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

ние в КБ-1 лаборатории по микроэлектронике. Лаборатория присту- пает к активной работе, привлекая к ней многочисленные НИИ и ву- зы в качестве контрагентов. Идеи микроэлектроники начали распро- страняться по стране. Так Ф.В. Лукин, сам того не подозревая, начал готовить теоретический задел и кадры для Центра микроэлектроники

вЗеленограде, который через три года ему предстояло создавать.

Вэто же время А.И. Шокин с группой специалистов из аппарата ГКЭТ пришел к выводу о необходимости создания и развития прин- ципиально новой подотрасли – микроэлектроники. Именно подот- расли, т.е. системы научно-исследовательских институтов (НИИ), конструкторских бюро (КБ), опытных и серийных заводов, распреде- ленных по всей стране и решающих все специальные проблемы по освоению и тиражированию изделий микроэлектроники. С 1959 г. он направлял группу специалистов в США на стажировку и изучение планарной кремниевой технологии. И когда А.А. Колосов обратился к К.И. Мартюшову (заместителю А.И. Шокина) с результатами своих работ и усилий по координации, он встретил полное понимание.

К.И. Мартюшов предложил организовать конференцию, где со- брались бы нужные руководители и специалисты из разных ве- домств. Такая конференция состоялась в конце 1961 г. С основным докладом выступил А.А. Колосов, с содокладом о системах памяти – Ф.Г. Старос – директор СКБ-2 в Ленинграде. Затем А.А. Колосова и К.И. Мартюшова пригласили к А.И. Шокину, обсудили проблему и пришли к выводу о необходимости создания единого Центра микро- электроники (ЦМ).

Идея ЦМ состояла в образовании инновационного центра микро- электроники – локально размещенного функционально полного ком- плекса НИИ с опытными заводами, решающего все специфичные проблемы создания и применения ИС. В ЦМ должны разрабатывать- ся специальные материалы, технологическое и контрольно- измерительное оборудование, непосредственно ИС, РЭА на их осно- ве. Все это должно отрабатываться на опытных заводах и переда- ваться для массового тиражирования на серийные заводы. В СССР

уже умели создавать научно-производственные центры (Фрязино) и А.И. Шокин имел соответствующий опыт.

Для создания подобного ЦМ было необходимо выделение не- большого автономного, но близко от Москвы расположенного города и создание в нем НИИ и опытных заводов. Место для такого города было найдено. С 1958 г. у станции Крюково вблизи от Москвы для легкой промышленности уже велось строительство города-спутника

51

(название «Зеленоград» он получил в 1963 г.). Но для развертывания работ по созданию ЦМ требовалось постановление партии и прави- тельства, а для его выхода было нужно согласие первого секретаря ЦК КПСС и Н.С. Хрущева. А.И. Шокин начал подготовку.

Постановление

Главной базой для подготовки постановления о создании ЦМ и всех сопутствующих документов, плакатов и экспонатов стал НИИ «Пульсар». Курировали подготовку В. Н. Малин (зав. Общего отдела ЦК КПСС), И.Д. Сербин (зав. Оборонного отдела ЦК КПСС) и Л.В. Смирнов (Председатель Военно-промышленной комиссии). В начале 1962 г. А.И. Шокин добился согласия Н. С. Хрущева на проведение небольшой выставки с докладом в перерыве заседания Президиума ЦК КПСС. Здесь важно, что Н.С. Хрущев идею уже воспринял и с ходу не отверг. Мероприятие состоялось, и Хрущев согласился на дальнейшее рассмотрение предложения. Он не просто согласился, но выделил для себя проблему микроэлектроники как важную: вскоре, в марте 1962 г., когда ему доложили о проблемах строительства горо- да-спутника, Н. С. Хрущев сказал: «Надо переговорить насчет мик- роэлектроники». И, по-видимому, переговорил с А.И. Шoкиным – вскоре в Спутник на рекогносцировку приехал Ф.Г. Старос.

Параллельно с подготовкой постановления планомерно развора- чивались работы по созданию технологии производства гибридных (в СКБ-2) и планарных (в Пульсаре) интегральных схем.

