История и методология науки и техники в области электроники и нанотехнологии. Учебное пособие

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»

Кафедра технологии материалов электроники

Д.Г. Крутогин

История и методология науки

итехники в области электроники

инанотехнологии

Учебное пособие

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

Москва 2015

УДК 621.38:004 К84

Р е ц е н з е н т канд. физ.-мат. наук, доцент М.Д. Маленкович

Крутогин Д.Г.

К84 История и методология науки и техники в области электро- ники и нанотехнологии : учеб. пособие / Д.Г. Крутогин. – М. : Изд. Дом МИСиС, 2015. – 102 с.

ISBN 978-5-87623-920-4

Рассмотрены исторические аспекты становления и развития электронной промышленности как отрасли, обеспечивающей компонентную базу радиотех- ники, электроники, вычислительно-информационной техники, т.е. наиболее наукоемких областей техногенной цивилизации. Приоритет отдан истории со- ветской и российской электронной промышленности, развивавшейся в XX веке совершенно особым путем, достигшей значительных, подчас невероятных, ус- пехов и пережившей ряд тяжелых кризисов. Выдающиеся организаторы, гло- бальные проекты, зависимость от политических решений – все это история советской электронной промышленности и опыт на будущее.

Предназначено студентам, обучающимся по направлениям 222 900 «На- нотехнологии и микросистемная техника» и 210 100 «Электроника и нано- электроника», в рамках соответствующей дисциплины учебного плана маги- стратуры и как материал для самостоятельной работы.

УДК 621.38:004

2

3

Предисловие

Электронная промышленность (ЭП) изначально ориентирована на разработку, создание и испытание электронных компонентов: радио- ламп, полупроводниковых приборов, индуктивностей, конденсато- ров, резисторов и т.п. Располагая качественным набором компонен- тов можно собрать простой радиоприемник и радиолокатор, музы- кальный центр и вычислительную машину. Однако такой утилитар- ный подход в электронике соответствовал истине лишь в первые де- сятилетия ее истории и сильно изменился к настоящему времени.

Электроника как наука о компонентах родилась с началом ХХ ве- ка, первый ее специализированный компонент – вакуумная элек- тронная лампа, диод (1902 г.), затем триод (1906 г.). Диод нашел применение в приемных схемах нарождавшейся радиотехники, а триод оказался незаменим в усилительных и генераторных устройст- вах. Поэтому приемно-усилительные лампы (ПУЛ) вот уже столетие сохраняют важнейшие позиции в электронной промышленности. На- ступившая эра полупроводников бесконечно расширила понятие «компонент», но ПУЛ живы и кое в чем незаменимы.

Книг по истории российской электронной промышленности напи- сано множество. Часть этих книг написана профессионалами, твор- цами и участниками важных этапов истории ЭП. Беда лишь в том, что тиражи этих исторических исследований очень малы, многие из них носят частный характер, привязанный к возникновению и дея- тельности отдельных, хотя весьма достойных и важных предприятий. Чтобы сохранить дух и настроение эпохи мы прибегнем к цитирова- нию первоисточников.

Электроника как всякая наука интернациональна, но история электронной промышленности в СССР и РФ не может рассматри- ваться в отрыве от истории страны, в том числе от решений и пози- ции правившей партии или отдельных политических деятелей. За давностью и противоречивостью этих решений они далеко не всегда понятны современникам, их целесообразность и эффективность трудно оценить. Но электронная промышленность в СССР была соз- дана, имела существенные успехи и шансы стать двигателем научно- технической революции в постиндустриальном обществе. Но не слу- чилось! И важно понять – почему?

Науку электронику творили ученые-физики, конструкторы, тех- нологи. Электронную промышленность в России и Советском Союзе

4

развивали и создавали выдающиеся организаторы, равноценные по созидательной мощности И. Курчатову в атомной или С.П. Королеву в ракетно-космической промышленности. Именно об этих людях стоит рассказать будущим специалистам электроники.

