Об организации разработок изделий микроэлектроники в Минэлектронпроме СССР

Малашевич Б.М.

В последнее время выходит масса печатных и телевизионных изданий об истории отечественной науки и техники, о главных конструкторах космических, ракетных, авиационных и иных систем, об их продукции, зачастую превосходящей своих зарубежных современников. Издания достаточно интересные и, безусловно, полезные. Но практически у всех имеется один принципиальный недостаток – они полностью умалчивают о важнейших составляющих этих систем. Так, в фильме о главном конструкторе ракетных систем П.Д.Грушине много внимания уделяется точности поражения ими целей, но ни слова не говорится о том, чем такая точность обеспечивается. Ни о бортовой или наземной системах управления, ни о радиолокаторах, ни о чем ином, где бегают электроны, даже не упоминается. Слова с корнем «электрон» в этом фильме и многих подобных изданиях просто отсутствуют. Из фильма создается впечатление, что эти хитрой конструкции гептиловые бочки умны сами по себе, сами находят и поражают цель. А ведь без электроники в принципе было бы невозможно создание всех тех систем, о которых рассказывают печатные и телевизионные издания. Без электроники ракеты Грушина не только не попали бы в цель, но вообще не полетели бы.

Но разработчики систем управления, радиолокаторов, компьютеров и других радиоэлектронных систем, о которых забывают упомянуть создатели ракет, самолетов и т.п., оказались больны той же болезнью. В подавляющем большинстве, рассказывая о вычислительной технике и иной радиоэлектронике, они забывают о комплектующих изделиях, из которых их аппаратура строится, умалчивают, что именно уровнем развития комплектующих изделий определяется и технический уровень их продукции. А если и вспоминают, то чаще всего для того, чтобы недостатки своих изделий «списать» на пресловутую «отсталость элементной базы». Из всей массы пишущих, пожалуй, только В.В. Пржиялковский (ген. конструктор ЕС ЭВМ) и В.И. Штейнберг (гл. конструктор семейства БЦВМ «Аргон») не забывают достаточно объективно оценить роль элементной базы.

Такая однобокая подача материалов, на фоне нынешнего подавляющего распространения импортной электроники, создает ложное представление у читателя и зрителя, особенно у молодежи, об уровне развития станы в недалеком прошлом. В результате общество стремительно забывает, что во многих областях науки и техники дореформенного периода наша страна имела весьма высокий уровень развития, временами превосходящий мировой. Первый в мире спутник, первый в мире космонавт были наши. Первое в мире поражение боевой части баллистической ракеты противоракетой с безъядерным зарядом (кстати, ракетой «В-1000» П. Грушина) было получено нашей системой ПРО (Система А), американцы отстали на 23 года. И сбита она была благодаря системе управления, полностью отечественной, построенной на основе ЭВМ «М-40» академика А.С. Лебедева. Первая в мире атомная электростанция была наша. Первый в мире атомный ледокол был наш. Первой в мире ЭВМ производительностью более 1 млн. оп/с. была наша К340А (кстати, так и оставшаяся мировым рекордсменом по производительности среди ЭВМ второго поколения, на транзисторах). Лучшей ЭВМ Восточного полушария в своем поколении была наша БЭСМ-6. Производство интегральных схем в СССР и США началось практически одновременно, в 1962 г. Таких примеров нашего соответствия передовому уровню было огромное количество. В СССР информация о достижениях электроники, как и многих других направлений науки и техники, была в значительной степени засекречена. И тогда население о многих наших достижениях и приоритетах не знало, а в нынешних условиях и то, что было известно, забывается. Это создает у непосвященных, особенно у молодежи, ложное представление, что своей электроники у нас никогда не было. Что совершенно не соответствует действительности.

В 2008 г. в Политехническом музее проходили «Чтения», посвященные 60-летию отечественной информатики, подтвердившие это утверждение. Во вступительном слове генеральный директор Политехнического музея профессор Г.Г. Григорян отметил, что историю информатики следует отсчитывать от первых образцов скальной живописи. Можно с уверенностью утверждать, что без достижений электронной промышленности, и, в особенности, микроэлектроники, информатика недалеко ушла бы от скального уровня. Это утверждение подтверждается и тем, что само понятие «информатика» появилось только после того, как микроэлектроника сказала свое решающее слово.

