Александр Шокин - Министр невероятной промышленности

• Название: Министр невероятной промышленности
• Автор: Александр Шокин
• Жанр: Биографии и Мемуары

Книга посвящена жизни и деятельности Александра Ивановича Шокина, государственного деятеля, инженера, ученого, министра электронной промышленности СССР, возглавлявшего и создававшего ее с момента выделения в самостоятельную отрасль в течение почти двадцати пяти лет. За это время объем выпускаемой продукции увеличился более чем в сто (!) раз, а Советский Союз стал единственным в мире государством, имевшим возможность создавать самые современные системы вооружения, используя только отечественные электронные компоненты.

По мере того, как общество начинает осознавать истинную высоту вершины достижений, на которую оно так долго и тяжело взбиралось и с которой так быстро свалилось, растет интерес к периоду наибольшего могущества нашей страны, и вряд ли исследователи удовлетворятся только краткими биографическими справками из энциклопедий о тех, кто сумел его достичь.

Книга написана на основе документов, писем из личного архива автора, книг и публикаций в периодике, а также личных воспоминаний, содержит уникальные фотографии.

---

Технология разработки фотошаблонов, которая стимулировала развитие всех литографических методов, настолько усложнилась, что стала невозможной без машинного проектирования. В системе анализа и разработки проектируемой топографии фотошаблона центральным элементом стал диалоговый видеотерминал, снабженный световым пером для внесения изменений. ЭВМ делали все, начиная от проверки логических уравнений и кончая распечаткой команд для установок по производству ИС. Машинное проектирование ИС становилось общепринятым методом. Если большие ЭВМ получали от МРП, то производство мини-компьютеров, необходимых и для проектирования и для управления производственными линиями, было налажено у себя, в шестом главке.

Чтобы получились годные приборы весь цикл производства должен идти в чистейшей среде, исключающей загрязнение поверхности кристалла, и это создает огромные сложности для производства.

Так, технологии изготовления ИС немыслима без создания "чистых комнат", позволяющих уменьшить загрязнение кремниевых пластин пылевыми и другими частичками. Такие помещения начали появляться на предприятиях в конце шестидесятых годов. Для них необходимы были фильтры грубой и тонкой очистки воздуха, малошумящие вентиляторы, создающие ламинарный — безвихревой — поток воздуха в зоне обработки. В первых "чистых комнатах" в 1 м3 где-то не более 3,5 тыс. частичек, но для производства сверхбольших интегральных схем такой воздух был уже слишком пыльным и не годился. Все необходимые компоненты "чистых комнат" были разработаны и выпускались серийно в МЭПе.

Значительную часть времени обработки полупроводниковые пластины проводят в жидких средах. Если кислоты и другие химические материалы закупались у химической промышленности с постоянной борьбой за их немыслимую для химиков чистоту, то вода для промывки кремниевых пластин, которая требуется в огромных количествах, вырабатывалась на самих предприятиях полупроводниковой промышленности. Для этого они должны иметь системы подготовки чистейшей деионизованной воды с двойной дистилляцией и замкнутые контуры ее оборота в водопроводных трубах из нержавеющей стали с очисткой механическими и ионными фильтрами от примесей, ультрафиолетовой очисткой от бактерий и другой органики, поселяющейся в трубах и пр.

С усложнением интегральной технологии возникли трудности соединения миниатюрного кристалла с подложкой гибридной схемы или печатной платы. Самым распространенным решением стало помещение кристалла в корпус из керамики, пластмассы или металла, который с двух сторон имел плоские ленточные выводы, расположенные в два или четыре ряда. Производство корпусов из керамики и металла было налажено на специализированных заводах второго и седьмого главков. Пластмассовые корпуса требовали совершенного инструментального хозяйства для создания точнейших штампов и многоместных пресс-форм, специальной пластмассы, выводных рамок и многого, многого другого. Все это специфическое хозяйство тоже было создано в МЭПе по собственным же разработкам. Особую гордость составляли станки для электроискровой обработки, впервые появившиеся во Фрязино еще в послевоенные годы для производства СВЧ-приборов, а теперь широко распространившихся для изготовления инструмента и оснастки полупроводниковой промышленности.

Последняя стадия полупроводникового производства — технический контроль продукта — для сложной интегральной схемы не могла уже обойтись без дорогостоящего измерительного оборудования с использованием ЭВМ. А.И., прекрасно зная возможности и обязанности МРП, довольно долго упрямо требовал от радистов обеспечения МЭПа измерительными системами для интегральных схем, а те под разными предлогами отказывались. Во всех других подобных случаях А.И. давно махнул бы рукой, а здесь не хотел уступать Калмыкову.