Для окончательного решения нужна была ситуация, в которой сошлись бы Н.С. Хрущев, микроэлектроника и демонстрация ее пре- имуществ на понятном ему примере. А.И. Шокин такую ситуацию создал. 4 мая 1962 г. в Ленинграде планировалось совещание с уча- стием Н.С. Хрущева по проблемам судостроения, а одной из важ- нейших проблем была бортовая электроника. А.И. Шокин применил весь свой организационный опыт и аппаратное искусство, и совме- щение нужных событий во времени и пространстве наконец состоя- лось. Устроив посещение КБ Староса Хрущевым перед совещанием, Александр Иванович удачно использовал козыри, которые в данной ситуации были у Ф.Г. Староса: его КБ было в Ленинграде, у него бы- ло чем удивить, к показу была подготовлены компактная ЭВМ УМ-1 для оснащения подводных лодок и бытовой приемник «Микро». Они были изготовлены на основе миниатюрных и бескорпусных дискрет- ных элементов, т.е. формально еще не были изделиями микроэлек-

52

троники, но поражали малыми размерами. И визит хорошо удался: «УМ-1» и радиоприемник произвели на Н.С. Хрущева необходимое впечатление. Там же А.И. Шокин доложил проект Постановления о создании ЦМ в Спутнике, в целом одобренный Хрущевым. После интенсивных согласований 8 августа 1962 г. Постановление ЦК КПСС и СМ СССР было подписано.

Как обычно в подобных случаях это было концептуальное поста- новление, первое в череде за ним последовавших. В нем узаконива- лось, что ЦМ быть, что быть ему в городе-спутнике, что отныне про- блема создания и развития отечественной микроэлектроники обрела характер национальной задачи.

Были определены самые общие положения концепции построения ЦМ, в том числе:

–Определен комплексный характер ЦМ с организацией всех ос- новных необходимых НИИ и опытных заводов для разработки и производства интегральных схем (ИС).

–ЦМ придан статус головной организации в стране по микро- электронике с задачами:

–обеспечение разработок и опытного производства ИС на ми- ровом техническом уровне в интересах обороны страны и народного хозяйства;

–обеспечение перспективного научного задела;

–разработка принципов конструирования радиоэлектронной аппаратуры и ЭВМ на основе микроэлектроники, организация их производства, передача этого опыта соответствующим организациям страны;

–унификация ИС, условий их применения в аппаратуре на предприятиях страны;

–подготовка кадров, в том числе специалистов высшей квали- фикации;

–определено локальное размещение ЦМ в Спутнике, где ЦМ становится градообразующей системой.

Постановлением был определен первоначальный вариант состава предприятий ЦМ – пять новых НИИ с тремя опытными заводами: НИИ теоретических основ микроэлектроники, НИИ микросхемотехники, НИИ технологии микроэлектроники, НИИ машиностроения, НИИ спе- циальных материалов, и даны соответствующие задания по их созда- нию.

Необходимо еще раз отметить, что создание ЦМ не было обособ- ленной акцией, это была часть более крупной программы создания

53

новой подотрасли – микроэлектроники, инициатором и организато- ром реализации которой был А.И. Шокин. В различных регионах страны: в Москве, Ленинграде, Киеве, Минске, Воронеже, Риге, Вильнюсе, Новосибирске, Баку и других местах начиналось пере- профилирование имеющихся предприятий ГКЭТ или создание новых НИИ с опытными заводами и серийных заводов с КБ для разработки и массового производства интегральных схем, специальных мате- риалов, технологического и контрольно-измерительного оборудова- ния. Таким образом, ЦМ был всего лишь частью огромного проекта.