Именно на состоянии отечественной микроэлектроники мы и остановимся. И прежде всего на уже упомянутом утверждении многих отечественных компьютерщиков и радиоэлектронщиков об «отставании элементной базы». Действительно, большинство изделий микроэлектроники (но далеко не всё) разрабатывалось по зарубежным аналогам, следовательно, появлялись в нашей стране на пару и более лет позже, чем в других развитых странах. В народе этот процесс уничижительно назывался «передиром», официально – «воспроизведением». Но всегда ли это было, почему и как это происходило?

Всегда ли это было?

Рождение мировой микроэлектроники состоялось в 1962 г. и связано с началом серийного производства первых полупроводниковых интегральных схем (ИС) фирмами Fairchaild (серия «Micrologic»), Texas Instruments (серия «SN-51») в США и Рижским заводом полупроводниковых приборов (полупроводниковой ИС «Р12-2» и серии гибридных ИС (ГИС) «Квант» на ее основе) в СССР. В СССР это событие ознаменовалось еще и выходом Постановления ЦК КПСС и СМ СССР о развитии отечественной микроэлектроники и создании ее инновационного центра – Центра микроэлектроники (ЦМ, позже «Научный центр» – НЦ) в будущем Зеленограде [1, 2].

ЦМ создавался практически на пустом месте, располагая сначала только тремя типовыми школьными зданиями. Но уже через два года завод «Ангстрем» выпускал микроприемник «Микро» и первую серию толстопленочных ГИС «Тропа», а завод «Элион» приступил к изготовлению вакуумного оборудования. И это было только начало.

На вновь создаваемые предприятия микроэлектроники, и в ЦМ, и в других регионах страны пришли высококвалифицированные инженеры из радиоэлектронных предприятий. Они принесли с собой богатый опыт проектирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) из дискретных элементов и прекрасно знали, какие функциональные узлы (ячейки) нужны для построения РЭА. Поэтому они четко понимали стоящие перед ними задачи, которые можно сформулировать следующим образом – в виде интегральной микросхемы выполнить те же самые функциональные узлы, которые ранее они выполняли на печатной плате. Иными словами функциональный состав микросхем и их схемотехника были специалистам хорошо известны, проблемы были в конструкции и технологии. Но в этих вопросах никакого отечественного опыта тогда еще почти не было, а о зарубежном опыте, который тоже был еще ничтожно малым, информацию можно было почерпнуть только в редких и скудных публикациях – на свободном рынке микросхем еще не было. Первые полупроводниковые ИС ф. Fairchaild и Texas Instruments с 1962 г. поступали только для военных и космических программ, а первые ГИС, анонсированные ф. IBM в 1964 г., использовались ею только для новых ЭВМ системы IBM-360. И это все, что имелось тогда в мире.

В этих условиях и началось создание советской микроэлектроники. Вновь образуемые коллективы сразу приступали к разработкам изделий принципиально нового тогда класса продукции, и, как правило, это им удавалось не хуже, чем их зарубежным коллегам. Вот некоторые примеры отечественных пионерских проектов:

• Первая отечественная полупроводниковая ИС Р12-2 и гибридные ИС (ГИС) «Квант» на ее основе [2] имели важные преимущества перед американскими: o Р12-2 реализовала функцию «2НЕ-ИЛИ» – универсального элемента для построения любых цифровых устройств. Первые американские ИС были триггерами – схемами ограниченного применения. o ГИС серии «Квант» были первыми в мире промышленными ГИС, к тому же двухуровневой интеграции (в них использовались полупроводниковые ИС «Р12-2»). o ИС «Р12-2» и ГИС «Квант» сразу же пошли в серийное производство, продолжавшееся более 30 лет, первые американские ИС Дж. Килби и Р. Нойса остались экспериментальными.
• Первое зеленоградское изделие – радиоприёмник «Микро» (рис. 1) был первым в мире функционально законченным изделием потребительской микроэлектроники (конечным продуктом).

Рис. 1. Радиоприемник Микро и его тонкопленочная печатная плата (слева)

• Первая зеленоградская серия ГИС «Тропа» по уровню не уступала STL-модулям IBM. Она была создана на совершенно иных конструктивно-технологических принципах. Их некоторое внешнее сходство объясняется одинаковым прототипом – плоским микромодулем (рис. 2), которые тогда широко производились и в СССР, и в США.

