IT + Технологии

Развитие процесса выращивания тонкопленочных кристаллов приводит к созданию транзисторов с высокими скоростями переключения.

В 1951 году Гордон Тил и Говард Кристенсен из Bell Labs разработали процесс, который теперь называется эпитаксиальным осаждением, для выращивания тонкого слоя материала на подложке, который продолжает лежащую в основе кристаллическую структуру. Шефталь, Кокориш и Красилов описали подобную работу по германию и кремнию в СССР в 1957 году.

По настоянию Яна Росса, команда Bell Labs под руководством Генри Тойрера использовала химическое осаждение из паровой фазы для добавления тонкого эпитаксиального слоя кремния между базой и коллектором транзистора в 1960 году. Этот подход повысил напряжение пробоя транзистора, при этом значительно увеличив его скорость переключения (1961 Milestone) — две важные характеристики схемотехники.

Дополнительные производственные затраты на дополнительный этап процесса были более чем компенсированы улучшением производительности устройства. Технология была быстро передана Western Electric и использовалась при производстве кремниевых транзисторов для электронной телефонной коммутации в Bell System.

Theurer выступил с докладом об эпитаксиальных транзисторах на конференции по исследованию твердотельных устройств в июне 1960 года, который вызвал широкий интерес. Fairchild использовала эпитаксию для изготовления 2N914, одного из своих самых успешных транзисторов, представленного в марте 1961 года и быстро скопированного Rheem, Sylvania и Texas Instruments. Motorola применила этот процесс для массового производства устройств для автомобильных генераторов. Эпитаксиальный кремний также оказал важное влияние на выход продукции ранних биполярных интегральных схем, позволив гораздо проще выполнять электрическую изоляцию отдельных компонентов схемы. Позднее он нашел широкое применение в производстве МОП-продуктов. Методы эпитаксиального роста также используются для формирования сверхтонких слоев, распространенных в производстве соединений-полупроводников.

Роберт Нойс использует планарный процесс Жана Эрни для патентования монолитной структуры интегральной схемы, которую можно производить в больших объемах.

Получив вызов от патентного поверенного Джона Раллса, который потребовал найти другие способы использования планарного процесса Хорни (1959 Milestone) , соучредитель Fairchild Роберт Нойс задумал идею монолитной интегральной схемы (ИС). Соединяя диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы, диффундирующие в кремний, с алюминиевыми металлическими линиями, нанесенными поверх защитного оксидного покрытия, можно было бы конфигурировать полные электрические схемы на одном кремниевом чипе. Устранив соединения «летающих проводов», это дало бы практический метод производства твердотельных схем Джека Килби. (1958 Milestone)

Нойс подал заявку на патент на «Полупроводниковое устройство и структуру выводов» в июле 1959 года, а группа инженеров Fairchild выпустила первые рабочие монолитные ИС в мае 1960 года. (Веха 1960 года) Они исследовали различные схемы электрической изоляции устройств друг от друга в кремниевой пластине. В конечном итоге они выбрали метод обратного смещения pn-перехода, запатентованный Куртом Леховеком из Sprague Electric. Планарный метод остается фундаментальным подходом, используемым для производства ИС сегодня.

Fairchild и TI много лет вели судебные тяжбы по патентам на интегральные схемы. В конечном итоге суды вынесли решение в пользу Нойса, но к тому времени компании уже заключили соглашение о кросс-лицензионном соглашении, включавшее чистую выплату Fairchild. Килби и Нойс оба получили Национальную медаль науки и сегодня считаются соавторами интегральной схемы. Килби приписывают создание первой рабочей схемы со всеми компонентами, сформированными из полупроводникового материала; Нойсу — схему межсоединений металл-над-оксидом, которая дает монолитную структуру. Поскольку Нойс умер в 1990 году, он не разделил Нобелевскую премию с Килби в 2000 году, но многие считают, что он получил бы ее, если бы был жив.

Многие наивно полагают, что Советский Союз всегда очень сильно отставал от США в плане развития технологий. Они, вероятно, забывают, гражданином какой страны был первый человек в космосе. Более того, не нужно считать, что в СССР инновации были доступны только государственным институтам — нет, те же компьютеры вполне себе предлагались и самым обычным людям. Конечно, за стоимость чего-то вроде ПК можно было купить мотоцикл среднего уровня. Впрочем, как и сегодня, лет 40–50 назад общественные интересы достаточно сильно отличались: кто-то увлекался подкапотным пространством, другие — программированием. На самых интересных советских компьютерах хочется остановиться детальнее.

