Сергей Суханов - Перелом. Часть 3 [СИ]

А еще то же самое, но с ионными пучками - тут шли двумя путями - и легирование широким пучком через маску, и попытки рисовать узким пучком уже сами элементы. Первый способ давал обнадеживающие результаты - возможность управления разгоном ионов позволяла регулировать глубину их проникновения - а это важно даже не столько для полевых транзисторов (хотя и для них тоже - если делать скрытые каналы с высоким легированием), сколько для биполярных - высокоскоростным пуском загнать вглубь эмиттер, менее скоростным - базу, и еще менее скоростным - сформировать коллектор у самой поверхности, ну и к базе и эмиттеру пробить легированные проходы, к которым паять электроды - технологических операций много, но с биполярными по другому наверное и не получится. А вот второй способ пока не радовал - сложности с фокусировкой пучков давали слишком размытое пятно - ведь пучок состоит из положительно заряженных частиц, а они все норовят оттолкнуться друг от друга - трудно удержать их в одной упряжке. Да и долго это - вырисовывать каждый элемент каждого транзистора.

Тут, кстати, больше надежд было на рисование электронным лучом на фоторезисте и дальнейшим смывом и легированием обычным способом - с электронными пучками были те же сложности с фокусировкой, но меньший размер и заряд частиц все-таки обеспечивал узкое пятно - порядка ста нанометров - а это в тысячу раз меньше, чем наши текущие технологические нормы. Мне смутно вспоминалось, что DECовская Alpha на чуть более "толстом" техпроцессе выдавала более полутора гигагерц рабочей частоты, а интеловские Пентиумы с не к ночи будь помянутой NetBurst - и до двух с половиной гигагерц, пусть еще и с другими технологическими хитростями. Ну а нам для конвейерных числогрызов такое и надо - конвейер все-равно сбрасывать не придется, так как не будет неудачных предсказаний, а все ветвление будет выполняться с помощью отдельного вектора с битовыми масками - "выполнять или не выполнять операцию".

Проблемой были эти чертовы дефекты на пластинах. Наши исследователи, правда, пошли на хитрость - протравили пластину, чтобы выявить дефекты, дополнительно не один раз просветили ее рентгеном, и на хороших участках нарисовали по частям умножитель 52х52 вместе со всеми сдвигателями, сумматорами и регистрами - как раз для чисел с плавающей точкой двойной точности. Куски умножителя связывали между собой на той же пластине длинными дорожками, причем пластину прогоняли через цикл три раза - даже на хороших участках не все сразу получалось. Хорошо хоть легировали "холодным" способом - широкими ионными пучками по нужным участкам, а не нагревом, поэтому проводники, сделанные на предыдущих проходах, оставались в целости - только сточить электронным лучом лишнее - и можно заполнять новые куски схемы и соединять их с уже существующими. Франкенштейн.

Сейчас именно эта микросхема работала в нашем конвейерном числогрызе, правда, на частоте всего пятьдесят мегагерц - тут и длинные внутренние соединения, и входные-выходные емкости, да и умножение выполнялось кусками 8х8. Но умножение стало самой быстрой операцией этого устройства. Правда, сам способ был неповторяем - сейчас таким образом "рисовали" уже третью схему, и она все также была "ручной работой". И пытались как-то автоматизировать процесс для последовательно-параллельных схем - я предполагал, что все связи с периферией у нас будут по типу USB (RS-232 - в топку, пусть он тоже последовательный, но с кучей лишних проводов), а там быстрое преобразование из последовательного представления в параллельное и обратно очень даже не помешает. Правда, сами соединения были по типу точка-точка, безо всяких хабов и прочих наворотов, как минимум на первое время - в протоколе зарезервировали поля под адрес устройства и номер протокола, да в схемы заложили возможность ответа как минимум на протокол. Зато - соединение делали сразу же с горячим подключением - удлиненные выводы земли и питания в разъемах и входы-выходы с тремя состояниями - пока на отдельных микросхемах, чтобы не пихать в одну микросхему транзисторы с каналами разной проводимости - это ведь почти что двойное количество техпроцессов - сначала пролегируй каналы n-типа, затем - p-типа, затем - то же со стоком и истоком - каждая лишняя операция - это снижение выхода годных микросхем, а у нас и так с этим напряженка. Ничего, нам миниатюрность пока не существенна.

Впрочем, я подозревал, что эти микросхемы пойдут вовсе не на медленную периферию типа принтеров - те обойдутся и обычными, пусть и более медленными, схемами. А вот "быстрые" пойдут на сетевые карты - тут я рассчитывал, что дифференциальная передача сигналов и витая пара помогут решить проблему последней мили (да и не последней, если снизить скорость и ставить промежуточные усилители) - безо всяких там коаксиалов, модемов и прочей лабуды (эх, не видать мне ностальгии по свистящему модему). В общем, Наполеон "отдыхает".

И вот, чтобы все это хоть когда-то заработало, мы и проводили сотни экспериментов. И строили графики, пытались вывести уравнения - работы лет на десяток ... да больше ! Гораздо. Но даже с эмпирическими методами все более-менее работало, разве что каналы были пошире минимально возможных - микрометров пятьдесят, сто - у нас уже получались кристаллы, в которых дефекты на таких размерностях не играли особой роли и выход схем был процентов пятьдесят.

Собственно, уже такие схемы обеспечивали рабочие частоты до мегагерца - а это снова семидесятые годы. Ну, если только нагрузка на выход конкретных схем была не многовата - иначе приходилось снижать рабочие частоты, чтобы все емкости успели зарядиться за такт, или ставить несколько двойных элементов НЕ, чтобы выход микросхемы работал на меньшее число входов, а уж эти вспомогательные элементы доносили бы сигнал на меньшее число своих входов - например, если какой-то выход идет на шестнадцать входов следующих каскадов, ставим, например, четыре пары НЕ - и вот этот прежде нагруженный выход начинает работать уже только на четыре входа - емкости существенно уменьшаются - четыре вместо шестнадцати. А уж каждые из этих четырех элементов работают на свои четыре входа. Но такое разнесение нагрузки вносит дополнительные задержки. И это мы еще пошли на микросхемотехническую хитрость - ввели в микросхемы выходные транзисторы с длинным каналом - при ширине 50-100 микрометров его длина достигала пяти миллиметров - чтобы он мог выдавать достаточно тока для зарядки емкостей, образованных выходными ножками самой микросхемы, проводниками к соседним микросхемам и входными ножками потребителей сигнала. Попытки устанавливать несколько кристаллов на одной подложке, чтобы уменьшить длину и емкость межсоединений, я пока пресек - мы только-только отладили автоматизированную пайку проволочных переходников между кристаллом и ножками микросхемы, и заново все это отлаживать не хотелось - ведь потребуется несколько типоразмеров таких составных микросхем, а была надежда, что кристалльщики смогут выдавать слитки со все меньшим количеством дефектов и те же схемы удастся уместить на одном кристалле. Овчинка выделки не стоила.