У истоков развития микроэлектроники

Малиновский Б.Н.

Одной из ярких страниц в истории развития вычислительной техники явились работы, начатые во второй половине 50-х годов в Ленинграде коллективом, руководимым Филиппом Георгиевичем Старосом и его ближайшим помощником Иозефом Вениаминовичем Бергом. Особенностью этих работ была изначальная ориентация на микроэлектронные технологии. Это позволило получить первые в СССР крупные результаты в создании и внедрении образцов микроэлектронной управляющей вычислительной техники и инициировать организацию Научного центра микроэлектроники в Зеленограде с филиалами в ряде городов Союза.

В 1956 г. при одной из ленинградских конструкторских организаций для ученых была организована специальная (закрытая) лаборатория СЛ-11.

Уже в первые годы ее существования были достигнуты серьезные результаты по созданию экспериментальных образцов пленочных микросхем, интегральных многоотверстных ферритовых пластин для запоминающих устройств и логических узлов ЭВМ с малым потреблением энергии. После посещения СЛ-11 в 1959 г. Д.Ф. Устиновым (бывшим тогда председателем ВПК при СМ СССР) было принято решение об организации самостоятельного КБ под руководством Ф.Г. Староса. Оно было создано в 1961 году и получило название КБ-2 электронной техники. Последствия не замедлили сказаться.

Первым крупным исследованием новой организации, выполненным в рекордно короткий срок (два года), явилась разработка управляющей ЭВМ УМ1-НХ.

УМ1-НХ

В 1962 г. она была принята Государственной комиссией под председательством академика А.А. Дородницына и рекомендована к серийному производству. ЭВМ УМ1-НХ стала предвестницей появления нового класса вычислительной техники — микроэлектронных управляющих ЭВМ. Хотя логическая часть УМ1-НХ, а также ПЗУ констант и команд были выполнены на дискретных элементах, в ней впервые были реализованы принципы и технические решения микросхемотехники. Существенными отличительными характеристиками УМ1-НХ явились низкая для того времени стоимость и высокая надежность работы в производственных условиях. Например, за первые 12 тыс. часов работы в условиях металлургического производства в системе управления нажимным устройством блюминга 1150 на Череповецком металлургическом заводе показатель безотказности УМ1-НХ составил более 1,5 тыс. часов («Сталь», 1971, № 10).

Приоритет УМ1-НХ как первой в мире мини-ЭВМ фактически признали американские специалисты. В обзоре советской вычислительной техники, опубликованном в журнале «Control Engineering», 1966, № 5 под рубрикой «Настольная модель» (desktop model), УМ1-НХ была названа «замечательной» (remarkable) по своим размерам и потребляемой мощности (параметры УМ1-НХ даны в Приложении 16).

По постановлению ЦК КПСС и СМ СССР в 1963 году началось освоение и серийное производство УМ1-НХ на Ленинградском электромеханическом заводе (ЛЭМЗ). В последующие годы ЛЭМЗом было также освоено производство новых устройств для УМ1-НХ, расширяющих ее возможности, используя которые вместе с базовым конструктивом УМ1-НХ, завод выполнял заказы промышленности на управляющие комплексы для конкретных объектов.

Наиболее крупным комплексом, который был изготовлен ЛЭМЗом, является комплекс автоматического контроля и регулирования для 2-го блока Белоярской АЭС (руководитель разработки В.Е. Панкин, КБ-2). Центральная подсистема управления состояла из двух УМ1-НХ, работавших в режиме «горячего» резерва, к которым подключалось около 4 тыс. каналов ввода-вывода, размещаемых в 15 конструктивах типа УМ1-НХ. Комплекс был укомплектован 120 преобразователями «угол-код».

В.М. Вальков

Работой по внедрению комплексов и систем на базе УМ1-НХ руководил один из ближайших в то время помощников Староса Виталий Михайлович Вальков. История внедрения УМ1-НХ в различных отраслях народного хозяйства интересна тем, что было доказано в принципе очевидное положение: для решения целого ряда конкретных задач управления требуются средства вычислительной техники с весьма скромными характеристиками. Это дало толчок многочисленным работам в области использования УМ1-НХ для управления различными объектами.

