苏联导弹防御系统的诞生。 Osokin vs. Kilby,谁真正发明了微电路

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有 3 项集成电路的早期专利和一篇关于它们的文章。

第一项专利(1949 年)属于西门子股份公司的德国工程师 Werner Jacobi,他提议将微电路再次用于助听器,但没有人对他的想法感兴趣。 然后是 1952 年 1956 月达默尔的著名演讲(他多次尝试从英国政府那里推动改进原型机的资金,一直持续到 XNUMX 年,但最终一无所获)。 同年 XNUMX 月,著名发明家 Bernard More Oliver 为一种在普通半导体芯片上制造复合晶体管的方法申请了专利,一年后,Harwick Johnson 在与 John Torkel Wallmark 讨论后,为该想法申请了专利集成电路...



然而,所有这些工作仍然纯粹是理论上的,因为在实现整体方案的过程中出现了三个技术障碍。

Bo Lojek (Bo Lojek. History of Semiconductor Engineering, 2007) 将它们描述为:集成(没有技术方法可以在单片半导体晶体中形成电子元件)、隔离(没有有效的方法来电气隔离 IC 元件)、连接(没有简单的方法可以连接晶体上的 IC 组件)。 只有了解使用光刻技术对组件进行集成、隔离和连接的秘密,才有可能创建成熟的半导体 IC 原型。

美国


结果,原来在美国,这三种解决方案都有自己的作者,专利最终落到了三个公司手中。

1958 年冬天,Sprague Electric Company 的 Kurt Lehovec 参加了在普林斯顿举行的研讨会,Walmark 在会上介绍了他对微电子学基本问题的看法。 在回马萨诸塞州的路上,Lehovets 想出了一个优雅的解决方案——使用 pn 连接本身! Sprague 的管理层忙于公司战争,对 Legovets 的发明不感兴趣(是的,我们再次注意到愚蠢的领导者是所有国家的祸害,不仅在苏联,在美国,这要归功于更大的社会灵活性,这并没有接近这样的问题,至少有一个特定的公司遭受了损失,而不是像我们这样的整个科技方向),并且他将自己限制在自费专利申请。

稍早一点,在 1958 年 XNUMX 月,已经提到的德州仪器 (TI) 的杰克·基尔比 (Jack Kilby) 展示了该 IC 的第一个原型——单晶体管振荡器,完全重复了约翰逊专利的电路和思想,稍晚一点——两个——晶体管触发器。
Kilby 的专利没有解决隔离和粘合问题。 绝缘体是一个气隙——切割到晶体的整个深度,为了连接,他使用铰链安装(!)和金线(著名的“头发”技术,是的,它实际上用于第一个 IC来自 TI,这使它们的技术含量非常低),事实上,Kilby 的方案是混合的,而不是单一的。

但他完全解决了集成问题,并证明了所有必要的组件都可以在晶体阵列中生长。 在德州仪器,领导们一切都很好,他们立即意识到什么样的宝藏落入了他们的手中,于是立即,甚至不等孩子们的疾病得到纠正,就在同一个1958年,他们开始向军队推广这种粗制滥造的技术。 (同时强加于所有可能的专利)。 正如我们所记得的,此时的军方被完全不同的东西所吸引——微型模块:陆军和海军都拒绝了这个提议。


离开德州仪器502型固体电路,正式成为美国第一个“微电路” 故事,非正式地 - 一个成熟的微电路,它不能在任何意义上被考虑:无论是在生产中还是在概念上。 在这种情况下,分立晶体管清晰可见,被切口和着名的可怕“头发接触”隔离,这使得设计不可靠,没有技术并且非常昂贵。 右边是它的第一个预生产原型,1959 年。 照片来自加利福尼亚计算机历史博物馆 (https://www.computerhistory.org)

然而,空军突然对这个话题产生了兴趣,已经来不及撤退了,必须用极其糟糕的“头发”技术以某种方式建立生产。

1960 年,TI 正式宣布世界上第一个“真正的”502 型固态电路 IC 上市。 这是一个多谐振荡器,该公司声称它正在生产中,它甚至以 450 美元的价格出现在目录中。 然而,真正的销售是在1961年才开始的,价格要高得多,而且这种工艺的可靠性很低。 现在,顺便说一句,这些计划具有巨大的历史价值,以至于在西方电子收藏家论坛上长时间搜索拥有原始 TI 502 型的人都没有成功。 总共制造了大约 10000 个,因此它们的稀有性是合理的。

1961 年 8,5 月,TI 为空军制造了第一台基于微电路的计算机(587 个零件,其中 502 个为 51 型),但问题是几乎是手工制造方法,可靠性低,耐辐射性低。 这台计算机是在世界上第一条德州仪器 SN1962x 微电路上组装而成的。 然而,基尔比的技术一般不适合生产,并在 XNUMX 年第三位参与者、仙童半导体公司的罗伯特诺顿诺伊斯闯入该业务后被放弃。


世界上第一台微电路计算机 - 来自 TI 的相同原型(照片来自德州仪器 (TI) 的档案)

Fairchild 遥遥领先于 Kilby 的无线电技术员。 正如我们所记得的,该公司是由真正的知识精英创立的——八位微电子和量子力学领域最优秀的专家,他们逃离了贝尔实验室,摆脱了慢慢疯狂的肖克利的独裁统治。 不出所料,他们工作的直接结果是发现了平面工艺,他们将这项技术应用于 2N1613,这是世界上第一个批量生产的平面晶体管,并从市场上取代了所有其他焊接和扩散选项。

罗伯特·诺伊斯想知道是否可以将同样的技术应用于集成电路的生产,并在 1959 年独立地重复了基尔比和莱戈维茨的道路,将他们的想法结合起来,得出合乎逻辑的结论。 这就是光刻工艺的诞生方式,如今微电路仍在制造的帮助下。


被遗忘的 IP 先驱之一是平面工艺之父让·厄尼 (Jean Ernie) 在他的实验室中。 飞兆半导体 2N709 - 1961 年推出的第一个硅平面晶体管,几乎是一个完成的微电路 - 它仍然需要在同一基板上添加更多。 Seimur Cray 令人难以置信的创造——60 年代最伟大的超级计算机 CDC 6600,于 1963 年组装在 Ernie 的 600000 个平面晶体管上,这份合同为 Fairchild 每台机器赢得了 XNUMX 万美元 (https://www.computerhistory.org/)

