Układ scalony. Rok, w którym trafił do sprzedaży pierwszy układ scalony wykonany na płytce krzemowej. Rok, w którym trafił do sprzedaży układ scalony

Nazwij pierwsze urządzenie komputerowe. Kalkulator liczydła Maszyna licząca Liczydło rosyjskie Jaki pomysł przedstawił w środku

XIX-wieczny angielski matematyk Charles Babbage?

Pomysł stworzenia sterowanej programowo maszyny liczącej z urządzeniem arytmetycznym, urządzeniem sterującym oraz urządzeniem wprowadzającym i drukującym

Pomysł stworzenia telefonu komórkowego

Pomysł stworzenia robotów sterowanych komputerowo

W którym roku i gdzie powstał pierwszy komputer oparty na lampach próżniowych?

1945, Stany Zjednoczone

1944, Anglia

1946, Francja

Na jakiej podstawie stworzono komputery trzeciej generacji?

Obwody scalone

półprzewodniki

rury próżniowe

układy scalone o bardzo dużej skali

Jak nazywał się pierwszy komputer osobisty?

Nazwij urządzenie centralne komputera.

procesor

Jednostka systemowa

jednostka mocy

Płyta główna

Procesor przetwarza prezentowane informacje:

W systemie dziesiętnym

Po angielsku

Po rosyjsku

W języku maszynowym (w kodzie binarnym)

Aby wprowadzić informacje numeryczne i tekstowe, użyj

Klawiatura

Skaner służy do...

Do wprowadzania obrazów i dokumentów tekstowych do komputera

Do rysowania na nim specjalnym pisakiem

Przesuwanie kursora na ekranie monitora

Uzyskiwanie obrazów holograficznych

10. Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania dokumentów finansowych?

Drukarka matrycowa

Drukarka strumieniowa

Drukarka laserowa

Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania abstraktów?

Drukarka matrycowa

Drukarka strumieniowa

Drukarka laserowa

Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania zdjęć?

Drukarka matrycowa

Drukarka strumieniowa

Drukarka laserowa

Niezastosowanie się do wymogów sanitarno-higienicznych stawianych komputerowi może mieć szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka...

Monitor z lampą elektronopromieniową

Monitor LCD

Panele plazmowe

Po wyłączeniu komputera wszystkie informacje zostaną usunięte z...

Pamięć o dostępie swobodnym

Twardy dysk

dysk laserowy

W jakim urządzeniu komputerowym przechowywane są informacje?

Pamięć zewnętrzna;

PROCESOR;

Ścieżki optyczne są cieńsze i gęściej rozmieszczone na...

Cyfrowy dysk wideo (płyta DVD)

Dysk kompaktowy (dysk CD)

Urządzenia wejściowe obejmują...

Urządzenia wyjściowe obejmują...

Klawiatura, mysz, joystick, pióro świetlne, skaner, aparat cyfrowy, mikrofon

Głośniki, monitor, drukarka, słuchawki

Dysk twardy, procesor, moduły pamięci, płyta główna, dyskietka

Program nazywa się...

Program komputerowy może sterować działaniem komputera, jeśli jest...

W RAM-ie

Na dyskietce

Na dysku twardym

Na płycie CD

Dane są...

Sekwencja poleceń wykonywanych przez komputer podczas przetwarzania danych

Informacje prezentowane w formie cyfrowej i przetwarzane na komputerze

Dane, które mają nazwę i są przechowywane w pamięci długotrwałej

Plik jest...

Tekst wydrukowany na komputerze

Informacje prezentowane w formie cyfrowej i przetwarzane na komputerze

Program lub dane, które mają nazwę i są przechowywane w pamięci długotrwałej

Podczas szybkiego formatowania dyskietki...

Katalog dysku jest czyszczony

Wszystkie dane zostaną usunięte

Trwa defragmentacja dysku

Trwa sprawdzanie powierzchni dysku

Podczas pełnego formatowania dyskietki...

wszystkie dane zostaną usunięte

wykonywane jest pełne skanowanie dysku

Katalog dysku jest czyszczony

dysk staje się systemem

W wielopoziomowym, hierarchicznym systemie plików...

Pliki przechowywane są w systemie będącym systemem zagnieżdżonych folderów

Pliki przechowywane są w systemie będącym sekwencją liniową

Historia rozwoju technologii komputerowej:

1. Nazwij pierwsze urządzenie komputerowe.
1) Liczydło
2) Kalkulator
3) Arytmometr
4) Liczydło rosyjskie

2. Jaki pomysł wysunął w połowie XIX wieku angielski matematyk Charles Babbage?
1) Pomysł stworzenia sterowanej programowo maszyny liczącej z urządzeniem arytmetycznym, urządzeniem sterującym oraz urządzeniem wprowadzającym i drukującym
2) Pomysł stworzenia telefonu komórkowego
3) Pomysł stworzenia robotów sterowanych komputerowo
3. Wymień pierwszego programistę komputerowego.
1) Ada Lovelace
2) Siergiej Lebiediew
3) Billa Gatesa
4) Zofia Kowalewska

4. W którym roku i gdzie powstał pierwszy komputer oparty na lampach próżniowych?
1) 1945, Stany Zjednoczone
2) 1950, ZSRR
3) 1944, Anglia
4) 1946, Francja

5. Na jakiej podstawie stworzono komputery trzeciej generacji?
1) Układy scalone
2) półprzewodniki
3) lampy próżniowe
4) układy scalone o bardzo dużej skali

6. Jak nazywał się pierwszy komputer osobisty?
1) Jabłko II
2) Komputer IBM
3) Della
4) Korweta
Budowa komputera...........................15
1. Nazwij urządzenie centralne komputera.
1) Procesor
2) Jednostka systemowa
3) Zasilanie
4) Płyta główna
2. W jaki sposób informacje fizyczne są rejestrowane i przesyłane do komputera?
1) liczby;
2) korzystanie z programów;
3) jest reprezentowany w postaci sygnałów elektrycznych.

3. Procesor przetwarza przedstawione informacje:
1) W systemie dziesiętnym
2) W języku angielskim
3) W języku rosyjskim
4) W języku maszynowym (w kodzie binarnym)
4. Aby wprowadzić informacje numeryczne i tekstowe, użyj
1) Klawiatura
2) Mysz
3) Trackball
4) Uchwyt
5. Najważniejszą cechą urządzeń do wprowadzania współrzędnych jest rozdzielczość, która zwykle wynosi 500 dpi (1 cal = 2,54 cm)), co oznacza...
1) Kiedy przesuniesz mysz o jeden cal, wskaźnik myszy przesunie się o 500 punktów
2) Podczas przesuwania myszy o 500 punktów wskaźnik myszy przesuwa się o jeden cal
6. Skaner służy do...
1) Do wprowadzania obrazów i dokumentów tekstowych do komputera
2) Rysować po nim specjalnym pisakiem
3) Przesuwanie kursora na ekranie monitora
4) Uzyskiwanie obrazów holograficznych
Urządzenia wyjściowe...........................21
1. Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania dokumentów finansowych?
1) Drukarka igłowa
2) Drukarka atramentowa
3) Drukarka laserowa
2. Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania abstraktów?
1) Drukarka igłowa
2) Drukarka atramentowa
3) Drukarka laserowa

1. Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania zdjęć?
1) Drukarka igłowa
2) Drukarka atramentowa
3) Drukarka laserowa
2. Niezachowanie wymagań sanitarno-higienicznych komputera może mieć szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka...
1) Monitor z lampą elektronopromieniową
2) Monitor ciekłokrystaliczny
4) Panele plazmowe
3. Urządzenie umożliwiające rejestrację i odczyt informacji nazywa się...
1) Napęd dyskowy lub urządzenie magazynujące

4. Po wyłączeniu komputera wszystkie informacje zostają usunięte z...
4) RAM
5) Dysk twardy
6) Dysk laserowy
7) Dyskietki
13. W jakim urządzeniu komputerowym przechowywane są informacje?
1) Pamięć zewnętrzna;
2) monitorować;
3) procesor;
2. Ścieżki optyczne są cieńsze i gęściej rozmieszczone na...
1) Cyfrowy dysk wideo (płyta DVD)
2) Dysk kompaktowy (CD - dysk)
3) Dyskietka
3. Na jakim dysku znajdują się informacje zapisane na koncentrycznych ścieżkach, na których naprzemiennie występują obszary namagnesowane i nienamagnesowane?
1) Na dyskietce
2) Na płycie CD
3) Na DVD

4. Urządzenia wejściowe obejmują...

1) Dysk twardy, procesor, moduły pamięci, płyta główna, dyskietka
5. Urządzenia wyjściowe obejmują...
1) Klawiatura, mysz, joystick, pióro świetlne, skaner, aparat cyfrowy, mikrofon
2) Głośniki, monitor, drukarka, słuchawki
3) Dysk twardy, procesor, moduły pamięci, płyta główna, dyskietka
6. Program nazywa się...

7. Program komputerowy może sterować pracą komputera, jeżeli znajduje się...
1) W pamięci RAM
2) Na dyskietce
3) Na dysku twardym
4) Na płycie CD
8. Dane to...
1) Sekwencja poleceń wykonywanych przez komputer podczas przetwarzania danych
2) Informacje prezentowane w formie cyfrowej i przetwarzane komputerowo
3) Dane posiadające nazwę i przechowywane w pamięci długotrwałej
9. Plik jest...
1) Tekst wydrukowany na komputerze
2) Informacje prezentowane w formie cyfrowej i przetwarzane komputerowo
3) Program lub dane, które mają nazwę i są przechowywane w pamięci długotrwałej

10. Podczas szybkiego formatowania dyskietki...
1) Katalog dysku jest czyszczony
2) Wszystkie dane zostaną usunięte
3) Trwa defragmentacja dysku
4) Sprawdzenie przeprowadza się zgodnie z

1. Kiedy i kto wynalazł maszyny liczące i wykrawające? Jakie problemy na nich rozwiązano?

2. Co to jest przekaźnik elektromechaniczny? Kiedy powstały komputery przekaźnikowe? Jak szybcy byli?
3. Gdzie i kiedy zbudowano pierwszy komputer? Jak to się nazywało?
4. Jaka była rola Johna von Neumanna w stworzeniu komputera?
5. Kto był projektantem pierwszych komputerów domowych?
6. Na jakiej podstawie elementarnej powstały maszyny pierwszej generacji? Jakie były ich główne cechy?
7. Na jakiej podstawie elementowej stworzono maszyny drugiej generacji? Jakie są ich zalety w porównaniu do komputerów pierwszej generacji?
8. Co to jest układ scalony? Kiedy powstały pierwsze komputery z układami scalonymi? Jak się nazywały?
9. Jakie nowe obszary zastosowań komputerów powstały wraz z pojawieniem się maszyn trzeciej generacji?

Nazwij pierwsze urządzenie komputerowe. Kalkulator liczydła Maszyna licząca Liczydło rosyjskie Jaki pomysł przedstawił w środku

XIX-wieczny angielski matematyk Charles Babbage?

Pomysł stworzenia sterowanej programowo maszyny liczącej z urządzeniem arytmetycznym, urządzeniem sterującym oraz urządzeniem wprowadzającym i drukującym

Pomysł stworzenia telefonu komórkowego

Pomysł stworzenia robotów sterowanych komputerowo

W którym roku i gdzie powstał pierwszy komputer oparty na lampach próżniowych?

1945, Stany Zjednoczone

1944, Anglia

1946, Francja

Na jakiej podstawie stworzono komputery trzeciej generacji?

Obwody scalone

półprzewodniki

rury próżniowe

układy scalone o bardzo dużej skali

Jak nazywał się pierwszy komputer osobisty?

