Company einen anderen, angenehmeren Namen hatte – jetzt leider „Valley of Heart's Delight“. , fast vergessen.

1962 begann in den USA die Massenproduktion integrierter Schaltkreise, deren Auslieferungsvolumen an Kunden jedoch nur wenige Tausend betrug. Der stärkste Anreiz für die Entwicklung des Instrumentenbaus und der Elektronikindustrie auf einer neuen Basis war die Raketen- und Raumfahrttechnik. Die Vereinigten Staaten verfügten damals nicht über die gleichen leistungsstarken Interkontinentalraketen wie die Sowjets, und um die Ladung zu erhöhen, waren sie gezwungen, die Masse des Trägers einschließlich der Kontrollsysteme durch die Einführung der neuesten Fortschritte in der elektronischen Technologie zu minimieren . Texas Instrument und Fairchild Semiconductor haben große Verträge für die Entwicklung und Herstellung integrierter Schaltkreise mit dem US-Verteidigungsministerium und der NASA abgeschlossen.

Die ersten Halbleiter-ICs in der UdSSR

In den späten 1950er Jahren war die Nachfrage nach Halbleiterdioden und Transistoren in der sowjetischen Industrie so groß, dass radikale Maßnahmen erforderlich waren. Im Jahr 1959 wurden Fabriken für Halbleiterbauelemente in Aleksandrow, Brjansk, Woronesch, Riga usw. gegründet. Im Januar 1961 verabschiedeten das Zentralkomitee der KPdSU und der Ministerrat der UdSSR eine weitere Resolution „Über die Entwicklung der Halbleiterindustrie“, die Folgendes vorsah: Bau von Fabriken und Forschungsinstituten in Kiew, Minsk, Eriwan, Naltschik und anderen Städten.

Wir werden uns für eine der neuen Fabriken interessieren – die oben erwähnte Riga Semiconductor Devices Plant (RZPP, sie hat ihren Namen mehrmals geändert, der Einfachheit halber verwenden wir die berühmteste, die noch heute in Betrieb ist). Als Startrampe für das neue Werk wurde das im Bau befindliche Gebäude der Genossenschaftlichen Fachschule mit einer Fläche von 5300 m2 vorgesehen, gleichzeitig wurde mit dem Bau eines Sondergebäudes begonnen. Bis Februar 1960 waren im Werk bereits 32 Dienstleistungen, 11 Labore und eine Pilotproduktion entstanden, die im April mit den Vorbereitungen für die Produktion der ersten Geräte begann. Das Werk beschäftigte bereits 350 Mitarbeiter, von denen 260 im Laufe des Jahres zum Studium an das Moskauer Forschungsinstitut-35 (später Pulsar-Forschungsinstitut) und das Leningrader Svetlana-Werk geschickt wurden. Und bis Ende 1960 erreichte die Zahl der Mitarbeiter 1.900 Personen. Zunächst befanden sich die Techniklinien in der umgebauten Sporthalle des kooperativen Fachschulgebäudes und die OKB-Labore in den ehemaligen Klassenräumen. Das Werk produzierte die ersten Geräte (Legierungs-Diffusions- und Umwandlungs-Germanium-Transistoren P-401, P-403, P-601 und P-602, entwickelt von NII-35) 9 Monate nach der Unterzeichnung des Auftrags zu seiner Herstellung im März 1960. Und Ende Juli stellte er die ersten tausend P-401-Transistoren her. Dann beherrschte er die Herstellung vieler anderer Transistoren und Dioden. Im Juni 1961 wurde der Bau eines Sondergebäudes abgeschlossen, in dem mit der Massenproduktion von Halbleiterbauelementen begonnen wurde.

Seit 1961 begann das Werk mit unabhängigen Technologie- und Entwicklungsarbeiten, einschließlich der Mechanisierung und Automatisierung der Produktion von Transistoren auf Basis der Fotolithographie. Zu diesem Zweck wurde der erste inländische Fotorepeater (Fotostempel) entwickelt – eine Anlage zum Kombinieren und Kontaktfotodrucken (entwickelt von A.S. Gotman). Große Unterstützung bei der Finanzierung und Herstellung einzigartiger Geräte leisteten Unternehmen des Ministeriums für Radioindustrie, darunter KB-1 (später NPO Almaz, Moskau) und NIIRE. Zu dieser Zeit suchten die aktivsten Entwickler kleiner Funkgeräte, die nicht über eine eigene technologische Halbleiterbasis verfügten, nach Möglichkeiten, kreativ mit neu geschaffenen Halbleiterfabriken zu interagieren.

Bei RZPP wurde aktiv daran gearbeitet, die Produktion von Germaniumtransistoren der Typen P401 und P403 auf der Grundlage der vom Werk geschaffenen Ausma-Produktionslinie zu automatisieren. Sein Chefdesigner (GC) A.S. Gottman schlug vor, auf der Oberfläche des Germaniums stromführende Pfade von den Elektroden des Transistors bis zur Peripherie des Kristalls zu schaffen, um das Schweißen der Transistorleitungen im Gehäuse zu erleichtern. Aber am wichtigsten ist, dass diese Leiterbahnen als externe Anschlüsse des Transistors verwendet werden konnten, wenn sie ohne Verpackung zu Platinen (mit Verbindungs- und Passivelementen) zusammengebaut wurden, indem sie direkt an die entsprechenden Kontaktpads gelötet wurden (tatsächlich war die Technologie zur Herstellung von Hybrid-ICs). vorgeschlagen). Die vorgeschlagene Methode, bei der die stromführenden Pfade des Kristalls die Kontaktflächen der Platine zu küssen scheinen, erhielt den ursprünglichen Namen „Kissing Technology“. Aufgrund einer Reihe technologischer Probleme, die sich damals als unlösbar herausstellten und vor allem Probleme mit der Genauigkeit der Kontaktierung auf einer Leiterplatte betrafen, war es jedoch nicht möglich, die „Kuss-Technologie“ praktisch umzusetzen. Einige Jahre später wurde eine ähnliche Idee in den USA und der UdSSR umgesetzt und fand breite Anwendung in den sogenannten „Ball Leads“ und in der „Chip-to-Board“-Technologie.