Рис. 2. Плоский микромодуль 5Н01 (СССР), SLT-модуль ф. IBM и ГИС «Тропа» НИИТТ (внизу без крышек).

Список отечественных изделий микроэлектроники первых лет весьма внушителен и характерен тем, что все это, как правило, оригинальные разработки, не имеющие прямых зарубежных аналогов. По техническому уровню они, в основном, либо не уступали зарубежным современникам, либо превосходили их, как ГИС «Талисман» из НИИТТ с многослойным керамическим корпусом, за рубежом тогда еще не известным. Иными словами, отечественная микроэлектроника в первые годы своего существования в целом соответствовала мировому уровню. Однако её золотой век, когда микроэлектронщики могли творить самостоятельно и использовать все свои потенциальные возможности, продолжался не долго.

Почему?

В 2–3 года раскрутив маховик создания микроэлектроники, Минэлектронпром вскоре оказался в кризисной ситуации. На него обрушился огромный шквал заявок на создание и поставку широчайшей номенклатуры ИС. Многие потребители ИС занимались воспроизводством зарубежных образцов РЭА, выпускаемых самыми различными фирмами. И они требовали воспроизводства комплектующих изделий, в т.ч. ИС, примененных в оригиналах аппаратуры. Часто эти требования оформлялись в виде постановлений ЦК КПСС и СМ СССР, обязательных к исполнению. Аналогично поступали и те, кто разрабатывал оригинальную аппаратуру. Они заказывали не ИС с такой-то функцией и такими-то параметрами, а называли зарубежный аналог и требовали в точности его воспроизвести. Так в 1971 г. от потребителей поступило более 3000 заказов на воспроизводство ИС, при возможностях Минэлектронпрома выполнить около 150 разработок. В перспективе такая практика приводила к необходимости воспроизводства всей мировой номенклатуры ИС. А значит к воспроизводству всех многократно дублированных разными фирмами технологий, мирового парка разнообразного (и также многократно дублированного) технологического оборудования (а оно в микроэлектронике очень сложно и очень дорого), особочистых материалов и т.п. Этот абсурд не по силам ни одной стране, тем более скромному по своим возможностям Минэлектронпрому. Решение этой проблемы могло быть только одно – резкое ограничение непомерных запросов аппаратурщиков до возможностей микроэлектронщиков. Это требовало большой работы с потребителями, фактически постоянных и тяжелых сотрудничества и борьбы с ними. И форма такого «сотрудничества в борьбе» была найдена.

Минэлектронпром перешел на формирование отраслевых планов разработок изделий электронной техники на основе заявок министерств-потребителей. Проводилась ежегодная, так называемая, «заявочная компания». Каждое министерство, разрабатывающее и производящее радиоэлектронную аппаратуру, собирало со своих предприятий заявки на разработки новых изделий электронной техники, проводило их определенную унификацию и оптимизацию и представляло в Минэлектронпром. Общее число таких заявок было весьма внушительно, и Минэлектронпром проводил следующий этап унификации и оптимизации всех поступивших заявок. А в конце года выносил результаты для обсуждения на межотраслевое заключительное совещание, на которое министерства приводили представителей всех заинтересованных предприятий – своих заказчиков. Там все заявки обсуждались, и принималось окончательное решение. В результате количество заявок приводилось к целесообразному и реально выполнимому при удовлетворении потребностей максимального числа заказчиков. Принятые заявки автоматически включались в планы разработок Минэлектронпрома на следующий год. Заявочную компанию по изделиям микроэлектроники проводил зеленоградский «Научный центр» – головной в отрасли по микроэлектронике. А проведение заявочной компании по разделу «Микропроцессоры» от их появления и до ликвидации Минэлектронпрома было одной из моих служебных функций. И за все эти почти два десятка лет ни от одного из потребителей не поступило ни одной заявки на разработку микропроцессора с заданными функциями и характеристиками. Все заявки были на воспроизведение конкретных зарубежных аналогов, причем самых различных. То же самое было и по другим разделам: «Память», «Логика», «ЦАП-АЦП» и т.д. Интересный пример – создание ЭСЛ ИС серии 100. Еще к 1969 г. в НИИМЭ была разработана, поставлена на Микроне своя технология производства ЭСЛ ИС и получены первые образцы нескольких оригинальных ИС серии 138. Но вскоре началась разработка суперЭВМ «Эльбрус» и по требованию ее главного конструктора (подкрепленного постановлением ЦК КПСС и СМ СССР, с которым не поспоришь) НИИМЭ и Микрону было поручено воспроизведение серии МС10000 ф. Motorola. Выпускать две близкие по характеристикам серии ИС было и не целесообразно, и не по силам НИИМЭ и Микрону. В результате развитие оригинальной серии К138 пришлось остановить и, в угоду заказчику, делать аналоги уже давно выпускаемых МС10000 (серия 100), уступающих серии К138 по быстродействию (важнейший для ЭСЛ ИС параметр).