由 Jay T. Last 领导的 Noyce 团队于 1960 年创建了第一个真正成熟的单片 IC。 然而,仙童公司靠风险投资家的钱存在,起初他们没有评估所创造的价值(再次,老板的麻烦)。 副总裁要求 Last 关闭该项目,结果是他的团队又一次分裂和离开,于是又有两家公司 Amelco 和 Signetics 诞生了。

在那之后,手册终于看到了曙光,并于 1961 年发布了第一个真正商用的 IC - Micrologic。 又花了一年时间开发出一个由几个微电路组成的成熟的逻辑系列。

这段时间,竞争对手没有打瞌睡,结果顺序如下(括号内是年份和逻辑类型)——德州仪器SN51x(1961,RCTL),Signetics SE100(1962,DTL),摩托罗拉MC300 (1962, ECL), Motorola MC7xx, MC8xx 和 MC9xx (1963, RTL) Fairchild Series 930 (1963, DTL), Amelco 30xCJ (1963, RTL), Ferranti MicroNOR I (1963, DTL), Sylvania SUHL (1963, , Texas Instruments SN54xx (1964, TTL), Ferranti MicroNOR II (1965, DTL), Texas Instruments SN74xx (1966, TTL), Philips FC ICS (1967, DTL), Fairchild 9300 (1968, TTL MSI), Signetics 8200 (1968, TTL) ), RCA CD4000 (1968, CMOS), Intel 3101 (1968, TTL)。 还有其他制造商,如 Intellux、Westinghouse、Sprague Electric Company、Raytheon 和 Hughes,现在已经被遗忘了。

标准化领域的重大发现之一是所谓的逻辑芯片系列。 在晶体管时代,每个计算机制造商,从 Philco 到通用电气,通常都是自己制造机器的所有组件,甚至是晶体管本身。 另外,2I-NOT等各种逻辑电路也可以使用。 可以在他们的帮助下以至少十几种不同的方式实现,每种方式都有自己的优势——便宜和简单、速度、晶体管数量等。 结果,公司开始提出自己的实施方案,这些实施方案最初仅用于他们的汽车。

苏联导弹防御系统的诞生。 Osokin vs. Kilby,谁真正发明了微电路

苏联从未看到过大量关于微电路设计的专业文献,这些文献由美国公司在 1960 年代出版。 定制 TTL 芯片示例,1964 (https://www.computerhistory.org/)

历史上第一个电阻晶体管逻辑就是这样诞生的(RTL 及其类型 DCTL、DCUTL 和 RCTL,于 1952 年开放)、强大且快速的发射极连接逻辑(ECL 及其类型 PECL 和 LVPECL,首先用于 IBM 7030 Stretch,占用大量空间,非常热,但由于无与伦比的速度参数,它被大量使用并体现在微电路中,直到 1980 年代初从 Cray-1 到“Electronics SS LSI”都是超级计算机的标准) ,用于机器的二极管晶体管逻辑更简单(DTL 及其变体 CTDL 和 HTL 出现在 1401 年的 IBM 1959 中)。

当微电路出现时,很明显制造商需要以相同的方式进行选择——他们的芯片内部将使用什么类型的逻辑? 最重要的是,它们将是什么样的芯片,它们将包含哪些元素?

逻辑家庭就是这样诞生的。 当德州仪器 (TI) 发布世界上第一个此类系列 - SN51x (1961, RCTL) 时,他们决定了逻辑类型(电阻器-晶体管)以及微电路中可用的功能,例如,SN514 元件实现了 NOR /与非。


1960 年代的各种美国微电路,作者收藏的照片

结果,世界上第一次明确划分出生产逻辑系列的公司(有自己的速度、价格和各种专有技术)和可以购买逻辑系列并在其上组装自己架构的计算机的公司.

当然,仍然有一些垂直整合的公司,例如费兰蒂、菲利普斯和 IBM,他们更愿意坚持在自己的设施里内外制造计算机的想法,但到了 1970 年代,他们要么消亡了,要么放弃了这个想法。实践。 IBM 是最后一个倒下的,他们使用了一个绝对完整的开发周期——从硅熔化到发布他们自己的芯片和机器,直到 1981 年 IBM 5150(更广为人知的个人电脑,所有 PC 的始祖)问世外面——第一台带有他们商标的电脑,里面——一个别人设计的处理器。

最初,固执的“蓝衣人”试图打造 100% 原装家用 PC,甚至将其投放市场——IBM 5110 和 5120(在原来的 PALM 处理器上,其实是微版的他们的大型机),但由于价格过高,并且与已经诞生的采用英特尔处理器的小型机器不兼容,这两次他们都遭遇了史诗般的失败。 有趣的是,他们的大型机部门至今还没有放弃,直到今天他们仍在开发自己的处理器架构。 此外,他们还以同样的方式完全独立地生产它们,直到 2014 年,他们最终将自己的半导体公司出售给了 Global Foundries。 因此,以 1960 年代风格生产的最后一批计算机消失了——完全由一家公司从里到外消失了。

回到逻辑家族,我们注意到最后一个,它们已经出现在微电路时代,特别是对于它们。 它没有晶体管-晶体管逻辑(TTL,1961 年在 TRW 发明)那么快或那么热。 TTL 逻辑是第一个 IC 标准,并在 1960 年代用于所有主要芯片。

然后是积分注入逻辑(IIL,1971 年底出现在 IBM 和飞利浦,用于 1970 和 1980 年代的芯片)和最伟大的全金属氧化物半导体逻辑(MOS,从 60 年代发展到 80 年代) CMOS 版本,完全占领了市场,现在所有现代芯片的 99% 都是 CMOS)。

第一台微电路商用计算机是 RCA Spectra 70 系列(1965 年)、2500 年发布的 Burroughs B3500 / 1966 小型银行主机和科学数据系统 Sigma 7(1966 年)。 RCA 传统上开发了自己的微电路(CML - Current Mode Logic),Burroughs 在飞兆半导体的帮助下开发了 CTL(互补晶体管逻辑)微电路的原始系列,SDS 从 Signetics 订购了芯片。 这些机器紧随其后的是CDC、通用电气、霍尼韦尔、IBM、NCR、Sperry UNIVAC——晶体管机器的时代已经一去不复返了。