Hardware-Unternehmen, die mit RZPP kooperierten, darunter NIIRE, hofften jedoch auf die „Kuss-Technologie“ und planten deren Einsatz. Als im Frühjahr 1962 klar wurde, dass die Umsetzung auf unbestimmte Zeit verschoben wurde, beschloss der Chefingenieur von NIIRE V.I. Smirnov fragte den Direktor der RZPP S.A. Bergman sucht nach einer anderen Möglichkeit, eine 2NOR-Schaltung mit mehreren Elementen zu implementieren, die universell für den Bau digitaler Geräte geeignet ist.

Reis. 7. Ersatzschaltbild des IC R12-2 (1LB021). Zeichnung aus dem IP-Prospekt von 1965.

Das erste IS und GIS von Yuri Osokin. Solides Schema R12-2(IS-Serie 102 Und 116 )

Der Direktor des RZPP übertrug diese Aufgabe dem jungen Ingenieur Yuri Valentinovich Osokin. Wir haben eine Abteilung bestehend aus einem Technologielabor, einem Labor für die Entwicklung und Produktion von Fotomasken, einem Messlabor und einer Pilotproduktionslinie organisiert. Damals wurde die Technologie zur Herstellung von Germaniumdioden und -transistoren an RZPP geliefert und als Grundlage für die Neuentwicklung herangezogen. Und bereits im Herbst 1962 wurden die ersten Prototypen der Germanium-Feststoffschaltung 2NOT-OR erhalten (da der Begriff IS damals noch nicht existierte, werden wir aus Respekt vor den damaligen Verhältnissen den Namen „Hard Circuit“ beibehalten) - TS), das die Werksbezeichnung „P12-2“ erhielt. Überliefert ist ein Werbeheft von 1965 auf P12-2 (Abb. 6), dessen Informationen und Abbildungen wir verwenden werden. TS R12-2 enthielt zwei Germanium-p-n-p-Transistoren (modifizierte Transistoren vom Typ P401 und P403) mit einer gemeinsamen Last in Form eines verteilten Germanium-p-Widerstands (Abb. 7).

Reis. 8. Struktur von IC R12-2. Zeichnung aus dem IP-Prospekt von 1965.

Reis. 9. Maßzeichnung des Fahrzeugs R12-2. Zeichnung aus dem IP-Prospekt von 1965.

Externe Anschlüsse werden durch Thermokompressionsschweißen zwischen den Germaniumbereichen der TC-Struktur und dem Gold der Anschlussleiter gebildet. Dies gewährleistet einen stabilen Betrieb der Schaltkreise unter äußeren Einflüssen in tropischen und Meeresnebelbedingungen, was besonders wichtig für den Betrieb in quasi-elektronischen automatischen Telefonzentralen der Marine ist, die vom VEF-Werk in Riga hergestellt werden, das ebenfalls an dieser Entwicklung interessiert war.

Strukturell wurde der R12-2 TS (und der nachfolgende R12-5) in Form einer „Tablette“ (Abb. 9) aus einem runden Metallbecher mit einem Durchmesser von 3 mm und einer Höhe von 0,8 mm hergestellt. Darin wurde der TC-Kristall platziert und mit einer Polymermasse gefüllt, aus der die kurzen Außenenden der Leitungen aus weichem Golddraht mit einem Durchmesser von 50 Mikrometern hervorgingen, die mit dem Kristall verschweißt waren. Die Masse von P12-2 überschritt 25 mg nicht. In dieser Ausführung waren die Fahrzeuge beständig gegen eine relative Luftfeuchtigkeit von 80 % bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C und gegen zyklische Temperaturwechsel von -60 ° bis 60 °C.

Bis Ende 1962 produzierte die Pilotproduktion von RZPP etwa 5.000 R12-2-Fahrzeuge, und 1963 wurden mehrere Zehntausend davon hergestellt. So wurde 1962 zum Geburtsjahr der Mikroelektronikindustrie in den USA und der UdSSR.

Reis. 10. Gruppen TS R12-2

Reis. 11. Grundlegende elektrische Eigenschaften von R12-2

Die Halbleitertechnologie steckte damals noch in den Kinderschuhen und garantierte noch keine strikte Wiederholbarkeit der Parameter. Daher wurden betriebsfähige Geräte in Parametergruppen sortiert (dies wird in unserer Zeit häufig durchgeführt). Die Einwohner von Riga taten dasselbe und installierten 8 Standardbewertungen des R12-2-Fahrzeugs (Abb. 10). Alle anderen elektrischen und sonstigen Eigenschaften sind für alle Standard-Nennwerte gleich (Abb. 11).

Die Produktion von TS R12-2 begann gleichzeitig mit der Forschung und Entwicklung „Hardness“, die 1964 endete (GK Yu.V. Osokin). Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine verbesserte Gruppentechnologie für die Serienproduktion von Germaniumfahrzeugen entwickelt, die auf Fotolithographie und galvanischer Abscheidung von Legierungen durch eine Fotomaske basiert. Seine wichtigsten technischen Lösungen sind als Erfindung von Yu.V. Osokin registriert. und Mikhalovich D.L. (A.S. Nr. 36845). Mehrere Artikel von Yu.V. wurden in der Fachzeitschrift Spetsradioelectronics veröffentlicht. Osokina in Zusammenarbeit mit den KB-1-Spezialisten I.V. Nichts, G.G. Smolko und Yu.E. Naumov mit einer Beschreibung des Designs und der Eigenschaften des R12-2-Fahrzeugs (und des nachfolgenden R12-5-Fahrzeugs).

Das Design des P12-2 war in allen Bereichen gut, bis auf eines: Die Verbraucher wussten nicht, wie man so kleine Produkte mit den dünnsten Anschlüssen verwendet. In der Regel verfügten Hardware-Unternehmen weder über die Technologie noch über die Ausrüstung dafür. Während des gesamten Produktionszeitraums von R12-2 und R12-5 beherrschten NIIRE, das Zhigulevsky-Radiowerk des Ministeriums für Radioindustrie, VEF, NIIP (seit 1978 NPO Radiopribor) und einige andere Unternehmen ihre Verwendung. Als die TS-Entwickler das Problem erkannten, dachten sie gemeinsam mit NIIRE sofort an eine zweite Designebene, die gleichzeitig die Dichte des Gerätelayouts erhöhte.