В годы Великой Отечественной войны в СССР зародились почти одновременно три научно-технических проекта, которые в значи- тельной степени определили послевоенное развития страны. Атом- ный проект – создание оружия, атомной промышленности и энерге- тики. Проект ракетного, а позже ракетно-космического вооружения и соответствующей промышленности, используемой и для мирного освоения ближнего космического пространства. Третий проект – создание радиоэлектронной промышленности, о чем и будет расска- зано ниже. Довольно быстро стало ясно, что задачи этих трех проек- тов тесно пересекаются и взаимно проникают друг в друга. Доставка ядерного оружия эффективна только с использованием ракет. Управ- ление ракетами и противодействие ракетному оружию возможно только на базе современной электроники. На атомной электростан- ции сотни раз в минуту проверять температуру и давление в сотнях каналов ядерного реактора на протяжении десятков лет может только электроника. Электронные компоненты вторглись во все сферы дея- тельности человека от кухонных машин до астрономии и меняют его образ жизни сильнее, чем атомные и ракетно-космические технологии.

На протяжении десятков лет три отрасли развивались динамично, при поддержке государства и в целом отвечая мировому уровню раз- вития. Но в начале девяностых годов судьба этих промышленных гигантов подверглась испытанию. В условиях жестокого финансово- го кризиса государство сохранило за собой руководство и финанси- рование атомной промышленности, поддержку большей части ра- кетно-космической отрасли. А вот радиоэлектронная отрасль в большей своей части была отпущена (или брошена?) в рыночный механизм выживания и развития, после чего без поддержки государ- ства стала сжиматься и деградировать. Конечно, решения касались не только электроники – в сходных условиях и с похожим результа- том оказалась авиационная промышленность, станкостроение, судо- строение, сельхозмашиностроение и многое другое. Результат этого процесса сейчас принято называть деиндустриализацией России. По прошествии почти четверти века оценить результаты можно так: ра- ботают и строятся атомные электростанции в РФ и за рубежом (Иран, Египет, Венгрия), запускаются спутники (более 80 пусков в 2014 г.), совершенствуются (хотя с трудностями) боевые межконти-

5

нентальные ракеты разных классов. И почти нет заметных успехов в электронной промышленности – множатся отказы электроники в космических аппаратах, на свои немногие боевые и гражданские са- молеты мы вынуждены ставить второсортные импортные электрон- ные компоненты. В магазинах полностью отсутствуют отечествен- ные продукты потребительской электроники: телевизоры, телефоны, плееры, СВЧ печи. Ответственные и безответственные лица в СМИ время от времени вбрасывают лозунг: «В России не было и нет соб- ственной электроники». Но это как раз и неправда и весьма опасная догма, которой нужно противостоять.

6

1. ПЕРВЫЕ ТРИДЦАТЬ ЛЕТ РАДИОПРОМЫШЛЕННОСТИ РОССИИ

Общество беспроволочных телеграфов и телефонов

В начале XX века в России началось бурное развитие радиотеле- графной связи. Одним из энтузиастов и организаторов отечественной радиопромышленности стал Семен Моисеевич Айзенштейн. В 1905 г. в Киеве на средства родителей С.М. Айзенштейн организовал част- ную экспериментальную лабораторию. На деятельность молодого инженера обратил внимание энергичный генерал В.А. Сухомлинов, бывший в те годы командующим Киевским военным округом. При его содействии в 1906–1908 гг. Айзенштейном были построены две радиостанции в Киеве и Жмеринке и показана возможность беспро- волочной радиосвязи на расстоянии 215 верст. Заинтересованность военного, а затем и морского ведомств открывают перед С.М. Ай- зенштейном возможность создать специализированное акционерное общество – «Общество беспроволочных телеграфов и телефонов».

Для функционирования общества необходимы были капитальные вложения. Основными инвесторами явились крупный русский капи- талист Ю.М. Тищенко (200 000 руб.), промышленник и финансист, председатель правления товарищества «Гукасов и К» – П.О. Гукасов (493 000 руб.) и С.М. Айзенштейн (480 000 руб.) при участии в деле его отца – состоятельного купца М.Л. Айзенштейна. Постепенно ценность патентов Айзенштейна в продукции Общества уменьшилась. В связи с этим с июня 1910 г. Общество стало именоваться «Русское общество беспроволочных телеграфов и телефонов» (РОБТиТ). Выяснилось, что реальным заказчиком и потребителем его продукции могло быть только правительство, только заказы военного и морского ведомств могли обеспечить полную производственную занятость завода.

