А.А.Щука

Вехи развития отечественной интегральной электроники

На рубеже веков роль микроэлектроники стала решающей как в техническом плане, так и в макроэкономическом аспекте. Вот несколько цифр. Экспорт отечественной продукции состоит из сырья и составляет 36 млрд в год. Прибыль составляет четверть объема экспорта. Годовые обороты американских микроэлектронных фирм составляют около 200 млрд долларов. Это в семь раз больше российского сырьевого экспорта. Роль электроники в развитии страны поняли в Японии, Китае, Корее, странах Юго-Восточной Азии, в Европе, в Канаде...

Россия остается на обочине технического прогресса. А ведь история показывает, что как фундаментальные исследования, так и практические результаты в промышленности еще совсем недавно позволяли нашей стране быть на острие научно-технического прогресса. Вот некоторые вехи в истории микроэлектроники.

Российский период

Начало электроники в России по существу было положено в конце XIX в. работами профессора А.Г.Столетова по фотоэффекту и профессора А.С. Попова в области радиосвязи.

1895, 25 апреля (7 мая) Александр Степанович Попов выступил на заседании физического отделения Русского физико-химического общества с докладом и демонстрацией системы передачи и приема радиосигналов. Устройство позволяло передавать информацию в системе азбуки Морзе на расстояние более 60 метров.

Cоветский период

Бурное развитие электроники произошло в годы становления и расцвета советской науки и техники. Уровень развития исследований и разработок был, как правило, на уровне или выше мирового по всему фронту разработок.

1922 – О.В.Лосев, изучая свойства кристаллического детектора, обнаружил у кристалла падающий участок вольт-амперной характеристики. Он впервые построил генерирующий детектор, т. е. детекторный приемник, способный усиливать электромагнитные колебания. В своем приборе Лосев использовал контактную пару: металлическое острие - кристалл цинкита. На эту контактную пару подавалось небольшое напряжение. Прибор Лосева вошел в историю полупроводниковой электроники как «кристадин».

1926 – физик Я.И.Френкель высказал гипотезу о дефектах кристаллической структуры - «пустое место» или «дырка», которая может перемещаться по кристаллу.

1946 – физик В.Е.Лошкарев открыл биполярную диффузию неравновесных носителей тока в полупроводниках.

1948 – разработка инженером А.В.Красиловым и его группой германиевых диодов для радиолокационных станций.

1949 – во Фрязино (Моск. обл.) в НИИ-160 (НИИ «Исток»). А.В.Красиловым и С.Г.Мадоян впервые наблюдался транзисторный эффект. Создатели отечественного транзистора А.В.Красилов и С.Г.Мадоян опубликовали первую в СССР статью о транзисторах под названием «Кристаллический триод».

1950 – лабораторные образцы германиевых транзисторов были разработаны Б.М.Вулом, А.В.Ржановым, В.С.Вавиловым и др. (ФИАН), В.М.Тучкевичем, Д.Н.Наследовым (ЛФТИ), С.Г.Калашниковым, Н.А.Пениным и др. (ИРЭ АН СССР).

1953 – физик А.Ф. Иоффе на основе исследований термоэлектрических свойств полупроводников создал серию термоэлектрогенераторов.

В ЦНИИ-35 изготовлены плоскостные транзисторы типов П1, П2, П3.

Одним из первых, кто поставил проблему преобразования световой энергии в электрическую с помощью полупроводников, был А.Ф.Иоффе. Основополагающими в области фотоэлектрических свойств полупроводников были работы советских ученых Б.И.Давыдова, И.В.Курчатова, Ю.М.Кушнира, Л.Д.Ландау, В.Е.Лашкарева и В.М.Тучкевича, Ж.И.Алферова и др. Был создан германиевый фотоэлемент, работавший в диодном режиме и управлявшийся светом по обратному току.

1955 – лаборатории профессора С.Г.Калашникова создан германиевый транзистор на частоты 1,0 – 1,5 Мгц.

1956 – инженер Ф.А. Щиголь разработал первые кремниевые сплавные транзисторы типа П501-П503.

1957 – на орбиту выведен первый в истории человечества искусственный спутник Земли на основе отечественной электронной элементной базы.

В НИИ «Пульсар» разработаны кремниевые сплавные транзисторы типов П101-П106.