Электронные приборы уже тогда представляли собой очень наукоемкую продукцию. Американские производители электронных компонентов затратили в 1977 году на НИОКР 7 % от общей стоимости продаж продукции, для полупроводниковых приборов и отдельно интегральных схем в 1977 году это составило соответственно 8,5 и 16,4 %, а средний уровень затрат на данные цели для всех фирм обрабатывающей промышленности США, составил только 3,1 % стоимости продаж. Эти проценты, соотнесенные со значительно более высоким объемом производства в США вырастают в громадные затрат, да и они не всегда дают полную картину, поскольку фирмы стараются не учитывать в своей официальной статистике государственное финансирование НИОКР.

Советской электронике таких средств не давали, а требования, в том числе по сроком, увязанным со сроками создания новых систем, оставались, и отсюда вытекала потребность в новых, более эффективных подходах к разработкам интегральных схем. Средство было найдено в переходе к построению с заказчиками комплексно-целевых программ (КЦП). Исходя из сопоставления заявок потребителей с состоянием и прогнозом развития данного направления у себя и за рубежом, в КЦП помимо создания собственно параметрического ряда стали включать разработку базовой технологии, необходимого состава и единиц оборудования, нужных материалов, корпусов, оснастки и т. д. Совмещение системы приборных КЦП с обеспечивающими программами позволяло просчитывать затраты, мощности предприятий, подготовку новых площадей и с нужной достоверностью прогнозировать объемы выпуска различных ИС.

К 1974 году отрасль микроэлектроники развивалась уже главным образом с использованием КЦП. Одна из главнейших называлась "Микропроцессор" и была ориентирована на наиболее важные для текущего момента направления: бортовые ЭВМ для авиации, ракетостроения, кораблестроения, управления станками и технологическим оборудованием. В разработки БИС микропроцессоров были заложены передовые принципы развития таких устройств, предложена микропроцессорная вычислительная система с повышенной производительностью, гибкой перестраиваемой системой команд и расширенными возможностями.

Но прогресс электроники затрагивал не только интегральные схемы, и для поддержки современного уровня аппаратуры требовались все более совершенные новые изделия электронной техники. Не было в мире таких комплектующих, какие бы не могли выпускать в Советском Союзе. Минэлектронпром начал производить новые индуктивные приборы, такие, как трансформаторы и дроссели, в которых были использованы теперь уже привычные ферритовые сердечники. Начался процесс уменьшения габаритов этих изделий и повышения граничной частоты их рабочего частотного диапазона, новые катушки индуктивности с миниатюрными сердечниками были по своим размерам в 1000 раз меньше прежних коммерческих изделий. Производство ферритовых изделий было сосредоточено в седьмом Главном управлении МЭПа.

По-прежнему в аппаратуре широко использовались потенциометры, поскольку схемотехника в основном оставалась пока еще аналоговой, а сервомеханизмы требовали применения электромеханических элементов обратной связи. В ходу были потенциометры самого различного типа: проволочные, керметовые, из проводящей пластмассы, угольные и металлопленочные. Были освоены малогабаритные подстроечные потенциометры.

При разработке конденсаторов основной упор делался на освоение новых материалов и технологии, призванных обеспечить получение большей емкости при меньших габаритах. Новые подстроечные компоненты — потенциометры и конденсаторы перемененной емкости — могли монтироваться непосредственно на печатной плате, а не на передней панели устройства.

Огромная номенклатура коммутационных элементов: разъемных соединителей, кнопочных и галетных переключателей и многое другое выпускалась предприятиями пятого главного управления. И здесь электроника сталкивалась с низким качеством отечественных материалов — металл не давал сочетания необходимой жесткости с усталостными характеристиками.

Ко всем относительно объективным сложностям добавлялись совсем уж субъективные, если не сказать глупые. Весь мир золотил контакты в разъемах, дабы таким способом избежать их окисления, при котором контакты нарушаются, и аппаратура выходит из строя. У нас из соображений ложной экономии — копеечной, так как толщина покрытия составляет не более трех микрон, — это было запрещено. Так же, как и применять тантал в конденсаторах. А ведь тантала в качестве диэлектрика в поляризованных и неполяризованных конденсаторах давал им возможность работать при высоких температурах (с легкостью в пределах 125 °C), да габаритные размеры уменьшались на две трети по сравнению с электролитическими конденсаторами эквивалентной емкости.

Для низковольтных транзисторных схем того периода новые конденсаторы подходили идеально.

Все попытки добиться разрешения применения тантала для конденсаторов или золота для разъемов невоенного применения были тщетны, и проблему эту, вызывавшую справедливые нарекания потребителей, так и не удалось решить. То, что эта копеечная экономия оборачивается громадными потерями при росте весов и габаритов аппаратуры и ее отказов, объяснить ответственным (а точнее — безответственным) чиновникам было невозможно, так как в их сознании электроника по-прежнему оставалась чем-то второстепенным, но с огромными — не по чину — запросами.