«БК» (1983)

→ «Бытовые компьютеры» для дома, школ, университетов

Конечно, компьютеры в СССР производились даже сразу в послевоенные годы — чего только стоит какой-нибудь МЭСМ из 1948-го, который считают точкой отсчёта в советской истории ЭВМ. Впрочем, он занимал целую комнату и использовался избранными. Пользовательские же образцы появились ближе к 80-м, и «БК» — их яркий пример. Аббревиатура расшифровывалась как «Бытовой компьютер» — по цене он был сопоставим с цветным телевизором (около 700 рублей) и вполне себе пользовался спросом у советских граждан. Его применяли для обучения, игр и самых разных других задач.

▶︎ Факт: компьютер работал под управлением советской операционной системой DEMOS. Впрочем, в широких кругах она была больше известна под названием UNAS — «у нас». Так энтузиасты пародировали известную за границей UNIX — «у них».

ROBOTRON 1715 (1984)

→ понимал кириллицу, использовался для программирования

Этот персональный компьютер интересен именно своими невероятно широкими возможностями, которыми он обладал. Для того времени, к примеру, были невероятно актуальны текстовые редакторы, которые даже в советском исполнении редко корректно работали с кириллицей — у Robotron 1715 особенных проблем с этим не было. Более того, компьютер затачивался под программирование и комплектовался популярными компиляторами вроде Pascal. Впрочем, о развлечениях тут также не забыли — игр для устройства было достаточно много, включая популярные «Тетрис», «Лабиринт», аналог «Змейки» и даже что-то вроде «Пакмана».

▶︎ Факт: через несколько лет после выхода компьютера разработчик Александр Гарнышев научил подключённый принтер принудительно издавать свои специфические звуки, которые использовались в качестве спецэффектов для игр и других развлекательных проектов.

«АГАТ» (1984)

→ разрабатывался для обучения на базе Apple II

Этот компьютер создавали для широкого распространения в образовательном секторе. В его основу лёг невероятно популярный на тот момент западный компьютер Apple II — впрочем, в серийное производство он поступил гораздо позже шедевра Возняка и Джобса. Технические характеристики для своего времени были вполне себе: 2 КБ в хранилище и до 128 КБ оперативной памяти. Сегодня на подобные спецификации смотреть попросту смешно, но в своё время этого было более чем. А ещё только посмотрите, настолько круто выглядит этот винтажный компьютер в красном корпусе на фото выше!

▶︎ Факт: как и сегодня, в то время компьютеры, в том числе, активно использовались для игр. Собственно, поэтому нет ничего удивительного, что в комплект поставки некоторых вариантов этого устройства входила сразу пара винтажных геймпадов.

«КРИСТА» (1986)

→ поддерживал управление с помощью светового пера

Конечно, это очень условно, но компьютер можно считать чем-то вроде прообраза графического планшета со стилусом для рисования. Да, он комплектовался специальным световым пером, которым можно было водить по особой сенсорной панели, управляя таким образом происходящим на экране. Конечно, речь в данном случае не совсем о рисовании или даже совсем не о рисовании, но вектор эволюционного развития налицо. Устройство комплектовалось кассетой с играми и уроками по изучению Basic. Также интересно, что оно оснащалось советским аналогом процессора Intel.

«РАДИО-86РК» (1986)

→ компьютер нужно было собрать из деталей самостоятельно

Персональные компьютеры 70-х и 80-х во всём мире можно условно разделить на два типа: в сборе и те, что необходимо собрать самостоятельно. Союз в этом плане не стал исключением, хоть подобное явление в стране было, скорее, исключением из правил. «Радио-86РК» оказался самым настоящим конструктором для компьютерных энтузиастов. Нужно было самостоятельно приобрести все детали, включая платы и другие компоненты. После этого комплект предлагалось прошить специальным программным обеспечением и использовать телевизор в качестве устройства вывода.

▶︎ Факт: устройство было достаточно интересным, но особенной популярностью не пользовалось. Собрать его с трудом удавалось даже заядлым энтузиастам радиотехники, а отладка часто вообще становилась невыполнимой задачей.

«ЛЬВОВ ПК-01» (1986)

→ внешней памятью мог выступать бытовой магнитофон

Компьютер предназначался для образовательной отрасли. С помощью него можно было читать книги и использовать другие учебные материалы. В качестве внешнего накопителя в домашних условиях использовали самый обычный кассетный магнитофон — программное обеспечение записывалось прямо-таки на плёнку. Последние модели компьютера даже обладали цветными экранами на 256 оттенков, что было не так уж сильно распространено в Союзе. Жаль, после распада страны производственные мощности тут же свернули. Мог получиться довольно-таки любопытный вариант для всех и каждого, но попросту не успел.