Reis. 12. Modul aus 4 Fahrzeugen R12-2

Im Jahr 1963 wurde bei NIIRE im Rahmen der Kvant-Design- und Entwicklungsarbeit (GK A.N. Pelipenko, unter Beteiligung von E.M. Lyakhovich) ein Moduldesign entwickelt, das vier R12-2-Fahrzeuge kombinierte (Abb. 12). Auf einem Mikroboard aus dünnem Fiberglas wurden zwei bis vier R12-2-Geräte (in einem Gehäuse) platziert, die gemeinsam eine bestimmte Funktionseinheit realisierten. Bis zu 17 Pins (die Anzahl variierte je nach Modul) mit einer Länge von 4 mm wurden auf die Platine gepresst. Die Mikroplatine wurde in einen gestanzten Metallbecher mit den Maßen 21,6 ? 6,6 mm und 3,1 mm tief und mit einer Polymermasse gefüllt. Das Ergebnis ist ein hybrider integrierter Schaltkreis (HIC) mit doppelter Elementversiegelung. Und wie bereits erwähnt, war es das weltweit erste GIS mit zweistufiger Integration und vielleicht das erste GIS überhaupt. Es wurden acht Modultypen mit dem allgemeinen Namen „Quantum“ entwickelt, die verschiedene logische Funktionen erfüllten. Als Teil solcher Module blieben die R12-2-Fahrzeuge bei Dauerbeschleunigungen von bis zu 150 g und Vibrationsbelastungen im Frequenzbereich von 5–2000 Hz mit Beschleunigungen bis zu 15 g betriebsbereit.

Die Kvant-Module wurden zunächst in der Pilotproduktion von NIIRE hergestellt und dann an das Zhigulevsky-Radiowerk des Ministeriums für Radioindustrie der UdSSR übergeben, das sie an verschiedene Verbraucher, darunter das VEF-Werk, lieferte.

TS R12-2 und darauf basierende „Kvant“-Module haben sich bewährt und sind weit verbreitet. Im Jahr 1968 wurde ein Standard herausgegeben, der ein einheitliches Bezeichnungssystem für integrierte Schaltkreise im Land einführte, und im Jahr 1969 die Allgemeinen Technischen Spezifikationen für Halbleiter- (NP0.073.004TU) und Hybrid-ICs (NP0.073.003TU) mit einem einheitlichen System von Anforderungen . In Übereinstimmung mit diesen Anforderungen genehmigte das Zentralbüro für die Anwendung integrierter Schaltkreise (TsBPIMS, später CDB Dayton, Zelenograd) am 6. Februar 1969 neue technische Spezifikationen ShT3.369.001-1TU für das Fahrzeug. Gleichzeitig tauchte in der Produktbezeichnung erstmals der Begriff „Integrierter Schaltkreis“ der Serie 102 auf. TS R12-2 wurde als IS bezeichnet: 1LB021V, 1LB021G, 1LB021Zh, 1LB021I. Tatsächlich handelte es sich um einen einzigen IC, der nach Ausgangsspannung und Belastbarkeit in vier Gruppen eingeteilt war.

Reis. 13. ICs der Serien 116 und 117

Und am 19. September 1970 genehmigte TsBPIMS die technischen Spezifikationen AB0.308.014TU für die Kvant-Module mit der Bezeichnung IS-Serie 116 (Abb. 13). Die Serie umfasste neun ICs: 1ХЛ161, 1ХЛ162 und 1ХЛ163 – multifunktionale digitale Schaltkreise; 1LE161 und 1LE162 – zwei und vier logische Elemente 2NOR; 1TP161 und 1TP1162 – ein und zwei Auslöser; 1UP161 – Leistungsverstärker, sowie 1LP161 – „Sperr“-Logikelement für 4 Eingänge und 4 Ausgänge. Jeder dieser ICs verfügte über vier bis sieben Designoptionen, die sich in der Ausgangssignalspannung und Belastbarkeit unterschieden, also insgesamt 58 IC-Typen. Die Entwürfe wurden mit einem Buchstaben nach dem digitalen Teil der IS-Bezeichnung gekennzeichnet, zum Beispiel 1ХЛ161ж. Anschließend wurde das Modulangebot erweitert. Die ICs der 116er-Serie waren eigentlich Hybride, wurden aber auf Wunsch des RZPP als Halbleiter gekennzeichnet (die erste Ziffer in der Bezeichnung ist „1“, Hybride sollten „2“ haben).

Im Jahr 1972 wurde durch einen gemeinsamen Beschluss des Ministeriums für Elektronikindustrie und des Ministeriums für Radioindustrie die Produktion von Modulen vom Radiowerk Zhigulevsky auf RZPP übertragen. Dadurch entfiel die Möglichkeit, die ICs der Serie 102 über große Entfernungen zu transportieren, sodass die Notwendigkeit entfiel, den Chip jedes einzelnen ICs zu versiegeln. Dadurch wurde das Design der ICs der Serien 102 und 116 vereinfacht: Es bestand keine Notwendigkeit, die ICs der Serie 102 in einem mit Compound gefüllten Metallbecher zu verpacken. Unverpackte ICs der 102er-Serie in Technologiebehältern wurden zur Bestückung von ICs der 116er-Serie in eine benachbarte Werkstatt geliefert, direkt auf deren Microboard montiert und im Modulgehäuse versiegelt.

Mitte der 1970er Jahre wurde ein neuer Standard für das IP-Bezeichnungssystem veröffentlicht. Danach erhielt beispielsweise IS 1LB021V die Bezeichnung 102LB1V.

Zweiter IS und GIS von Yuri Osokin. Solides Schema R12-5(IS-Serie 103 Und 117 )

Zu Beginn des Jahres 1963 war das Team von Yu.V. als Ergebnis ernsthafter Arbeiten an der Entwicklung von Hochfrequenz-n-p-n-Transistoren tätig. Osokina hat umfangreiche Erfahrungen bei der Arbeit mit p-Schichten auf dem ursprünglichen n-Germanium-Wafer gesammelt. Dies und das Vorhandensein aller notwendigen technologischen Komponenten ermöglichten es Osokin 1963, mit der Entwicklung neuer Technologien und dem Design einer schnelleren Version des Fahrzeugs zu beginnen. Im Jahr 1964 wurde im Auftrag von NIIRE die Entwicklung des R12-5-Fahrzeugs und der darauf basierenden Module abgeschlossen. Auf der Grundlage seiner Ergebnisse wurde 1965 das Forschungs- und Entwicklungszentrum Palanga eröffnet (GK Yu.V. Osokin, sein Stellvertreter - D.L. Mikhalovich, fertiggestellt 1966). Auf dem R12-5 basierende Module wurden im Rahmen desselben Forschungs- und Entwicklungsprojekts „Kvant“ entwickelt wie die auf dem R12-2 basierenden Module. Gleichzeitig mit den technischen Spezifikationen für die Serien 102 und 116 wurden die technischen Spezifikationen ShT3.369.002-2TU für den IC der Serie 103 (R12-5) und AV0.308.016TU für den IC der Serie 117 (Module basierend auf dem IC der Serie 103) erstellt genehmigt. Die Nomenklatur der Typen und Standardwerte des TS R12-2, der Module darauf und der IS-Serien 102 und 116 war identisch mit der Nomenklatur des TS R12-5 und der IS-Serien 103 bzw. 117. Sie unterschieden sich lediglich in der Geschwindigkeit und der Herstellungstechnologie des IC-Kristalls. Die typische Ausbreitungsverzögerungszeit der Serie 117 betrug 55 ns gegenüber 200 ns bei der Serie 116.