Когда в 1909 г. поступил правительственный заказ на 600 000 руб., стало очевидно, что производственные мощности мастерских в на- емных помещениях на Васильевском острове не в состоянии обеспе- чить его исполнение. Это обстоятельство побудило Общество к срочному созданию собственного завода.

Создавая акционерное общество, его учредители не имели полного представления о влиянии своих конкурентов – фирмы Сименс и Гальске, за которой стоял мощный концерн «Телефункен», компании «Маркони» и других, также стремящихся получить русские правительственные зака- зы. Это сказалось на финансовом положении РОБТиТ. Отчеты за

7

1909–1910 гг. свидетельствуют об убытках. В октябре 1911 г. обще- ство частично интегрировалось с компанией Маркони. Это обеспе- чивало приток новых капиталов в дело, поднимало авторитет Обще- ства за счет привлечения в партнеры опытной фирмы, обладавшей многолетней практикой оборудования регулярных линий дальней радиосвязи. Однако управление обществом в целом оставалось в ру- ках отечественных представителей. Так, Айзенштейн остался не только директором правления Общества, но и директором завода РОБТиТ.

К 1912 г. завод РОБТиТ был уже сложившимся радиотехническим предприятием, способным выпускать радиостанции мощностью 10 и

25кВт и другую радиоаппаратуру.

За 1906–1913 гг. было выпущено 160 искровых радиотелеграфных

станций, в основном для армии и флота, обеспечена связь столиц страны с Мурманском, Тифлисом, Астраханью, Ташкентом. Завод также производил большую номенклатуру радиоприемников детек- торного типа различного назначения.

30 августа 1914 г. между Русским военным ведомством и заводом РОБТиТ был заключен контракт, по которому завод принимал на се- бя изготовление, доставку и установку мощных искровых радио- станций в Москве и Царском Селе, большой приемной и маломощ- ной передающей радиостанции в Твери.

Заинтересованность правительства в создании этих радиостанций была столь велика, что оно согласилось обеспечить первый платеж РОБТиТ в размере 1 113 000 руб. в момент заключения контракта. Помимо собственных радиотехнических аппаратов, устройств и при- боров РОБТиТ обязан был построить целый городок для размещения

втеплых зданиях приемной станции, машинного отделения; здание для передающей станции; агрегатное отделение и два аккумулятор- ных флигеля. Уже в декабре 1914 г. Московская радиостанция начала действовать. С июля 1914 г. заводская радиостанция также начала регулярную работу по поддержанию связи с союзниками. Сюда были направлены для несения службы специалисты офицерской электро- технической школы.

Диапазон волн Московской радиостанции 7000, 9000 и 11 000 м (передатчик), Царскосельской – 5000, 7000 и 9000 м. Передатчики были приспособлены для работы как ключом, так и машинным авто- матом. Автоматы и другие приборы допускали скорость передачи 70 слов в минуту. Прием велся на слух и на регистрирующие аппараты

вдиапазоне волн от 400 до 10 000 м. Будучи однотипными, Москов-

8

ская и Царскосельская радиостанции по мощности входили в число самых крупных в Европе.

Входе войны потребность в средствах связи возрастала. Прави- тельству пришлось обратиться за помощью к союзникам по коали- ции, и в начале 1916 г. Англия и Франция стали направлять на рус- ский фронт связную радиотехническую аппаратуру. Ее частичная доработка велась на производственных мощностях РОБТиТ.

Многие заказы РОБТиТ получило в связи с перевооружением ко- раблей флота. В 1913 г. были заключены контракты с морским ве- домством на поставку 51 судовой радиостанции. Началось внедрение радиосвязи и на подводных судах. Тогда же на флоте зародилась идея создания специальных контрольных, а затем и разведыватель- ных станций. Такие станции, созданные на Балтийском (1914 г.) и Черном (1915 г.) морях в комплексе с береговыми радиопеленгато- рами, в том числе установленными заводом РОБТиТ, в течение всей войны давали ценную информацию о содержании радиопереговоров противника.