Nazwij urządzenie centralne komputera.

procesor

Jednostka systemowa

jednostka mocy

Płyta główna

Procesor przetwarza prezentowane informacje:

W systemie dziesiętnym

Po angielsku

Po rosyjsku

W języku maszynowym (w kodzie binarnym)

Aby wprowadzić informacje numeryczne i tekstowe, użyj

Klawiatura

Skaner służy do...

Do wprowadzania obrazów i dokumentów tekstowych do komputera

Do rysowania na nim specjalnym pisakiem

Przesuwanie kursora na ekranie monitora

Uzyskiwanie obrazów holograficznych

10. Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania dokumentów finansowych?

Drukarka matrycowa

Drukarka strumieniowa

Drukarka laserowa

Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania abstraktów?

Drukarka matrycowa

Drukarka strumieniowa

Drukarka laserowa

Jakiego typu drukarki najlepiej używać do drukowania zdjęć?

Drukarka matrycowa

Drukarka strumieniowa

Drukarka laserowa

Niezastosowanie się do wymogów sanitarno-higienicznych stawianych komputerowi może mieć szkodliwy wpływ na zdrowie człowieka...

Monitor z lampą elektronopromieniową

Monitor LCD

Panele plazmowe

Po wyłączeniu komputera wszystkie informacje zostaną usunięte z...

Pamięć o dostępie swobodnym

Twardy dysk

dysk laserowy

W jakim urządzeniu komputerowym przechowywane są informacje?

Pamięć zewnętrzna;

PROCESOR;

Ścieżki optyczne są cieńsze i gęściej rozmieszczone na...

Cyfrowy dysk wideo (płyta DVD)

Dysk kompaktowy (dysk CD)

Urządzenia wejściowe obejmują...

Urządzenia wyjściowe obejmują...

Klawiatura, mysz, joystick, pióro świetlne, skaner, aparat cyfrowy, mikrofon

Głośniki, monitor, drukarka, słuchawki

Dysk twardy, procesor, moduły pamięci, płyta główna, dyskietka

Program nazywa się...

Program komputerowy może sterować działaniem komputera, jeśli jest...

W RAM-ie

Na dyskietce

Na dysku twardym

Na płycie CD

Dane są...

Sekwencja poleceń wykonywanych przez komputer podczas przetwarzania danych

Informacje prezentowane w formie cyfrowej i przetwarzane na komputerze

Dane, które mają nazwę i są przechowywane w pamięci długotrwałej

Plik jest...

Tekst wydrukowany na komputerze

Informacje prezentowane w formie cyfrowej i przetwarzane na komputerze

Program lub dane, które mają nazwę i są przechowywane w pamięci długotrwałej

Podczas szybkiego formatowania dyskietki...

Katalog dysku jest czyszczony

Wszystkie dane zostaną usunięte

Trwa defragmentacja dysku

Trwa sprawdzanie powierzchni dysku

Podczas pełnego formatowania dyskietki...

wszystkie dane zostaną usunięte

wykonywane jest pełne skanowanie dysku

Katalog dysku jest czyszczony

dysk staje się systemem

W wielopoziomowym, hierarchicznym systemie plików...

Pliki przechowywane są w systemie będącym systemem zagnieżdżonych folderów

Pliki przechowywane są w systemie będącym sekwencją liniową

Historia rozwoju technologii komputerowej:

1. Nazwij pierwsze urządzenie komputerowe.
1) Liczydło
2) Kalkulator
3) Arytmometr
4) Liczydło rosyjskie

4. W którym roku i gdzie powstał pierwszy komputer oparty na lampach próżniowych?
1) 1945, Stany Zjednoczone
2) 1950, ZSRR
3) 1944, Anglia
4) 1946, Francja

5. Na jakiej podstawie stworzono komputery trzeciej generacji?
1) Układy scalone
2) półprzewodniki
3) lampy próżniowe
4) układy scalone o bardzo dużej skali

10. Podczas szybkiego formatowania dyskietki...
1) Katalog dysku jest czyszczony
2) Wszystkie dane zostaną usunięte
3) Trwa defragmentacja dysku
4) Sprawdzenie przeprowadza się zgodnie z

1. Kiedy i kto wynalazł maszyny liczące i wykrawające? Jakie problemy na nich rozwiązano?

Pierwsze układy scalone

Poświęcony 50. rocznicy oficjalnej daty

B. Małaszewicz

12 września 1958 roku pracownik Texas Instruments (TI) Jack Kilby zademonstrował kierownictwu trzy dziwne urządzenia - urządzenia wykonane z dwóch kawałków krzemu o wymiarach 11,1 x 1,6 mm sklejonych woskiem pszczelim na szklanym podłożu (ryc. 1). Były to trójwymiarowe makiety – prototypy układu scalonego (IC) generatora, potwierdzające możliwość wykonania wszystkich elementów obwodu w oparciu o jeden materiał półprzewodnikowy. Data ta obchodzona jest w historii elektroniki jako urodziny układów scalonych. Ale czy tak jest?

Ryż. 1. Układ pierwszego IP autorstwa J. Kilby'ego. Zdjęcie ze strony http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Pod koniec lat pięćdziesiątych technologia składania sprzętu elektronicznego (REA) z elementów dyskretnych wyczerpała swoje możliwości. Świat pogrążył się w ostrym kryzysie REA i konieczne były radykalne środki. Do tego czasu zintegrowane technologie produkcji zarówno urządzeń półprzewodnikowych, jak i grubowarstwowych i cienkowarstwowych płytek ceramicznych zostały już opanowane przemysłowo w USA i ZSRR, tj. istniały warunki wstępne do przezwyciężenia tego kryzysu poprzez stworzenie wieloelementowych produkty standardowe - układy scalone.

Układy scalone (chipy, układy scalone) to urządzenia elektroniczne o różnym stopniu złożoności, w których wszystkie podobne elementy są wytwarzane jednocześnie w jednym cyklu technologicznym, tj. przy użyciu zintegrowanej technologii. W przeciwieństwie do płytek drukowanych (w których wszystkie przewody łączące są wytwarzane jednocześnie w jednym cyklu przy użyciu technologii zintegrowanej), rezystory, kondensatory oraz (w półprzewodnikowych układach scalonych) diody i tranzystory są tworzone w układach scalonych w podobny sposób. Ponadto wiele układów scalonych jest produkowanych jednocześnie, od dziesiątek do tysięcy.

Układy scalone są opracowywane i produkowane przez przemysł w formie serii, łączącej wiele mikroukładów o różnych celach funkcjonalnych, przeznaczonych do wspólnego stosowania w sprzęcie elektronicznym. Seria układów scalonych ma standardową konstrukcję i ujednolicony system właściwości elektrycznych i innych. Producent dostarcza układy scalone różnym konsumentom jako niezależne produkty komercyjne, które spełniają określony system znormalizowanych wymagań. Układy scalone to produkty, których nie można naprawić; podczas naprawy sprzętu elektronicznego uszkodzone układy scalone są wymieniane.

Istnieją dwie główne grupy układów scalonych: hybrydowe i półprzewodnikowe.

W hybrydowych układach scalonych (HIC) wszystkie przewodniki i elementy pasywne są formowane na powierzchni podłoża mikroukładu (zwykle ceramicznego) przy użyciu zintegrowanej technologii. Elementy aktywne w postaci bezopakowych diod, tranzystorów i półprzewodnikowych kryształów IC instalowane są na podłożu indywidualnie, ręcznie lub automatycznie.

W układach półprzewodnikowych elementy łączące, pasywne i aktywne powstają w jednym cyklu technologicznym na powierzchni materiału półprzewodnikowego (najczęściej krzemu) z częściową inwazją na jego objętość metodami dyfuzyjnymi. Jednocześnie na jednej płytce półprzewodnikowej, w zależności od złożoności urządzenia oraz wielkości jego kryształu i płytki, wytwarza się od kilkudziesięciu do kilku tysięcy układów scalonych. Przemysł produkuje półprzewodnikowe układy scalone w standardowych opakowaniach, w postaci pojedynczych chipów lub w postaci niepodzielnych płytek.

Wprowadzenie na świat układów hybrydowych (GIS) i półprzewodnikowych odbyło się różnymi drogami. GIS to produkt ewolucyjnego rozwoju mikromodułów i technologii montażu płyt ceramicznych. Dlatego też przeszły one niezauważone, nie ma powszechnie przyjętej daty urodzenia GIS-u ani powszechnie uznanego autora. Półprzewodnikowe układy scalone były naturalnym i nieuniknionym rezultatem rozwoju technologii półprzewodników, wymagały jednak generowania nowych pomysłów i tworzenia nowych technologii, które mają swoje własne daty urodzenia i własnych autorów. Pierwsze hybrydowe i półprzewodnikowe układy scalone pojawiły się w ZSRR i USA niemal jednocześnie i niezależnie od siebie.

Pierwsze hybrydowe układy scalone

Hybrydowe układy scalone obejmują układy scalone, których produkcja łączy integralną technologię wytwarzania elementów pasywnych z indywidualną (ręczną lub zautomatyzowaną) technologią instalowania i montażu elementów aktywnych.

Już pod koniec lat czterdziestych XX wieku firma Centralab w USA opracowała podstawowe zasady produkcji grubowarstwowych płytek drukowanych na bazie ceramiki, które następnie zostały opracowane przez inne firmy. Podstawą była technologia wytwarzania płytek drukowanych i kondensatorów ceramicznych. Z płytek drukowanych przejęliśmy zintegrowaną technologię kształtowania topologii przewodów łączących - sitodruk. Od kondensatorów - materiał podłoża (ceramika, często sital), a także materiały past i technologia termiczna ich mocowania na podłożu.

Na początku lat pięćdziesiątych firma RCA wynalazła technologię cienkowarstwową: natryskując różne materiały w próżni i osadzając je przez maskę na specjalnych podłożach, nauczyła się, jak jednocześnie produkować wiele miniaturowych folii łączących przewodniki, rezystory i kondensatory na jednym podłoże ceramiczne.

W porównaniu z technologią grubowarstwową, technologia cienkowarstwowa zapewniała możliwość bardziej precyzyjnego wytwarzania elementów topologicznych o mniejszych rozmiarach, ale wymagała bardziej złożonego i droższego sprzętu. Urządzenia produkowane na ceramicznych płytkach drukowanych w technologii grubowarstwowej lub cienkowarstwowej nazywane są „obwodami hybrydowymi”. Układy hybrydowe były produkowane jako elementy produktów własnej produkcji, każdy producent miał własną konstrukcję, wymiary i cele funkcjonalne, nie weszły na wolny rynek i dlatego są mało znane.

Obwody hybrydowe wdarły się także do mikromodułów. Początkowo stosowano dyskretne, miniaturowe elementy pasywne i aktywne, połączone tradycyjnym drukowanym okablowaniem. Technologia montażu była złożona i wymagała ogromnego udziału pracy ręcznej. Dlatego mikromoduły były bardzo drogie, a ich zastosowanie ograniczało się do urządzeń pokładowych. Następnie zastosowano grubowarstwowe, miniaturowe chusty ceramiczne. Następnie zaczęto wytwarzać rezystory w technologii grubowarstwowej. Jednak zastosowane diody i tranzystory były nadal dyskretne, indywidualnie pakowane.

Mikromoduł stał się hybrydowym układem scalonym w momencie, gdy zastosowano w nim nieopakowane tranzystory i diody, a konstrukcję zamknięto we wspólnej obudowie. Umożliwiło to znaczną automatyzację procesu ich montażu, radykalne obniżenie cen i poszerzenie zakresu zastosowania. Ze względu na sposób formowania elementów pasywnych wyróżnia się GIS grubowarstwowe i cienkowarstwowe.