Strukturell war der R12-5 TS eine vierschichtige Halbleiterstruktur (Abb. 14), bei der das n-Typ-Substrat und die p + -Typ-Emitter mit einem gemeinsamen Massebus verbunden waren. Die wichtigsten technischen Lösungen für den Bau des R12-5-Fahrzeugs sind als Erfindungen von Yu. V. Osokin und D. L. Mikhalovich registriert. Kaydalova Zh.A und Akmensa Ya.P. (A.S. Nr. 248847). Bei der Herstellung der vierschichtigen Struktur des TC R12-5 war ein wichtiges Know-how die Bildung einer n-Typ-p-Schicht in der ursprünglichen Germaniumplatte. Dies wurde durch Diffusion von Zink in einer versiegelten Quarzampulle erreicht, wobei sich die Platten bei einer Temperatur von etwa 900 °C befinden und sich Zink am anderen Ende der Ampulle bei einer Temperatur von etwa 500 °C befindet. Die weitere Bildung Die TS-Struktur in der erstellten p-Schicht ähnelt der P12-2 TS. Neue Technologien haben es ermöglicht, die komplexe Form des TS-Kristalls zu vermeiden. Wafer mit P12-5 wurden ebenfalls von der Rückseite auf eine Dicke von etwa 150 Mikrometern geschliffen, wobei ein Teil des ursprünglichen Wafers erhalten blieb, und dann wurden sie in einzelne rechteckige IC-Chips geritzt.

Reis. 14. Struktur des TS R12-5-Kristalls aus AS Nr. 248847. 1 und 2 – Masse, 3 und 4 – Eingänge, 5 – Ausgang, 6 – Leistung

Nach den ersten positiven Ergebnissen der Produktion experimenteller R12-5-Fahrzeuge wurde im Auftrag von KB-1 das Forschungsprojekt Mezon-2 mit dem Ziel eröffnet, ein Fahrzeug mit vier R12-5 zu entwickeln. Im Jahr 1965 wurden funktionsfähige Muster in einem flachen Metallkeramikgehäuse beschafft. Die Herstellung von P12-5 erwies sich jedoch als schwierig, vor allem aufgrund der Schwierigkeit, auf dem ursprünglichen n-Ge-Wafer eine zinkdotierte p-Schicht zu bilden. Es stellte sich heraus, dass die Herstellung des Kristalls arbeitsintensiv war, die Ausbeute gering und die Kosten für das Fahrzeug hoch waren. Aus den gleichen Gründen wurde der R12-5 TC in kleinen Stückzahlen produziert und konnte den langsameren, aber technologisch fortschrittlicheren R12-2 nicht verdrängen. Und das Forschungsprojekt Mezon-2 wurde auch aufgrund von Verbindungsproblemen überhaupt nicht weitergeführt.

Zu diesem Zeitpunkt führten das Pulsar Research Institute und das NIIME bereits umfangreiche Arbeiten zur Entwicklung der planaren Siliziumtechnologie durch, die gegenüber der Germaniumtechnologie eine Reihe von Vorteilen aufweist, von denen der wichtigste ein höherer Betriebstemperaturbereich (+150 °C) ist für Silizium und +70°C für Germanium) und das Vorhandensein eines natürlichen Schutzfilms aus SiO 2 auf Silizium. Und die Spezialisierung von RZPP wurde auf die Entwicklung analoger ICs neu ausgerichtet. Daher hielten RZPP-Spezialisten die Entwicklung der Germanium-Technologie für die Herstellung von ICs für ungeeignet. Bei der Herstellung von Transistoren und Dioden verlor Germanium jedoch noch lange Zeit seine Stellung. In der Abteilung von Yu.V. Osokin, nach 1966 wurden die planaren rauscharmen RZPP-Germanium-Mikrowellentransistoren GT329, GT341, GT 383 usw. entwickelt und produziert. Ihre Kreation wurde mit dem Staatspreis der lettischen UdSSR ausgezeichnet.

Anwendung

Reis. 15. Rechengerät auf Festkreismodulen. Foto aus dem TS-Booklet von 1965.

Reis. 16. Vergleichsabmessungen der automatischen Telefonzentrale, hergestellt auf einem Relais und einem Fahrzeug. Foto aus dem TS-Booklet von 1965.

Die Kunden und ersten Verbraucher des R12-2 TS und der Module waren die Entwickler spezifischer Systeme: des Gnome-Computers (Abb. 15) für das Kupol-Bordsystem des Flugzeugs (NIIRE, GK Lyakhovich E.M.) sowie automatische Telefonzentralen für Marine und Zivil (Pflanze VEF, GK Misulovin L.Ya.). Aktiv an allen Phasen der Entwicklung der Fahrzeuge R12-2, R12-5 und deren Module und KB-1 beteiligt, der Hauptkurator dieser Zusammenarbeit von KB-1 war N.A. Barkanow. Sie halfen bei der Finanzierung, der Ausrüstungsherstellung und der Erforschung von Fahrzeugen und Modulen in verschiedenen Modi und Betriebsbedingungen.