Frank Wanlass 获得专利的 CMOS (CMOS) 逻辑是所有现代芯片和微处理器之母,与 Chih-Tang Sah 一起发明,1963 年 RCA COSMAC 1802 (1975) - 世界上第一个 CMOS 微处理器,除其他外,用于伽利略任务到木星。 图片来自作者收藏。

请注意,不仅仅是在苏联,他们的荣耀的创造者被遗忘了。 类似的,相当不愉快的故事发生在集成电路上。

事实上,现代 IP 的出现要归功于 Fairchild 专业人士的协调工作——首先是 Ernie 和 Last 的团队,以及 Dammer 的想法和 Legovets 的专利。 基尔比制作了一个不成功的原型,无法修改,它的生产几乎立即被放弃,他的微电路只有历史收藏价值,没有给技术带来任何好处。 Bo Loek 这样写道:

Kilby 的想法太不切实际,以至于 TI 也放弃了它。 他的专利只​​有作为一种方便且有利可图的筹码才有价值。 如果 Kilby 不是为 TI 工作,而是为任何其他公司工作,那么他的想法根本不会获得专利。

Noyce重新发现了Legovets的想法,但随后退休,所有的发现,包括湿法氧化、金属化和蚀刻,都是其他人做出的,他们也发布了第一个真正商用的单片IC。

结果,这个故事直到最后仍然对这些人不公平——即使在 60 年代,微电路之父被称为 Kilby、Legovets、Noyce、Ernie 和 Last,在 70 年代,这个名单被缩减为 Kilby、Legovets 和 Noyce,然后 - 对 Kilby 和 Noyce 来说,创造神话的顶峰是 Kilby 因发明微电路而获得 2000 年诺贝尔奖。

请注意,1961-1967 年是可怕的专利战争时代。 每个人都在和每个人打架,德州仪器与西屋、斯普拉格电气公司和仙童,仙童与雷神和休斯。 最终,这些公司意识到,他们都不会从自己那里收集所有的关键专利,而在法庭持续的时候——他们被冻结,不能作为资产和带来金钱,所以这一切都以全球和交叉许可告终。那时获得的所有技术。

谈到对苏联的考虑,人们不能不注意到其他国家的政策有时非常奇怪。 总的来说,研究这个话题,很明显,不是描述苏联集成电路开发失败的原因,而是描述他们为什么在美国成功,原因很简单——他们,除了美国,在任何地方都没有成功。

让我们强调一点,重点不在于开发人员的智慧——聪明的工程师、优秀的物理学家和杰出的远见者——计算机科学家无处不在:从荷兰到日本。 问题是一件事——管理。 即使在英国,保守党(更不用说在那里完成了工业和发展遗迹的工党),公司也没有美国那样的权力和独立性。 只有在那里,企业代表才能平等地与当局交谈:他们可以在几乎没有控制权的情况下向任何他们想要的地方投资数十亿美元,在激烈的专利战中汇聚,吸引员工,在弹指之间找到新公司(同样的“投掷肖克利的“奸诈八”可以追溯到美国当前半导体业务的 3/4,从仙童和 Signetics 到英特尔和 AMD)。

所有这些公司都处于持续的生命活动中:他们搜索、发现、捕获、破坏、投资——并像活生生的自然一样生存和进化。 世界上其他任何地方都没有这样的风险和企业自由。 当我们开始谈论国内的“硅谷”——泽列诺格勒时,这种差异会变得尤为明显,那里同样是聪明的工程师,在无线电工业部的枷锁下,不得不把他们90%的才华花在复制几年的时间上美国的事态发展,以及那些顽固前进的人——尤迪茨基、卡尔采夫、奥索金——很快就被驯服并被赶回党的轨道。

斯大林元帅本人在 7 年 1953 月 18 日接受阿根廷大使 Leopoldo Bravo 的采访时说得很好(摘自《斯大林 I. V. Works. - T. 2006. - Tver: Information and Publishing Centre "Union", XNUMX):

斯大林说,这只是暴露了美国领导人的思想贫乏,他们有很多钱,但脑子里很少。 他同时指出,美国总统通常不喜欢思考,而更喜欢使用“大脑信任”的帮助,尤其是罗斯福和杜鲁门,他们显然相信,如果他们有钱,没必要。

结果,党和我们一起想,但工程师做到了。 因此结果。

日本


实际上类似的情况发生在日本,那里的国家控制传统当然比苏联的要软很多倍,但在英国的水平上相当(我们已经讨论了英国微电子学派的情况)。

在日本,到 1960 年,计算机行业有四个主要参与者,其中三个是 100% 的政府所有。 最强大 - 贸易和工业部 (MITI) 及其技术部门,电气工程实验室 (ETL); 日本电话电报(NTT)及其芯片实验室; 从纯粹的财务角度来看,最不重要的参与者是教育部,它控制着着名国立大学(尤其是东京,在那些年声望与莫斯科国立大学和麻省理工学院类似)的所有发展。 最后,最后一个参与者是最大的工业公司的联合企业实验室。

日本也与苏联和英国如此相似,以至于这三个国家在第二次世界大战期间都遭受了严重的损失,并且它们的技术潜力降低了。 此外,日本在 1952 年之前一直处于占领状态,直到 1973 年都处于美国的密切金融控制之下,直到那时日元汇率通过政府间协议严格盯住美元,日本国际市场从1975(是的,我们不是在谈论他们自己应得的,我们只是在描述情况)。

结果,日本人能够为国内市场制造出几款一流的机器,但同样的,微电路的生产也打了个哈欠,当他们的黄金时代在 1975 年后开始时,真正的技术复兴(1990 ,当日本的技术和计算机被认为是世界上最好的,并且令人羡慕和梦想时),这些奇迹的产生被简化为对美国发展的同样复制。 虽然,我们必须给他们应得的,但他们不仅复制,而且将任何产品拆解、研究和改进到最后一个螺丝钉,因此,他们的计算机比美国原型机更小、更快、技术更先进。 例如,他们自己生产的第一台 IC 计算机 Hitachi HITAC 8210 于 1965 年与 RCA 一起问世。 对日本人来说不幸的是,他们是世界经济的一部分,这种伎俩不会逍遥法外,由于 80 年代与美国的专利战和贸易战,他们的经济陷入停滞,几乎仍然停滞不前。直到今天(如果你还记得他们所谓的“第五代机器”的史诗般的失败......)。

