Fairchild Semiconductor - полупроводниковый детектив

это все же преувеличение. Впрочем, TI и в этой сфере преуспела. Мало того, что ее чипы и так были практически во всех компьютерах, так она еще выпускала и свой собственный компьютер, TI-99/4, призванный конкурировать с такими гигантами индустрии как Apple II, Tandy TRS-80, Atari 800 и Commodore VIC-20. На этом компьютере от TI можно остановиться чуть подробнее.

Первая его модель получилась не слишком удачной, так как в далеком 197 9 году его цена в 1150 долларов была очень велика для домашней машины. Тем не менее, это был первый в истории домашний компьютер на 16-ти битном процессоре. В его недрах трудился чип TMS9900, который, строго говоря, не был самым первым 16-ти битным процессором в мире, но все же стоял в первом эшелоне. Работал процессор TMS9900 на частоте 3 МГц. Компьютер имел 256 байт оперативной памяти, при этом видеопамяти у него было 16 Кб, что в 64 раза больше RAM-памяти. Данные извне можно было загружать в компьютер с помощью картриджей, но при желании вполне можно было подключить к нему и кассетный магнитофон, и даже Floppy-дисковод. Причем, подключить всю эту периферию можно было одновременно, благодаря возможности последовательного включения устройств. Максимально возможное количество подключенных в ряд устройств равно 4096. Впечатляет. Что касается сетевых возможностей компьютера, то он позволял использовать четыре независимые телефонные линии для подключения к нему по модему с клиентского ПК.

Спустя два года, дабы увеличить свою конкурентоспособность, Texas Instruments выпускает удешевленную модель TI-99/4A, стоившую всего 525 долларов. Также, учитывая критику касательно недостатка программ, для компьютера было выпущено

огромное количество софта и приложений, разумеется на картриджах. Данные действия позволили компании, по разным данным, завоевать до 35% рынка домашних компьютеров. Однако, уже через два года компания Commodore начала ценовую войну с Texas Instruments. Если компьютер Commodore VIC-20 имел невысокую цену за счет сильного упрощения внутренних компонентов, то TI на это идти не захотела и снижала цену, по сути, за свой счет. Долго так продолжаться не могло и этот, по тем меркам, качественный и мощный компьютер пришлось снять с производства. Тем не менее, на данный момент этот компьютер считается культовым, и энтузиасты до сих пор находят ему новое применение.

Данный провал можно назвать досадным, но отнюдь не смертельным. Для TI это как капля в море. Одни только оборонные заказы вполне обеспечивали компании безбедное существование, да и продолжают обеспечивать. Для военных они выпускают абсолютно всё, от компьютеров в сборе до систем наведения крылатых ракет. Что до других отраслей, то, например, калькуляторы Texas Instruments самые популярные в США. Также, TI по-прежнему лидер на рынке аналоговых полупроводников, где ежегодный оборот составляет порядка 37 миллиардов долларов.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что Texas Instruments это такой полупроводниковый гигант, найти равного которому в современном мире просто невозможно. После покупки National Semiconductor в 2011 году, TI стала насчитывать в своем арсенале 45 тысяч аналоговых продуктов, поставив абсолютный мировой рекорд.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адамов А.П., Адамова А.А. Семантический анализ перспективных изделий микро- и наноэлектроники с точки зрения увеличения ключевых показателей качества и технологичности // Надежность и качество сложных систем. 2017. № 3 (19). С. 94-101.

2. Андреев П.Г., Козин Р.Р., Емельянов А.С. Микропроцессорная система управления // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2016. № 1. С. 314-316.

3. Павлов П.А. Контроль выполнения арифметических операций процессора ЭВМ // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 281.

4. В.М. Гречишников, А.Д. Бутько, А.А. Ерилкин Локализация мерцающего дефекта типа «Короткое замыкание» при вибрационных воздействиях на микросхемы в ВСА корпусе / // Надежность и качество сложных систем. 2016. № 3 (15). С. 61-66.