TS R12-2 und darauf basierende „Kvant“-Module waren die ersten Mikroschaltungen des Landes. Und weltweit gehörten sie zu den Ersten – erst in den USA begannen Texas Instruments und Fairchild Semiconductor mit der Produktion ihrer ersten Halbleiter-ICs, und 1964 begann die IBM Corporation mit der Produktion von Dickschicht-Hybrid-ICs für ihre Computer. In anderen Ländern wurde über geistiges Eigentum noch nicht nachgedacht. Daher waren integrierte Schaltkreise für die Öffentlichkeit ein Kuriosum; die Effektivität ihres Einsatzes machte einen auffälligen Eindruck und wurde in der Werbung hochgespielt. In der erhaltenen Broschüre zum R12-2-Fahrzeug aus dem Jahr 1965 (basierend auf tatsächlichen Anwendungen) heißt es: „ Der Einsatz von Festkörper-P12-2-Schaltkreisen in Bordcomputergeräten ermöglicht es, das Gewicht und die Abmessungen dieser Geräte um das 10- bis 20-fache zu reduzieren, den Stromverbrauch zu senken und die Betriebszuverlässigkeit zu erhöhen. ... Der Einsatz fester P12-2-Schaltkreise in Steuerungssystemen und die Umschaltung von Informationsübertragungswegen automatischer Telefonzentralen ermöglicht es, die Lautstärke der Steuergeräte um etwa das 300-fache zu reduzieren und den Stromverbrauch deutlich zu senken (30-50). mal)". Veranschaulicht wurden diese Aussagen durch Fotos des Rechengeräts des Gnome-Computers (Abb. 15) und einen Vergleich des damals im VEF-Werk hergestellten relaisbasierten ATS-Racks mit einem kleinen Block auf der Handfläche des Mädchens (Abb. 16). . Es gab weitere zahlreiche Anwendungen der ersten Rigaer ICs.

Produktion

Jetzt ist es schwierig, ein vollständiges Bild der Produktionsmengen der IC-Serien 102 und 103 pro Jahr wiederherzustellen (heute hat sich RZPP von einem großen Werk zu einer kleinen Produktion entwickelt und viele Archive sind verloren gegangen). Aber nach den Memoiren von Yu.V. Osokin, in der zweiten Hälfte der 1960er Jahre belief sich die Produktion auf viele Hunderttausende pro Jahr, in den 1970er Jahren auf Millionen. Nach seinen erhaltenen persönlichen Aufzeichnungen wurden 1985 ICs der Serie 102 hergestellt – 4.100.000 Stück, Module der Serie 116 – 1.025.000 Stück, ICs der Serie 103 – 700.000 Stück, Module der Serie 117 – 175.000 Stück .

Ende 1989 wurde Yu.V. Osokin, damals Generaldirektor der Alpha Production Association, wandte sich an die Führung der Militärisch-Industriellen Kommission des Ministerrats der UdSSR (MIC) mit der Bitte, die Serien 102, 103, 116 und 117 wegen ihrer Veralterung aus der Produktion zu nehmen hohe Arbeitsintensität (in 25 Jahren ist die Mikroelektronik noch lange nicht vorangekommen), erhielt aber eine kategorische Ablehnung. Stellvertretender Vorsitzender des Militärisch-Industriellen Komplexes V.L. Koblov sagte ihm, dass die Flugzeuge zuverlässig fliegen, ein Austausch sei ausgeschlossen. Nach dem Zusammenbruch der UdSSR wurden die IC-Serien 102, 103, 116 und 117 bis Mitte der 1990er Jahre, also mehr als 30 Jahre lang, produziert. Die Gnome-Computer sind noch immer in der Navigationskabine der Il-76 und einiger anderer Flugzeuge installiert. „Das ist ein Supercomputer“, unsere Piloten sind nicht ratlos, wenn ihre ausländischen Kollegen von ihrem Interesse an diesem beispiellosen Gerät überrascht werden.

Über Prioritäten

Obwohl J. Kilby und R. Noyce Vorgänger hatten, werden sie von der Weltgemeinschaft als Erfinder des integrierten Schaltkreises anerkannt.

R. Kilby und J. Noyce meldeten über ihre Firmen ein Patent für die Erfindung eines integrierten Schaltkreises an. Texas Instruments meldete bereits im Februar 1959 ein Patent an, und Fairchild tat dies erst im Juli desselben Jahres. Aber das Patent Nr. 2981877 wurde im April 1961 an R. Noyce erteilt. J. Kilby klagte und erhielt erst im Juni 1964 sein Patent mit der Nummer 3138743. Dann kam es zu einem zehnjährigen Krieg um Prioritäten, bei dem (in seltenen Fällen) „die Freundschaft siegte“. Letztendlich bestätigte das Berufungsgericht Noyces Anspruch auf technologischen Vorrang, entschied jedoch, dass J. Kilby die Entwicklung des ersten funktionierenden Mikroschaltkreises zuzuschreiben sei. Und Texas Instruments und Fairchild Semiconductor haben eine Vereinbarung zur gegenseitigen Lizenzierung von Technologien unterzeichnet.

In der UdSSR brachte die Patentierung von Erfindungen den Autoren nichts anderes als Ärger, eine unbedeutende Einmalzahlung und moralische Befriedigung, so dass viele Erfindungen überhaupt nicht registriert wurden. Und Osokin hatte es auch nicht eilig. Für Unternehmen war jedoch die Anzahl der Erfindungen einer der Indikatoren, sodass diese weiterhin angemeldet werden mussten. Daher erhielten Yu. Osokina und D. Mikhalovich erst am 28. Juni 1966 das Autorenzertifikat Nr. 36845 der UdSSR für die Erfindung des Fahrzeugs R12-2.

Und J. Kilby wurde im Jahr 2000 einer der Nobelpreisträger für die Erfindung des geistigen Eigentums. R. Noyce erlangte keine weltweite Anerkennung, er starb 1990, und laut Reglement wird der Nobelpreis nicht posthum verliehen. Was in diesem Fall nicht ganz fair ist, da die gesamte Mikroelektronik dem von R. Noyce begonnenen Weg folgte. Noyces Autorität unter Fachleuten war so hoch, dass er sogar den Spitznamen „Bürgermeister des Silicon Valley“ erhielt, da er damals der beliebteste Wissenschaftler war, der in diesem Teil Kaliforniens arbeitete, der den inoffiziellen Namen Silicon Valley erhielt (V. Shockley hieß). „Moses of Silicon Valley“). Doch der Weg von J. Kilby („haariges“ Germanium) erwies sich als Sackgasse und wurde nicht einmal in seinem Unternehmen umgesetzt. Aber das Leben ist nicht immer fair.