与此同时,飞兆半导体和TI在60年代初都曾试图在日本建立生产设施,但遭到了MITI的强烈抵制。 1962年,通产省禁止仙童投资已经在日本购买的工厂,经验不足的诺伊斯试图通过NEC公司进入日本市场。 1963 年,NEC 管理层据称是迫于日本政府的压力,从仙童获得了极其有利的许可条件,随后关闭了仙童在日本市场独立交易的能力。 直到交易达成后,诺伊斯才得知 NEC 总裁兼任 MITI 委员会主席,该委员会正在阻止仙童交易。 1963 年,TI 在与 NEC 和 Sony 有过负面经历后,试图在日本建立生产。 两年来,MITI 拒绝对 TI 的申请作出明确答复(同时窃取他们的微电路并未经许可发布),1965 年美国予以反击,威胁日本禁止进口违反规定的电子设备。 TI 专利,并以禁止索尼和夏普为开端。

贸工部意识到了威胁,开始思考如何欺骗白人野蛮人。 最后,他们建立了一个多端口,推动打破 TI 与三菱(夏普的所有者)之间已经悬而未决的交易,并说服 Akio Morita(索尼创始人)与 TI 达成协议“为了日本人的未来”行业。” 起初,该协议对TI极为不利,近二十年来日本公司一直在发布克隆微电路而无需支付版税。 日本人已经想到他们用强硬的保护主义欺骗了外国佬,然后美国人已经在1989年第二次向他们施压。结果日本人被迫承认他们侵犯了20年的专利并支付了美国国家每年高达 XNUMX 亿美元的巨额专利费,最终埋葬了日本的微电子。

结果,商务部的肮脏游戏和他们对大公司的完全控制以及生产什么和如何生产的法令,让日本侧身,以至于他们实际上被踢出了计算机制造商的世界星系(在事实上,到了 80 年代,只有他们与美国人竞争)。

苏联


最后,让我们继续讨论最有趣的事情——苏联。

让我们马上说,在 1962 年之前那里发生了很多有趣的事情,但现在我们将只考虑一个方面 - 真正的单片(而且,原始的!)集成电路。

尤里·瓦伦蒂诺维奇·奥索金 (Yuri Valentinovich Osokin) 出生于 1937 年(他的父母并不是人民的敌人),并于 1955 年进入 MPEI 机电学院,最近开设了“电介质和半导体”专业,并于 1961 年毕业。 他在 NII-35 的克拉西洛夫附近的主要半导体中心获得了晶体管文凭,从那里他去了里加半导体设备厂 (RZPP) 生产晶体管,工厂本身和研究生 Osokin 一样年轻 - 它是创建的仅在 1960 年。

Osokin 的任命是新工厂的常规做法——RZPP 学员经常在 NII-35 学习并在 Svetlana 接受培训。 请注意,该工厂不仅拥有合格的波罗的海人员,而且位于外围,远离绍金、泽列诺格勒以及与他们相关的所有摊牌(我们将在后面讨论)。 到 1961 年,RZPP 已经掌握了大部分 NII-35 晶体管的生产。

同年,该厂主动开始在平面技术和光刻领域深耕。 在这方面,他得到了 NIRE 和 KB-1(后来的“Almaz”)的协助。 RZPP 开发了苏联第一条用于生产平面晶体管“Ausma”的自动生产线,其总设计师 A.S. Gotman 突然想到一个好主意——既然我们还在芯片上冲压晶体管,为什么不立即用这些晶体管组装它们呢?

此外,Gotman 根据 1961 年的标准提出了一项革命性的技术——将晶体管引线不与标准支脚分开,而是将它们焊接到带有焊球的接触垫上,以进一步简化自动安装。 事实上,他打开了一个真正的 BGA 封装,它现在被用于 90% 的电子产品——从笔记本电脑到智能手机。 不幸的是,这个想法没有进入该系列,因为技术实施存在问题。 1962 年春天,NIRE V.I.Smirnov 的总工程师要求 RZPP S.A. Bergman 的负责人寻找另一种方法来实现 2NE-OR 类型的多元件电路,通用用于构建数字设备。

RZPP 的负责人将这项任务委托给了年轻的工程师 Yuri Valentinovich Osokin。 作为技术实验室、光掩模开发和制造实验室、测量实验室和中试生产线的一部分,组织了一个部门。 当时,一项制造锗二极管和晶体管的技术被提供给 RZPP,并以此作为新开发的基础。 并且已经在 1962 年秋天,获得了锗的第一个原型,正如他们当时所说的那样,获得了坚实的 P12-2 计划。

奥索金面临着一项全新的任务:在一个晶体上实现两个晶体管和两个电阻器,在苏联没有人做过这样的事情,而且在 RZPP 中没有关于 Kilby 和 Noyce 工作的信息。 但是 Osokin 的团队出色地解决了这个问题,并且以与美国人完全不同的方式解决了这个问题,不是使用硅,而是使用锗介电晶体管! 与德州仪器不同的是,里加的人通过连续三次曝光立即为它创造了一个真正的微电路和一个成功的技术流程,事实上,他们与诺伊斯团队同时以绝对原创的方式做到了,并获得了同样有价值的产品从商业的角度。


奥索金斯卡娅微电路。 上方和右侧 - 第一个 P12-2,下方 - 一个由四个微电路组成的块(照片 https://www.computer-museum.ru)

奥索金本人的贡献有多大,他是诺伊斯的类似物(Last 和 Ernie 团队执行的所有技术工作)还是完全原创的发明者?

