Несостоявшаяся информационная революция. Условия и тенденции развития в СССР электронной промышленности и средств массовой коммуникации. Часть I. 1940–1960 годы
Шрифт:
После процедуры травления на кремниевой основе остается топологический рисунок, на котором обозначены места дислокации будущих активных элементов (транзисторов). Начинается самый ответственный этап – внедрение в эти области легирующих примесей (мышьяка, бора и т. д.) для создания структур с необходимыми n-n и p-p переходами.
Процесс внедрения примесей осуществляется посредством ионной имплантации, при которой ионы нужной примеси излучаются высоковольтным ускорителем и, обладая достаточной энергией, проникают в поверхностные слои кремния. Этап ионной имплантации завершается созданием необходимого слоя полупроводниковой структуры, в котором могут быть сосредоточены миллионы транзисторов. Далее, транзисторы в нужной последовательности соединяются между собой проводниками – контактами стоков, истоков и затворов. Осуществить
Поскольку за один раз на одной пластине создается несколько десятков процессоров, на следующем этапе они разделяются на матрицы и тестируются. На ранних этапах развития микропроцессорных технологий отбраковывалось более 50 % матриц, сейчас процент выхода выше, но 100 % результата пока еще никто не достиг.
Производство микропроцессоров предъявляет очень высокие требования к качеству материалов, точности работы оборудования и условиям производства. Обработка пластин должна осуществляться по высшему классу чистоты обработки поверхности с отклонением от плоскости не более 1 мкм. Запыленность воздуха не должна превышать 3000 пылинок на 1 м3, а на рабочем месте возле обрабатываемой пластины – не более 30 пылинок. Для сравнения заметим, что в одном кубическом метре обычного городского воздуха содержится около 50 миллионов пылинок.
У этой «идеальной чистоты», к сожалению, есть и обратная сторона, о которой не принято говорить. При изготовлении интегральных микросхем и микропроцессоров используются такие технологии, как эпитаксия, диффузия, травление кристаллов, напыление металлов. Вот, к примеру, какие «ингредиенты» и процессы при этом задействованы: травление плавиковой кислотой (смесь азотной, уксусной и концентрированной серной кислот), испарения которой способны убить всё живое; обжиг в водородных печах; вакуумное напыление алюминия; промывка в активных реагентах – три-хлорэтил и четырех-хлорэтил, ацетон; высокотемпературная диффузия соединениями фосфора с водородом и т. д. Всё это сопровождается выбросами ядовитых летучих соединений в атмосферу, ядовитыми выбросами в водоёмы, в почву…
К разработке микропроцессоров, как следует из мемуаров ветеранов советского электропрома, СССР приступил в 1973 г. Этим занимался Специальный вычислительный центр (СВЦ) завода «Ангстрем» в рамках НИР «Юз-1», совместно с НИИТТ и НИИМЭ. Вначале было принято очень разумное решение: «На основе анализа первых зарубежных МП и лучших ЭВМ разрабатывать универсальный комплект микропроцессорных БИС (МПК) с архитектурой открытого типа, позволяющей строить на нем разнообразные ЭВМ. Повторять зарубежные образцы бессмысленно». [16] Но 29 июня 1976 г. Министр электронной промышленности СССР А. И. Шокин издал приказ № 168 «Об образовании НПО «Научный центр», в соответствии с которым Специальный вычислительный центр прекратил существование. Вместо разработки оригинальных образцов отечественных микропроцессоров началось копирование чужих.
16
См.: Малашевич Б. Разработка вычислительной техники в Зеленограде. Первые отечественные микропроцессоры и микроЭВМ // ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. – 2004, № 7.
На рубеже 1980–90-х годов микросхемы нашли широчайшее применение в вычислительной технике, телефонии, аудиотехнике, медицине, промышленной робототехнике. Однокристальные видеопроцессоры, интегрирующие малосигнальные цепи обработки видеоизображения, произвели революцию в телевизионной технике.