Следует учитывать так же особые условия создания и развития отечественной микроэлектроники. Электронная промышленность стран Европы, США, Японии, какой бы жесткой ни была конкурен- ция между фирмами, были участниками широкой международной кооперации. Наша микроэлектроника была полностью исключена из нее. США создали специальный международный (17 стран) комитет КОКОМ – Координационный комитет по экспорту стратегических товаров в социалистические страны – контролирующий все научно- технические и торгово-экономические взаимоотношения западного мира с СССР. КОКОМ разработал положение и огромный (250 стра- ниц) свод правил, по которым СССР нельзя было продавать не толь- ко передовые технологии и изделия, принадлежавшие к области любой высокой технологии, и в первую очередь к микроэлектронике и вычис- лительной технике, но технологическое и измерительное оборудование, материалы, прецизионное станочное оборудование и т.д. Иными сло- вами в нашей электронной промышленности все приходилось делать самим. Конечно, спецслужбам частично удавалось пробивать окру- жающую нас стену КОКОМ и через третьи страны добывать кое- какие изделия, документацию, материалы и оборудование. Но добы- валось далеко не все и в мизерных количествах, только посмотреть и пощупать. Разрабатывать все это и тиражировать в нужных объемах приходилось самим. Иногда полученные образцы копировались, но точную копию сделать было невозможно из-за отличий материалов, технологий, оборудования и т.п. Иногда делали функциональные аналоги, иногда делали полностью собственные разработки, но все- гда разрабатывали и тиражировали сами.

Сразу же после выхода Постановления команда А.И. Шокина приступила к созданию ЦМ (позже Научный центр – НЦ). Постанов- лением ЦМ было дано право принимать на работу специалистов из любой точки СССР, привлекательны были возможности семейного устройства и гарантии быстрого решения жилищных вопросов.

54

А профессионалы и научный задел в микроэлектронике, благодаря предварительным действиям А.И. Шокина, Ф.В. Лукина и А.А. Ко- лосова, к моменту подписания Постановления в стране уже имелись. Началось образование НИИ с опытными заводами: 1962 г. – НИИ микроприборов (НИИ МП) с заводом «Компонент» и НИИ точного машиностроения (НИИ ТМ) с «Элионом»; 1963 г. – НИИ точных технологий (НИИ ТТ) с «Ангстремом» и НИИ Материаловедения (НИИ МВ) с «Элмой»; 1964 г. – НИИ молекулярной электроники (НИИ МЭ) с «Микроном» и НИИ физических проблем (НИИ ФП); 1965 г. Московский институт электронной техники (МИЭТ) с «Про- тоном» (в 1972 г.); 1968 г. – Центральное бюро по применению инте- гральных микросхем (ЦБ ПИМС); 1969 г. – Специализированный вы- числительный центр (СВЦ) с «Логикой» (в 1975 г.). К началу 1971 г. в НЦ в Зеленограде работало 12,8 тыс. человек. В 1976 г. на базе НЦ было создано НПО «Научный Центр» – 39 предприятий в разных го- родах страны, на них работало около 80 тыс. человек.

Единой организации в ЦМ сначала не было, его предприятия под- чинялись 4-му Главку ГКЭТ. Первыми были образованы НИИ МП и НИИ ТМ. Назначенные директора И.Н. Букреев и Е.Х. Иванов наби- рали специалистов и организовывали работу НИИ пока на времен- ных площадях. Им помогали работники Главка и ГКЭТ. Принимал участие и Ф.Г. Старос. Вот как об этом вспоминает И.Н. Букреев: «Старос активно помогал мне. Специалисты НИИ МП стажирова- лись у него в Ленинграде. Кроме того, в 1963 г. он передал нам 4 спроектированные его КБ вакуумные установки для напыления тонких пленок (первые в стране). Мы сразу же стали осваивать тех- нологию и благодаря этому к 1964 г. появились первые микроэлек- тронные изделия. А если бы ждали, пока построят наш институт ма- шиностроения, потеряли бы года 2–3.» Делился Ф.Г. Старос с ЦМ и своими идеями и заделом: в НИИ МП была заново реализована идея микроприемника, уже на основе микроэлектронной технологии. Анг- стрем выпускал разработанный ленинградцами блок памяти на мно- гоотверстных ферритовых пластинах «Куб-2», а в НИИ ТТ его идея была творчески переработана и разработан более технологичный и надежный вариант «Куб-3». Наверное, имеются и другие примеры. Ф.Г. Старос действительно внес определенный вклад в подготовку создания НЦ. Он был одним из активных членов большой команды,

ив этой команде он стоял в первых рядах.

