Микроэлектроника

В 1953 году «Сименс» стал одним из первых предприятий, которые смогли получить сверхчистый кремний, необходимый для полупроводниковых компонентов. Теперь у концерна было все необходимое для выхода на рынок микроэлектроники. 

image
Барьер Шоттки, 1938 год

1938 год: барьерный слой и эффект Шоттки

Значительное влияние на развитие технологий связи оказал физик Вальтер Шоттки, работавший в компании «Сименс» на протяжении длительного времени. Он начал свои исследования еще в 1912 году, и на его работах основаны такие изобретения, как лампа с катодной сеткой, экранированная лампа и гетеродинный приемник. Шоттке также занимался теорией флуктуационного шума.

 

В дополнение к другим своим важным открытиям, в конце 1938 года Шоттки сформулировал основные положения теории барьерного слоя. В следующем году был подготовлен полноценный анализ наблюдаемого явления, в рамках которого впервые излагались качественные, а также отдельные количественные аспекты понимания выпрямительного эффекта, возникающего на переходе металл – полупроводник. Впоследствии это открытие было названо эффектом Шоттки по имени его первооткрывателя. Открытие эффекта Шоттки послужило катализатором для дальнейших исследований и разработок в области полупроводниковых технологий и заложило основы для стремительного развития электроники на базе диодов, транзисторов и интегральных схем (ИС).

image
Метод зонной плавки, 1953 год

1953 год: метод зонной плавки

В 1953 году исследователь Эберхард Шпенке и его коллеги из лаборатории полупроводников компании «Сименс» в г. Претцфельде разработали технологию производства сверхчистого кремния, которая произвела революцию в электронике и электротехнике.

 

По этой технологии стержень из поликристаллического кремния плавится вокруг затравочного монокристалла и проходит через высокочастотное поле. Та часть стержня, которая расплавляется, а затем охлаждается, приобретает необходимую монокристаллическую структуру; в то же время химические примеси удаляются из расплава, что позволяет получить сверхчистый кремний. Для изготовления полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы и микросхемы, на миллиард атомов кремния должно оставаться всего два атома других веществ. 

 

Впоследствии лицензии на использование метода зонной плавки были предоставлены многочисленным компаниям из США, Японии и Германии. 

image
Микросхема емкостью 1 Мбит, 1987 год

1987 год: микросхема памяти емкостью 1 Мбит

В начале 1970-х годов начался стремительный переход с аналоговых технологий на цифровые. Цифровизация требовала все больших объемов памяти для обработки программ и данных. Рынок интегральных схем (ИС) рос небывалыми темпами. Каждые три года происходило четырехкратное увеличение емкости ИС, что способствовало появлению все более мощных и менее дорогих устройств.

 

В 1983 году в качестве одной из своих стратегических целей компания «Сименс» заявила о намерении разработать мегабитные микросхемы памяти, т. е. такие чипы, которые имеют более миллиона двоичных ячеек памяти и позволяют сохранять около 64 страниц текста. Этот проект получил название MEGA. Производство первых 1-мегабитных микросхем началось в конце 1987 года, спустя всего четыре года после запуска проекта. При этом емкость памяти продолжала расти с каждым новым поколением чипов. Все это заложило основу для создания многих инновационных технологий компании «Сименс» в области связи, информатики и автоматизации.

image
256-мегабитный чип памяти, 1996 год

1996 год: микросхема памяти емкостью 256 Мбит

Несмотря на ряд трудностей, последовавших после создания 1-мегабитной микросхемы, летом 1988 года специалистам «Сименс» удалось с опережением графика создать в лаборатории чип емкостью 4 Мбит. И хотя его серийное производство было налажено лишь в конце 1989 года, концерну удалось на год опередить конкурентов из Японии.

 

К 1996 году компания «Сименс» и ее партнеры были готовы представить заказчикам первые образцы 256-мегабитных чипов памяти, объема которых было достаточно для хранения, к примеру, всех произведений Шекспира и Гете. 

 

А в 1999 году «Сименс» представил первое запоминающее устройство емкостью 1 гигабит. Этот модуль по размерам был не больше пачки сигарет. Для сравнения: если бы устройство такой емкости создавали в 1970 году, его площадь составила бы 700 кв. метров. Разработка 1-гигабитного модуля стала главным достижением «Сименс» в этой сфере. Через два года подразделение по производству полупроводников было выделено в отдельную компанию «Инфинеон» (Infineon).