这是一个谜,笼罩在黑暗中,就像与苏联电子设备有关的一切。 例如,曾在 NII-131 工作过的 V. M. Lyakhovich 回忆道(以下引用 E. M. Lyakhovich 的独特著作“我来自第一世”):

1960 年 2 月,我实验室的一名工程师,一名物理学家,Lev Iosifovich Reimerov,提议在同一个封装中使用带有外部电阻器的双晶体管作为通用元件 401NE-OR,向我们保证该提议在实践中已经在现有的 P403 晶体管制造工艺流程中提供 - P1960,他从他在 Svetlana 工厂的实践中非常了解...这几乎就是所有需要的! 晶体管的关键工作模式和最高水平的统一……一周后,Lev 带来了晶体结构的草图,在该草图上,在两个晶体管的公共集电极上添加了一个 pn 结,形成了一个分层电阻器…… 24864 年,列夫为其提案颁发了作者证书,并收到了 1962 年 XNUMX 月 XNUMX 日第 XNUMX 号装置的肯定决定。

在当时在 Svetlana 工作的 OV Vedeneev 的帮助下,这个想法体现在硬件中:

夏天,我被召唤到雷默的入口处。 他想出了一个想法,在技术上和技术上制定一个“非或”方案。 在这样的设备上:锗晶体附着在金属基底(硬铝)上,在其上形成了四层具有 npnp 导电性的层......熔接金引线的工作由年轻的安装人员 Luda Turnas 很好地掌握,我带来了她上班。 最终的产品被放置在陶瓷饼干上......只需用拳头握住它,就可以从工厂入口轻松取出多达 10 个这样的饼干。 我们为 Leva 制作了数百个这样的饼干。

通过检查站的移除在这里不是偶然提到的。 初始阶段的所有“硬计划”工作都是一场纯粹的赌博,很容易结束,开发人员不仅必须使用苏联典型的技术技能,还必须使用组织技能。

前几百块在几天之内就悄然产生了! ... 在剔除参数可接受的设备后,我们组装了几个最简单的触发电路和一个计数器。 一切正常! 在这里 - 第一个集成电路!
今年六月1960。
... 在实验室中,我们在这些实体图上制作了典型单元的演示组件,放置在有机玻璃面板上。
... NII-131 Veniamin Ivanovich Smirnov 的总工程师应邀参加了第一个固体电路的演示,并告诉他这个元素是通用的... 固体电路的演示给人留下了深刻的印象。 我们的工作得到了批准。
... 1960年131月,NII-XNUMX的总工程师、固体电路的发明者李雷梅罗夫工程师和实验室负责人我带着这些手工艺品前往莫斯科,向主席展示了我们的产品国家电力工程委员会 VD Kalmykov 和他的副手 A. I. Shokin。
...在。 D. Kalmykov 和 A. I. Shokin 对我们所做的工作给予了积极评价。 他们注意到这方面工作的重要性,并建议在必要时联系他们寻求帮助。
... 在向部长报告以及部长对我们在锗固体电路的创建和开发方面所做的工作的支持后,VISmirnov 立即下令创建一个固体电路物理实验室和一个实验生产场所...在 1960 年期间进行了创建固体电路部分的所有主要工作。 1961 年第一季度,在 Svetlana 工厂的朋友的帮助下(焊接金引线、基极和发射极的多组分合金),我们在现场制造了我们的第一批固体电路。

在第一阶段的工作中,基极和发射极的多组分合金在 Svetlana 工厂获得,金引线也被带到 Svetlana 进行焊接,因为研究所没有自己的安装人员和 50 微米的金线。 事实证明,即使是研究所开发的机载计算机实验样品,是否配备了微电路,大规模生产也是不可能的。 有必要寻找连续工厂。

我们(V.I.Smirnov、L.I. Reimerov 和 I)带着 131 年春天在 NII-1961 制造的 TS 样品前往里加的里加仪器制造厂 (RPZ),其主管是 S.A. Bergman,以确定使用该工厂将来用于批量生产我们的固体电路。 我们知道,在苏联时期,工厂主管不愿意增加任何产品的产量。 因此,我们求助于RPZ,首先可以为我们制造一个实验批次(500个)我们的“通用元件”,以提供技术支持,其制造工艺和材料与那些完全一致用于制造 P401 - P403 晶体管的 RPZ 技术生产线。
......从那一刻起,我们的入侵开始了“在连续工厂中转移”用粉笔在黑板上绘制并通过技术口头呈现的“文档”。 电气参数和测量技术展示在一张 A4 纸上,但整理和控制参数的任务是我们的。
...我们的企业原来拥有相同的邮箱号码 PO Box 233 (RPZ) 和 PO Box 233 (NII-131)。 因此,我们的“Reimerov 元素”的名称——TS-233 诞生了。

制造细节引人注目:

当时,工厂(以及其他工厂)使用手工技术将发射极和基体材料转移到带有来自金合欢树的木钉的锗板上,并手工焊接引线。 所有这些工作都是由年轻女孩在显微镜下进行的。

总的来说,在可制造性方面,这个方案的描述离Kilby不远了……

奥索金的住处在哪里?

我们进一步研究回忆录。

随着光刻技术的出现,可以在现有的晶体尺寸上创建体电阻器而不是分层电阻器,并通过光掩模蚀刻集电板来形成体电阻器。 LI Reimerov请Yu. Osokin尝试选择不同的光掩模,并尝试在p型锗板上获得300欧姆量级的体积电阻。
... Yura 在 R12-2 TS 中制作了这样一个体积电阻器并认为工作已经结束,因为温度问题已经解决了。 很快,Yuri Valentinovich 给我带来了大约 100 个“吉他”形式的固体电路,集电极中带有体积电阻器,这是通过对 p 型锗集电极层进行特殊蚀刻获得的。
...他展示了这些车辆的工作温度高达 +70 度,合适的车辆的产量百分比是多少,参数范围是多少。 在研究所(列宁格勒),我们在这些实体图上组装了 Kvant 模块。 在工作温度范围内的所有测试均成功

但是,将第二个看似更有前景的选项投入生产并不容易。

电路样本和工艺过程描述被转移到 RZPP,但到那时,带有体积电阻器的 P12-2 的批量生产已经开始。 改进计划的出现意味着停止生产旧计划,这可能会破坏计划。 此外,Yu.V. Osokin 很可能有个人原因保留旧版本 P12-2 的发布。 这种情况叠加在部门间协调问题上,因为NIRE属于SCRE,而RZPP属于SCET。 委员会对产品有不同的监管要求,一个委员会的企业实际上对另一个委员会的工厂没有影响力。 最终,双方达成妥协——保留P12-2版本,新高速赛道获得P12-5指数。

因此,我们看到 Lev Reimerov 是苏联微电路的 Kilby 的类似物,而 Yuri Osokin 是 Jay Last 的类似物(尽管他通常被列为苏联集成电路之父)。