В СССР выпущено 2,7 миллиона транзисторов.

1958 – вышло Постановление СМ СССР о строительстве под Москвой города-спутника (ныне Зеленоград).

Выпущены первые германиевые транзисторы П605-П609 на частоты до 100 МГц и мощностью до 10 Вт, изготовленные по конверсионной технологии, предложенной В.А.Стружинским.

1963 – создан Центр микроэлектроники в г. Зеленограде, и первым директором стал Ф.В.Лукин. Инженер Ф.А.Щиголь разработал планарный транзистор 2Т312 и его бескорпусной аналог 2Т319, ставший основным активным элементом гибридных схем.

1964 – на заводе «Ангстрем» при НИИ точной технологии созданы первые интегральные схемы ИС-«Тропа» с 20 элементами на кристалле, выполняющие функцию транзисторной логики с резистивными связями.

1965 – Государственный Комитет преобразован в Министерство электронной промышленности СССР во главе с министром А.И.Шокиным

В НИИМЭ в Зеленограде создана технология и начат выпуск первых планарных транзисторов «Плоскость».

Под руководством Б.В.Малина в НИИ-35 (ныне НИИ «Пульсар») была создана первая серия кремниевых интегральных схем ТС-100 (степень интеграции - 37 элементов на кристалле).

1966 – в НИИ «Пульсар» начал работать первый экспериментальный цех по производству планарных интегральных схем.

В НИИМЭ под руководством доктора наук К.А.Валиева начат выпуск логических и линейных интегральных схем.

1968 – Физик Ж.И.Алферов с сотрудниками предложил конструкции лазеров на основе гетеропереходов.

НИИ «Пульсар» выпустил партию первых гибридных тонкопленочных ИС с планарными бескорпусными транзисторами типов КД910, КД911, КТ318, предназначенных для телевидения, радиовещания и связи.

В НИИ МЭ разработаны цифровые и линейные ИС массового применения (серия 155).

1969 – физик Ж.И.Алферов сформулировал и практически реализовал свои идеи управления электронными и световыми потоками в классических гетероструктурах на основе системы арсенид галлия-арсенид алюминия.

1970 – в стране было выпущено 3,6 млн интегральных схем 69 серий, из которых 7 серий – по МОП технологии, 32 серии – по биполярной технологии.

В НИИМЭ разработаны функциональные приборы на полевых транзисторах с затвором Шоттки и приборами Ганна на одном кристалле.

1973 – созданы интегральные схемы для наручных часов со степенью интеграции 1500 транзисторов на кристалл размером 2x2 мм².

Под руководством Э.Е Иванова на заводе «Ангстрем» за пять месяцев был разработан и выпущен калькулятор на основе собственных БИС.

1974 – в научном центре на заводе «Ангстрем» по руководством В.Л.Дшхуняна созданы первые отечественные микропроцессоры.

1975 – организован промышленный выпуск цифровых ИС серий 100 и 500 с быстродействием 2 нс для суперЭВМ «Эльбрус-2».

На заводе «Ангстрем» создана БИС ЗУ динамического типа емкостью 4 Кбит.

1976 – в НИИ «Пульсар» созданы КМОП БИС ЗУ с информационной емкостью 1 Кбит.

Электронная промышленность выпустила 300 миллионов интегральных схем, из них 85% монолитных (полупроводниковых).

На заводе «Ангстрем» была достигнута степень интеграции 20 000 транзисторов на кристалл.

1977 – в НИИМЭ разработан комплект микропроцессорных ТТЛШ серии 589.

1978 – в НИИМЭ разработана ППЗУ типа ТТЛ-556РТ5 для космических систем и ЭВМ «Эльбрус».

1979 – НИИМЭ осуществил поставки ИС для обеспечения программы «Марс-Венера».

На заводе «Ангстрем» создана первая однокристальная микро-ЭВМ, эквивалентная мини-ЭВМ.

1980 – заводом «Микрон» изготовлена 100 000 000 интегральная схема.

1983 – в НИИМЭ организован промышленный выпуск базовых матричных кристаллов БМК И-200 и БМК И-300 для отечественных ЭВМ.

1984 – в НИИТТ был разработан первый персональный компьютер ДВК-1, а на заводе «Ангстрем» он стал выпускаться серийно.