Так, под давлением потребителей, оригинальные разработки в Минэлектронпроме постепенно были вытеснены и замещены воспроизводством зарубежных аналогов. Известный закон: «Делай заказчику не то, что он просит, а то, что ему нужно» был блокирован. Аппаратурщики далее получали то, что просили. И тут-то и началось самое интересное – те же самые аппаратурщики, навязавшие практику воспроизводства, начали обвинять Минэлектронпром в «отставании элементной базы». В том, что заказанные ими же Минэлектронпрому аналоги зарубежных ИС появлялись у нас в стране позже, чем их оригиналы за рубежом. Это абсурдно и аморально.

Но аморальности ситуации заказчики не замечали. Мало того, многие пошли дальше. И свои неудачи в реализации проектов они частенько стали оправдывать «недостатками» элементной базы. Специалистам НИИНЦ (в т.ч. и мне) и ЦКБ «Дейтон» часто приходилось выезжать на предприятия и разбираться с такими обвинениями. В подавляющем большинстве они были беспочвенны, а причинами неудач аппаратурщиков, как правило, были нарушения режимов и условий применения ИС, а частенько эти причины не имели никакого отношения к элементной базе.

Навязанная Минэлектронпрому практика воспроизводства ИС неизбежно привела к реальному отставанию отечественной элементной базы, а вслед за ней и РЭА. Зарубежный потребитель получал в свое распоряжение ИС сразу по выпуску ее на рынок производителем. Наш потребитель получал ее с задержкой, складывающейся из следующих этапов:

• Для потребителя ИС, разрабатывающего оригинальную аппаратуру:
• время на продвижение ИС-аналога на рынок производителем,
• время на принятие решения о целесообразности «воспроизводства» ИС,
• времени оформления заявки на «воспроизводство» ИС и принятия решения,
• времени разработки ИС и освоения ее в производстве.

В сумме это составляло 2-4 года.

• Для потребителя ИС, «воспроизводящего» зарубежную аппаратуру задержка была еще больше и включала:
• время для продвижения ИС-оригинала производителем на рынок,
• время разработки и организации производства аппаратуры-оригинала,
• время продвижения аппаратуры-оригинала на рынок,
• время на принятие решения о целесообразности «воспроизводства» аппаратуры и формирование соответствующих планов и заданий,
• времени оформления заявки на воспроизводство ИС и принятия решения,
• времени разработки ИС и освоения ее в производстве.

В сумме это составляло 5-8 лет.

Таким образом, только за счет ими же навязанной практики «воспроизводства» аппаратурщики обрекали свои собственные разработки на отставание от мирового уровня на 2 - 8 лет. Что посеяли, то и пожали.

Невостребованные возможности.

Устав от аморальных обвинений в «отсталости» элементной базы и понимая, что «идущий следом никогда  не догонит», Минэлектронпром в 1978 г. в форме отраслевого стандарта ОСТ 11 348.901-78 [3] (с 1987 г.  ГОСТ-27394-87) разработал процедуру и технологию метода совместного проектирования БИС. В разработке стандарта активное участие принимали 22ЦНИИИ МО и 16ГУ МО (рис. 3).