Der Nobelpreis wurde an drei Wissenschaftler verliehen. Die Hälfte davon ging an den 77-jährigen Jack Kilby, die andere Hälfte wurde zwischen dem Akademiker der Russischen Akademie der Wissenschaften Zhores Alferov und dem Deutsch-Amerikaner Herbert Kremer, Professor an der University of California in Santa Barbara, für „die Entwicklung von Halbleiter-Heterostrukturen für die Hochgeschwindigkeits-Optoelektronik.“

Bei der Bewertung dieser Arbeiten stellten Experten fest, dass „integrierte Schaltkreise natürlich die Entdeckung des Jahrhunderts sind, die tiefgreifende Auswirkungen auf die Gesellschaft und die Weltwirtschaft hatte.“ Für den vergessenen J. Kilby war der Nobelpreis eine Überraschung. Im Interview mit dem Magazin Europhysics-Nachrichten Er gab zu: „ Damals habe ich nur darüber nachgedacht, was aus wirtschaftlicher Sicht für die Entwicklung der Elektronik wichtig sein würde. Aber ich habe damals nicht verstanden, dass die Senkung der Kosten für elektronische Produkte eine Wachstumslawine bei elektronischen Technologien auslösen würde.“.

Und die Werke von Yu. Osokin werden nicht nur vom Nobelkomitee geschätzt. Sie werden auch in unserem Land vergessen; die Priorität des Landes bei der Entwicklung der Mikroelektronik ist nicht geschützt. Und das war er zweifellos.

In den 1950er Jahren wurde die materielle Grundlage für die Bildung von Multielementprodukten – integrierten Schaltkreisen – in einem monolithischen Kristall oder auf einem Keramiksubstrat geschaffen. Daher ist es nicht verwunderlich, dass fast gleichzeitig die Idee des geistigen Eigentums in den Köpfen vieler Spezialisten entstand. Und die Geschwindigkeit der Umsetzung einer neuen Idee hing von den technologischen Fähigkeiten des Autors und dem Interesse des Herstellers ab, also von der Anwesenheit des ersten Verbrauchers. In dieser Hinsicht befand sich Yu. Osokin in einer besseren Position als seine amerikanischen Kollegen. Kilby war neu bei TI und musste der Unternehmensleitung sogar die grundsätzliche Möglichkeit der Implementierung einer monolithischen Schaltung durch die Herstellung eines Prototyps beweisen. Tatsächlich besteht die Rolle von J. Kilby bei der Schaffung des IP darin, das Management von TI umzuschulen und R. Noyce mit seinem Layout zu aktivem Handeln zu bewegen. Kilbys Erfindung gelangte nicht in die Massenproduktion. R. Noyce machte sich in seinem jungen und noch nicht starken Unternehmen daran, eine neue Planartechnologie zu entwickeln, die zwar zur Grundlage für die spätere Mikroelektronik wurde, dem Autor jedoch nicht sofort nachgab. In diesem Zusammenhang mussten sowohl sie als auch ihre Unternehmen viel Mühe und Zeit aufwenden, um ihre Ideen für den Bau massenproduzierter ICs in die Praxis umzusetzen. Ihre ersten Muster blieben experimentell, aber andere Mikroschaltungen, die sie noch nicht einmal entwickelt hatten, gingen in die Massenproduktion. Im Gegensatz zu Kilby und Noyce, die weit von der Produktion entfernt waren, setzte Fabrikbesitzer Yu. Osokin auf industriell entwickelte Halbleiter-RZPP-Technologien, und er hatte den Verbrauchern der ersten Fahrzeuge in Form des Initiators der Entwicklung von NIIRE und des nahegelegenen VEF-Werks garantiert, was bei dieser Arbeit geholfen hat. Aus diesen Gründen ging die erste Version seines Fahrzeugs sofort in die Versuchsproduktion, die reibungslos in die Massenproduktion überging, die mehr als 30 Jahre lang ununterbrochen lief. Nachdem Yu. Osokin also später als Kilby und Noyce mit der Entwicklung des TS begonnen hatte, holte er (ohne Kenntnis dieser Konkurrenz) schnell zu ihnen auf. Darüber hinaus stehen die Werke von Yu. Osokin in keinem Zusammenhang mit den Werken der Amerikaner. Ein Beweis dafür ist die absolute Unähnlichkeit seines Fahrzeugs und der darin implementierten Lösungen von den Mikroschaltungen Kilby und Noyce. Texas Instruments (nicht Kilbys Erfindung), Fairchild und RZPP begannen 1962 fast gleichzeitig mit der Produktion ihrer ICs. Dies gibt jedem Recht, Yu. Osokin als einen der Erfinder des integrierten Schaltkreises auf Augenhöhe mit R. Noyce und mehr als J. Kilby zu betrachten, und es wäre fair, einen Teil des Nobelpreises für J. Kilby mit Yu zu teilen. Osokin. Was die Erfindung des ersten GIS mit zweistufiger Integration (und möglicherweise GIS im Allgemeinen) betrifft, hier Priorität A. Pelipenko von NIIRE ist absolut unbestreitbar.

Leider war es nicht möglich, für Museen benötigte Muster von Fahrzeugen und darauf basierenden Geräten zu finden. Der Autor wäre für solche Muster oder Fotos davon sehr dankbar.

VLSI

Moderne integrierte Schaltkreise für die Oberflächenmontage.

Sowjetische und ausländische digitale Mikroschaltungen.

Integral(engl. Integrated Circuit, IC, Mikroschaltung, Mikrochip, Siliziumchip oder Chip), ( Mikro)planen (IS, IMS, m/skh), Chip, Mikrochip(Englisch) Chip- Splitter, Chip, Chip) - mikroelektronisches Gerät - ein elektronischer Schaltkreis beliebiger Komplexität, der auf einem Halbleiterkristall (oder einer Folie) hergestellt und in einem nicht trennbaren Gehäuse untergebracht ist. Oft unter Integrierter Schaltkreis(IC) bezieht sich auf den tatsächlichen Kristall oder Film mit einem elektronischen Schaltkreis und von Mikroschaltung(MS) – IC in einem Gehäuse eingeschlossen. Gleichzeitig bedeutet der Ausdruck „Chip-Komponenten“ „oberflächenmontierte Komponenten“ im Gegensatz zu herkömmlichen durchkontaktierten gelöteten Komponenten. Daher ist es korrekter, von „Chip-Mikroschaltung“ zu sprechen, was eine oberflächenmontierte Mikroschaltung bedeutet. Derzeit (Jahr) werden die meisten Mikroschaltungen in oberflächenmontierten Gehäusen hergestellt.