Pierwszy GIS w ZSRR

Pierwsze GIS (moduły typu „Kvant”, później oznaczone jako seria IS 116) w ZSRR zostały opracowane w 1963 roku w NIIRE (później NPO Leninets, Leningrad) i w tym samym roku jego zakład pilotażowy rozpoczął produkcję seryjną. W tych GIS jako elementy aktywne zastosowano półprzewodnikowe układy scalone „R12-2”, opracowane w 1962 roku w Ryskiej Fabryce Urządzeń Półprzewodnikowych. Ze względu na nierozerwalność historii powstania tych układów scalonych i ich charakterystykę, rozważymy je łącznie w części poświęconej P12-2.

Bez wątpienia moduły Kvanta były pierwszymi w świecie GIS z dwupoziomową integracją – jako elementy aktywne wykorzystywały półprzewodnikowe układy scalone, a nie dyskretne tranzystory w obudowie. Prawdopodobnie były to także pierwsze w świecie GIS – kompletne strukturalnie i funkcjonalnie produkty wieloelementowe, dostarczane konsumentowi jako samodzielny produkt handlowy. Najwcześniejszymi zagranicznymi podobnymi produktami zidentyfikowanymi przez autora są opisane poniżej moduły IBM Corporation SLT, ale zostały one ogłoszone w następnym roku, 1964.

Pierwszy GIS w USA

Pojawienie się grubowarstwowego GIS jako głównego elementu bazowego nowego komputera IBM System /360 zostało po raz pierwszy zapowiedziane przez IBM w 1964 r. Wydaje się, że było to pierwsze zastosowanie GIS poza ZSRR, autorowi nie udało się znaleźć wcześniejszych przykładów .

Znane już wówczas w kręgach specjalistycznych, półprzewodnikowe układy scalone serii „Micrologic” firmy Fairchild i „SN-51” firmy TI (omówimy je poniżej) były nadal niedostępne i zbyt drogie w zastosowaniach komercyjnych, takich jak budowa duży komputer. Dlatego też korporacja IBM, opierając się na konstrukcji płaskiego mikromodułu, opracowała swoją serię grubowarstwowych GIS, zapowiadaną pod ogólną nazwą (w przeciwieństwie do „mikromodułów”) – „moduły SLT” (Solid Logic Technology - solid technologia logiczna. Zwykle słowo „solidny” jest tłumaczone na rosyjski jako „solidny”, co jest całkowicie nielogiczne. Rzeczywiście, termin „moduły SLT” został wprowadzony przez IBM w przeciwieństwie do terminu „mikromoduł” i powinien odzwierciedlać ich różnicę. Ale oba moduły są „solidne”, czyli to tłumaczenie nie brzmi. Słowo „solidny” ma inne znaczenia – „solidny”, „cały”, które skutecznie podkreślają różnicę pomiędzy „modułami SLT” a „mikromodułami” - moduły SLT są niepodzielne, nie nadający się do naprawy, czyli „cały”. Nie stosowaliśmy ogólnie przyjętego tłumaczenia na język rosyjski: Solid Logic Technology – technologia solid logic).

Moduł SLT był półcalową, kwadratową, grubowarstwową ceramiczną mikropłytką z wprasowanymi pionowymi kołkami. Na jego powierzchnię za pomocą sitodruku naniesiono przewody łączące i rezystory (zgodnie ze schematem realizowanego urządzenia) oraz zamontowano nieopakowane tranzystory. Kondensatory w razie potrzeby instalowano obok modułu SLT na płycie urządzenia. Chociaż zewnętrznie są prawie identyczne (mikromoduły są nieco wyższe, rys. 2), moduły SLT różnią się od płaskich mikromodułów większą gęstością elementów, niskim zużyciem energii, wysoką wydajnością i dużą niezawodnością. Ponadto technologia SLT była dość łatwa do zautomatyzowania, dlatego można było je produkować w ogromnych ilościach po kosztach wystarczająco niskich, aby można je było zastosować w sprzęcie komercyjnym. Właśnie tego potrzebował IBM. Firma zbudowała zautomatyzowany zakład w East Fishkill pod Nowym Jorkiem do produkcji modułów SLT, który wyprodukował je w milionach egzemplarzy.

Ryż. 2. Mikromoduł ZSRR i moduł SLT f. IBM-a. Zdjęcie STL ze strony http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm

W ślad za IBM inne firmy zaczęły produkować GIS, dla którego GIS stał się produktem komercyjnym. Standardowa konstrukcja płaskich mikromodułów i modułów SLT firmy IBM stała się jednym ze standardów dla hybrydowych układów scalonych.

Pierwsze półprzewodnikowe układy scalone

Pod koniec lat pięćdziesiątych przemysł miał wszelkie możliwości produkcji tanich elementów sprzętu elektronicznego. Ale jeśli tranzystory lub diody były wykonane z germanu i krzemu, wówczas rezystory i kondensatory były wykonane z innych materiałów. Wielu wówczas wierzyło, że przy tworzeniu obwodów hybrydowych nie będzie problemów z montażem tych elementów, wyprodukowanych osobno. A jeśli uda się wyprodukować wszystkie elementy o standardowym rozmiarze i kształcie, a tym samym zautomatyzować proces montażu, wówczas koszt sprzętu zostanie znacznie obniżony. Opierając się na takim rozumowaniu, zwolennicy technologii hybrydowej uznali ją za ogólny kierunek rozwoju mikroelektroniki.

Ale nie wszyscy podzielali tę opinię. Faktem jest, że tranzystory mesa, a zwłaszcza tranzystory planarne, powstałe już w tym okresie, zostały przystosowane do przetwarzania grupowego, w którym jednocześnie wykonywano szereg operacji wytwarzania wielu tranzystorów na jednej płycie podłoża. Oznacza to, że na jednej płytce półprzewodnikowej wyprodukowano jednocześnie wiele tranzystorów. Następnie płytkę pocięto na poszczególne tranzystory, które umieszczono w poszczególnych obudowach. Następnie producent sprzętu połączył tranzystory na jednej płytce drukowanej. Byli ludzie, którzy uważali takie podejście za śmieszne – po co rozdzielać tranzystory, a potem łączyć je ponownie. Czy da się je od razu połączyć na płytce półprzewodnikowej? Jednocześnie pozbądź się kilku skomplikowanych i kosztownych operacji! Ci ludzie wymyślili półprzewodnikowe układy scalone.

Pomysł jest niezwykle prosty i całkowicie oczywisty. Ale, jak to często bywa, dopiero wtedy, gdy ktoś to pierwszy ogłosił i udowodnił. Udowodnił, że samo ogłoszenie często, jak w tym przypadku, nie wystarczy. Pomysł układu scalonego został ogłoszony w 1952 roku, przed pojawieniem się grupowych metod wytwarzania urządzeń półprzewodnikowych. Na dorocznej konferencji poświęconej elementom elektronicznym, która odbyła się w Waszyngtonie, pracownik brytyjskiego Królewskiego Biura Radarowego w Malvern, Jeffrey Dummer, przedstawił raport na temat niezawodności elementów radarowych. W raporcie złożył prorocze stwierdzenie: „ Wraz z pojawieniem się tranzystorów i pracami w dziedzinie technologii półprzewodników, ogólnie rzecz biorąc, można sobie wyobrazić sprzęt elektroniczny w postaci solidnego bloku niezawierającego przewodów łączących. Jednostka może składać się z warstw materiałów izolacyjnych, przewodzących, prostujących i wzmacniających, w których określone obszary są wycięte w taki sposób, aby mogły bezpośrednio spełniać funkcje elektryczne.”. Ale ta prognoza pozostała niezauważona przez ekspertów. Przypomnieli sobie o tym dopiero po pojawieniu się pierwszych układów półprzewodnikowych, czyli po praktycznym udowodnieniu dawno nagłośnionej idei. Ktoś musiał być pierwszym, który wymyśli na nowo i wdroży pomysł półprzewodnikowego układu scalonego.

Podobnie jak w przypadku tranzystora, powszechnie uznani twórcy układów półprzewodnikowych mieli mniej lub bardziej udanych poprzedników. Sam Dammer podjął próbę realizacji swojego pomysłu w 1956 roku, ale zakończyła się niepowodzeniem. W 1953 roku Harvick Johnson z RCA otrzymał patent na jednoukładowy oscylator, a w 1958 wraz z Torkelem Wallmarkem ogłosił koncepcję „zintegrowanego urządzenia półprzewodnikowego”. W 1956 roku Ross, pracownik Bell Labs, wyprodukował binarny obwód licznikowy oparty na strukturach n-p-n-p w pojedynczym monokrysztale. W 1957 roku Yasuro Taru z japońskiej firmy MITI otrzymał patent na łączenie różnych tranzystorów w jednym krysztale. Ale wszystkie te i inne podobne osiągnięcia miały charakter prywatny, nie zostały wprowadzone do produkcji i nie stały się podstawą rozwoju zintegrowanej elektroniki. Tylko trzy projekty przyczyniły się do rozwoju własności intelektualnej w produkcji przemysłowej.

Szczęśliwcami byli wspomniany już Jack Kilby z Texas Instruments (TI), Robert Noyce z Fairchild (obaj z USA) i Yuri Valentinovich Osokin z biura projektowego Ryskiej Fabryki Urządzeń Półprzewodnikowych (ZSRR). Amerykanie stworzyli eksperymentalne próbki układów scalonych: J. Kilby – prototyp generatora IC (1958), a następnie wyzwalacz na tranzystorach mesa (1961), R. Noyce – wyzwalacz wykorzystujący technologię planarną (1961) i Yu. Osokin – logiczny układ scalony „2NOT-OR” natychmiast wszedł do masowej produkcji w Niemczech (1962). Firmy te rozpoczęły seryjną produkcję IP niemal jednocześnie, w 1962 roku.

Pierwsze układy półprzewodnikowe w USA

IP autorstwa Jacka Kilby'ego. Seria JEST SN-51”

W 1958 roku J. Kilby (pionier zastosowania tranzystorów w aparatach słuchowych) przeniósł się do Texas Instruments. Nowicjusz Kilby, jako projektant obwodów, został „wrzucony” w ulepszanie mikromodułowego napełniania rakiet, tworząc alternatywę dla mikromodułów. Rozważano możliwość składania klocków z części o standardowych kształtach, na wzór składania modeli zabawek z figurek LEGO. Kilby’ego fascynowało jednak coś innego. Decydującą rolę odegrał efekt „świeżego spojrzenia”: po pierwsze od razu stwierdził, że mikromoduły to ślepa uliczka, a po drugie, podziwiając struktury mes, doszedł do wniosku, że obwód powinien (i może) być zrealizowany z jednego materiału – półprzewodnika. Kilby wiedział o pomyśle Dummera i jego nieudanej próbie jego realizacji w 1956 roku. Po przeanalizowaniu zrozumiał przyczynę niepowodzenia i znalazł sposób na jej przezwyciężenie. „ Moją zasługą jest to, że przyjąłem ten pomysł i przekształciłem go w rzeczywistość.”, powiedział później J. Kilby w swoim przemówieniu noblowskim.