Рис. 3. Основные разработчики ОСТ 11 348.901-78. Слева направо: Малашевич Б.М. (СКБ НЦ), Шуклин А.И. (16ГУ МО), Щебаров Ю.Г. (22ЦНИИИ МО)

Расчет был на интеллект аппаратурщиков, в то время еще имевших (даже среди «передиравших» РЭА) огромный опыт создания систем на основе дискретных приборов и ИС низкой и средней степени интеграции. В это время Минэлектронпром вышел на уровень серийного производства микропроцессоров и других функционально сложных БИС, т. е. к микроэлектронной реализации устройств. Предполагалось, что разработчики радиоэлектронных систем захотят реализовать свои заделы, свои оригинальные структурные и схемотехнические решения, свои «know-how» (которых тогда было еще много) в интегральном исполнении в виде БИС, захотят сохранить за собой приоритет новизны своих решений. Фактически ОСТ приглашал аппаратурщиков к творческому сотрудничеству с микроэлектронщиками (рис. 4). Он позволял создавать оригинальные БИС и тем самым избавиться от пресловутого воспроизводства и связанного с ним отставания и элементной базы, и РЭА.

Рис. 4. Приложение 2 (обязательное) к ОСТ11 348.901-78

Метод совместного проектирования предусматривал выполнение схемотехнического этапа создания ИС (позже в США получившего названия «Front-End» проекта) заказчиком, а этапа разработки топологии, конструкции и т.д. («Back-End» проект) – предприятием Минэлектронпрома (исполнителем). Метод позволял заказчику получить именно те ИС и БИС, которые ему нужны для оптимального решения его задач.

Для того, чтобы донести идею предлагаемого метода до потенциальных партнеров в журнале «Электронная промышленность», тогда весьма популярном среди и микроэлектронщиков, и аппаратурщиков, была размещена статья [4], обосновывающая и подробно описывающая суть метода.

Предложение строилось не на пустом месте. Этот метод уже был практически апробирован и отработан в Зеленограде при создании ИС серий «Конус» и «Круг» (1969-1972 гг., «Front-End» – СВЦ, «Back-End» – завод «Экситон», Павловский Посад) и микропроцессоров серий К587 («Front-End» – СВЦ, «Back-End» – НИИТТ), К588 («Front-End» – СВЦ, «Back-End» – ПО «Интеграл», Минск), К1883 («Front-End» – СВЦ и НИИТТ, «Back- End» – ф. Robotron, ГДР) и К1802 («Front-End» – СВЦ и НИИТТ, «Back-End» – НИИМЭ). Кстати, подобным методом создавались и первые отечественные ИС, разработанные в 1962 г. в Риге ИС «Р12-2» (схемотехника НИИРЭ, Ленинград) и в 1964 г. в НИИТТ ГИС серии «Тропа» (в разработке электрических схем участвовал НИИЭМ).

Проверенный таким образом метод совместного проектирования, доказавший свою эффективность и на межотраслевом, и на международном уровне, в форме отраслевого стандарта ОСТ 11 348.901-78 предлагался для более широкого применения. Повсеместно ругаемые ныне советские чиновники верно оценили возможности метода. ОСТ был согласован Генеральным заказчиком (рис. 5), а Военно-промышленная комиссия (ВПК) при СМ СССР приняла решение о введении ОСТ 11 348.901-78 в действие в аппаратурных министерствах. О том, что Минэлектронпром и госчиновники не ошиблись, свидетельствует тот факт, что через два десятка лет метод совместного проектирования получил распространение во всем мире в виде дезинтеграции процесса создания ИС на этапы «Front-End» (схемотехническое проектирование) и «Back-End» (топологическое проектирование), которые в ОСТ именовались «этап архитектурно-схемотехнической разработки» и «этап конструкторско-технологической разработки» (см. рис. 4).

Рис.5. Лист утверждения ОСТ11 348.901-78

Но ОСТ опередил свое время. Отечественные аппаратурщики не воспользовались предоставленной им прекрасной возможностью резко повысить технический уровень своей РЭА, сократить или ликвидировать свое отставание от мирового уровня. Они оказались психологически не готовыми к участию в создании БИС – серьезных технических препятствий тому не было. Они так и не отказались от порочной практики заказов воспроизводства зарубежных аналогов, обрекающей их на отставание от зарубежных конкурентов. По прогрессивной технологии в СССР совместно с заказчиком другого ведомства создан только один микропроцессорный комплект – серия К583 для некоторых моделей компьютеров ЕС ЭВМ и бортовых компьютеров («Front-End» – межведомственная рабочая группа при НИЦЭВТ во главе в В.А. Гринкевичем (инициатором и энтузиастом этой работы), «Back-End» – минское ПО «Интеграл»). Только с появлением матричных базовых кристаллов (БМК) некоторые потребители потихоньку начали включаться в процесс создания полузаказных БИС, но очень робко и очень медленно. Таким образом, на вопрос: «Почему Минэлектронпром воспроизводил зарубежные ИС?» следует однозначный ответ – по требованию потребителей. Рассмотрим, «как осуществлялось воспроизводство?»