因此,与美国的公司战争相比,更难以理解联盟的设计、工厂和部长阴谋的复杂性,但结论却相当简单和乐观。 整合的想法几乎与 Kilby 同时出现在 Reimer 的脑海中,只有苏联官僚主义和我们研究机构和设计局工作的特殊性以及一系列部长级的批准和争吵将国内微电路推迟了几年。 同时,最初的方案与“头发”502几乎一样,由光刻专家奥索金改进,他扮演国内的Jay Last,也完全独立于Fairchild的发展,大约在同时,为当前 IP 的那个时期准备发布相当现代和具有竞争力的版本。

如果诺贝尔奖颁发得更公平一些,那么让·厄尼、库尔特·莱戈维茨、杰·拉斯特、列夫·雷梅罗夫和尤里·奥索金应该分享创造微电路的荣誉。 唉,在西方,在苏联解体之前,甚至没有人听说过苏联的发明家。

总的来说,如前所述,美国的神话制造在某些方面与苏联相似(以及对任命官方英雄和简化复杂故事的渴望)。 1984年托马斯·里德(TR Reid)的名著《芯片:两个美国人如何发明微芯片并发动革命》出版后,“两个美国发明家”的版本成为经典,他们甚至忘记了自己的同事,更不用说暗示美国人以外的其他人可能突然在某处发明了一些东西!

然而,在俄罗斯,它们的特点也在于记忆力短,例如,在俄罗斯维基百科上一篇关于微电路发明的庞大而详细的文章中,没有任何关于奥索金及其发展的词(顺便说一下,这是不足为奇,这篇文章是一篇类似英文的简单翻译,其中的信息并没有任何痕迹)。

与此同时,更可悲的是,这个想法的创始人列夫·雷梅罗夫被更深地遗忘了,即使在那些提到第一个真正的苏联 IS 的创建的资料中,也只有奥索金被称为他们的唯一的创造者,这当然是可悲的。

令人惊讶的是,在这个故事中,美国人和我表现出的自己完全一样——双方实际上都没有记住他们真正的英雄,而是创造了一系列经久不衰的神话。 令人遗憾的是,一般来说,“量子”的创作只能从单一来源进行恢复 - 由“Scythia-print”出版社出版的“我来自第一个时代”一书2019 年的圣彼得堡,发行量为 80 (!) 个实例。 自然,对于广大读者来说,它在很长一段时间内是绝对无法访问的(至少从一开始就不知道关于 Reimerov 和这个故事的一些东西——甚至很难猜测到底需要在网络上寻找什么,但现在它可以在这里以电子形式获得 这里).

更希望这些优秀的人不要被无耻地遗忘,我们希望这篇文章能成为在创造世界上第一个集成电路的难题中恢复优先权和历史正义的另一个来源。

在结构上,P12-2(以及后续的 P12-5)采用了经典平板电脑的形式,由直径 3 毫米、高度 0,8 毫米的圆形金属杯制成——飞兆半导体才想出了这样的包装一年后。 到 1962 年底,RZPP 试生产了大约 5 辆 R12-2,到 1963 年就生产了几万辆(不幸的是,此时美国人已经意识到自己的实力,并且已经生产了超过其中半百万)。

有趣的是 - 在苏联,消费者不知道如何使用这样的包装,特别是为了让他们的生活更轻松,1963 年,在 Kvant ROC(AN Pelipenko,EM Lyakhovich)框架内的 NIRE,一个模块设计是在四个 P12-2 车辆中开发的——这可能是世界上第一个两级集成的 GIS 诞生的原因(TI 在 1962 年在类似的设计中使用了它的第一个串行微电路,称为 Litton AN/ASA27 逻辑模块——他们用于组装机载雷达计算机)。

令人惊讶的是,不仅诺贝尔奖——甚至他政府的特别荣誉,奥索金都没有得到(雷默甚至没有得到这个——他们完全忘记了他!),他根本没有得到任何关于微电路的东西,只有1966 年晚些时候,他被授予“劳动杰出”奖章,可以这么说,“一般来说,”只是为了工作上的成功。 更进一步——他成长为总工程师并自动开始获得地位奖励,几乎每个至少担任过一些负责职位的人都会挂掉这些奖励,一个典型的例子是他在 1970 年获得的“荣誉勋章”,以及为了纪念工厂转变为 1975 年,他在里加微器件研究所(RNIIMP,新创建的 PA“Alpha”的主要企业)获得了劳动红旗勋章。

奥索金的部门获得了国家奖(只有拉脱维亚的苏维埃社会主义共和国,而不是列宁的,后者慷慨地分配给莫斯科人),而且不是因为微电路,而是因为改进了微波晶体管。 在苏联,为作者申请专利只会带来麻烦、微不足道的一次性付款和精神上的满足,因此许多发明根本没有正式化。 奥索金也不着急,但对企业来说,发明数量是指标之一,所以还是要正规化。 因此,仅在 36845 年,奥索金和米哈洛维奇才收到了用于发明 TC P12-2 的苏联 AS No. 1966。

1964 年,“Kvant”被用于第三代航空机载计算机“Gnome”,这是苏联的第一台(也可能是世界上第一台微电路串行计算机)。 1968年,一系列第一代IS更名为1LB021(GIS收到1HL161和1TP1162等索引),然后是102LB1V。 1964年,根据NIRE的命令,完成了R12-5(103系列)和基于它的模块(117系列)的开发。 不幸的是,Р12-5 制造困难,主要是由于锌合金化困难,晶体制造费力:成品率低,成本高。 由于这些原因,TC P12-5 是小批量生产的,但此时,开发平面硅技术的工作已经在广泛的领域展开。 根据 Osokin 的说法,苏联的锗 IC 的产量尚不清楚,自 60 年代中期以来,它们每年的产量已经达到数十万(唉,美国已经生产了数百万)。

接下来是故事中最搞笑的部分。

如果您要求猜测 1963 年发明的微电路发布的结束日期,那么在苏联的情况下,即使是真正的旧技术狂热者也会投降。 在没有重大变化的情况下,IS 和 GIS 系列 102-117 一直生产到 1990 年代中期,超过 32 年! 然而,它们的发行量可以忽略不计——1985 年,大约生产了 6 台,在美国,它是三个数量级(!)更多。

意识到这种情况的荒谬,奥索金本人于 1989 年求助于苏联部长会议下属的军工委员会的领导,要求将这些因陈旧和劳动强度高而导致的微电路停产,但收到了断然拒绝。 军工联合体副董事长VL Koblov告诉他,飞机飞行可靠,这意味着与废话无关,更换是不可能的。 “侏儒”计算机仍在 Il-76(飞机本身是 1971 年生产的)和其他一些国产飞机的导航员驾驶舱中。