Итог подвело Постановление ЦК КПСС и СМ СССР от 01.11.1969 года: — «Присуждена Государственная премия СССР Старосу Филиппу Георгиевичу, доктору технических наук, главному конструктору, руководителю работы, Валькову Виталию Михайловичу, Панкину Владимиру Ефимовичу, начальникам отделов, Бергу Иозефу Вениаминовичу, кандидату технических наук, главному инженеру, Бородину Николаю Иннокентьевичу, кандидату технических наук, заместителю главного конструктора, работникам Конструкторского бюро и др. — за разработку малогабаритной электронной управляющей машины и управляющих вычислительных комплексов типа УМ1-НХ и внедрение их в первые цифровые управляющие системы в различных отраслях народного хозяйства».

Одновременно с этими работами в КБ-2 интенсивно развивались исследования в области микроэлектронной технологии, создавались экспериментальные образцы микроминиатюрных логических узлов и узлов памяти ЭВМ, отрабатывались идеи и методы создания микроэлектронной аппаратуры различного назначения.

4 мая 1962 года КБ-2 посетил Н.С. Хрущев. Его сопровождали Устинов, главком ВМФ Горшков, министр электронной промышленности Шокин и ряд других высокопоставленных деятелей военно-промышленного комплекса. Старос сделал четкий и короткий доклад (Хрущев любил доклады в таком стиле) о значении микроэлектроники для обороноспособности страны и научно-технического прогресса СССР в целом. Во время доклада демонстрировались действующие образцы микроэлектронных средств вычислительной техники от УМ1-НХ, микросборок, интегральных узлов памяти до макета микроминиатюрной аппаратуры на бескорпусных транзисторах, имитирующей решения летчика для маневрирования истребителя в бою. Апофеозом стало краткое изложение сути разработанного под руководством Староса проекта Научного центра микроэлектроники.

Результатом посещения КБ-2 Хрущевым был выпуск буквально через месяц (беспрецедентный срок!) постановления ЦК КПСС и СМ СССР о строительстве Научного Центра микроэлектроники в Зеленограде и организации ряда филиалов в Киеве, Минске, Риге, Вильнюсе и др. В разработке проекта научного центра микроэлектроники кроме Староса участвовали И.В. Берг, В.М. Вальков, Н.И. Бородин, Г.Р. Фирдман. Проект предусматривал — интенсивное комплексное развитие всех необходимых компонентов микроэлектроники как науки и как базовой отрасли развития народного хозяйства — от материалов и новых технологий до новой подотрасли электронного машиностроения и создания «пионерских» образцов микроэлектронной вычислительной техники.

Первые два года Ф.Г. Старос исполнял обязанности заместителя генерального директора по науке создаваемого Центра, оставаясь главным конструктором КБ-2, которое до 1970 г. входило как самостоятельное предприятие в систему Научного центра.

Создание Научного центра и мощный импульс в развитии микроэлектроники, последовавший за его появлением в 70-80-е годы, по-видимому, являются самым выдающимся вкладом Староса и Берга в микроэлектронику и вычислительную технику в СССР.

В 1964 г. в КБ-2 под руководством Староса была разработана микроминиатюрная ЭВМ УМ-2, ориентированная на применение в аэрокосмических объектах. Кроме достаточно развитой архитектуры, УМ-2 имела оригинальные схемо-конструктивные и технологические решения, которые оказали большое влияние на развитие бортовой вычислительной техники в последующие годы.

Для организаций Королева и Туполева были разработаны опытные образцы этой машины.

Второй крупной разработкой 1964 года было семейство наращиваемых магнитных интегральных накопителей типа КУБ-1 (-2, -3, -4). Серийное производство этих накопителей было освоено заводом ЛЭМЗ, ими комплектовались не только управляющие комплексы на базе УМ1-НХ, но и системы управления ракетами, находящиеся на вооружении армии.