Как, или кажущаяся простота.

Непосвященным кажется, что Минэлектронпром легко скатился на воспроизводство потому, что этот путь значительно проще технологически. Якобы берется чужая микросхема и повторяется «один-в-один», ничего придумывать и изобретать не нужно (часто пишут: «не смогли даже содрать точно!»). Это абсолютно неграмотно и абсолютно не верно. И принципиально невозможно. Потому, что прежде чем приступать к «воспроизводству» какой-нибудь БИС (несколько образцов и пользовательскую документацию всегда можно было достать) нужно создать комплексную научную и производственную инфраструктуры, соответствующие техническому уровню воспроизводимой БИС. Подчеркнем – прежде!!! Именно поэтому за рубежом «воспроизводством» занимались только мощные полупроводниковые фирмы с технологическим уровнем, соответствующим уровню производителя оригинала. (А они этим широко занимались и занимаются, чтобы вклиниться в чужой сектор рынка). Фирма Intel переименовала свой процессор I586 в запатентованный лейбл «Pentium» именно в конкурентной борьбе с дублерами, выпускавшими процессоры-аналоги, в обозначения которых включались цифры 86, 186, 286, 386 и 486 из незащищенных обозначений оригиналов: I86, I186, I286, I386 и I486). Значит и Минэлектронпрому, прежде, чем приступать к воспроизводству ИС, нужно было создать соответствующие технологии, особочистые материалы, сверхпрецизионное оптико-механическое, технологическое и контрольно-измерительное оборудование, системы автоматизации проектирования и управление процессами и многое, многое другое. И все это растиражировать в требуемых для оснащения заводов объемах. На это требуются годы. И только тогда, когда все это сделано, опробовано и аттестовано, когда подтверждены возможности вновь созданной технологии, только тогда можно приступать к созданию (или «воспроизводству») ИС. И уже неважно, будут они оригинальными, или сделаны по аналогу, поскольку все они конструктивно-технологически оригинальны, т.к. полупроводниковые технологии у всех производителей разные и точно повторить сделанное на другой технологии невозможно. Если взять комплект фотошаблонов ИС одной фирмы и запустить их в производство другой фирмы с таким же уровнем технологии, ничего не получится. Все вышеуказанное Минэлектронпрому приходилось делать самостоятельно, поскольку организованный странами НАТО международный комитет КОКОМ изолировал СССР от международной кооперации, он строго следил, чтобы ничего прогрессивного в нашу страну не попадало – шла «холодная война». И эта сложнейшая инфраструктура создавалась практически одновременно с зарубежными фирмами. Из исторического факта, что ДОЗУ 64 Кбит фирма Intel и завод Ангстрем начали производить почти одновременно, в 1979 г. (Intel на несколько месяцев раньше), следует, что созданием необходимых для этого инфраструктур за несколько лет до того они начали тоже практически одновременно и, естественно, независимо. Вопроса «что создавать» перед специалистами, освоившими предыдущий уровень технологии, не стояло. Им это было совершенно ясно. Трудности были в том, как получить нужные результаты, и каждая фирма решала эти трудности сама. Не зря главной проблемой, особо охраняемым секретом в эпоху микроэлектроники стало «знаю как» («know-how»). Поскольку со «знаю что» обычно все ясно. И советским микроэлектронщикам проблему «как» приходилось решать самостоятельно, естественно используя все доступные источники информации о работах зарубежных конкурентов (те поступали так же – технический шпионаж всегда был, всегда будет и никто от него никогда не отказывался). И проблему всегда решали своевременно.

