1. Развитие электроники в России.

Одной из важнейших задач, стоящих перед Россией в области развития электроники, является создание современной элементной базы. На сегодняшний день отставание России от наиболее «продвинутых» в этом отношении экономически развитых стран, таких как США, и Япония, настолько велико, что ликвидировать это отставание видимо вообще не удастся. И поскольку Россия не вкладывает в это направление достаточное количество средств, отставание будет продолжаться и далее, хотя отечественный рынок с избытком заполнен изделиями зарубежных производителей.

В настоящее время намечается дефицит специалистов в области электроники и схемотехники. В высших учебных заведениях продолжается сокращение учебных часов по этим дисциплинам, поэтому выпускники вузов не получившие необходимого образования и профессиональных навыков, длительное время не смогут работать самостоятельно и принимать необходимые и ответственные решения. И это происходит на фоне бурно развивающейся области знаний «Электроника».

Развитие техники и появление новых порой уникальных технологий стало возможно только с применением современных электронных систем.

Невозможно организовать сложный технологический процесс без использования электронных составляющих или электронных систем, и область применения электроники постоянно расширяется. В настоящее время электроника является уникальным и эффективным средством для решения самых разнообразных задач, причем тенденции развития таковы, что электронная составляющая в системах постоянно увеличивается и усложняется, что является результатом развития и практического применения интегральной электроники, которая позволяет уменьшить массу и габариты электронных устройств, энергопотребление, стоимость, а также намного улучшить их эксплуатационные параметры.

Гибкость электронных устройств, высокое быстродействие, точность, чувствительность и достаточно высокая надежность обеспечивают электронным устройствам новые возможности применения во многих отраслях народного хозяйства и науки.

В 1904 году англичанин Д. Фленинг создал первую лампу вакуумный диод, которая длительное время использовалась в качестве выпрямляющего устройства и детектора.

В 1907 году американец Форест создал вакуумный триод. Наличие управляющей сетки в вакуумном триоде позволяло усиливать, преобразовывать, интегрировать, одним словом, обрабатывать электрические сигналы. С помощью вакуумного триода в 1913 году был разработан генератор незатухающих электрических колебаний.

В 1924 году была выпущена 4-х электродная лампа (тетрод), которая кроме управляющей сетки содержала еще и экранирующую. В 1931 году была создана 5-и электродная лампа (пентод). Электронные лампы были наиболее востребованы до начала шестидесятых годов прошлого столетия.

Первые радиолампы в России были изготовлены Н.Д. Папалекси в 1914 году в Петербурге. Из-за отсутствия возможности создания глубокого вакуума первые российские лампы были не вакуумными, а газонаполненными (ртутными). Первые вакуумные лампы были изготовлены в 1916 году М.А. Бонч-Бруевичем.

Освоение и использование ультракоротких длин волн привело к усовершенствованию вакуумных ламп. Появились металлокерамические и маячковые лампы, кроме того появились вакуумные приборы с совершенно новым принципом управления электронным потоком в лампе, были сконструированы и изготовлены многорезонаторные магнетроны, ЛБВ (лампа бегущей волны). Одновременно шло развитие ионных приборов: в 1908 году был изготовлен ртутный вентиль, в 1928 – 1930 гг. – стабилитрон-тиратрон, неоновая лампа.

В эти годы ведутся исследования по разработке технологий по очистке и обработке полупроводниковых материалов. Первый полупроводниковый (германиевый) триод (транзистор), пригодный для усиления и генерирования электрических сигналов, был создан в США в 1948 году американцем русского происхождения Бардиным и Браттейн.

Даже первые точечные триоды имели ряд существенных преимуществ по сравнению с вакуумными лампами. Поэтому к дальнейшим разработкам полупроводниковых приборов было привлечено множество специалистов. Развитие и совершенствование полупроводниковых приборов велось в направлении увеличения рабочих частот, а также рассеиваемой мощности.

С момента появления интегральных схем (ИС) в 1959 году они постоянно совершенствуются и усложняются. В настоящее время основной элементной базой как цифровых, так и аналоговых устройств является ИС. Характеристикой сложности ИС является уровень интеграции, оцениваемый либо числом базовых логических элементов, либо числом транзисторов, которые могут быть реализованы на одном кристалле. Различия в уровне интеграции делят ИС на несколько категорий: МИС – малые интегральные схемы, реализуют простейшие логические преобразования, обладают высокой универсальностью; СИС – средние интегральные схемы, выпускаемые в готовом виде, такие как счетчики, сумматоры, дешифраторы и т. д. Номенклатура СИС должна быть более широкой и разнообразной, т. к. их универсальность ниже, чем у малых интегральных схем. В некоторых сериях интегральных схем средней интеграции могут насчитываться сотни наименований СИС.

Появление БИС и СБИС с десятками и сотнями логических элементов на одном кристалле обострила бы чрезвычайно проблему универсальности. Пришлось бы производить огромное число типов ИС, что увеличило бы их стоимость, т. к. затраты на проектирование относились бы к небольшому объему выпуска. Это привело к появлению микропроцессоров и БИС или СБИС с программируемой структурой. Меняя систему команд (программу), можно изменять решаемые задачи с помощью одного и того же процессора. Иначе говоря, структура аппаратных средств никак не связана с характером решаемой задачи, что обеспечивает массовое производство и соответственно низкую стоимость микропроцессоров.

В случае схем с программируемой структурой конструктору предлагается БИС или СБИС, содержащая множество различных блоков, соединения между которыми можно программировать. Таким образом, конструктор создает новую систему, состоящую из соединенных определенным способом функциональных узлов, соответствующую решаемой задаче и работающую, как правило, в реальном времени.

Если оценивать уровень интеграции электронных схем по количеству элементов в одном см³, то первому этапу развития электроники до 1950 года соответствует= (0,001 – 0,003) эл./см³. Второй этап развития электроники относится к 1950 – 1960 гг. прошлого века, появились полупроводниковые приборы, печатный монтаж (0,5 эл./см³). Третий этап 1960 – 1980 гг., появились интегральные схемы и микросборки, что привело к уменьшению габаритов и массы электронных схем, а также к уменьшению энергопотребления и увеличению надежности (< 50 эл./см³). Четвертый этап начинается с 1980 г. и продолжается по настоящее время. С появлением БИС и СБИСрезко возросло и составляет 10³– 10⁵.