Изготовление ИС всегда требовало чрезвычайно дорогостоящего оборудования. Но, если в 1960-е годы затрата $1 на капитальное оборудование приносила около $10 в виде поступлений от продажи произведенной продукции,
17
Электронная библиотека Института электроники и электротехники (IEEE)// www.ieee.org.
Для стимулирования прогресса микроэлектроники и вычислительной техники правительству США потребовалось подключение всех национальных ресурсов. В 1976 г. разрабатывается так называемая «Программа Пентагона», на основании которой в электронные фирмы из государственного бюджета самой богатой страны мира потекли колоссальные финансовые потоки. Даже по названию понятно, что основная направленность работ была чисто военная. Действительно, ее целью было создание комплекта сверхбольших и сверхскоростных интегральных схем с повышенной радиационной стойкостью. Этот набор с широчайшими вычислительными возможностями предназначался для глобальной спутниковой связи, аппаратуры управления стратегических крылатых ракет и других сверхточных видов оружия.
Выполнение «Программы Пентагона» дало старт развитию технологии микропроцессорной техники и инструментам автоматизации (EDA) нового поколения, которые послужили основой для создания серии недорогих, но мощных профессиональных ЭВМ для инженерно-технических расчетов. Далее, появилась возможность реализации концепции персональных компьютеров (ПК) и создание коммерческих сетей сотовой связи (cellular network).
Первые модели ПК, появившиеся на потребительском рынке в 1970-е гг., сейчас принято называть «домашними» (англ. home computers). Это – Altair, производства компании MITS (на базе процессора Intel 8080), и Apple II производства компании Apple Computer (на базе процессора «6502» от компании MOS Technology).
Altair продавался очень дешево – $397 за шт., при стоимости микропроцессора $200. Таким образом, купить его было «все равно, что украсть». У машины не было ни монитора, ни клавиатуры, ни тем более мыши, но уже имелась операционная система СР/М. Текстовая и символьная информация вводилась с помощью переключателей на передней панели, а результаты отображались на светодиодных индикаторах.
В 1975 г. Пол Ален (Paul Allen), молодой программист из Бостона, в соавторстве со студентом Гарвардского университета Билл Гейтсом (Bill Gates) написали для Altair интерпретатор языка BASIC. С этого заказа, выполненного за несколько дней, началось история непрерывного успеха Microsoft – крупнейшей транснациональной корпорации по разработке и производству программного обеспечения (рыночная капитализация на май 2010 года – $247,23 млрд.).
Altair пользовался популярностью, для него были написаны тысячи программ, однако MITS не имела достаточного опыта для удовлетворения массового спроса, и в 1977 г. основатель компании Э. Робертс продал свой проект фирме Pertec Computer.
Apple Computer II (на базе 8-разрядного микропроцессора M68000 производства компании Motorola) поступил в продажу в 1977 г. по цене $1298 за шт. В машине была реализована поддержка вывода на экран монитора различных цветов, разработаны команды для работы со звуком, имелся контроллер гибких дисков и клавиатура. Всю эту «начинку» удалось вместить в достаточно компактный литой пластиковый корпус бежевого цвета. В отличие от других компьютеров, имевших вид неуклюжих ящиков из листового металла, Apple II выглядел просто красавцем.
Стив Джобс (Steve Jobs) – один из руководителей и основателей фирмы Apple Согр. определял этот тип ЭВМ, как «индивидуальный инструмент для усиления природных возможностей человеческого разума». По его инициативе в 1982 г. Конгресс США рассмотрел «Законопроект о технологическом образовании» (The Technology Educational Act of, 1982, № 5573), в соответствии с которым в школьных классах США в течение 1983 г. предполагалось бесплатно установить 103 тыс. компьютеров Apple-II. «Дети не могут ждать», – веско аргументировал он цель этой акции.