Nie zasłużył jeszcze na prawo do urlopu, pracował w laboratorium bez ingerencji, podczas gdy wszyscy odpoczywali. 24 lipca 1958 roku Kilby sformułował koncepcję w czasopiśmie laboratoryjnym zatytułowanym Monolithic Idea. Jej istotą było to, że „. ..elementy obwodu takie jak rezystory, kondensatory, kondensatory rozproszone i tranzystory można zintegrować w jednym chipie - pod warunkiem, że są wykonane z tego samego materiału... W konstrukcji obwodu typu flip-flop wszystkie elementy muszą być wykonane z krzemu, w przypadku rezystorów wykorzystuje się rezystancję objętościową krzemu, a w kondensatorach - pojemność złączy p-n„. „Pomysł na monolit” spotkał się z protekcjonalną i ironiczną postawą kierownictwa Texas Instruments, które domagało się udowodnienia możliwości wykonania tranzystorów, rezystorów i kondensatorów z półprzewodnika oraz funkcjonalności układu złożonego z takich elementów.

We wrześniu 1958 roku Kilby zrealizował swój pomysł - wykonał generator z dwóch kawałków germanu o wymiarach 11,1 x 1,6 mm sklejonych woskiem pszczelim na szklanym podłożu, zawierającym dwa rodzaje obszarów dyfuzyjnych (ryc. 1). Wykorzystał te obszary oraz istniejące styki do stworzenia obwodu generatora, łącząc elementy cienkimi złotymi drutami o średnicy 100 mikronów za pomocą zgrzewania termokompresyjnego. W jednym obszarze utworzono mesatranzystor, a w drugim obwód RC. Zmontowane trzy generatory zostały zademonstrowane kierownictwu firmy. Po podłączeniu zasilania zaczęły pracować na częstotliwości 1,3 MHz. Stało się to 12 września 1958 r. Tydzień później Kilby wykonał wzmacniacz w podobny sposób. Nie były to jednak jeszcze konstrukcje zintegrowane, były to trójwymiarowe makiety układów półprzewodnikowych, potwierdzające ideę wykonania wszystkich elementów obwodów z jednego materiału – półprzewodnika.

Ryż. 3. Typ spustu 502 J. Kilby. Zdjęcie ze strony http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Pierwszym prawdziwie zintegrowanym obwodem Kilby'ego, wykonanym z jednego kawałka monolitycznego germanu, był eksperymentalny układ scalony wyzwalający typu 502 (rys. 3). Wykorzystano w nim zarówno rezystancję objętościową germanu, jak i pojemność złącza p-n. Jej prezentacja odbyła się w marcu 1959 r. Niewielka liczba takich układów scalonych została wyprodukowana w warunkach laboratoryjnych i sprzedana małemu kręgowi za 450 dolarów. Układ scalony zawierał sześć elementów: cztery tranzystory mesa i dwa rezystory, umieszczone na płytce krzemowej o średnicy 1 cm, ale układ Kilby'ego miał poważną wadę - tranzystory mesa, które w postaci mikroskopijnych „aktywnych” kolumn górowały nad resztą , „pasywna” część kryształu. Połączenie kolumn mesa ze sobą w Kilby IS odbyło się za pomocą gotowanych cienkich złotych drutów - znienawidzonej przez wszystkich „włochatej technologii”. Stało się jasne, że przy takich połączeniach nie można wykonać mikroukładu z dużą liczbą elementów - siatka druciana pęknie lub ponownie się połączy. A german w tym czasie był już uważany za materiał mało obiecujący. Nie było przełomu.

W tym czasie Fairchild opracował technologię płaskiego krzemu. Biorąc to wszystko pod uwagę, firma Texas Instruments musiała odłożyć na bok wszystko, co zrobił Kilby i rozpocząć, bez Kilby'ego, opracowywanie serii układów scalonych opartych na technologii krzemu planarnego. W październiku 1961 roku firma ogłosiła powstanie serii układów scalonych typu SN-51, a w 1962 roku rozpoczęła ich masową produkcję i dostawy w interesie Departamentu Obrony USA i NASA.

IP autorstwa Roberta Noyce'a. Seria JESTMikrologika”

W 1957 roku z różnych powodów W. Shockley, wynalazca tranzystora planarnego, opuścił grupę ośmiu młodych inżynierów, którzy chcieli spróbować wdrożyć własne pomysły. „Ośmiu zdrajców”, jak ich nazywał Shockley, których przywódcami byli R. Noyce i G. Moore, założyło firmę Fairchild Semiconductor („piękne dziecko”). Firmą kierował Robert Noyce, miał wtedy 23 lata.

Pod koniec 1958 roku fizyk D. Horney, pracujący w Fairchild Semiconductor, opracował technologię planarną do produkcji tranzystorów. Urodzony w Czechach fizyk Kurt Lehovec, który pracował w Sprague Electric, opracował technikę wykorzystania odwrotnie połączonego złącza n-p do elektrycznej izolacji komponentów. W 1959 roku Robert Noyce, słysząc o projekcie układu scalonego Kilby'ego, postanowił spróbować stworzyć układ scalony, łącząc procesy zaproponowane przez Horneya i Lehoveca. Zamiast „włochatej technologii” interkonektów Noyce zaproponował selektywne osadzanie cienkiej warstwy metalu na strukturach półprzewodnikowych izolowanych dwutlenkiem krzemu z połączeniem styków elementów przez otwory pozostawione w warstwie izolacyjnej. Umożliwiło to „zanurzenie” elementów aktywnych w korpusie półprzewodnika, zaizolowanie ich tlenkiem krzemu, a następnie połączenie tych elementów ze ścieżkami napylanymi z aluminium lub złota, które powstają w procesach fotolitografii, metalizacji i trawienia ostatni etap wytwarzania produktu. W ten sposób uzyskano prawdziwie „monolityczną” wersję łączenia komponentów w jeden obwód, a nową technologię nazwano „planarną”. Najpierw jednak trzeba było przetestować pomysł.

Ryż. 4. Eksperymentalny wyzwalacz R. Noyce’a. Zdjęcie ze strony http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

Ryż. 5. Zdjęcie Micrologic IC w magazynie Life. Zdjęcie ze strony http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

W sierpniu 1959 roku R. Noyce zlecił firmie Joy Last opracowanie wersji układu scalonego opartej na technologii planarnej. Najpierw, podobnie jak Kilby, wykonali prototyp wyzwalacza na kilku kryształach krzemu, na którym wykonano 4 tranzystory i 5 rezystorów. Następnie 26 maja 1960 roku wyprodukowano pierwszy jednochipowy spust. Aby wyizolować znajdujące się w nim pierwiastki, na tylnej stronie płytki krzemowej wytrawiono głębokie rowki i wypełniono żywicą epoksydową. 27 września 1960 roku wyprodukowano trzecią wersję wyzwalacza (rys. 4), w której elementy zostały odizolowane za pomocą odwrotnie połączonego złącza p-n.

Do tego czasu firma Fairchild Semiconductor zajmowała się wyłącznie tranzystorami; nie miała projektantów obwodów, którzy mogliby tworzyć półprzewodnikowe układy scalone. Dlatego Robert Norman ze Sperry Gyroskop został zaproszony jako projektant obwodów. Norman znał logikę rezystorowo-tranzystorową, którą firma zgodnie z jego sugestią wybrała jako podstawę swojej przyszłej serii układów scalonych „Micrologic”, która znalazła swoje pierwsze zastosowanie w wyposażeniu rakiety Minuteman. W marcu 1961 roku Fairchild ogłosił pierwszy eksperymentalny układ scalony z tej serii (przerzutnik F składający się z sześciu elementów: czterech tranzystorów bipolarnych i dwóch rezystorów umieszczonych na płytce o średnicy 1 cm), publikując swoją fotografię (ryc. 5). ) w czasopiśmie Życie(z dnia 10 marca 1961 r.). W październiku ogłoszono kolejnych 5 adresów IP. A od początku 1962 roku Fairchild uruchomił masową produkcję układów scalonych i ich dostawy także w interesie Departamentu Obrony USA i NASA.

Kilby i Noyce musieli wysłuchać wielu krytyki na temat swoich innowacji. Uważano, że praktyczna wydajność odpowiednich układów scalonych będzie bardzo niska. Oczywiste jest, że powinien być niższy niż w przypadku tranzystorów (ponieważ zawiera kilka tranzystorów), dla których wówczas nie był wyższy niż 15%. Po drugie, wielu uważało, że w układach scalonych zastosowano niewłaściwe materiały, ponieważ rezystory i kondensatory nie były wówczas wykonane z półprzewodników. Po trzecie, wielu nie mogło zaakceptować idei nienaprawialności własności intelektualnej. Wyrzucanie produktu, w którym zawiódł tylko jeden z wielu elementów, wydawało im się bluźnierstwem. Wszelkie wątpliwości zostały stopniowo rozwiane, gdy układy scalone zaczęto z powodzeniem stosować w amerykańskich programach wojskowych i kosmicznych.

Jeden z założycieli Fairchild Semiconductor, G. Moore, sformułował podstawowe prawo rozwoju mikroelektroniki krzemowej, zgodnie z którym liczba tranzystorów w krysztale układu scalonego podwaja się co roku. Prawo to, zwane „prawem Moore’a”, obowiązywało dość wyraźnie przez pierwsze 15 lat (począwszy od 1959 r.), a następnie to podwojenie nastąpiło w ciągu około półtora roku.

Co więcej, branża IP w Stanach Zjednoczonych zaczęła się rozwijać w szybkim tempie. W Stanach Zjednoczonych rozpoczął się lawinowy proces pojawiania się przedsiębiorstw nastawionych wyłącznie „na planarność”, czasami osiągający poziom rejestrowania kilkunastu firm tygodniowo. W pogoni za weteranami (firmy W. Shockleya i R. Noyce’a), a także dzięki ulgom podatkowym i usługom zapewnianym przez Uniwersytet Stanforda, „nowi przybysze” skupiali się głównie w dolinie Santa Clara (Kalifornia). Nic więc dziwnego, że w 1971 roku lekką ręką dziennikarza i popularyzatora nowinek technicznych Dona Hoflera do obiegu trafił romantyczno-technologiczny obraz „Doliny Krzemowej”, stając się na zawsze synonimem Mekki półprzewodnikowej rewolucji technologicznej. Swoją drogą, rzeczywiście w tych okolicach znajduje się dolina, która wcześniej słynęła z licznych sadów morelowych, wiśniowych i śliwkowych, która przed pojawieniem się firmy Shockley nosiła inną, przyjemniejszą nazwę – Dolina Rozkoszy Serca, teraz niestety , prawie zapomniany.

W 1962 roku rozpoczęto masową produkcję układów scalonych w Stanach Zjednoczonych, choć ich wielkość dostaw do klientów wyniosła zaledwie kilka tysięcy. Najsilniejszą zachętą do rozwoju przemysłu przyrządowego i elektronicznego na nowych podstawach była technologia rakietowa i kosmiczna. Stany Zjednoczone nie dysponowały wówczas tak potężnymi międzykontynentalnymi rakietami balistycznymi jak radzieckie i w celu zwiększenia ładunku zmuszone były do minimalizacji masy nośnika, w tym systemów sterowania, poprzez wprowadzenie najnowszych osiągnięć techniki elektronicznej . Texas Instrument i Fairchild Semiconductor zawarły duże kontrakty na projektowanie i produkcję układów scalonych z Departamentem Obrony USA i NASA.

Pierwsze układy półprzewodnikowe w ZSRR

Pod koniec lat pięćdziesiątych przemysł radziecki tak bardzo potrzebował diod i tranzystorów półprzewodnikowych, że konieczne były radykalne działania. W 1959 r. powstały fabryki urządzeń półprzewodnikowych w Aleksandrowie, Briańsku, Woroneżu, Rydze itp. W styczniu 1961 r. Komitet Centralny KPZR i Rada Ministrów ZSRR przyjęły kolejną uchwałę „W sprawie rozwoju przemysłu półprzewodników”, która przewidywała budowa fabryk i instytutów badawczych w Kijowie, Mińsku, Erewaniu, Nalczyku i innych miastach.

