Георгий Мишкевич - Тайна невидимых шедевров

На подставках-столиках зубофрезерные автоматы нарезают трибы разных размеров и типов. Диаметр самого маленького колесика 1,5 миллиметра, самого большого — 9. В приемнике-бункере быстро растет горка сверкающих латунных трибов.

Рядом по-комариному звенит сверлильный станочек, одновременно просверливающий в основании 52 тончайших отверстия. Размеры станка: длина — 25, ширина — 3 и высота 30 сантиметров. Он легко поместится в коробке от полуботинок.

Чуть подальше тоненьким дискантом поет резьбонарезной станок-малютка. Самый толстый винт, который он нарезает, имеет диаметр 1 миллиметр, самый тонкий — впятеро тоньше.

В углу неслышно работает еще один станок-кроха. Габариты его 40×40×40 сантиметров. Он навивает пружинки-волоски для баланса. На наших глазах тоненькая синяя полосочка стали, чуть шурша, превращается в спиральку. Три тысячи готовых изделий в час — такова производительность этой чудо-малютки.

Но, пожалуй, рекордсменом среди станков-малюток является пресс для штамповки стрелочек. Два таких пресса свободно разместятся в кармане. Пресс штампует стрелочки длиной 3-10 миллиметров и пробивает в них посадочные отверстия.

Министаночки, как и маленькие дети, легко «простужаются». Небольшого дуновения ветерка достаточно, чтобы станочек разладился, перестал работать или начал выпускать брак, — так чувствителен он к малейшему изменению микроклимата. Поэтому самые хрупкие из станочков изолированы от внешнего мира в специальных боксах.

Теперь расскажем о той области промышленного производства, для которой самой характерной чертой является стремительное уменьшение размеров деталей и изделий. Н. С. Лесков метко окрестил «сориночкой» невидимую стальную блоху, подкованную тульским Левшой. Современная микроминиатюризация давно перешагнула «сориночный» уровень.

Род людской есть непрерывная смена поколений. Подобное происходит и в индустриальной сфере: одно поколение машин, приборов, механизмов, аппаратов приходит на смену другому, принося с собой новое качество. Однако, если человечеству для смены поколений требуются десятилетия, то срок смены машин неизмеримо короче, особенно в эпоху научно-технической революции. Иными словами, в технике процесс старения идет гораздо стремительнее, а зачастую лавинообразно.

Ярче всего быстротечность проявилась в электронике. Развитие ее идет небывалыми темпами. В наши дни электроника буквально пронизывает все сферы научной и технической деятельности человека!

Наступление эры электроники было предсказано великим Лениным. Еще в 1908 году в своем гениальном труде «Материализм и эмпириокритицизм» В. И. Ленин написал пророческие слова: «Электрон так же неисчерпаем, как и атом...» Сегодняшняя электроника полностью подтвердила это великое предвидение Ильича. Невиданные успехи физики твердого тела привели к созданию сначала полупроводниковых материалов, а затем электронных приборов (диодов, транзисторов, мультивибраторов и др.). При весьма незначительных размерах многие из этих приборов обладают очень высокой производительностью.

Люди старшего поколения безусловно помнят ламповые радиоприемники ЦРЛ-10, СИ-235 и другие. Это были настоящие шкафы! Их отделывали ценными породами дерева. Багрово светились многочисленные электронные лампы. Ящики этих аппаратов были заполнены полупудовыми трансформаторами, громоздкими дросселями и конденсаторами, всевозможными катушками самоиндукции, разноцветными проводами соединительных схем.

Сегодня есть радиоприемники, легко умещающиеся в футлярчике величиной со спичечный коробок. Нет в них ни радиоламп, ни паутины проводов, ни громоздких диффузоров. За какие-нибудь 20-30 лет в результате миниатюризации размеры, например, транзисторов, уменьшились в десятки раз, конденсаторов, особенно пленочных, — в 70 раз (при увеличении удельной емкости в 300 раз). Применение вместо прежних соединительных проводов так называемых печатных плат, изготовляемых типографским способом, а также полупроводниковых приборов привело к микроминиатюризации электронной аппаратуры. Появилась возможность еще больше уплотнить ее содержимое.

Степень уплотнения микроэлементов электронной аппаратуры растет с головокружительной быстротой. Так, если в 1972 году в одной конструктивной единице было 1000 микроэлементов, то в 1986-м — сотни тысяч, а в сверхбольших интегральных схемах на кремниевой пластиночке площадью в 1 квадратный сантиметр размещаются миллионы отдельных функционально независимых микроэлектронных приборов. Радиоаппаратура, основанная на интегральных микросхемах, характеризуется компактностью, легкостью, большой мощностью и высокой надежностью.

Замысловатый, причудливо запутанный лабиринт нынешней микроэлектронной схемы рисует на плате не человеческая рука — это ей уже не под силу, а пучок электронов, ионов или луч лазера. Более того, расчет этого суперлабиринта выполняет миниЭВМ. Так электроника наших дней сама себя формирует и конструирует.

Итак, в мире микроизделий происходит закономерный процесс: концентрация мощности при одновременном резком снижении массо-габаритных характеристик и колоссальном росте производительности.

Что же таится за ошеломляющими успехами микроэлектроники?

Без нее не было бы космической и вычислительной техники. Известно, что для приборов, запускаемых в космос, решающее значение имеет не только надежность, но также масса и размер. И не будь столь велики успехи микроэлектроники, полеты искусственных спутников Земли и космических кораблей еще долгое время оставались бы уделом фантастики.

Без микроэлектроники невозможно существование современных ЭВМ. За последние 3 десятилетия сменилось 5 поколений ЭВМ. 25 декабря 1951 года в Институте электротехники Академии наук УССР была включена в сеть первая отечественная ЭВМ, созданная под руководством академика С. А. Лебедева. В ней было 18 тысяч вакуумных радиоламп, масса машины достигала почти 30 тонн. Что она выполняла? Арифметические действия над 5-6-значными числами со скоростью 50 операций в секунду. Даже при таком скромном быстродействии машина считала в полторы тысячи раз быстрее человека.

Довольно быстро из ЭВМ стали исчезать радиолампы. На смену им приходили другие электронные приборы (ферриты, диоды и т. д.). Вторая советская ЭВМ, вошедшая в строй в 1953 году, считала со скоростью 10 000 операций в секунду. ЭВМ третьего поколения (1965—1970 годы) выполняли уже несколько миллионов вычислений в секунду. В 1975—1980 годах появились ЭВМ четвертого поколения (на интегральных схемах, в том числе больших и сверхбольших), производившие десятки миллионов вычислений ежесекундно. И наконец, ЭВМ пятого поколения (и далеко не последнего!) — это электронные счетчики, работающие со скоростью миллиард операций в секунду.