5. Петропавловский Ю. Современные микросхемы для ретрофитных ламп, потолочных и уличных осветительных приборов компании Texas Instruments // Полупроводниковая светотехника. 2016. Т. 6. № 44. С. 49-60.

6. Брохлин П. Обзор инновационных датчиков от Texas Instruments // Компоненты и технологии. 2017. № 12 (197). С. 74-76.

7. Дарьенков А.Б., Титов Д.Ю. Цифровое управление электроприводом на базе сигнального контроллера Texas Instruments серии С2000 // В сборнике: Инновационные технологии в образовательной деятельности материалы Всероссийской научно-методической конференции. Нижний Новгород, 2018. С. 6162.

УДК УДК 621.3.049.774

Прошина Д.И., Прошин А.А. , Горячев Н.В., Юрков Н.К., Баннов В.Я.

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия

FAIRCHILD SEMICONDUCTOR - ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТИВ

Статья повествует о, без преувеличения, великой компании FairchildSemiconductor. Подробно описано, какие люди были причастны к ее основанию, с чего все началось, какие препятствия поджидали на пути к успеху, а также рассказано о главных достижениях компании

Ключевые слова:

FAIRCHILD SEMICONDUCTOR, ПОЛУПРОВОДНИК, ТРАНЗИСТОР, ДИОД, ВОДОРОД, КРЕМНИЕВАЯ ДОЛИНА, КРЕМНИЙ, ГЕРМАНИЙ, ШОКЛИ, «ПРЕДАТЕЛЬСКАЯ ВОСЬМЕРКА»

Введение

В 1935 году профессор Арнольд Бекман изобрел измерительный прибор, позволяющий измерять водородный показатель, характеризующий активность ионов водорода в разного рода веществах. Несмотря на то, что водородный показатель важен для мониторинга растворов и разделения урана и плутония, сегодня каждая домохозяйка знает, что это такое, вернее, она знает, что для ее кожи очень важно, какой в ее мыле уровень рН. рН, который по мнению женщин, следящих за рекламой на ТВ, обязательно должен составлять 5.5, - это и есть водородный показатель, правда, они, как правило, этого не знают.

Арнольд Бекман совершенно правильно решил, что прибор, позволяющий довольно точно определять уровень pH, нужно обязательно коммерциализировать и начать продавать его во все возможные сферы, от медицины до обороны. Для этого Бекман основал новую компанию, которую назвал «Национальной технической лабораторией», и стал продавать анализаторы воздуха, спектрофотометры и т.д. Так из маленького предприятия Бекман превратился в компанию из десяти тысяч сотрудников и 2.5 миллиардов долларов чистых продаж в год. «Национальные технические лаборатории» были переименованы в 1940-х годах в Arnold Beckman

Incorporated, затем, в 1950-х они стали Beckman Instruments.

Транзистор Уильяма Шокли

Тем временем Уильям Шокли с двумя другими учеными изобрел полупроводниковый транзистор, и Бекману было очевидно, что эта тема выстрелит ничуть не хуже его измерителя уровня pH, а потому для коммерциализации транзистора Шокли нужна собственная лаборатория, которую нужно ему предоставить. Но у Шокли была престарелая мать, которую он не мог оставить, и она жила в Пало Альто, Калифорния. Чтобы это не стало преградой на пути несметной прибыли, Бекман решил построить лабораторию для Шокли прямо рядом с домом его матери. Поэтому знаменитая лаборатория полупроводников Шокли была построена именно в Маунтин Вью, Калифорния.

В то время как электроника больше всего ассоциировалась не с кремнием (Si), а с германием (Ge), в этом здании появился первый коммерческий доступный кремниевый продукт - полупроводниковый транзистор Шокли. Так, с неприметного здания этой лаборатории, в 1956 году родилась Кремниевая долина.