独特的视频可在 链接 - 同样的“侏儒”,里加工厂的教育片


相同 P12-5 上的模块(照片 http://www.155la3.ru)

特别令人反感的是——资本主义的掠夺性鲨鱼热情地窥视彼此的技术解决方案。

苏联国家计划委员会毫不留情——它诞生的地方,它就派上用场! 结果,Osokin 微电路在几架飞机的机载计算机中占据了很小的位置,因此在接下来的三十年中一直被使用! 无论是 BESM 系列,还是各种“Minsky”和“Nairi”——它们都没有在其他任何地方使用过。

此外,即使在机载计算机中它们也没有安装在任何地方,例如 MiG-25 在模拟机电计算机上飞行,尽管它的开发于 1964 年结束。谁阻止在那里安装微电路? 讨论灯更能抵抗核爆炸?

但是美国人不仅在双子座和阿波罗中使用了微电路(而且他们的军用特殊版本完美地经受住了穿过地球辐射带和在月球轨道上工作的考验)。 他们在成熟的军事装备中使用这些芯片(!)。 例如,著名的格鲁曼 F-14 Tomcat 成为世界上第一架飞机,它在 1970 年收到了基于 LSI 的机载计算机(它通常被称为第一台微处理器,但在形式上这是不正确的——F-14机载计算机由几个中型和大型集成的微电路组成,因此同样如此 - 这些是真正完整的模块,例如 ALU,而不是任何 2I-NOT 上的一组离散松散)。


CPK-91 / A24G F4 幻影飞行计算机及其填充物(https://www.youtube.com/user/uniservo/featured)


MOS / LSI MP944 F-14 CADC 和一组 5 个芯片(Ray Holt 于 2013 年在 Cal Poly Pomona 的 IEEE Foothill 学生秋季论坛上发表讲话)

令人惊讶的是,肖金完全认可里加人民的技术,并没有给它丝毫加速(嗯,除了正式批准和在 RZPP 开始批量生产的命令),这个话题的普及,其他研究机构的专家的参与,一般来说,在任何地方都没有考虑过。各种开发,目的是尽快为我们自己的微电路获得一个宝贵的标准,可以独立开发和改进。

为什么会发生?

Shokin 没有完成 Osokin 实验,当时他正在解决在他的家乡 Zelenograd 克隆美国发展的问题,我们将在下一篇文章中讨论这个问题。

结果,除了P12-5,RZPP再不处理微电路,没有开发这个话题,其他工厂也没有转向他的经验,非常遗憾。

另一个问题是,正如我们已经说过的,在西方,所有微电路都是由可以满足任何需求的逻辑家族生产的。 我们仅限于一个模块,该系列仅在1970年Kvant项目的框架内诞生,然后限定:1HL161、1HL162和1HL163——多功能数字电路; 1LE161 和 1LE162 - 两个和四个逻辑元素 2NE-OR; 1TP161 和 1TP1162 - 一个和两个触发器; 1UP161是功率放大器,1LP161是独特的“抑制”逻辑元件。

当时莫斯科发生了什么?

正如列宁格勒在 1930 年代至 1940 年代成为半导体中心一样,莫斯科在 1950 至 1960 年代成为集成技术中心,因为著名的泽列诺格勒就位于那里。 我们将在下一次讨论它是如何建立的以及那里发生了什么。
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34 评论
信息
亲爱的读者,您必须对出版物发表评论 授权.
  1. -19
    13 July 2021 04:27
    一般来说,关于导弹防御只在标题中,但在文章中关于什么样的美国人是伟大的,而苏联工程师不是,资本主义对科学技术的发展是多么幸运,而社会主义不是。
    1. +8
      13 July 2021 05:44
      这篇文章不是关于比较,而是关于发明的演变
      如果我们谈论比较,那么
      - 在苏联,在设计时,在选择组件时,有时会遇到“需要批准”,您有两种方法:陷入批准或将组件置于较低级别;
      - 在帽子里。 国家,在设计的时候,遇到“外国专利”,也有两种方式:买专利或者低级拿。
      结论:两个系统都不成功,哪一个不太成功很难说。
      1. -2
        13 July 2021 10:43
        恕我直言,最成功的系统是开发和生产微电路的单一国有企业。 至少在我读完这篇文章后,我是这么认为的。 这是将收到的开发和开发人员聚集在一个地方,然后组织生产。 唯一的缺点是缺乏竞争,没有办法选择最好的想法:(
      2. INI
        +1
        13 July 2021 18:25
        Quote:塔蒂亚娜·佩尔希纳(Tatiana Pershina)
        结论:两个系统都不成功,哪一个不太成功很难说。

        金钱无处不在(首先),如果一个牧师不知道他在谈论什么,无论是通过教育还是职业,他怎么能向部长证明他有前途。 这是命名法(当时和现在,它们没有区别)。 可悲的是,当然,但是当国防部长是一家家具厂的前任厂长时(毕竟,谢尔久科夫在这方面没有任何改变)...... 请求
        1. +1
          14 July 2021 08:18
          这甚至与金钱或教育无关。 渴望权力的阴谋之王通常寻求领导职位,而不是不怕将正确领域的专家视为专家的自然组织者。
    2. +6
      13 July 2021 05:55
      引用:Vladimir_2U
      美国人有什么了不起,但苏联工程师不

      是的,就像 bae 一样,正是关于苏联工程师的。
    3. +11
      13 July 2021 09:20
      在一篇关于生活的文章中,它就是这样。
      非常感谢作者提供的独特材料。 我期待着继续。 非常好
    4. 社会主义甚至共产主义垃圾
    5. +1
      14 July 2021 18:22
      我也决定:这篇文章很烂。
      1. 0
        15 July 2021 03:06
        引用:Doliva63
        我也决定:这篇文章很烂。

        在这个话题上,几乎相同的个性,只是没有腐烂,有一个中提琴。 伊斯特。 帕维尔·德米特里耶夫 (Pavel Dmitriev) 的“现在还为时不晚”,在这些文章之上。
  2. +12
    13 July 2021 05:49
    优秀的系列文章。 作者 - 不要停!
  3. +1
    13 July 2021 06:17
    但是我们的情报早在 70 年代就偷走了 Tomket 雷达的控制单元! 不过估计也没什么用……
  4. +7
    13 July 2021 07:16
    专家的文章的细致可见一斑!非常感谢作者,不是每次都可以对文章发表评论,但我会一直把荣幸的++++++留给你! hi
  5. -2
    13 July 2021 07:34
    Quote:Sahalinets
    但是我们的情报早在 70 年代就偷走了 Tomket 雷达的控制单元!