Разработка УМ-2, ее удачные архитектурные и конструктивно-технологические решения получили свое развитие и практическое внедрение по двум направлениям: была разработана управляющая ЭВМ «Электроника К-200» и управляющий комплекс с наращиваемыми устройствами ввода-вывода и периферийными устройствами, получивший название «Электроника К-201». В конце 60-х годов они стали выпускаться в Псковском объединении «Рубин». Таким образом, разработки КБ-2 инициировали возникновение второго нового производителя средств микроэлектронной управляющей вычислительной техники.

В 70-е годы «Электроника К-200» и комплексы на ее основе нашли достаточно широкое применение для контроля и управления в промышленности (в первую очередь электронной). Основными работами по направлению «Электроника К-200» руководил В.М. Вальков; его ближайшими коллегами были В.И. Хлебников, Г.В. Федоров, В.Н. Колесов, Л.А. Старн.

Второе рождение УМ-2 получила в многоцелевой управляющей системе «Узел» для малых подводных лодок. Разработка «Узла» (гл. конструктор Ф.Г. Старос) проводилась по заданию ВМФ и по решению ВПК при СМ СССР. «Узел» успешно прошел государственные (а в дальнейшем объектовые) испытания, был внедрен в мелкосерийное производство на Псковском объединении «Рубин» и в 70-80-е годы поставлялся для комплектования объектов ВМФ. В комплексе работ по «Узлу» особая роль принадлежала ученику Староса д.т.н. проф. М.П. Гальперину, за что ему была присуждена (в составе коллектива) Государственная премия СССР.

К началу 70-х годов в КБ-2 под руководством Староса были получены первые результаты по созданию монолитных БИС в виде комплекта для первого микрокалькулятора, производителем которого стало ПО «Светлана» (ныне АО «Светлана»). Получение этих результатов (на несколько месяцев раньше, чем на других микроэлектронных предприятиях) было обеспечено не только тщательной отработкой технологии МДП-БИС с применением средств автоматизации на базе мини-ЭВМ (экспонирование фотошаблонов и контроль изготавливаемых изделий), но и внедрением мощной системы топологического проектирования (в то время на базе БЭСМ-6).

Разработки БИС для микрокалькуляторов послужили базой для развития работ по созданию машины «Электроника С5» — первого в СССР семейства одноплатных, многоплатных и однокристальной микро-ЭВМ для управления объектами и процессами. Среди этого семейства с оригинальной структурой и архитектурой, в разработке которых приняли участие ученые Института кибернетики им. В.М. Глушкова АН Украины (А.В. Палагин и др.), следует особо выделить однокристальную микро-ЭВМ С5-31, оригинальность которой была отмечена американскими специалистами. Работы по совершенствованию микроэлектронной технологии и созданию новых образцов микропроцессорной вычислительной техники продолжаются и по сей день в АО «Светлана» — «Микроэлектроника» (так сейчас называется бывшее КБ-2). Ведущую роль в этих работах играют ученики Староса Е.И. Жуков — ныне главный инженер предприятия, В.Я.Кузнецов, В.Е.Панкин, Ю.П. Шендерович. Они были активными участниками всех основных разработок начиная с УМ1-НХ.

Доктор технических наук, профессор Филипп Георгиевич Старос после включения его КБ в объединение «Светлана» в 1974 г. уехал во Владивосток и поступил на работу в Дальневосточный центр АН СССР, где возглавил исследования по созданию искусственного интеллекта на базе новой микроэлектронной технологии. Он умер в 1979 г., на его похоронах в Москве присутствовали практически все, кто стоял у истоков создания советской микроэлектроники и микроэлектронной вычислительной техники. Ф.Г. Старос был выдающимся инженером, ученым, организатором научных коллективов, его деятельность явилась незабываемой особой страницей в истории развития электроники и вычислительной техники в СССР.

Глава «Советский ученый из Америки»
Из книги История вычислительной техники в лицах. 1995 г.