Именно эта лаборатория Шокли стала первым зданием будущей Кремниевой долины, в которой и по сей день происходят главные чудеса в области IT. Того здания, правда, давно уже нет, его снесли в 2006 году, и на его месте теперь просто стоит мемориальная табличка. Впрочем, и к моменту сноса это здание использовалась уже не под электронные дела, это был обычный продуктовый магазин. Сама лаборатория закрылась еще примерно в 1968 году, после того, как ее купила корпорация ITT. Причем купила она ее не у Бекмана, а у компании Clevite, которая купила Шокли у Бекмана еще в 1960 году, всего через 4 года после основания лаборатории. Почему так быстро? Что же случилось?

Шокли еще до знакомства с Бекманом работал в Bell Labs, где он и изобрел транзистор в 1947 году. К 1954 году кремниевый транзистор стали пытаться создавать в Texas Instruments, а Шокли был уверен, что сможет сделать это еще лучше. Но между руководством лаборатории Белла и Шокли возник конфликт, и Шокли, познакомившись с Бек-маном, уехал поближе к дому матери работать на него все в той же стезе.

Паранойя Шокли

Но одному Шокли было, конечно же, не справиться, и он хотел набрать сотрудников из своих же бывших коллег. Он был уверен, что это будет довольно просто, убедить их переехать в Калифорнию и начать заниматься электроникой в его лаборатории, но внезапно для него никто из Bell Labs уходить почему-то не согласился. И дело было не в том, что им сильно нравилось в Bell Labs, и не в том, что Шокли был им чем- то не люб, а просто они были уверены, что весь электронный прогресс сосредоточен только на Восточном побережье, а в Калифорнии никогда никакого прогресса не будет. Если бы они знали, что с лаборатории Шокли начнется феномен под названием Кремниевая долина, они бы, наверное, на коленях его умоляли взять их к себе по ровно тем же самым причинам, по которым они отказались от его предложения.

Но, как бы там ни было, история распорядилась именно так. И потому Шокли был вынужден искать себе новых коллег, ему нужны были хорошо образованные физики и химики, которых он со временем успешно и нашел. И пока он продолжал работать над транзисторами, ему в голову пришла еще одна идея, заключавшаяся в том, что если делать диоды четырехслойными, то можно существенно упростить некоторые электронные схемы. Там, где типичных трехслойных транзисторов нужно три для вычислительной логики, такого четырехслойного диода хватило бы и одного.

В принципе, это хорошая идея, она используется местами и сейчас, и такие диоды так и называются диодами Шокли, но эта идея бедного Уильяма Шокли свела с ума. Он держал эту идею в

строжайшем секрете даже от коллег, и со временем у него развилась самая настоящая паранойя. Однажды его секретарша порезала палец, и он решил, что это был заговор против и него, и заставил всю команду проходить детектор лжи, чтобы выяснить, кто строит против него козни.

Разумеется, в таких условиях работать не нравилось никому, и долго это продолжаться не могло. В конце концов, восемь сотрудников лаборатории не выдержали и, нарушив субординацию, в обход Шокли обратились к Арнольду Бекману с просьбой заменить главу лаборатории. Причем аргументы были настолько очевидными и разумными, что Бекман даже согласился в какой-то момент, но потом все же передумал. А терпение этой восьмерки уже подошло к концу, и поскольку через вышестоящее руководство решить проблему не удалось, а выше Бекмана идти было не к кому, эти люди обратились за помощью к Шерману Фэйрчайлду, создателю и руководителю компании Fairchild Camera and Instrument.

Основание Fairchild Semiconductor

У Фэйрчайлда не было подходящей лаборатории, контора занималась немного другими делами, но у нее были весомые военные контракты и, соответственно, деньги. Шерман Фэйрчайлд был рад откусить кусок бизнеса у Шокли и с удовольствием позвал те восемь человек под свое крыло. Так у компании Fairchild Camera and Instrument появилась дочерняя компания Fairchild Semiconductor, то есть полупроводник. Уже по названию ясно, что новая дочерняя компания занималась по сути тем же, чем и лаборатория Шокли, выпуском полупроводниковых устройств.