    而她做对了! 预算更便宜!
  6. +22
    13 July 2021 08:05
    Alexey,谢谢你的材料 非常好
    双方实际上都没有记住他们真正的英雄

    多亏了这些文章,公众将了解它们 含
  7. +2
    13 July 2021 08:49
    华丽的文章。 非常感谢,作者。 我在这门课上,仍然学到了很多新东西
  8. +1
    13 July 2021 08:52
    我们只能说,即使是现在,晶体管的操作仍然以数字的形式与数学工具无关。 因此,创建计算机的解决方案的所有复杂性和繁琐性。作者有许多优点,揭示了开发的来龙去脉。
  9. 0
    13 July 2021 09:11
    如果我们谈论过程的物理学,或者更确切地说是 pn 结中磁过程的分布,那么绝对没有考虑最重要的物理效应。 因此,所有进一步的架构仍然不完善、效率低下,并且能源和热量产生过程花费巨大。
  10. +2
    13 July 2021 09:13
    信息量大的文章,只有瑕疵
    更不用说工党,他们在那里完成了工业和发展的遗迹

    英格兰工业的残余不是由工党完成的,而是由保守党,特别是玛吉·撒切尔完成的。
    IL-76(以及 1971 年的飞机本身

    这台 60 年代后期的开发机器于 1971 年首次在 Le Bourget 展出,与现代改装完全不同。
  11. +1
    13 July 2021 10:37
    亲爱的作者! 你能说几句关于苏联系列“逻辑T”的事情吗? 这些是逻辑元素 AND、OR、NOT 由离散元素组成
  12. +1
    13 July 2021 10:40
    亲爱的作者! 你能说几句关于苏联系列“逻辑T”的事情吗?
    这是一组逻辑元素AND、OR、NOT等,由板上的离散元素组成,并填充了一个化合物。 我发现他们在 90 年代初在像 STAS 这样的机器人上工作。
  13. +1
    13 July 2021 11:27
    一篇有趣的文章。
    等待继续。
    谢谢。
  14. 0
    13 July 2021 12:11
    精彩的系列文章! 感谢作者 hi
  15. +2
    13 July 2021 12:24
    令人惊讶的是,肖金完全认可里加人民的技术,并没有给它丝毫加速(嗯,除了正式批准和在 RZPP 开始批量生产的命令),这个话题的普及,其他研究机构的专家的参与,一般来说,在任何地方都没有考虑过。各种开发,目的是尽快为我们自己的微电路获得一个宝贵的标准,可以独立开发和改进。

    也许已经在硅 IC 上占有一席之地,这已经证明了自己的合理性。 锗技术被认为是一种备用技术。
    在硅片上,转到主要系列的 IC,但这可能是下一篇文章。
  16. +1
    13 July 2021 13:13
    > 对奥索金和他的发展一无所知(顺便说一句,这并不奇怪)。

    放置是可能且必要的,但您需要从该领域的专家那里获得丰富而丰富的信息。

    非常感谢您提供一本有趣的书的链接。
  17. +1
    13 July 2021 13:59
    Alexey,非常感谢您提供的材料。 我与这个话题和尼安德特人水平的理解无关。
    以易于理解的语言阐述“傻瓜”
    顺便一提。 同志们,你们知道“水壶”这个词是怎么来的吗?
    语言学家认为这种表达来自学生的照片。 六十年代初,山区旅游开始在学生社区中进行。 新手爱拍“茶壶姿势”:左手搁在一边,右手指向上方
  18. 0
    13 July 2021 18:54
    好文章,非常感谢作者,干得好,我会等待继续。
  19. 0
    13 July 2021 19:54
    感谢您提供如此精彩的材料。 VO 上会有更多这样有趣和完善的文章。 作为MIET的毕业生,我真的很想读续集! 我很期待 !!!
  20. 0
    13 July 2021 20:17
    非常感谢作者。 很棒的文章。
  21. -1
    14 July 2021 09:24
    优秀的信息性文章! 向作者致以崇高的敬意。 联盟里有很多有才华的人,甚至现在还有这样的人。 如果他们能够发挥自己的潜力,他们将在科学和技术方面取得很大成就。 但是身边“有效”的管理者太多,这种情况是很难突破的。 一分钟不带钱的东西,现在不说话就扔掉了。
  22. 0
    14 July 2021 09:41
    很棒的文章。 解释,详细。 遗憾的是,我们的工程师无法将他们的想法变为现实。 从文章中可以看出,违法行为是必要的。
  23. 0
    14 July 2021 18:12
    感谢作者提供有关微电路的有趣材料。 我记得我在 PF LCI 获得的文凭 79“水下航行器(鱼雷)的车载计算机......。 饮料
  24. 0
    15 July 2021 11:12
    我部分了解苏联发生的事情。 非常令人失望的是,国家计委的短视和其他争吵导致苏联在这方面虽然有足够的先决条件,但无法占据领先地位。
  25. 0
    17 July 2021 11:24
    如果在八十年代末在 GRAS 系统中使用铁氧体单元上的存储器,我们能说些什么。 而且,这是最后一次修改。 而之前的型号使用133LA3组成解码器。 然后我在这项奇迹技术的保修支持方面工作了一年多。 只是因为这造物的浓密,头发都竖了起来。 概念本身和想法很棒,但元素基础只是橡木。 从研发到生产,显然十多年。 原本可以容纳在很小体积中的东西,结果却要大上数十倍。 社会主义制度本身是绝对笨拙的。 显然,白痴领袖受到了影响。 你还记得那些时光,列奥尼德·伊里奇 (Leonid Ilyich) 陷入了记忆,几乎没有动他的舌头和他的随从。 在 90 年代,所有这些都被描述了。 有多少新近接受培训的年轻微电子专家失业了? 又有多少企业被遗忘? 我们的无线电行业似乎开始呼吸,但一切都被铜盆覆盖。

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