В1963 г. Ф.В. Лукин был назначен заместителем Председателя ГКЭТ, а позже – директором ЦМ. Его заместителем по науке был

55

назначен Ф.Г. Старос, оставаясь начальником ленинградского КБ. Но Ф.Г. Старос имел амбиционные планы на пост директора ЦМ. Не получив ожидаемого, обиделся и фактически самоустранился от вы- полнения функций заместителя директора. Во вред себе и тому делу, на организацию которого положил немало сил. После назначения Лукина он больше в Зеленограде не появлялся».

Руководители создаваемого ЦМ пропадали на работе круглыми сут- ками. В это по-настоящему горячее время Ф.Г. Старос бывает в Зелено- граде только наездами, игнорируя еженедельные планерки. То есть в тя- желой повседневной работе по созданию электронной промышленности, которая требовала не только знаний, но и самоотверженности, он практи- чески не участвует. В результате в 1964 г. появляется приказ об освобож- дении Ф.Г. Староса от должности зам. директора ЦМ.

Первые результаты

ЦМ сразу приступил к созданию принципиально новой продукции. Уже в мае 1963 г. в НИИ ТМ были созданы первые образцы вакуумно- го напылительного оборудования. Во второй половине 1963 г., когда в НИИ МП уже были получены первые результаты по тонкопленочной технологии, был разработан радиоприемник «Микро». Первая его мо- дель была приемником прямого усиления, а вторая, чуть больше по размерам, уже супергетеродинной. Когда в 1964 г. И.Н. Букреев при- вез этот приемник в США на съезд радиоинженеров, он произвел там мировую сенсацию! Статьи в газетах, фотографии: как СССР смог нас обогнать? «Микро» продавали потом за валюту во Францию и Анг- лию. Хрущев брал их с собой за границу как сувениры, дарил Г. Насе- ру, королеве Елизавете.

Радиоприемник «Микро», выполненный по тонкопленочной техно- логии, был первым в стране изделием микроэлектроники, поступив- шим в серийное производство. Разработан приемник был во второй половине 1963 г. в НИИ МП, а его серийное производство в 1964 г. было освоено Ангстремом, который выпустил их около 80 тыс. штук, после чего передал серийному заводу Минрадиопрома в Минске. До середины семидесятых годов этот микроприемник можно было ку- пить в магазинах СССР и Франции.

Уже в 1964 г. НИИ ТТ приступил к созданию серии толстопле- ночных ГИС «Тропа» (А.К. Катман). Никаких технических материа- лов и литературы по этому направлению не было, были только фото- графии микросхем, выпускаемых фирмой IBM. Всю работу начали с

56

нуля: разработку схемотехники, конструкции, материалов, техноло- гии и оборудования, все делали сами.

В1965 г. Микрон начал выпуск первой в Зеленограде полупро- водниковой ИС «Иртыш» (А.П. Голубев), разработанной в НИИ МЭ на основе планарной технологии, созданной в Пульсаре и поставлен- ной на Микроне.

В1966 г. Элма уже выпускает 15 видов разработанных в НИИ МВ специальных материалов, а Элион – 20 типов созданного в НИИ ТМ технологического и контрольно-измерительного оборудования. В 1969 г. Ангстрем и Микрон выпускают уже более 200 типов ИС, а к 1975 г. в НЦ были разработаны 1020 типов ИС. Все это передавалось на серийные заводы. И это было только начало.