Узнав про это, Шокли, разумеется, пришел в ярость, обозвал ту группу людей восьмеркой предателей и заявил, что она никогда не добьется никакого успеха. Забавно, что этим отчаянным выкриком Шокли создал еще одно историческое событие. Джулиус Бланк, Виктор Гринич, Жан Эрни, Джин Кляйнер, Джей Ласт, Гордон Мур, Роберт Нойс и Шелдон Робертс так и вошли в историю, как группа гениев и очень успешных бизнесменов, называемых и по сей день для краткости «предательской восьмеркой». Это имя, но уже без тени какого-либо негатива, исключительно с восхищением произносимое, до сих пор объединяет этих людей, хотя их пути давно разошлись в противоположные стороны.

Сам Шокли позже немного остыл, но это уже особо не спасло его лабораторию. Четырехслойные диоды не выстрелили, транзистор все равно остался наиболее значимым устройством на мировом рынке электроники, появление интегральной схемы позволило комбинировать транзисторы на одном чипе так, что сложность схем в любом случае упростилась до микроскопических масштабов, никакие отдельные диоды были уде не нужны. И хотя, в принципе, кое-какие успешные разработки у Шокли еще были, ничего исторического и революционного его лаборатория уже не производила.

В 195 6 году он получил Нобелевскую премию, и после этого он продолжал получать еще много почетных наград, в любом случае оставшись очень уважаемым ученым, оставившим свой след в истории как изобретатель диода Шокли, и как основатель Кремниевой долины, и как автор нескольких важнейших теорем и уравнений в физике.

Предательская восьмерка же, наоборот, показывала отличные коммерческие результаты. В 1957 году основным материалом для производства электроники оставался германий, а Fairchild Semiconductor производил транзисторы из кремния, что было дешевле и, как следствие, имело еще один приятный для экономики плюс. Дешевый транзистор, пришедший в негодность, просто выкидывали и покупали новый, чинить его было экономически бессмысленно.

Первую сотню транзисторов по цене 150 долларов за штуку продали, естественно, IBM. Когда же Жан Эрни изобрел биполярный транзистор, все остальные технологии автоматически резко устарели. Компания Philco, например, к этому моменту

как раз простроила новую фабрику по производству германиевых транзисторов за 4 0 миллионов долларов, и эта фабрика к моменту окончания строительства оказалась просто никому не нужна.

Джек Килби из Texas Instruments к 1958 году смог из германия построить первую интегральную схему, а уже через два года Fairchild смог выпустить такую же из кремния за копейки. И вот тогда Fairchild Semiconductor превратилась из лаборатории, состоявшей из 12 человек, в компанию с 12 тысячами сотрудников и ежегодным доходом в 3 0 миллионов долларов.

Среди этих сотрудников был и Федерико Фаджин, который работал в исследовательском отделении Fairchild, где создал очередную революционную технологию MOS silicon-gate, а позже присоединился к Intel, основанному кандидатом на пост директора Fairchild Робертом Нойсом и руководителем того самого отделения Fairchild Горданом Муром.

Был среди этих сотрудников и Джерри Сандерс, который являлся по сути простым инженером. Когда семеро его коллег из Fairchild решили основать свою собственную компанию и позвали его, он согласился при условии, что станет президентом этой новой компании. Ребята немного поморщились, но согласились. Так появилась AMD.

В 1976 году компания Fairchild Semiconductor выпустила свою лучшую на тот момент интегральную схему, Fairchild F8. F8 был целым микрокомпьютером, процессором которого была схема F3850, по сути сделанным в ответ на Intel 8008. Сам по себе он не получил особого распространения, но на нем вышла первая в истории игровая приставка на ROM-картриджах Fairchild video entertainment system, переименованная позже в Fairchild Channel F. И эта приставка была очень популярна, пока Atari не выпустила свою 2600, известную как VCS. Но в

197 9 году родительскую компанию Fairchild Camera and Instrument купил нефтяной гигант Schlumberger.

Среди достижений Fairchild можно отметить использование их интегральных схем в бортовом управляющем компьютере космического аппарата Аполлон, в том числе присутствующей и в лунном модуле. Fairchild первый в мире выпустил прибор с зарядовой связью, ПЗС-матрицы сегодня используются во всех цифровых фотоаппаратах и видеокамерах.