Бесспорной заслугой С.М. Айзенштейна является основание в 1912 г. первого в России радиотехнического журнала «Вестник теле- графии без проводов». Он освещал широкий круг проблем – от чисто теоретических до прикладных. Начавшаяся в 1914 г. Первая мировая война прервала выпуск этого журнала и оборвала контакты с Евро- пой, прежде всего для российских филиалов немецких мощных элек- тротехнических концернов. А РОБТиТ принадлежит честь первого национального российского радиозавода.

Общий упадок народного хозяйства России, вызванный последст- виями мировой и гражданской войн, привели к тому, что завод с 1918 г. прекратил свою деятельность и находился в состоянии кон- сервации. Постановлением Президиума ВСНХ от 18 января 1919 г. было принято решение о том, что РОБТиТ включаются в группу за- водов «Объединенные государственные электротехнические пред- приятия слабого тока» (ОГЭП).

Вмае 1919 г. комиссар ОГЭП поручил Айзенштейну принять на себя общее административное управление этими предприятиями, которые стали именоваться 5-й секцией ОГЭП слабого тока, а позд- нее «Государственные объединенные радиотелеграфные заводы» (ГОРЗ) или секция «Радио». Национализацией РОБТиТ (1919 г.) за- кончился первый этап деятельности предприятия. Несмотря на до- вольно короткий отрезок времени (около 10 лет), было сделано до- вольно много – разработан и введен в действие большой ряд радио-

9

станций различного гражданского и военного назначения, сконст- руировано и освоено изготовление многих отечественных радиоком- понентов и, что самое ценное, выросли научные и инженерные кадры для дальнейшего всестороннего развития радиотехники в нашей стране.

Научно-исследовательские организации – заводская лаборатория РОБТиТ, Центральная радиолаборатория и ее преемники

Завод РОБТиТ в Петрограде с 1918 г. перестал выпускать новую продукцию. Только заводская лаборатория, эвакуированная с наиболее ценным оборудованием в начале 1918 г., продолжала свою деятельность в Москве. Сотрудники лаборатории под общим руководством С.М. Ай- зенштейна приняли деятельное участие в работе по проектированию и строительству Московской радиовещательной 100-киловаттной стан- ции на Шаболовке, проект ажурной антенной башни которой разрабо- тал инженер В.Г. Шухов. Лаборатория РОБТиТ, которую возглавил В.М. Лебедев, занималась не только созданием радиостанции, но и разработкой приемной техники (усилителей, приемных аппаратов на радиолампах), а также способов многоканального телефонирования, положивших начало многоканальной радиосвязи.

Принятие в декабре 1920 г. плана ГОЭЛРО и решения VIII Все- российского электротехнического съезда в октябре 1921 г. дали мощный толчок развитию отечественной радиопромышленности. Все национализированные предприятия слабого тока с марта 1920 г. вошли в состав Электротреста, подчинявшегося отделу электротех- нической промышленности ВСНХ. А 1921 г. Президиум ВСНХ при- нял решение о создании Государственного электротехнического тре- ста заводов слабого тока (ГЭТЗСТ), и все предприятия электротех- нической промышленности Северо-западного региона страны, в том числе и бывшего РОБТиТ, перешли в ведение этого треста. Правле- ние ГЭТЗСТ решило организовать новый электровакуумный завод в помещении бывшего завода РОБТиТ. После ряда предварительных мероприятий Правление ГЭТЗСТ на своем заседании выносит реше- ние организовать радиоотдел Треста с подотделами: лабораторией, проектным, монтажным и конструкторским. Для быстрого разверты- вания работ в Петроград была возвращена заводская лаборатория бывшего РОБТиТ. Лаборатории присваивается наименование «Цен- тральная радиолаборатория» (ЦРЛ). Постепенно ЦРЛ стала привле-

10