Nas zainteresuje jedna z nowych fabryk - wspomniana już Ryga Semiconductor Devices Plant (RZPP, kilkakrotnie zmieniała nazwę, dla uproszczenia posługujemy się tą najsłynniejszą, która działa do dziś). Jako bazę startową dla nowego zakładu przeznaczono powstający budynek technikum spółdzielczego o powierzchni 5300 m2, jednocześnie rozpoczynając budowę budynku specjalnego. Do lutego 1960 roku w zakładzie utworzono już 32 serwisy, 11 laboratoriów oraz produkcję pilotażową, która rozpoczęła się w kwietniu w celu przygotowania do produkcji pierwszych urządzeń. Zakład zatrudniał już 350 osób, z czego 260 w ciągu roku wysłano na studia do Moskiewskiego Instytutu Badawczego-35 (później Instytutu Badawczego Pulsar) i fabryki w Leningradzie Swietłana. A pod koniec 1960 roku liczba pracowników osiągnęła 1900 osób. Początkowo linie technologiczne zlokalizowane były w przebudowanej hali sportowej budynku spółdzielczego technikum, zaś laboratoria OKB w dawnych salach lekcyjnych. Zakład wyprodukował pierwsze urządzenia (tranzystory ze stopu dyfuzji i konwersji germanowej P-401, P-403, P-601 i P-602 opracowane przez NII-35) 9 miesięcy po podpisaniu zamówienia na jego utworzenie, w marcu 1960 r. A do końca lipca wyprodukował pierwszy tysiąc tranzystorów P-401. Następnie opanował produkcję wielu innych tranzystorów i diod. W czerwcu 1961 roku zakończono budowę specjalnego budynku, w którym rozpoczęto masową produkcję urządzeń półprzewodnikowych.

Od 1961 roku zakład rozpoczął samodzielne prace technologiczne i rozwojowe obejmujące mechanizację i automatyzację produkcji tranzystorów w oparciu o fotolitografię. W tym celu opracowano pierwszy domowy fotoreplikator (fotostempel) – instalację do łączenia i stykowego drukowania zdjęć (opracowanie: A.S. Gotman). Dużą pomoc w finansowaniu i produkcji unikatowego sprzętu udzieliły przedsiębiorstwa Ministerstwa Przemysłu Radiowego, w tym KB-1 (później NPO Almaz, Moskwa) i NIIRE. W tamtym czasie najaktywniejsi twórcy małogabarytowego sprzętu radiowego, nie posiadający własnego zaplecza technologicznego w zakresie półprzewodników, poszukiwali sposobów twórczej interakcji z nowo powstającymi fabrykami półprzewodników.

W RZPP prowadzono aktywne prace nad automatyzacją produkcji tranzystorów germanowych typu P401 i P403 w oparciu o stworzoną przez zakład linię produkcyjną Ausma. Jej główny projektant (GC) A.S. Gottman zaproponował wykonanie na powierzchni germanu ścieżek przewodzących prąd od elektrod tranzystora do obwodu kryształu, aby ułatwić spawanie przewodów tranzystora w obudowie. Ale co najważniejsze, ścieżki te można było wykorzystać jako zewnętrzne zaciski tranzystora, gdy zostały zmontowane w płytki (zawierające elementy łączące i pasywne) bez opakowania, lutując je bezpośrednio do odpowiednich pól stykowych (w rzeczywistości technologia tworzenia hybrydowych układów scalonych była zaproponowano). Proponowana metoda, w której ścieżki przewodzące prąd kryształu zdają się całować pola stykowe płytki, otrzymała oryginalną nazwę - „technologia całowania”. Jednak ze względu na szereg problemów technologicznych, które okazały się wówczas nierozwiązywalne, związanych głównie z problemami z dokładnością uzyskania styków na płytce drukowanej, nie było możliwe praktyczne wdrożenie „technologii pocałunku”. Kilka lat później podobny pomysł został wdrożony w USA i ZSRR i znalazł szerokie zastosowanie w tzw. „przewodach kulowych” oraz w technologii „chip-to-board”.

Jednak współpracujące z RZPP firmy produkujące sprzęt, w tym NIIRE, liczyły na „technologię pocałunku” i planowały jej zastosowanie. Wiosną 1962 roku, kiedy stało się jasne, że jego realizacja została odroczona na czas nieokreślony, główny inżynier NIIRE V.I. Smirnow zapytał dyrektora RZPP S.A. Bergmana do znalezienia innego sposobu na realizację wieloelementowego obwodu 2NOR, uniwersalnego do budowy urządzeń cyfrowych.

Ryż. 7. Obwód zastępczy układu IC R12-2 (1LB021). Na podstawie prospektu emisyjnego IP z 1965 r.

Pierwszy IS i GIS autorstwa Jurija Osokina. Solidny schemat R12-2(seria IS 102 I 116 )

Dyrektor RZPP powierzył to zadanie młodemu inżynierowi Jurijowi Walentinowiczowi Osokinowi. Zorganizowaliśmy dział składający się z laboratorium technologicznego, laboratorium opracowywania i produkcji fotomasek, laboratorium pomiarowego oraz pilotażowej linii produkcyjnej. W tym czasie dostarczono do RZPP technologię wytwarzania diod i tranzystorów germanowych, która stała się podstawą nowego opracowania. I już jesienią 1962 roku uzyskano pierwsze prototypy germanowego obwodu stałego 2NOT-OR (ponieważ wówczas nie istniało określenie IS, z szacunku dla ówczesnych spraw, nazwę „obwód twardy” zachowamy - TS), który otrzymał fabryczne oznaczenie „P12-2”. Zachowała się książeczka reklamowa z 1965 r. na P12-2 (ryc. 6), z informacjami i ilustracjami, z których będziemy korzystać. TS R12-2 zawierał dwa germanowe tranzystory p - n - p (zmodyfikowane tranzystory typu P401 i P403) ze wspólnym obciążeniem w postaci rozproszonego germanowego rezystora typu p (ryc. 7).

Ryż. 8. Struktura IC R12-2. Na podstawie prospektu emisyjnego IP z 1965 r.

Ryż. 9. Rysunek wymiarowy pojazdu R12-2. Na podstawie prospektu emisyjnego IP z 1965 r.

Zewnętrzne przewody powstają poprzez zgrzewanie termokompresyjne pomiędzy germanowymi obszarami struktury TC a złotem przewodów ołowianych. Zapewnia to stabilną pracę obwodów pod wpływem czynników zewnętrznych w warunkach tropikalnej i mgły morskiej, co jest szczególnie ważne w przypadku pracy w morskich quasi-elektronicznych automatycznych centralach telefonicznych produkowanych przez zakład VEF w Rydze, który również był zainteresowany tym opracowaniem.

Konstrukcyjnie R12-2 TS (i kolejne R12-5) wykonano w formie „tabletki” (ryc. 9) z okrągłej metalowej miseczki o średnicy 3 mm i wysokości 0,8 mm. Umieszczono w nim kryształ TC i wypełniono związkiem polimerowym, z którego wyszły krótkie zewnętrzne końcówki wyprowadzeń wykonanych z miękkiego złotego drutu o średnicy 50 mikronów, przyspawanych do kryształu. Masa P12-2 nie przekraczała 25 mg. W tej konstrukcji pojazdy były odporne na wilgotność względną powietrza na poziomie 80% w temperaturze otoczenia 40°C oraz na cykliczne zmiany temperatury od -60° do 60°C.

Do końca 1962 roku w pilotażowej produkcji RZPP wyprodukowano około 5 tysięcy pojazdów R12-2, a w 1963 roku wyprodukowano ich kilkadziesiąt tysięcy. Tym samym rok 1962 stał się rokiem narodzin przemysłu mikroelektronicznego w USA i ZSRR.

Ryż. 10. Grupy TS R12-2

Ryż. 11. Podstawowe właściwości elektryczne R12-2

Technologia półprzewodników była wówczas w powijakach i nie gwarantowała jeszcze ścisłej powtarzalności parametrów. Dlatego obsługiwane urządzenia zostały podzielone na grupy parametrów (często robi się to w naszych czasach). To samo zrobili mieszkańcy Rygi, instalując 8 standardowych ocen pojazdu R12-2 (ryc. 10). Wszystkie inne właściwości elektryczne i inne są takie same dla wszystkich standardowych wartości znamionowych (rys. 11).

Produkcja TS R12-2 rozpoczęła się jednocześnie z badaniami i rozwojem „Twardość”, które zakończyły się w 1964 r. (GK Yu.V. Osokin). W ramach tych prac opracowano udoskonaloną technologię grupową do seryjnej produkcji pojazdów germanowych opartą na fotolitografii i galwanicznym osadzaniu stopów poprzez fotomaskę. Jej główne rozwiązania techniczne są zarejestrowane jako wynalazek Yu.V. Osokin. i Mikhalovich D.L. (AS nr 36845). Kilka artykułów Yu.V. zostało opublikowanych w tajnym czasopiśmie Spetsradioelectronics. Osokina we współpracy ze specjalistami KB-1 I.V. Nic, G.G. Smolko i Yu.E. Naumova z opisem budowy i charakterystyki pojazdu R12-2 (i późniejszego pojazdu R12-5).

Konstrukcja P12-2 była dobra pod każdym względem, poza jedną rzeczą – konsumenci nie wiedzieli, jak używać tak małych produktów z najcieńszymi przewodami. Z reguły firmy produkujące sprzęt nie miały do tego ani technologii, ani sprzętu. Przez cały okres produkcji R12-2 i R12-5 ich użycie zostało opanowane przez NIIRE, Zakład Radiowy Żigulewskiego Ministerstwa Przemysłu Radiowego, VEF, NIIP (od 1978 NPO Radiopribor) i kilka innych przedsiębiorstw. Rozumiejąc problem, programiści TS wraz z NIIRE natychmiast pomyśleli o drugim poziomie projektowania, co jednocześnie zwiększyło gęstość rozmieszczenia sprzętu.

Ryż. 12. Moduł 4 pojazdów R12-2

W 1963 r. w NIIRE, w ramach prac projektowo-rozwojowych Kvant (GK A.N. Pelipenko, przy udziale E.M. Lyakhovicha), opracowano projekt modułowy łączący cztery pojazdy R12-2 (ryc. 12). Od dwóch do czterech urządzeń R12-2 (w obudowie) umieszczono na mikropłycie wykonanej z cienkiego włókna szklanego, które wspólnie realizowały określoną jednostkę funkcjonalną. Na płytkę wciśnięto aż 17 pinów (ilość była różna dla konkretnego modułu) o długości 4 mm. Mikropłytę umieszczono w tłoczonym metalowym kubku o wymiarach 21,6 ? O głębokości 6,6 mm i 3,1 mm, wypełnione masą polimerową. Rezultatem jest hybrydowy układ scalony (HIC) z podwójnym uszczelnieniem elementów. I jak już powiedzieliśmy, był to pierwszy na świecie GIS z dwupoziomową integracją i być może pierwszy GIS w ogóle. Opracowano osiem typów modułów o ogólnej nazwie „Quantum”, które pełniły różne funkcje logiczne. W ramach takich modułów pojazdy R12-2 pozostawały sprawne pod wpływem stałych przyspieszeń do 150 g i obciążeń wibracyjnych w zakresie częstotliwości 5–2000 Hz z przyspieszeniem do 15 g.