Заключение

Таких достижений можно перечислить десятки, да и сама Fairchild в первую очередь считает именно себя прародительницей Кремниевой долины, часто упоминая это в рекламе. Отчасти это вполне справедливо, ведь главное достижение Fairchild в историческом смысле - это ее отпрыски, люди, вышедшие из стен Fairchild, чтобы заняться собственным бизнесом. Есть даже такой термин в научной и коммерческой среде «Fairchildren», так называют людей, когда-то работавших в Fairchild Semiconductor, а теперь имеющих собственный бизнес. Взять хотя бы предательскую восьмерку. Двое из нее, Роберт Нойс и Гордон Мур, - создатели Intel, еще один, Джин Кляйнер, основал венчурный фонд и стал первым инвестором таких новорожденных тогда компаний, как Amazon, American Online, Electronic Arts, Google, Netscape, Sun Microsystems и очень многих других.

Джерри Сандерс и 7 его коллег из Fairchild хоть и не входили в предательскую восьмерку, но все же работали в той же компании под руководством все тех же Нойса и Мура, и затем создали AMD. За существование этой компании нужно благодарить именно Fairchild и, возможно, даже лично тогда еще будущих создателей Intel.

ЛИТЕРАТУРА

1. Адамов А.П., Адамова А.А. Семантический анализ перспективных изделий микро- и наноэлектроники с точки зрения увеличения ключевых показателей качества и технологичности // Надежность и качество сложных систем. 2017. № 3 (19). С. 94-101.

2. Андреев П.Г., Козин Р.Р., Емельянов А.С. Микропроцессорная система управления // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2016. № 1. С. 314-316.

3. Павлов П.А. Контроль выполнения арифметических операций процессора ЭВМ // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 281.

4. В.М. Гречишников, А.Д. Бутько, А.А. Ерилкин Локализация мерцающего дефекта типа «Короткое замыкание» при вибрационных воздействиях на микросхемы в В9А корпусе / // Надежность и качество сложных систем. 2016. № 3 (15). С. 61-66.

УДК 621

Моисеев С. А., Трусов В.А., Баннов В.Я.

ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия

СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ КОМПОНЕНТОВ

В статье рассмотрены перспективные системы охлаждения, проблемы отвода тепловой энергии и применение новых решений и технологий в этой сфере науки и техники Ключевые слова:

ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ, РАДИАТОР, ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬ, ОТВОД ТЕПЛА, ЖИДКОМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ КОМПАУНД, ТЕПЛОВАЯ ТРУБКА

С самых первых дней применения теплонагружен-ных электронных компонентов в науке и технике возникла задача эффективного отвода тепла от них. На ранних этапах часто было достаточно возможностей естественной конвекции. Далее пришел черед применения радиаторов, отбирающих тепловую энергию и рассеивающих тепло со своей поверхности. В данном случае процесс передачи тепла осуществляется посредством теплопроводности, то есть на способности вещества переносить тепло внутри своего объема. В данном процессе есть несколько проблем, которые необходимо решать.

Первая проблема - это выбор материала. Каждый материал обладает такой важной характеристикой, как коэффициент теплопроводности. Она характеризует количество теплоты проведенной через единичную длину однородного образца единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур [1]. Коэффициенты теплопроводности некоторых материалов указаны в таблице 1.

На ранних этапах развития техники было достаточно применения алюминия для производства радиаторов, но в данное время актуальны радиаторы из меди, так как они эффективнее примерно в 2 раза чем радиаторы из алюминия и примерно в 8 раз эффективнее чем радиаторы из стали. Есть 2 существенных недостатка меди - цена и масса.

Таблица 1

Материал Коэффициент теплопроводности, Вт/

Сталь 58

Алюминий 221

Медь 407

Золото 318

Воздух 0,03

Вторая проблема - это форма радиатора. Можно выделить 2 основных типа:

Игольчатые (см. рис. 1).

Ребристые (см. рис. 2).

Игольчатые за счет большой площади поверхности теплообмена обладают более высокой теплоотдачей при естественном охлаждении. При равных