Результаты работы НЦ многие годы неплохо смотрелись на уров- не мировой микроэлектроники. Уже первое его изделие – радиоприем- ник «Микро», не имел равных в мире. Первые гибридные ИС соответ- ствовали мировому уровню. Кстати, первыми в мире ИС, облетевшими Луну (в 1969 г.) и вернувшимися на Землю, были ангстремовские Тро- пы. В полупроводниковых ИС мы сначала заметно отставали, но вскоре догнали мировых лидеров. В семидесятые годы наиболее преуспевающей полупроводниковой компанией в мире была фирма Intel. Динамическое ОЗУ емкостью 4 КБ Intel выпустила в 1974 г., Ангстрем – в 1975 г., 16 КБ соответственно в 1977 и начале 1978 г., а 64 КБ обе фирмы выпустили на рынок в 1979 г., практически одновременно. Аналогичная ситуа- ция была и у НИИ МЭ. В начале семидесятых годов директор НИИ МЭ К.А. Валиев ездил в США на фирму Motorola и показал там ИС серии 500 (аналог МС10 000). Исследовав образцы, специалисты фирмы констатировали, что при идентичности топологии, ИС серии 500 имеют более высокое быстродействие, чем их схемы, и были вынуждены кон- статировать, что наша технология лучше. Имеется ряд других подобных примеров.

Кульминацией этого соревнования стал 1979 г., когда в НИИ ТТ была разработана однокристальная 16-разрядная ЭВМ К1801ВЕ1 с архитектурой «Электроника НЦ» (в нынешней терминологии – мик- роконтроллер). Такой ЭВМ за рубежом тогда еще не было. В целом в период с 1964 по 1980 гг. отставание разработок в НЦ по различным типам ИС по сравнению с высшими мировыми достижениями коле- балось в пределах от 0 до 3 лет. Иногда вырывались вперед. Но при- мерно такая же динамика была и у ведущих зарубежных фирм – они то немного отставали от конкурентов, то опережали их. То есть мож- но утверждать, что разработки Зеленоградского НЦ в те годы в це-

57

лом соответствовали мировому уровню. Однако по объемам выпуска интегральных схем отрасль в целом значительно отставала от зару- бежного уровня – средств для развития производственных мощно- стей серийных заводов (а они в микроэлектронике очень дороги) в стране не хватало. В результате резко возросла нагрузка на опытные заводы НЦ, они, в основном, оказались загруженными серийным производством интегральных схем. Это начало пагубным образом ска- зываться на дальнейших перспективах развития микроэлектроники. Возможности отработки на опытных заводах новых материалов, про- цессов, технологических маршрутов, оборудования и изделий оказались резко ограничены. В связи с этим и по ряду других причин примерно с 1980 г. началось прогрессирующее отставание советской микроэлек- троники от зарубежного уровня. Но это уже другая история.

4.4. Проект «Центр электронного материаловедения – Калуга»

По многим причинам интересна история этого проекта, одного из последних доперестроечных проектов Минэлектронпрома, кото- рый показывает тесную связь науки и наукоемкого производства, динамику развития научно-промышленного комплекса практически с нулевой отметки, весьма характерную для российской электроники в целом. Проект интересен и тем, что на протяжении нескольких десятилетий в нем участвовали сотрудники кафедры технологии материалов электроники МИСиС. Поэтому история проекта будет изложена его непосредственным участником и исполнителем, орга- низатором и многолетним директором ВНИИМЭТ – Ф.И. Бусолом′.

Калужские вехи временных лет (Феликс Иосифович Бусол)

«…Хотелось бы поделиться своими личными воспоминаниями о со- бытиях, связанных с созданием, становлением и развитием ВНИИ ма- териалов электронной техники, ставшего признанным флагманом элек- тронного материаловедения страны. Автору посчастливилось пройти с этим институтом многие годы, начиная от момента его основания.

__________

′ Статья, написанная им ориентировочно в 2000–2002 гг., применительно к за- дачам учебного пособия, существенно сокращена, главным образом в части сведе- ний о персоналиях того этапа истории проекта, о котором рассказывает автор. Публикация согласована с автором.

58

Характерной особенностью деятельности наших земляков, вы- дающихся российских ученых, является то, что абсолютное боль- шинство из них проводило исследования вне Калужского края. И это не удивительно, так как вплоть до середины XX века вся наука в России развивалась в основном в Московском и Петербургском уни- верситетах. В Калужской же губернии, как и во многих других, не было ни одного научного учреждения.