Moduły Kvant zostały najpierw wyprodukowane w ramach pilotażowej produkcji NIIRE, a następnie zostały przekazane do Zakładów Radiowych Żigulewskiego Ministerstwa Przemysłu Radiowego ZSRR, które dostarczyły je różnym konsumentom, w tym zakładowi VEF.

Oparte na nich moduły TS R12-2 i „Kvant” sprawdziły się i są szeroko stosowane. W 1968 r. wydano normę ustanawiającą ujednolicony system oznaczeń układów scalonych w kraju, a w 1969 r. Ogólne specyfikacje techniczne układów półprzewodnikowych (NP0.073.004TU) i hybrydowych (NP0.073.003TU) z ujednoliconym systemem wymagań . Zgodnie z tymi wymaganiami Centralne Biuro Zastosowań Układów Scalonych (TsBPIMS, później CDB Dayton, Zelenograd) w dniu 6 lutego 1969 r. zatwierdziło nową specyfikację techniczną ShT3.369.001-1TU dla pojazdu. W tym samym czasie w oznaczeniu produktu po raz pierwszy pojawiło się określenie „układ scalony” serii 102. TS R12-2 zaczęto nazywać IS: 1LB021V, 1LB021G, 1LB021ZH, 1LB021I. W rzeczywistości był to jeden układ scalony, podzielony na cztery grupy według napięcia wyjściowego i obciążalności.

Ryż. 13. Układy scalone serii 116 i 117

A 19 września 1970 r. TsBPIMS zatwierdził specyfikacje techniczne AB0.308.014TU dla modułów Kvant, oznaczonych jako seria IS 116 (ryc. 13). Seria obejmowała dziewięć układów scalonych: 1ХЛ161, 1ХЛ162 i 1ХЛ163 – wielofunkcyjne układy cyfrowe; 1LE161 i 1LE162 – dwa i cztery elementy logiczne 2NOR; 1TP161 i 1TP1162 – jeden i dwa wyzwalacze; 1UP161 – wzmacniacz mocy oraz 1LP161 – element logiczny „hamujący” dla 4 wejść i 4 wyjść. Każdy z tych układów scalonych miał od czterech do siedmiu opcji konstrukcyjnych, różniących się napięciem sygnału wyjściowego i obciążalnością, co daje łącznie 58 typów układów scalonych. Projekty oznaczono literą znajdującą się po cyfrowej części oznaczenia IS, np. 1ХЛ161ж. Następnie rozszerzono zakres modułów. Układy scalone serii 116 faktycznie były hybrydowe, ale na prośbę RZPP oznaczono je jako półprzewodnikowe (pierwsza cyfra w oznaczeniu to „1”, w hybrydach powinna być „2”).

W 1972 r. Wspólną decyzją Ministerstwa Przemysłu Elektronicznego i Ministerstwa Przemysłu Radiowego produkcja modułów została przeniesiona z Zakładów Radiowych w Żigulewskim do RZPP. Wyeliminowało to możliwość transportu układów scalonych serii 102 na duże odległości, więc zrezygnowano z konieczności uszczelniania matrycy każdego układu scalonego. W rezultacie konstrukcja układów scalonych serii 102 i 116 została uproszczona: nie było potrzeby pakowania układów scalonych serii 102 w metalowy kubek wypełniony związkiem. Nieopakowane układy scalone serii 102 w kontenerach technologicznych zostały dostarczone do sąsiedniego warsztatu w celu montażu układów scalonych serii 116, zamontowanych bezpośrednio na ich mikropłytce i uszczelnionych w obudowie modułu.

W połowie lat 70. wydano nowy standard systemu oznaczania IP. Następnie na przykład IS 1LB021V otrzymał oznaczenie 102LB1V.

Drugi IS i GIS autorstwa Yuri Osokin. Solidny schemat R12-5(seria IS 103 I 117 )

Na początku 1963 roku, w wyniku poważnych prac nad rozwojem tranzystorów n - p - n wysokiej częstotliwości, zespół Yu.V. Osokina zgromadził rozległe doświadczenie w pracy z warstwami p na oryginalnej płytce n-germanowej. To oraz obecność wszystkich niezbędnych komponentów technologicznych pozwoliło Osokinowi w 1963 roku rozpocząć opracowywanie nowej technologii i projektowanie szybszej wersji pojazdu. W 1964 roku na zlecenie NIIRE zakończono prace nad pojazdem R12-5 i opartymi na nim modułami. Na podstawie jego wyników w 1965 r. Otwarto ośrodek badawczo-rozwojowy w Połądze (GK Yu.V. Osokin, jego zastępca - D.L. Mikhalovich, ukończono w 1966 r.). Moduły oparte na R12-5 zostały opracowane w ramach tego samego projektu badawczo-rozwojowego „Kvant”, co moduły oparte na R12-2. Równolegle ze specyfikacjami technicznymi dla serii 102 i 116 zostały opracowane specyfikacje techniczne ShT3.369.002-2TU dla układu scalonego serii 103 (R12-5) i AV0.308.016TU dla układu scalonego serii 117 (moduły oparte na układzie scalonym serii 103). zatwierdzony. Nazewnictwo typów i standardowych wartości znamionowych TS R12-2, modułów na nich oraz serii IS 102 i 116 było identyczne z nazewnictwem odpowiednio TS R12-5 oraz IS serii 103 i 117. Różniły się jedynie szybkością i technologią wytwarzania kryształu IC. Typowy czas opóźnienia propagacji dla serii 117 wynosił 55 ns w porównaniu do 200 ns dla serii 116.

Strukturalnie R12-5 TS był czterowarstwową konstrukcją półprzewodnikową (ryc. 14), w której podłoże typu n i emitery typu p+ zostały podłączone do wspólnej szyny uziemiającej. Główne rozwiązania techniczne konstrukcji pojazdu R12-5 są zarejestrowane jako wynalazek Yu.V. Osokina, D.L. Mikhalovicha. Kaydalova Zh.A i Akmensa Ya.P. (A.S. nr 248847). Podczas produkcji czterowarstwowej struktury TC R12-5 ważną wiedzą było utworzenie warstwy p typu n w oryginalnej płycie germanowej. Osiągnięto to poprzez dyfuzję cynku w szczelnie zamkniętej ampułce kwarcowej, gdzie płytki znajdują się w temperaturze około 900°C, a cynk znajduje się na drugim końcu ampułki w temperaturze około 500°C. Dalsze powstawanie struktury TS w utworzonej warstwie p jest podobna do struktury P12-2 TS. Nowa technologia pozwoliła uniknąć skomplikowanego kształtu kryształu TS. Płytki z P12-5 zostały również oszlifowane od tyłu na grubość około 150 mikronów, zachowując część oryginalnej płytki, a następnie zostały wpisane w poszczególne prostokątne chipy IC.

Ryż. 14. Struktura kryształu TS R12-5 z AS nr 248847. 1 i 2 – masa, 3 i 4 – wejścia, 5 – wyjście, 6 – zasilanie

Po pierwszych pozytywnych wynikach produkcji eksperymentalnych pojazdów R12-5, na zlecenie KB-1 otwarto projekt badawczy Mezon-2, mający na celu stworzenie pojazdu z czterema R12-5. W 1965 roku uzyskano próbki robocze w płaskiej metalowo-ceramicznej obudowie. Jednak P12-5 okazał się trudny w produkcji, głównie ze względu na trudność w utworzeniu domieszkowanej cynkiem warstwy p na oryginalnej płytce n-Ge. Produkcja kryształu okazała się pracochłonna, wydajność jest niska, a koszt pojazdu wysoki. Z tych samych powodów R12-5 TC był produkowany w małych ilościach i nie mógł wyprzeć wolniejszego, ale bardziej zaawansowanego technologicznie R12-2. Projekt badawczy Mezon-2 w ogóle nie był kontynuowany, m.in. ze względu na problemy z połączeniami.

W tym czasie Instytut Badawczy Pulsar i NIIME prowadziły już szeroko zakrojone prace nad rozwojem technologii krzemu planarnego, która ma wiele zalet w porównaniu z technologią germanową, z których główną jest wyższy zakres temperatur pracy (+150°C dla krzemu i +70°C dla germanu) oraz obecność naturalnej warstwy ochronnej SiO 2 na krzemie. Specjalizacja RZPP została przeorientowana na tworzenie analogowych układów scalonych. Dlatego specjaliści RZPP uznali rozwój technologii germanu do produkcji układów scalonych za niewłaściwy. Jednak w produkcji tranzystorów i diod german przez jakiś czas nie stracił swojej pozycji. W dziale Yu.V. Osokin, po 1966 roku opracowano i wyprodukowano planarne germanowe, niskoszumowe tranzystory mikrofalowe RZPP GT329, GT341, GT 383 itp. Ich stworzenie zostało nagrodzone Nagrodą Państwową Łotewskiego ZSRR.

Aplikacja

Ryż. 15. Urządzenie arytmetyczne na modułach półprzewodnikowych. Zdjęcie z książeczki TS z 1965 roku.

Ryż. 16. Wymiary porównawcze urządzenia sterującego automatyczną centralą telefoniczną wykonanego na przekaźniku i pojeździe. Zdjęcie z książeczki TS z 1965 roku.

Klientami i pierwszymi odbiorcami R12-2 TS i modułów byli twórcy konkretnych systemów: komputera Gnome (ryc. 15) dla pokładowego systemu pokładowego samolotu Kupol (NIIRE, GK Lyakhovich E.M.) oraz morskich i cywilnych automatycznych central telefonicznych (roślina VEF, GK Misulovin L.Ya.). Aktywnie uczestniczył we wszystkich etapach tworzenia pojazdów R12-2, R12-5 i modułów na nich oraz KB-1, głównym kuratorem tej współpracy z KB-1 był N.A. Barkanow. Pomagali w finansowaniu, produkcji sprzętu oraz badaniach pojazdów i modułów w różnych trybach i warunkach pracy.

Pierwszymi w kraju mikroukładami były TS R12-2 i oparte na nim moduły „Kvant”. I na świecie byli jednymi z pierwszych - dopiero w USA Texas Instruments i Fairchild Semiconductor zaczęły produkować swoje pierwsze półprzewodnikowe układy scalone, a w 1964 roku IBM Corporation rozpoczęła produkcję grubowarstwowych hybrydowych układów scalonych do swoich komputerów. W innych krajach nie myślano jeszcze o własności intelektualnej. Dlatego układy scalone były ciekawostką opinii publicznej, a skuteczność ich wykorzystania robiła piorunujące wrażenie i była odgrywana w reklamie. Zachowana książeczka pojazdu R12-2 z 1965 roku (oparta na rzeczywistych zastosowaniach) głosi: „ Zastosowanie półprzewodnikowych obwodów P12-2 w pokładowych urządzeniach komputerowych umożliwia 10–20-krotne zmniejszenie masy i wymiarów tych urządzeń, zmniejszenie zużycia energii i zwiększenie niezawodności działania. ... Zastosowanie w układach sterowania stałych obwodów P12-2 i przełączanie torów transmisji informacji automatycznych central telefonicznych pozwala zmniejszyć głośność urządzeń sterujących około 300-krotnie, a także znacznie zmniejszyć zużycie energii elektrycznej (30-50 czasy)” . Stwierdzenia te zilustrowano zdjęciami urządzenia arytmetycznego komputera Gnome (ryc. 15) oraz porównaniem produkowanego wówczas przez zakłady VEF stojaka przekaźnikowego ATS z małym blokiem na dłoni dziewczyny (ryc. 16) . Było wiele innych zastosowań pierwszych układów scalonych w Rydze.