1985 – в НИИМЭ получены тестовые образцы кристаллов ИС с топологической нормой 0,5 мкм. с использованием электронно-лучевой литографии.

1987 – Вошел в строй Центр с использованием синхротронного излучения в городе Зеленограде.

1988 – на заводе «Ангстрем» создан первый 32-разрядный микропроцессор.

1989 – на заводе «Ангстрем» налажен выпуск СБИС памяти емкостью 1 М.

1990 – НПО «Научный центр» поставил для школ 300 тыс. вычислительных машин УК-НЦ. 200 тыс. ДВК поставлены на предприятия.

В электронной промышленности насчитывалось 816 предприятий, организаций и филиалов, из них 232 научные организации с филиалами. Удельный вес отрасли в общем объеме промышленной продукции составлял 2,4%.

Новейший российский период

На постсоветском этапе развития России заметных успехов в области электроники не наблюдается. Проводимые реформы деформировали электронную промышленность, ряд ведущих предприятий электроники - на грани закрытия, другие после так называемого акционирования утратили производственный профиль деятельности. Удельный вес отрасли снизился в 15 раз, эффективно работающие предприятия составляют всего несколько процентов от общего количества.

1991 – распад электронной промышленности СССР, обвал всех рынков сбыта предприятий «оборонки». Предприятия остались без финансового потенциала для конкурентной борьбы.

1992 – НИИМП-ЭЛАС совместно с НПО им. С.А.Лавочкина разрабатывают системы спутниковой связи, предназначенной для оперативного обмена информацией в структурах банковской и финансовых систем.

ОАО «Ангстрем» развернул свои разработки в интересах Юго-Восточной Азии.

1993 – В Зеленограде учреждено российско-китайское предприятие «Корона-Семикондактор» для производства СБИС с топологической нормой 0,8 мкм.

В НИИМЭ разработаны ИС ЭСЛ на 10 000 вентилей с быстродействием 0,15 нс и поставлены в Китай.

1994 – Правительством РФ принята «Российская государственная программа развития электронной техники» на период 1995 – 2000 годы. Реальное финансирование составило 10% от предусмотренных бюджетных ассигнований.

1995 – российская электроника имела годовые объемы вложений 150 млн. долларов, а мировой рынок оценивается в 210 млрд. долларов.

В России только на заводах «Ангстрем» и «Микрон» в Зеленограде можно производить СБИС с топологической нормой 1,2 мкм.

1996 – разработана и принята целевая Программа «Электронная промышленность Москвы – России XXI века»

1997 – Правительством создана холдинговая компания «Российская электроника», в которую вошли 32 предприятия и научно-исследовательских институтов бывшей электронной промышленности. Компанию возглавил Генеральный директор завода «Ангстрем» В.Л.Дшхунян, заместителем стал А.С.Андреев.

На заводе «Микрон» введена производственная линия по выпуску СБИС с проектными нормами 0,8 мкм. на пластинах 150 мм.

В НИИМЭ разработана элементная база БиКМОП ИС на основе самосовмещенной технологии.

Разработана и принята целевая Программа «Электронная промышленность Москвы – России XXI века».

1998 – на СП «Корона» начато промышленное производство СБИС на пластинах кремния диаметром 150 мм с топологическими нормами 0,8 мкм.

1999 – создано Российское агентство по системам управления, призванное координировать научную и производственную деятельность в сфере радиоэлектронике.

Удалось увеличить производство изделий электронной техники на 147% по сравнению с предыдущим годом.

Объем привлеченных инвестиций в три раза превосходит объем государственных ассигнований.

2000 – академик Ж.И.Алферов удостоен Нобелевской премии за основополагающие работы в области информационных и коммуникационных технологий, в частности за открытие явления суперинжекции в гетероструктурах, открытие идеальных гетероструктур арсенид алюминия-арсенид галлия, создание полупроводниковых лазеров на двойных гетероструктурах, создание первых биполярных гетеротранзисторов, солнечных батарей на гетероструктурах. Это исследования 1970-х годов.

Источник: А.А.Щука. Вехи развития отечественной интегральной электроники
// ИИЕТ РАН. Годичная научная конференция 2004 г. М.: Диполь-Т, 2004, с.676-681.

---

© А.А.Щука