Именно поэтому Минэлектронпром, как правило, был готов принимать заявки на воспроизводство зарубежных ИС сразу по их появлении на рынке. Именно поэтому советская микроэлектроника входила в тройку мировых лидеров, занимая почетные второе место по изделиям военного назначения и третье место по изделиям индустриального и коммерческого назначения, иногда вырываясь вперед. И это в условиях фактической блокады нашей страны от мировых достижений науки и техники международным комитетом КОКОМ с его 250-страничным перечнем научно-технической продукции, запрещенной для поставки в СССР и его союзникам. И именно поэтому СССР был единственной в мире страной, обеспечивающей свои (и союзников) потребности в изделиях электронной техники всех видов и классов (США, Европа, Япония широко пользовались недоступной для СССР стараниями КОКОМ международной кооперацией, в т.ч. и для военных систем). Уровень развития советской микроэлектроники обеспечивал возможность создания и тиражирования в нужных объемах лучших в мире ракет, самолетов, подводных лодок и многого другого. А если иногда чего-то недоставало, то не более, чем в других отраслях.

Последствия.

Навязанная и ежегодно подкрепляемая потребителями практика «воспроизводства» кроме задержки появления в нашей стране новых ИС имела еще два негативных последствия в самом Минэлектронпроме:

• Во-первых, многие руководители Минэлектронпрома и его предприятий довольно быстро привыкли к этой практике, которая существенно облегчала им жизнь, т.к. в значительной степени избавляла их и от необходимости скрупулезной работы над формированием номенклатуры, и от ответственности за качество этой номенклатуры.
• Во-вторых, в большинстве НИИ и КБ Минэлектронпрома разрабатывающих ИС так и не были созданы (а где изначально были – деградировали) коллективы, способные на самостоятельную архитектурную, структурную и схемотехническую разработку оригинальных ИС. Все силы были направлены на «срисовывание» топологий чужих ИС, восстановления из этих топологий электрических схем, переработку схем под возможности своей технологии (с неизбежной корректировкой схем), разработку своей топологии и т.п. Воспроизводство – это тоже своего рода профессия, наука и искусство. Таким образом, в результате навязанной и ежегодно подкрепляемой потребителями (подчеркнем это еще раз) практики «воспроизводства» ИС, большинство предприятий Минэлектронпрома (к счастью не все) оказалось неспособными выполнять, выражаясь современным языком, «Front-End» этап проектирования ИС (при «воспроизводстве» не нужный), т.е. этап созидания нового. Пока ИС были относительно несложными, процесс «воспроизводства» проходил за терпимые сроки. Но с появлением БИС и СБИС «срисовывать» топологии и восстанавливать из них электрические схемы становилось все проблематичнее, а далее и практически невозможно. Да и авторы оригиналов постоянно придумывали хитроумные способы защиты от воспроизводства. К этому рубежу отечественная микроэлектроника вплотную приблизилась в попытках воспроизведения микропроцессоров I386 и I486, завершить которые помешала безобразно неудачная реализация давно назревших в стране реформ. Но «после драки кулаками не машут».

«Мы и сами с усами»

В Минэлектронпроме были коллективы и специалисты, которые «воспроизводить» микропроцессоры и другие БИС не хотели и не умели (это, как мы уже говорили, тоже искусство и профессия), а разрабатывали их самостоятельно. Потому, что имели в своей предыстории богатый опыт создания различных ЭВМ и имели соответствующие квалификацию, опыт и научные заделы. В первую очередь это коллективы СВЦ (переведенный затем в НИИТТ) в Зеленограде и ЛКТБ «Светлана» в Ленинграде. Все их разработки были оригинальны, и именно они успешно конкурировали с зарубежными достижениями, именно они были предметом гордости Минэлектронпрома. О некоторых мы уже говорили. Вот еще несколько примеров.

• В 1975–77 гг. в СВЦ и ЛКТБ были созданы семейства микро-ЭВМ с оригинальными архитектурами «НЦ» и «С5» соответственно, не уступающие по совокупности параметров лучшим зарубежным образцам своего класса.
• В 1979 г. и в НИИТТ, и в ЛКТБ были разработаны однокристальные 16-разрядные микро-ЭВМ (ОЭВМ в терминологии тех времен, в нынешней терминологии – микроконтроллеры) К1801ВЕ1 и К586ВЕ1. Их характеристики превосходили параметры единственной известной тогда зарубежной 16-разрядной

ОЭВМ TMS 9940, ф. TI, США (табло. 1).