Produkcja

Trudno teraz odtworzyć pełny obraz wielkości produkcji układów scalonych serii 102 i 103 w ujęciu rocznym (dziś RZPP z dużego zakładu przekształciło się w małą produkcję i wiele archiwów zaginęło). Ale według wspomnień Yu.V. Osokin, w drugiej połowie lat 60. produkcja sięgała wielu setek tysięcy rocznie, w latach 70. – milionów. Z jego zachowanych notatek wynika, że w 1985 roku wyprodukowano układy scalone serii 102 – 4 100 000 szt., moduły serii 116 – 1 025 000 szt., układy scalone serii 103 – 700 000 szt., moduły serii 117 – 175 000 szt. .

Pod koniec 1989 roku Yu.V. Osokin, ówczesny dyrektor generalny Alpha Production Association, zwrócił się do kierownictwa Komisji Wojskowo-Przemysłowej przy Radzie Ministrów ZSRR (MIC) z prośbą o wycofanie z produkcji serii 102, 103, 116 i 117 ze względu na ich starzenie się i duża pracochłonność (za 25 lat mikroelektronika jest daleka od postępu), ale otrzymała kategoryczną odmowę. Zastępca Przewodniczącego Kompleksu Wojskowo-Przemysłowego V.L. Kobłow powiedział mu, że samoloty latają niezawodnie, wymiana jest wykluczona. Po rozpadzie ZSRR serie IC 102, 103, 116 i 117 produkowane były do połowy lat 90-tych, czyli przez ponad 30 lat. Komputery Gnome są nadal instalowane w kabinie nawigacyjnej Ił-76 i niektórych innych samolotów. „To jest superkomputer” – nasi piloci nie są zaskoczeni, gdy ich zagraniczni koledzy są zaskoczeni ich zainteresowaniem tym niespotykanym urządzeniem.

O priorytetach

Pomimo tego, że J. Kilby i R. Noyce mieli poprzedników, są oni uznawani przez społeczność światową za wynalazców układu scalonego.

R. Kilby i J. Noyce za pośrednictwem swoich firm złożyli wnioski o patent na wynalazek układu scalonego. Firma Texas Instruments złożyła wniosek o patent wcześniej, w lutym 1959 r., a Fairchild zrobił to dopiero w lipcu tego roku. Jednak patent nr 2981877 został wydany w kwietniu 1961 r. R. Noyce'owi. J. Kilby pozwał i dopiero w czerwcu 1964 roku otrzymał swój patent o numerze 3138743. Potem wybuchła dziesięcioletnia wojna o priorytety, w wyniku której (w rzadkim przypadku) „wygrała przyjaźń”. Ostatecznie Sąd Apelacyjny podtrzymał twierdzenie Noyce'a o prymacie technologicznym, ale orzekł, że J. Kilby'emu należy przypisać stworzenie pierwszego działającego mikroukładu. Firmy Texas Instruments i Fairchild Semiconductor podpisały umowę w sprawie technologii wzajemnego licencjonowania.

W ZSRR patentowanie wynalazków nie dawało autorom nic poza kłopotami, niewielką jednorazową zapłatą i moralną satysfakcją, dlatego wiele wynalazków w ogóle nie zostało zarejestrowanych. I Osokin też się nie spieszył. Ale dla przedsiębiorstw jednym ze wskaźników była liczba wynalazków, więc nadal trzeba było je rejestrować. Dlatego Yu Osokina i D. Mikhalovich otrzymali Certyfikat Autorski ZSRR nr 36845 na wynalezienie pojazdu R12-2 dopiero 28 czerwca 1966 roku.

A J. Kilby w 2000 roku został jednym z laureatów Nagrody Nobla za wynalezienie własności intelektualnej. R. Noyce nie zyskał światowego uznania, zmarł w 1990 roku i zgodnie z przepisami Nagroda Nobla nie jest przyznawana pośmiertnie. Co w tym przypadku nie jest do końca sprawiedliwe, gdyż cała mikroelektronika podążała drogą zapoczątkowaną przez R. Noyce’a. Autorytet Noyce’a wśród specjalistów był tak wysoki, że otrzymał nawet przydomek „burmistrz Doliny Krzemowej”, gdyż był wówczas najpopularniejszym z naukowców pracujących w tej części Kalifornii, która otrzymała nieoficjalną nazwę Dolina Krzemowa (V. Shockley nazywał się „Mojżesz z Doliny Krzemowej”). Jednak droga J. Kilby’ego („włochatego” germanu) okazała się ślepą uliczką i nie została wdrożona nawet w jego firmie. Ale życie nie zawsze jest sprawiedliwe.

Nagrodę Nobla przyznano trzem naukowcom. Połowę z nich otrzymał 77-letni Jack Kilby, a drugą połowę podzielono pomiędzy akademika Rosyjskiej Akademii Nauk Zhoresa Alferowa i profesora Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, Amerykanina niemieckiego pochodzenia Herberta Kremera, za „ rozwój heterostruktur półprzewodnikowych stosowanych w optoelektronice dużych prędkości.”

Oceniając te prace, eksperci zauważyli, że „układy scalone to oczywiście odkrycie stulecia, które wywarło ogromny wpływ na społeczeństwo i światową gospodarkę”. Dla zapomnianego J. Kilby’ego Nagroda Nobla była niespodzianką. W wywiadzie dla magazynu Wiadomości eurofizyczne Przyznał: " Myślałem wtedy tylko o tym, co będzie istotne dla rozwoju elektroniki z ekonomicznego punktu widzenia. Ale wtedy nie rozumiałem, że obniżka kosztów produktów elektronicznych spowoduje lawinę rozwoju technologii elektronicznych”..

A dzieła Yu Osokina nie są doceniane nie tylko przez Komitet Noblowski. W naszym kraju zapomniano o nich także, priorytet kraju w tworzeniu mikroelektroniki nie jest chroniony. I bez wątpienia był.

W latach pięćdziesiątych XX wieku stworzono bazę materiałową do wytwarzania produktów wieloelementowych – układów scalonych – w jednym monolitycznym krysztale lub na jednym podłożu ceramicznym. Nic więc dziwnego, że niemal jednocześnie idea IP samodzielnie zrodziła się w głowach wielu specjalistów. A szybkość realizacji nowego pomysłu zależała od możliwości technologicznych autora i zainteresowania producenta, czyli obecności pierwszego konsumenta. Pod tym względem Yu Osokin znalazł się w lepszej sytuacji niż jego amerykańscy koledzy. Kilby był nowy w TI, musiał nawet udowodnić kierownictwu firmy zasadniczą możliwość wdrożenia obwodu monolitycznego poprzez wykonanie jego prototypu. Właściwie rola J. Kilby'ego w tworzeniu IP sprowadza się do ponownej edukacji kadry kierowniczej TI i sprowokowania R. Noyce'a do aktywnego działania swoim układem. Wynalazek Kilby'ego nie wszedł do masowej produkcji. R. Noyce w swoim młodym i jeszcze nie silnym towarzystwie poszedł stworzyć nową technologię planarną, która co prawda stała się podstawą późniejszej mikroelektroniki, ale nie od razu ustąpiła autorowi. W związku z powyższym zarówno oni, jak i ich firmy musieli włożyć wiele wysiłku i czasu, aby w praktyce wdrożyć swoje pomysły na budowę układów scalonych produkowanych masowo. Ich pierwsze próbki pozostały eksperymentalne, ale inne mikroukłady, nawet przez nich nie opracowane, weszły do masowej produkcji. W przeciwieństwie do Kilby'ego i Noyce'a, którym daleko było do produkcji, fabrykant Yu.Osokin oparł się na opracowanych przemysłowo technologiach półprzewodnikowych RZPP i miał gwarancję konsumentom pierwszych pojazdów w postaci inicjatora rozwoju NIIRE i pobliskiej fabryki VEF , które pomogły w tej pracy. Z tych powodów pierwsza wersja jego pojazdu od razu trafiła do produkcji eksperymentalnej, która płynnie przeszła do produkcji masowej, która trwała nieprzerwanie przez ponad 30 lat. Zatem Yu.Osokin (nie wiedząc o tym konkursie) zaczął rozwijać TS później niż Kilby i Noyce i szybko ich dogonił. Co więcej, prace Yu Osokina nie są w żaden sposób powiązane z twórczością Amerykanów, czego dowodem jest absolutna odmienność jego pojazdu i zastosowanych w nim rozwiązań od mikroukładów Kilby i Noyce. Texas Instruments (nie wynalazek Kilby'ego), Fairchild i RZPP rozpoczęły produkcję swoich układów scalonych niemal jednocześnie, w 1962 roku. Daje to pełne prawo uważać Yu.Osokina za jednego z wynalazców układu scalonego na równi z R. Noyce'em, a nawet więcej niż J. Kilby, i sprawiedliwe byłoby dzielenie się częścią Nagrody Nobla dla J. Kilby'ego z Yu. Osokin. Jeśli chodzi o wynalezienie pierwszego GIS z dwupoziomową integracją (i ewentualnie GIS w ogóle), tutaj priorytet A. Pelipenko z NIIRE jest absolutnie bezdyskusyjny.

Niestety nie udało się odnaleźć próbek pojazdów i bazujących na nich urządzeń niezbędnych muzeom. Autor byłby bardzo wdzięczny za takie próbki lub ich zdjęcia.

VLSI

Nowoczesne układy scalone przeznaczone do montażu powierzchniowego.

Radzieckie i zagraniczne mikroukłady cyfrowe.

Całka(ang. Układ scalony, układ scalony, mikroukład, mikrochip, chip krzemowy lub chip), ( mikro)schemat (IS, IMS, m/skh), żeton, mikroczip(Język angielski) żeton- taśma, chip, chip) - urządzenie mikroelektroniczne - obwód elektroniczny o dowolnej złożoności, wykonany na krysztale (lub folii) półprzewodnika i umieszczony w nierozłącznej obudowie. Często pod układ scalony(IC) odnosi się do rzeczywistego kryształu lub folii z obwodem elektronicznym mikroukład(MS) - Układ scalony zamknięty w obudowie. Jednocześnie wyrażenie „elementy chipowe” oznacza „elementy do montażu powierzchniowego” w przeciwieństwie do tradycyjnych elementów lutowanych przelotowo. Dlatego bardziej poprawne jest powiedzenie „mikroukład chipowy”, co oznacza mikroukład do montażu powierzchniowego. Obecnie (rok) większość mikroukładów produkowanych jest w obudowach do montażu powierzchniowego.

Fabuła

Wynalazek mikroukładów rozpoczął się od badania właściwości cienkich warstw tlenkowych, które objawiają się efektem słabej przewodności elektrycznej przy niskich napięciach elektrycznych. Problem polegał na tym, że w miejscu styku dwóch metali nie było kontaktu elektrycznego lub był on biegunowy. Głębokie badania tego zjawiska doprowadziły do odkrycia diod, a później tranzystorów i układów scalonych.

Poziomy projektowania

Fizyczne - metody realizacji jednego tranzystora (lub małej grupy) w postaci domieszkowanych stref na krysztale.
Elektryka - schemat obwodu (tranzystory, kondensatory, rezystory itp.).
Logiczny - obwód logiczny (inwertery logiczne, elementy OR-NOT, AND-NOT itp.).
Poziom obwodu i systemu - projektowanie obwodów i systemów (przerzutniki, komparatory, enkodery, dekodery, jednostki ALU itp.).
Topologiczne - fotomaski topologiczne do produkcji.
Poziom programu (dla mikrokontrolerów i mikroprocesorów) - instrukcje asemblera dla programisty.

Obecnie większość układów scalonych opracowywana jest w oparciu o technologię CAD, co pozwala zautomatyzować i znacznie przyspieszyć proces uzyskiwania fotomasek topologicznych.