Geschichte

Die Erfindung von Mikroschaltungen begann mit der Untersuchung der Eigenschaften dünner Oxidfilme, die sich in einer schlechten elektrischen Leitfähigkeit bei niedrigen elektrischen Spannungen äußern. Das Problem bestand darin, dass dort, wo sich die beiden Metalle berührten, kein elektrischer Kontakt bestand oder dieser polar war. Eingehende Untersuchungen dieses Phänomens führten zur Entdeckung von Dioden und später von Transistoren und integrierten Schaltkreisen.

Designebenen

Physikalisch – Methoden zur Implementierung eines Transistors (oder einer kleinen Gruppe) in Form dotierter Zonen auf einem Kristall.
Elektrik - Schaltplan (Transistoren, Kondensatoren, Widerstände usw.).
Logisch – logische Schaltung (logische Inverter, ODER-NICHT-, UND-NICHT-Elemente usw.).
Schaltungs- und Systemebene – Schaltungs- und Systemdesign (Flip-Flops, Komparatoren, Encoder, Decoder, ALUs usw.).
Topologisch – Topologische Fotomasken für die Produktion.
Programmebene (für Mikrocontroller und Mikroprozessoren) – Assembler-Anweisungen für den Programmierer.

Derzeit werden die meisten integrierten Schaltkreise mithilfe von CAD entwickelt, wodurch Sie den Prozess der Erstellung topologischer Fotomasken automatisieren und erheblich beschleunigen können.

Einstufung

Grad der Integration

Zweck

Ein integrierter Schaltkreis kann über eine vollständige, noch so komplexe Funktionalität verfügen – bis hin zu einem kompletten Mikrocomputer (Einzelchip-Mikrocomputer).

Analoge Schaltungen

Signalgeneratoren
Analoge Multiplikatoren
Analoge Dämpfungsglieder und variable Verstärker
Netzteilstabilisatoren
Steuerchips für Schaltnetzteile
Signalwandler
Zeitschaltkreise
Diverse Sensoren (Temperatur etc.)

Digitale Schaltungen

Logikelemente
Pufferkonverter
Speichermodule
(Mikro-)Prozessoren (einschließlich der CPU in einem Computer)
Einzelchip-Mikrocomputer
FPGA – programmierbare logische integrierte Schaltkreise

Digitale integrierte Schaltkreise haben gegenüber analogen eine Reihe von Vorteilen:

Reduzierter Stromverbrauch im Zusammenhang mit der Verwendung gepulster elektrischer Signale in der digitalen Elektronik. Beim Empfang und der Umwandlung solcher Signale arbeiten die aktiven Elemente elektronischer Geräte (Transistoren) im „Schlüssel“-Modus, das heißt, der Transistor ist entweder „offen“ – was einem High-Level-Signal (1) entspricht, oder „geschlossen“. ” - (0), im ersten Fall bei Es gibt keinen Spannungsabfall im Transistor; im zweiten Fall fließt kein Strom durch ihn. In beiden Fällen liegt der Stromverbrauch nahe bei 0, im Gegensatz zu analogen Geräten, bei denen sich die Transistoren die meiste Zeit in einem Zwischenzustand (Widerstand) befinden.
Hohe Störfestigkeit Bei digitalen Geräten besteht ein großer Unterschied zwischen Signalen mit hohem (z. B. 2,5 – 5 V) und niedrigem (0 – 0,5 V) Pegel. Ein Fehler ist bei solchen Eingriffen möglich, wenn ein hoher Pegel als niedrig wahrgenommen wird und umgekehrt, was unwahrscheinlich ist. Darüber hinaus ist es in digitalen Geräten möglich, spezielle Codes zu verwenden, die eine Fehlerkorrektur ermöglichen.
Der große Unterschied zwischen Signalen mit hohem und niedrigem Pegel und ein ziemlich großer Bereich ihrer zulässigen Änderungen machen die digitale Technologie aus unempfindlich Aufgrund der unvermeidlichen Streuung der Elementparameter in der integrierten Technologie entfällt die Notwendigkeit, digitale Geräte auszuwählen und zu konfigurieren.

Wir können \(5\) Hauptgenerationen von Computern unterscheiden. Aber die Einteilung der Computertechnik in Generationen ist sehr willkürlich.

I. Generation von Computern: Computer, die zwischen \(1946\)-\(1955\) entwickelt wurden

1. Elementbasis: Elektronenvakuumröhren.
2. Verbindung der Elemente: Hängemontage mit Drähten.
3. Abmessungen: Der Computer besteht aus riesigen Schränken.

Diese Computer waren riesig, klobig und für große Unternehmen und Regierungen zu teuer.

Die Lampen verbrauchten viel Strom und erzeugten viel Wärme.
4. Leistung: \(10-20\) Tausend Operationen pro Sekunde.
5. Betrieb: schwierig aufgrund häufiger Ausfälle von Elektronenvakuumröhren.
6. Programmierung: Maschinencodes. In diesem Fall müssen Sie alle Maschinenbefehle, die Binärdarstellung und die Computerarchitektur kennen. Die meisten Beteiligten waren Mathematiker und Programmierer. Die Computerwartung erforderte vom Personal eine hohe Professionalität.
7. RAM: bis zu \(2\) KB.
8. Die Dateneingabe und -ausgabe erfolgte mittels Lochkarten und Lochstreifen.

II. Computergeneration: Computer, die in \(1955\)-\(1965\) entwickelt wurden

Im \(1948\) John Bardeen, William Shockley, Walter Brattain erfanden den Transistor, für die Erfindung des Transistors erhielten sie 1956 den Nobelpreis.

Der \(1\)-Transistor ersetzte \(40\)-Elektronenröhren und war viel billiger und zuverlässiger.

Im Jahr 1958 wurde die M-20-Maschine entwickelt, die 20.000 Operationen pro Sekunde ausführte – der leistungsstärkste Computer der 50er Jahre in Europa.

Im Jahr 1963 war er Fellow am Stanford Research Center Douglas Engelbart demonstrierte die Arbeit der ersten Maus.

1. Elementbasis: Halbleiterelemente (Transistoren, Dioden).
2. Verbindung der Elemente: Leiterplatten und Wandmontage.

3. Abmessungen: Der Computer besteht aus ähnlichen Racks, die etwas höher als die menschliche Körpergröße sind. Für die Platzierung war jedoch ein spezieller Computerraum erforderlich.
4. Leistung: \(100-500\) Tausend Operationen pro Sekunde.
5. Betrieb: Rechenzentren mit einem speziellen Personalstab an Servicepersonal, eine neue Spezialität ist entstanden - Betreiber des Computers.
6. Programmierung: in algorithmischen Sprachen, die Entstehung der ersten Betriebssysteme.
7. RAM: \(2-32\) KB.
8. Das Prinzip des Time-Sharing wurde eingeführt – die zeitliche Zusammenlegung der Bedienung verschiedener Geräte.