Калужская область к началу 1980-х годов по своему научно- техническому потенциалу вошла в число лидеров не только Цен- трального региона, но и страны в целом. И, что не менее важно, она остается в их числе даже в постперестроечный период, когда финан- сирование науки уменьшилось в разы и везде произошел значитель- ный отток кадров. Близость к Москве с ее огромным научно- техническим потенциалом, славное историческое прошлое, быстро развивающаяся промышленность, предопределили уже в первые по- слевоенные годы стремительное развитие в регионе научных учреж- дений по самым актуальным для страны направлениям деятельности.

Следует отметить, что многим вновь создаваемым институтам ус- танавливался статус «всесоюзных НИИ», определявших их роль как головных в отдельных отраслях промышленности. Это привело к по- явлению целой плеяды талантливых руководителей научных коллек- тивов, а также молодых ученых, конструкторов, инженеров.

Таким центром на территории региона стал ВНИИМЭТ – Всесо- юзный научно-исследовательский институт материалов электронной техники Министерства электронной промышленности СССР. Его начало относится к далекому 1962 г., когда Советом Министров

СССР было принято постановление о создании в Государственном комитете по электронной технике целого ряда новых институтов по различным направлениям приборостроения и материаловедения, в том числе ВНИИ материалов электронной техники в Калуге. Оно было продиктовано необходимостью резкого ускорения развития электронной промышленности как базы для создания изделий радио- промышленности, систем управления в оборонных и других отрас- лях промышленности.

По мере ввода новых институтов в число действующих Госкоми- тет по электронной технике в 1965 г. был преобразован в Министер- ство электронной промышленности СССР. Министром был назначен А.И. Шокин, который в итоге создал эту «невероятную промышлен- ность». Добавлю от себя: он создал и ее электронное материаловеде- ние, развитие которого на протяжении более двух десятков лет на-

59

шей совместной работы относил к числу наиболее приоритетных за- дач МЭП.

Главными разработчиками структуры и задания на проектирова- ние ВНИИМЭТа были главный инженер, а затем начальник Главного управления МЭП по направлению «Специальные материалы» Аве- нир Сергеевич Гладков и начальник отдела Анатолий Иванович Калмыков. Это были настоящие руководители, которые постоянно оказывали огромную помощь институту во всех вопросах, связанных с его строительством и развитием.

На начальном этапе главной задачей был выбор и согласование с городскими организациями площадки для строительства здания ВНИИМЭТа. Местом для строительства выбрали жилой квартал практически в центральной зоне Калуги. Одновременно было согласо- вано и строительство пятиэтажного учебного корпуса на улице Гагари- на для филиала МВТУ им. Н.Э. Баумана, открытого в Калуге в 1959 г.

Первым введенным в эксплуатацию объектом (октябрь 1964 г.) был корпус временного размещения, построенный на базе бывшего детского сада. В связи с этим в ноябре 1964 г. приказом Государст- венного комитета по электронной технике ВНИИМЭТ был введен в

число действующих предприятий – этот день и считается датой его создания.

Были установлены основные задачи института: определение на- правлений создания новых материалов для электронной техники; разработка и внедрение прогрессивных технологий и оборудования для их серийного производства; исследование свойств, испытание в изделиях и внедрение новых материалов, обеспечивающих увеличе- ние надежности, долговечности и мощности электронных приборов. С этого момента начато формирование структуры и кадрового по- тенциала института. Уже в начале 1965 г. были организованы лабо- ратории вакуумной плавки металлов, обработки металлов давлением, оксидных катодов, отдел научно-технической информации.

В начале научной деятельности ВНИИМЭТом планировались и выполнялись работы по получению и внедрению в производство но- вых материалов лишь на основе металлов и сплавов – это видно и из названий первых лабораторий. Может показаться странным: как же так, а полупроводники? Ведь в этот период времени в США и других странах на основе изобретенного в 1948 г. транзистора и создания в 1960–1961 гг. первых интегральных схем стремительно развивалась полупроводниковая электроника.

60