«КОРВЕТ» (1987)

→ один из самых передовых в СССР, с крутой графикой

Конкретного у этого советского компьютера было всего два, но крайне важных преимущества. С одной стороны, в нём использовались достаточно прогрессивные для своего времени аппаратные мощности, которые вполне подходили даже для достаточно серьёзных математических вычислений. С другой стороны, он был вполне себе передовым по графическим возможностям — обрабатывал визуал достаточно быстро. Впрочем, наладить качественное производство решения его создатели в итоге так и не сумели. Решение отличалось большим браком, пользовалось отвратительной популярностью и покупалось лишь по незнанию.

▶︎ Факт: создатели компьютера утверждали, что с точки зрения графической производительности он не только был сопоставим с IBM PC, но даже превосходил его. Впрочем, кому нужна производительность без стабильности.

«МИКРОША» (1987)

→ компьютер с милым названием для семьи и дома

Самым интересным моментом у данного компьютера, конечно, была его стоимость — его продавали за 500 рублей. Зарплата в то время редко достигала даже 200, поэтому подобную сумму вряд ли можно назвать скромной. Впрочем, позволить себе это решение действительно могли многие. За эти деньги поставлялся только сам ПК, встроенный, скажем так, в клавиатуру. Телевизор нужно было использовать свой, а в качестве внешнего накопителя подключали кассетный магнитофон. Для «Микроши» выпускали приложения для работы с текстом, а также калькулятор и компиляторы некоторых языков программирования — всё это записывалось на плёнку.

«АПОГЕЙ БК-01» (1988)

→ невероятно доступный компьютер, доступный многим

Ещё один компьютер, который сложно назвать выдающимся с точки зрения технических характеристик. Впрочем, он выигрывал в стоимости даже у «Микроши». Так как многие в то время вообще ничего не понимали в комплектующих и нюансах использования компьютера, именно цена являлась первоочередным фактором. Кстати, просили за «железку» всего 440 рублей. За эти деньги на неё можно было писать тексты и хранить информацию. Студенты технических вузов могли использовать приложения для расчётов по высшей математике и статистике. Да что там, на этом чуде техники можно было даже играть в примитивные игры.

«ИСКРА 1030» (1989)

→ был создан для учителей, а также их учеников

Советские компьютеры данной модели предназначались для образовательных целей. Причём существовало две модификации устройства: одна затачивалась под студентов, а вторая под преподавателей. Последняя отличалась наличием встроенного жёсткого диска, на котором, по идее, должна была храниться вся учебная информация. Первая же получала её только с внешних носителей. Объём оперативной памяти устройства составлял 256 КБ, но его можно было расширить вплоть до 1 МБ, что для своего времени было вполне конкурентоспособно даже при сравнении с западными аналогами.

Компания Fairchild Semiconductor производит двухдиффузионные кремниевые меза-транзисторы для удовлетворения требований аэрокосмической отрасли.

В начале 1958 года Fairchild Semiconductor получила свой первый заказ на 100 транзисторов по 150 долларов за штуку от подразделения IBM Federal Systems. Ни один из известных производителей не мог выполнить его строгие спецификации для высоковольтного кремниевого транзистора для управления памятью на магнитных сердечниках в бортовом компьютере B-70. Параллельно велись два проекта по разработке. Группа под руководством Гордона Мура разработала npn- транзистор, а Джин Эрни — pnp- транзистор.

Всего за пять месяцев основатели (1956 Milestone) организовали операцию по выращиванию кристаллов (Шелдон Робертс), разработали методы фотолитографического маскирования с использованием 16-миллиметровых объективов кинокамер (Джей Ласт, Роберт Нойс), установили характеристики алюминия, необходимые для изготовления электрических контактов (Мур), и создали собственное производственное и испытательное оборудование (Юлиус Бланк, Виктор Гринич, Юджин Кляйнер) на своем предприятии в Пало-Альто. Опираясь на свое знакомство с технологиями Bell Labs (1954 Milestone) в Шокли, они разработали первый коммерческий кремниевый меза-транзистор с двойным диффузным (эмиттер и база), названный так из-за своей приподнятой платообразной структуры. После успешной поставки npn- транзистора команды Мура устройство было представлено как тип 2N697 и получило большой успех на торговой выставке Wescon в августе 1958 года.

Autonetics выбрала устройство для системы наведения и управления на баллистической ракете Minuteman, крупнейшей оборонной программе той эпохи. В конце 1958 года потенциальная проблема надежности поставила под угрозу выживание новой фирмы. Крошечные частицы, отслаивающиеся от внутренней части металлического корпуса, грозили закоротить открытые соединения на мезаструктуре. Решение Хорни, знаменитый планарный процесс (1959 Milestone) , произвело революцию в отрасли, покрыв открытые соединения диоксидом кремния.