«Примерно в то же время, когда Никита Хрущёв заявил о поддержке строительства Зеленограда, из Пенсильвании после года обучения вернулся один советский студент, Борис Малин. Борис привёз с собой небольшое устройство — SN-51 от Texas Instruments. Это была одна из первых интегральных схем, которые начали продаваться в США. С виду худощавый мужчина с тёмными волосами и глубоко посаженными глазами, Малин являлся одним из ведущих экспертов СССР в области разработки полупроводниковых устройств. Он видел себя как учёного, а не шпиона. В то же время Александр Шокин, занимавший пост председателя Госкомитета СССР по электронной технике (ГКЭТ), считал, что Советский Союз должен любыми средствами заполучить SN-51. Шокин пригласил Малина и группу других инженеров в свой кабинет, положил микросхему под микроскоп и начал разглядывать. «Скопируйте её, — скомандовал он. — Один в один, без каких-либо отличий. Даю три месяца».

— Отрывок из главы 8 книги Криса Миллера «Война чипов: борьба за самую важную технологию в мире».

В 1961 году Fairchild Semiconductor запатентовала технологию изготовления интегральных микросхем, ставшую революционной для индустрии электроники. Суть этой технологии, которая называлась «планарной»,* в том, что структура микросхемы сначала изображается в виде набора рисунков (топологий), которые затем последовательно переносятся на полупроводниковый кристалл с помощью физических и химических процессов (фотолитография и пр.).

*В математике планарность описывает свойство геометрического объекта (графа), который можно отобразить на плоскость без пересечения его линий (рёбер).

Основным преимуществом планарной технологии, благодаря которому она глубоко вошла в сферу полупроводниковой электроники, стала возможность её использования в качестве метода массового производства деталей с минимальным отклонением характеристик от спецификаций.

В октябре 1961 года компания Texas Instruments объявила о завершении разработки планарных микросхем SN51X на базе РЕТЛ (резисторно-ёмкостной транзисторной логики), а в 1962 начала их массовое производство. Линейка SN51xz стала усовершенствованной версией предыдущей линейки SN50x, вышедшей ранее в том же году. Она обеспечивала большую мощность (для фанаута) и скорость, которая была в 10 раз выше. Изначально TI выпустила шесть моделей микросхем: от SN510 до SN515. Чипы SN51X первой серии продавались дороже $400 (на современные деньги это где-то $4100).

И именно эти шесть моделей скопировали инженеры СССР. Разработкой советской планарной технологии под руководством Бориса Малина занимался отдел №5, сформированный при НИИ-35, позднее ставшим НПП «Пульсар». Но одно дело изучить и воспроизвести архитектуру, и совсем другое — понять саму технологию производства микросхемы, чтобы сохранить качество и надёжность продукта. Анализ технологического цикла реализации планарной технологии (более 300 операций) показал, что всё нужно осваивать с нуля. Над решением этой задачи работала команда из 250 человек — это были сотрудники отдела №5 и созданной при нём экспериментальной лаборатории.

Повторение американских технологий было эффективным методом так называемого «реверс-инжиниринга». После разгерметизации и вскрытия образца инженеры под микроскопом анализировали структуру функциональных областей, детально изучая планарную схему подключения транзисторов и резисторов. Полученные результаты воспроизводились в форме черновых эскизов и технологической документации.

При разработке планарной технологии основное внимание уделялось освоению промышленных методов литографии с высоким оптическим разрешением. Важную роль также сыграли разработки отдела в направлении автоматизации планарной технологии и проектирования специального технологического оборудования. Благодаря им, были созданы автоматизированные установки для обработки кремниевых пластин (очистка, нанесение фоторезиста, конвейерное окисление и так далее), основанные на пневмоавтоматике. То есть это был не просто реверс-инжиниринг одного готового продукта (микросхемы), а воссоздание всего цикла его производства. Задачей учёных было не просто создать аналогичный чип SN51X, что было несложно, а «построить завод для их выпуска». И такая задача была уже на порядки сложнее.

На организацию производства прототипов сотрудникам НИИ потребовалось три года (с 1962 по 1965). В 1967 году началась подготовка к его запуску в стенах «Опытно-показательного завода полупроводниковых приборов специального назначения» (ОПЗПП), расположенном в подмосковном городе Фрязино. Однако по факту производство стартовало только в 1969 году.

Отечественные прототипы микросхем 110-й серии именовались от ИС110 до ИС160 с шагом в один десяток. В таблице ниже они перечислены в первом столбце под графой «110-я серия».

Серийные же продукты получили другие названия: 1TK10X, 1ЛБ10X и 1ИЛ101 — второй столбец.

В середине 70-х маркировка советских микросхем изменилась. С того времени три цифры серии начали размещать в начале, сопровождая их буквами и числами, указывавшими на функциональность чипа (третий столбец).

ИС160А1

Первые микросхемы 110-й серии имели стеклянные прямоугольные корпуса с десятью выводами. Позднее число выводов увеличили до 14.

Спустя какое-то время после выпуска первых шести моделей, TI расширила серию SN51, выпустив ещё десять модификаций. Но в 110-й серии советские инженеры воспроизвели лишь три из них.

ИС142А1

Изначально микросхемы выпускались с индексами A1, A2, B1 и B2, которые позднее стали А, Б, В и Г. A и Б означали диапазон рабочих температур от -60 до +70 °C, а В и Г — диапазон от -10 до +50 °C. Микросхемы с индексами А и В отличались более высокой допустимой нагрузкой в сравнении с чипами, обозначенными Б и Г.

В 110-й серии также были микросхемы, не имевшие аналогов в серии SN51.

Несколько примеров:

Выпускались эти микросхемы вплоть до 1991 года, хотя ещё в 1970 некоторые заводы СССР освоили производство чипов на основе ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), обладавших более широкими возможностями для применения. Возможно, выпуск этих микросхем продолжался бы и дальше, но наступила «Перестройка», СССР развалился, и завод во Фрязино оказался под угрозой банкротства.

110ИЛ1А

Микросхемы 110-й серии, выпускавшиеся в 80-х и начале 90-х, до сих пор можно встретить в прайс-листах российских компаний, торгующих электроникой. Странно, но продаются они по цене не менее $3 — $6. В отличие от более ранних моделей эти не представляют какую-либо коллекционную ценность. И неясно, где вообще могут использоваться микросхемы, разработанные 60 лет назад.

Приведённые в статье фотографии чипов взяты из коллекции автора (Vlad) и из архивов CPU Shack (образцы TI).