Klasyfikacja

Stopień integracji

Zamiar

Układ scalony może mieć pełną, niezależnie od stopnia złożoności, funkcjonalność - aż do całego mikrokomputera (mikrokomputera jednoukładowego).

Obwody analogowe

Generatory sygnału
Mnożniki analogowe
Tłumiki analogowe i wzmacniacze zmienne
Stabilizatory zasilania
Przełączanie układów sterujących zasilaniem
Przetworniki sygnału
Obwody rozrządu
Różne czujniki (temperatura itp.)

Obwody cyfrowe

Elementy logiczne
Konwertery buforowe
Moduły pamięci
(Mikro)procesory (w tym procesor w komputerze)
Mikrokomputery jednoukładowe
FPGA – programowalne układy scalone logiczne

Cyfrowe układy scalone mają szereg zalet w porównaniu z analogowymi:

Zmniejszone zużycie energii związane z wykorzystaniem impulsowych sygnałów elektrycznych w elektronice cyfrowej. Podczas odbierania i przetwarzania takich sygnałów aktywne elementy urządzeń elektronicznych (tranzystory) działają w trybie „kluczowym”, to znaczy tranzystor jest albo „otwarty” - co odpowiada sygnałowi wysokiego poziomu (1), albo „zamknięty ” - (0), w pierwszym przypadku o Na tranzystorze nie ma spadku napięcia, w drugim nie przepływa przez niego prąd. W obu przypadkach pobór mocy jest bliski 0, w przeciwieństwie do urządzeń analogowych, w których tranzystory przez większość czasu znajdują się w stanie pośrednim (rezystancyjnym).
Wysoka odporność na zakłócenia urządzeń cyfrowych wiąże się z dużą różnicą między sygnałami o wysokim (na przykład 2,5–5 V) i niskim (0–0,5 V) sygnale. Przy takich zakłóceniach możliwy jest błąd, gdy wysoki poziom jest postrzegany jako niski i odwrotnie, co jest mało prawdopodobne. Dodatkowo w urządzeniach cyfrowych możliwe jest zastosowanie specjalnych kodów korygujących błędy.
Duża różnica pomiędzy sygnałami o wysokim i niskim poziomie oraz dość szeroki zakres ich dopuszczalnych zmian czyni technologię cyfrową niewrażliwy na nieuniknione rozproszenie parametrów elementów w technologii zintegrowanej, eliminując konieczność doboru i konfiguracji urządzeń cyfrowych.

Wyróżniamy \(5\) główne generacje komputerów. Ale podział technologii komputerowej na pokolenia jest bardzo arbitralny.

I generacja komputerów: komputery zaprojektowane w latach \(1946\)-\(1955\)

1. Podstawa elementu: elektronowe lampy próżniowe.
2. Połączenie elementów: instalacja podwieszana za pomocą przewodów.
3. Wymiary: Komputer wykonany jest w formie ogromnych szafek.

Komputery te były ogromnymi, nieporęcznymi i zbyt drogimi maszynami, aby mogły je kupować duże korporacje i rządy.

Lampy zużywały dużo energii elektrycznej i wytwarzały dużo ciepła.
4. Wydajność: \(10-20\) tysięcy operacji na sekundę.
5. Eksploatacja: utrudniona ze względu na częste awarie lamp elektronowych.
6. Programowanie: kody maszynowe. W takim przypadku musisz znać wszystkie polecenia maszyny, reprezentację binarną i architekturę komputera. Większość zaangażowanych w projekt osób to matematycy i programiści. Konserwacja komputerów wymagała od personelu wysokiego profesjonalizmu.
7. RAM: do \(2\) KB.
8. Dane wprowadzano i wyprowadzano za pomocą kart perforowanych i taśm dziurkowanych.

II generacja komputerów: komputery zaprojektowane w latach \(1955\)-\(1965\)

W \(1948\) Johna Bardeena, Williama Shockleya i Waltera Brattaina wynalazł tranzystor, za wynalezienie tranzystora otrzymali Nagrodę Nobla w \(1956\)

Tranzystor \(1\) zastąpił lampy elektronowe (40\) i był znacznie tańszy i bardziej niezawodny.

W \(1958\) powstała maszyna M-20, która wykonywała \(20\) tysięcy operacji na sekundę - najpotężniejszy komputer (lata 50.) w Europie.

W \(1963\) pracownik Centrum Badawczego Stanforda Douglasa Engelbarta zademonstrował pracę pierwszej myszy.

1. Podstawa elementu: elementy półprzewodnikowe (tranzystory, diody).
2. Połączenie elementów: płytki drukowane i montaż naścienny.

3. Wymiary: Komputer jest wykonany w postaci podobnych stojaków, nieco wyższych niż wzrost człowieka, ale do umieszczenia wymagane było specjalne pomieszczenie komputerowe.
4. Wydajność: \(100-500\) tysięcy operacji na sekundę.
5. Działanie: centra komputerowe ze specjalnym personelem serwisowym, pojawiła się nowa specjalność - operator komputera.
6. Programowanie: w językach algorytmicznych, pojawienie się pierwszych systemów operacyjnych.
7. RAM: \(2-32\) KB.
8. Wprowadzono zasadę timesharingu – łączenia w czasie działania różnych urządzeń.

9. Wada: niekompatybilność oprogramowania.

Już od drugiej generacji zaczęto dzielić maszyny na duże, średnie i małe ze względu na wielkość, koszt i możliwości obliczeniowe.

Tak więc małe samochody krajowe drugiej generacji („ Nairi”, „Hrazdan”, „Pokój” itp.) były dość dostępne dla każdej uczelni pod koniec lat 60-tych, podczas gdy wspomniany BESM-6 miał profesjonalne wskaźniki (i koszt) o (2-3) rzędy wielkości wyższe.

III generacja komputerów: komputery zaprojektowane w latach \(1965\)-\(1975\)

W \(1958\) Jack Kilby i Robert Noyce niezależnie od siebie wymyślają układ scalony(JEST).

W \(1961\) do sprzedaży trafił pierwszy układ scalony wykonany na płytce krzemowej.

W \(1965\) rozpoczęła się produkcja rodziny maszyn trzeciej generacji IBM-360 (USA). Modele posiadały jeden system dowodzenia i różniły się między sobą ilością pamięci RAM oraz wydajnością.

W \(1967\) rozpoczęto produkcję BESM - 6 (\(1\) milionów operacji w \(1\) s) i „Elbrus” (\(10\) milionów operacji w \(1\) s).

W 1969 roku IBM oddzielił pojęcia sprzętu i oprogramowania. Firma rozpoczęła sprzedaż oprogramowania oddzielnie od sprzętu, wyznaczając początek branży oprogramowania.

29 października 1969 roku testowane jest działanie pierwszej na świecie wojskowej sieci komputerowej ARPANet, łączącej laboratoria badawcze w Stanach Zjednoczonych.

Zwróć uwagę!

W \(1971\) firma stworzyła pierwszy mikroprocesor Intel. Na 1\) Kryształ utworzył \(2250\) tranzystory.

1. Baza elementu: układy scalone.

3. Wymiary: Komputer wykonany jest w formie identycznych stojaków.
4. Wydajność: \(1-10\) milionów operacji na sekundę.
5. Działalność: centra komputerowe, zajęcia pokazowe, nowa specjalność - programista systemowy.
6. Programowanie: języki algorytmiczne, systemy operacyjne.
7. RAM: \(64\) KB.

Gdy przeszliśmy z pierwszej na trzecią generację, możliwości programowania zmieniły się radykalnie. Pisanie programów w kodzie maszynowym na maszyny pierwszej generacji (i nieco prostszej w asemblerze) na większość maszyn drugiej generacji to czynność, z którą zdecydowana większość współczesnych programistów zapoznaje się podczas studiów na uniwersytecie.

Pojawienie się języków proceduralnych wysokiego poziomu i tłumaczy z nich było pierwszym krokiem w kierunku radykalnego poszerzenia kręgu programistów. Naukowcy i inżynierowie sami zaczęli pisać programy rozwiązujące ich problemy.

Już w trzeciej generacji pojawiła się duża, zunifikowana seria komputerów. W przypadku dużych i średnich maszyn w USA jest to przede wszystkim rodzina IBM 360/370. W ZSRR lata 70. i 80. XX w. to czas powstania zunifikowanych serii: ES (ujednolicony system) komputerów (maszyny duże i średnie), SM (system małych) komputery i” Elektronika» ( seria mikrokomputer).

Bazowały na amerykańskich prototypach firm IBM i DEC (Digital Equipment Corporation). Stworzono i wypuszczono dziesiątki modeli komputerów, różniących się przeznaczeniem i wydajnością. Ich produkcję praktycznie zakończono na początku lat 90-tych.

IV generacja komputerów: komputery projektowane od \(1975\) do początków lat 90-tych

W \(1975\) IBM jako pierwszy rozpoczął przemysłową produkcję drukarek laserowych.

W \(1976\) IBM tworzy pierwszą drukarkę atramentową.

W \(1976\) powstał pierwszy komputer osobisty.

Steve'a Jobsa i Steve Woźniak zorganizował przedsiębiorstwo zajmujące się produkcją komputerów osobistych ” Jabłko», przeznaczony dla szerokiego grona użytkowników nieprofesjonalnych. \(Apple 1\) został sprzedany po bardzo interesującej cenie - \(666,66\) dolarów. W ciągu dziesięciu miesięcy udało nam się sprzedać około dwustu zestawów.

W \(1976\) pojawiła się pierwsza dyskietka o średnicy \(5,25\) cala.

W \(1982\) IBM rozpoczął produkcję komputerów IBM PC z procesorem Intel 8088, który określił zasady otwartej architektury, dzięki której każdy komputer można złożyć jak z kostki, biorąc pod uwagę dostępne środki i z możliwością późniejsza wymiana bloków i uzupełnień na nowe.

W \(1988\) stworzono pierwszego wirusa-robaka, który infekował pocztę elektroniczną.

W \(1993\) rozpoczęła się produkcja komputerów IBM PC z procesorem Pentium.

1. Podstawa elementu: duże układy scalone (LSI).
2. Połączenie elementów: płytki drukowane.
3. Wymiary: komputery kompaktowe, laptopy.
4. Wydajność: \(10-100\) milionów operacji na sekundę.
5. Działanie: systemy wieloprocesorowe i wielomaszynowe, dowolni użytkownicy komputerów.
6. Programowanie: bazy danych i banki danych.
7. RAM: \(2-5\)MB.
8. Przetwarzanie danych telekomunikacyjnych, integracja z sieciami komputerowymi.

V generacja komputerów: rozwój od lat 90. XX wieku

Podstawą elementu są ultrawielkoskalowe układy scalone (VLSI) wykorzystujące zasady optoelektroniki (lasery, holografia).

Foka

Również interesujące:

Jak zwrócić laptopa do sklepu – czy można go zwrócić?

Rok, w którym trafił do sprzedaży pierwszy układ scalony wykonany na płytce krzemowej. Rok, w którym trafił do sprzedaży układ scalony

Programowanie mikrokontrolerów AVR dla początkujących

Zalecamy przeczytanie:

2023-11-25 00:08:15

Parametry cieplne reaktora, zespołów paliwowych i prętów paliwowych

2023-11-25 00:08:15

„Rozwój algorytmu VBA

2023-11-25 00:08:15

Interesujące fakty na temat wirusa komputerowego

Kontynuując temat:

Sieci

Nosow Nikołaj Nikołajewicz

Matka Ninoczki codziennie chodziła do pracy, a babcia Ninoczki zostawała przy niej. Nauczyła Ninoczkę, jak się ubierać, prać, zapinać guziki w staniku i butach...