9. Nachteil: Software-Inkompatibilität.

Bereits ab der zweiten Generation wurden Maschinen nach Größe, Kosten und Rechenleistung in große, mittlere und kleine Maschinen unterteilt.

So wurden inländische Kleinwagen der zweiten Generation („ Nairi“, „Hrazdan“, „Frieden“ usw.) waren Ende der 1960er Jahre für jede Universität gut zugänglich, während das oben erwähnte BESM-6 professionelle Indikatoren (und Kosten) aufwies, die um \(2-3\) um Größenordnungen höher waren.

III. Computergeneration: Computer, die zwischen \(1965\)-\(1975\) entwickelt wurden

In \(1958\) erfinden Jack Kilby und Robert Noyce unabhängig voneinander Integrierter Schaltkreis(IST).

Im Jahr 1961 kam der erste integrierte Schaltkreis auf einem Siliziumwafer auf den Markt.

Im \(1965\) begann die Produktion der dritten Generation der Maschinenfamilie IBM-360 (USA). Die Modelle verfügten über ein einziges Befehlssystem und unterschieden sich voneinander in der Größe des Arbeitsspeichers und der Leistung.

Im Jahr 1967 begann die Produktion von BESM – 6 (\(1\) Millionen Operationen in \(1\) s) und „Elbrus“ (\(10\) Millionen Operationen in \(1\) s).

1969 trennte IBM die Konzepte von Hardware und Software. Das Unternehmen begann, Software getrennt von Hardware zu verkaufen und markierte damit den Beginn der Softwareindustrie.

Am 29. Oktober 1969 wird der Betrieb des allerersten globalen militärischen Computernetzwerks ARPANet getestet, das Forschungslabore in den Vereinigten Staaten verbindet.

Passt auf!

Im Jahr 1971 entwickelte das Unternehmen den ersten Mikroprozessor Intel. Auf 1\) Der Kristall bildete \(2250\)-Transistoren.

1. Elementbasis: integrierte Schaltkreise.

3. Abmessungen: Der Computer wird in Form identischer Racks hergestellt.
4. Leistung: \(1-10\) Millionen Operationen pro Sekunde.
5. Betrieb: Rechenzentren, Anzeigeklassen, neue Fachrichtung - Systemprogrammierer.
6. Programmierung: algorithmische Sprachen, Betriebssysteme.
7. RAM: \(64\) KB.

Als wir von der ersten zur dritten Generation übergingen, veränderten sich die Programmierfähigkeiten radikal. Das Schreiben von Programmen in Maschinencode für Maschinen der ersten Generation (und etwas einfacher in Assembler) für die meisten Maschinen der zweiten Generation ist eine Tätigkeit, mit der die überwiegende Mehrheit moderner Programmierer während ihres Studiums an einer Universität vertraut wird.

Das Aufkommen hochprozeduraler Sprachen und deren Übersetzer war der erste Schritt zu einer radikalen Erweiterung des Programmiererkreises. Wissenschaftler und Ingenieure begannen, selbst Programme zu schreiben, um ihre Probleme zu lösen.

Bereits in der dritten Generation erschienen große einheitliche Computerserien. Bei großen und mittelgroßen Maschinen ist dies in den USA vor allem die IBM 360/370-Familie. In der UdSSR waren die 70er und 80er Jahre die Zeit der Schaffung einheitlicher Serien: ES (Einheitliches System) der Computer (große und mittlere Maschinen), SM (System der kleinen) Computer und „ Elektronik» ( Serie Mikrocomputer).

Sie basierten auf amerikanischen Prototypen von IBM und DEC (Digital Equipment Corporation). Dutzende Computermodelle wurden erstellt und veröffentlicht, die sich in Zweck und Leistung unterschieden. Ihre Produktion wurde Anfang der 90er Jahre praktisch eingestellt.

IV. Computergeneration: Computer, die von (1975) bis Anfang der 90er Jahre entwickelt wurden

Im Jahr 1975 begann IBM als erstes Unternehmen mit der industriellen Produktion von Laserdruckern.

Im Jahr \(1976\) entwickelt IBM den ersten Tintenstrahldrucker.

Im Jahr \(1976\) wurde der erste Personal Computer entwickelt.

Steve Jobs und Steve Wozniak organisierte ein Unternehmen zur Herstellung von Personalcomputern“ Apfel», für ein breites Spektrum nichtprofessioneller Benutzer gedacht. \(Apple 1\) wurde zu einem sehr interessanten Preis verkauft - \(666,66\) Dollar. In zehn Monaten gelang es uns, etwa zweihundert Sets zu verkaufen.

Im Jahr 1976 erschien die erste Diskette mit einem Durchmesser von 5,25 Zoll.

Im Jahr 1982 begann IBM mit der Produktion von IBM PC-Computern mit dem Intel 8088-Prozessor, der die Prinzipien der offenen Architektur festlegte, dank derer jeder Computer unter Berücksichtigung der verfügbaren Mittel und mit der Möglichkeit wie aus Würfeln zusammengesetzt werden kann nachträglicher Austausch von Blöcken und Ergänzungen durch neue.

Im Jahr \(1988\) wurde der erste Wurmvirus zur Infektion von E-Mails entwickelt.

Im \(1993\) begann die Produktion von IBM PC-Computern mit Pentium-Prozessor.

1. Elementbasis: große integrierte Schaltkreise (LSI).
2. Verbindung von Elementen: Leiterplatten.
3. Abmessungen: Kompaktcomputer, Laptops.
4. Leistung: \(10-100\) Millionen Operationen pro Sekunde.
5. Betrieb: Multiprozessor- und Multimaschinensysteme, alle Computerbenutzer.
6. Programmierung: Datenbanken und Datenbanken.
7. RAM: \(2-5\) MB.
8. Telekommunikationsdatenverarbeitung, Einbindung in Computernetzwerke.

V. Computergeneration: Entwicklungen seit den 90er Jahren des 20. Jahrhunderts

Die Elementbasis sind ultragroße integrierte Schaltkreise (VLSI), die optoelektronische Prinzipien (Laser, Holographie) nutzen.

Siegel

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