• В 1980 г. ЛКТБ «Светлана» разработало, а в последующие годы реализовало идею фрагментно-модульного проектирования однокристальных и одноплатных контроллеров (рис. 6). Сегодня, т. е. почти через 30 лет, эта идея нашла повсеместное распространение в виде IP-блоков и систем на кристалле (СнК).
• В 1980-85 гг. в НИИТТ (после запрета министра на развитие архитектуры «НЦ» и директивного решения о переходе в отрасли на архитектуру «PDP-11» и «VAX-11» ф. DEC, США) был создан ряд микропроцессоров: 1801ВМ1, -ВМ2, -ВМ3, -ВМ4, 1806ВМ2, -ВМ3 и ВМ4, 1839ВМ1 и ВМ2. Эти микропроцессоры были программно совместимы с процессорами ф. DEC, но имели оригинальные структуры и схемотехнику и были однокристальными в отличие от многокристальных прототипов (4-6 БИС). По совокупности параметров они значительно превосходили прототипы.

Рис. 6. Л1875ВЕ1 – 2-й вариант фрагментно-модульного микроконтроллера ЛКТБ «Светлана», 1987 г.

Это далеко не полный список оригинальных разработок Минэлектронпрома.

Если бы предприятиям Минэлектронпрома не помешали закрепить первый опыт создания оригинальных ИС и если бы потребители включились в процесс создания ИС в части перспективной номенклатуры и схемотехники, наша микроэлектроника и радиоэлектроника развивались бы совершенно иначе. Но этого не произошло. В первую очередь по вине потребителей, навязавших «воспроизводство» аналогов. Во вторую очередь по вине руководителей Минэлектронпрома и большинства его предприятий, которые толи не смогли, толи не захотели противостоять этому давлению. В результате многие предприятия Минэлектронпрома оказались в нелепой ситуации. Они разрабатывали и внедряли новые полупроводниковые технологии, оборудование и материалы, часто соответствующие мировому уровню, а иногда и опережающие его. Они прекрасно разрабатывали топологии ИС. Они прекрасно выпускали их в массовом производстве. И умея все это делать, в целом не хуже зарубежных коллег (во всяком случае, до 1980 г. [1]), они были вынуждены «воспроизводить» чужие изделия, т.е. идти со значительным отставанием от своих возможностей. Многолетней практикой заказов «воспроизводства» зарубежных ИС потребители сами «рубили сук, на котором сидели». И срубили – эта практика не позволяла реализовать имевшиеся потенциальные возможности ни микроэлектронщикам, ни аппаратурщикам.

Подводя итог нельзя не отметить, что ни одно из достижений отечественной радиоэлектроники и вычислительной техники, а их было множество (а могло быть много больше, если бы не практика «воспроизводства»), было бы невозможно без соответствующих и опережающих достижений отечественной электронной промышленности. О которых так часто забывают.

А помнить о них необходимо. Во-первых, свою историю нужно знать, чтобы знать свои возможности и не повторять ошибки, чтобы пресечь зарождение комплекса неполноценности, который из-за нашей забывчивости уже, к великому сожалению, зародился и развивается. Во-вторых, чтобы новые поколения, ориентируясь на дела дедов и отцов, стремились не только восстановить отечественную микроэлектронику, но и вывести ее на мировой уровень. А без своих микро- и нано-электроник нашей стране не обойтись. Это один из важнейших вопросов жизнеспособности России.

Список литературы:

1. Малашевич Б.М. «Зеленоградский Центр микроэлектроники. Создание, расцвет, закат…», – ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, , 2007, № 1, с. 104-112.
2. Малашевич Б.М. «Первые отечественные интегральные схемы. 50-летию официальной даты посвящается» – ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес, , 2008, № 5, с. 108-117.
3. Малашевич Б.М., Щебаров Ю.Г., Шуклин А.М. и др. ОСТ11 348.901-78 «Микросхемы интегральные высокой сложности. Порядок проведения научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ», Москва, Зеленоград, НПО НЦ, 32 стр.
4. Васенков А.А., Малашевич Б.М., Щахнов В.А. «Микропроцессоры и проблема взаимодействий между потребителями и создателями изделий электронной техники». – Электронная промышленность, № 5, 1978 г., с.22-26.

Об авторе: ОАО «Ангстрем»
mbm@angstrem.ru

Материалы международной конференции SORUCOM 2011 (12–16 сентября 2011 года)
Статья помещена в музей 26.06.2013 с разрешения автора