CC BY
215
УДК 001.92; 538.9
https://doi.org/10.24411/2226-2296-2019-10206
Исторический обзор развития отечественной микроэлектроники
Т.М. Ткачева, Е.А. Гусева
Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет» (МАДИ), 125319, Москва, Россия ORCID: 0000-0002-0781-773X, E-mail: tatmihtka@rambler.ru ORCID: 0000-0003-3923-9759, E-mail:forsh@list.ru
Резюме: Рассматриваются исторические аспекты развития микроэлектроники от самых первых научных изобретений XX века до актуальных технологий современности. Анализируется история развития микроэлектроники как отраслевой структуры науки и промышленности в нашей стране. Дан обзор отечественных университетов и исследовательских институтов, кафедр и научных лабораторий, которые, несомненно, являются лидерами в исследованиях физики полупроводников и полупроводниковых приборов, а также нанотехнологий. Именно эти передовые научно-исследовательские центры обеспечивают подготовку отечественных специалистов, остро необходимых для науки и промышленности. В статье обозначены основные цели и задачи современной электроники. Обсуждаются основные проблемы и вопросы развития микро- и наноэлектроники в России в связи с переходом на цифровую экономику.
Ключевые слова: физика полупроводников, полупроводниковые приборы, микроэлектроника, нанотехнологии, полупроводниковые материалы, подготовка кадров.
Для цитирования: Ткачева Т.М., Гусева Е.А. Исторический обзор развития отечественной микроэлектроники // История и педагогика
естествознания. 2019. № 2. С. 35-40.
D0I:10.24411/2226-2296-2019-10206
к
HISTORICAL REVIEW OF NATIONAL MICROELECTRONICS DEVELOPMENT
Tatiana M. Tkacheua, Elena A. Guseua
Moscow Automobile and Road Construction State Technical University (MADI), 125319, Moscow, Russia ORCID: 0000-0002-0781-773X, E-mail: tatmihtka@rambler.ru ORCID: 0000-0003-3923-9759, E-mail:forsh@list.ru
Abstract: Historical aspects of microelectronic development from the very first scientific invents of the XX century to the actual technologies of contemporaneity are considered. The history of microelectronics development as a sectorial structure of science and industry in our country is analyzed. The review of homeland universities and research institutes, of chairs and scientific laboratories, which are undoubtedly leaders in investigation of semiconductor physics and semiconductor devices, and nanotechnologies, is given. It is exactly these advanced research centers that provide training of domestic specialists that urgently needed for science and industry.
Keywords: physics of semiconductors, semiconductor devices, microelectronics, nanotechnologies, semiconductor materials, training of personnel.
For citation: Tkacheva T.M., Guseva E.A. HISTORICAL REVIEW OF NATIONAL MICROELECTRONICS DEVELOPMENT. History and Pedagogy
of Natural Science. 2019, no. 2, pp. 35-40.
DOI:10.24411/2226-2296-2019-10206
Введение
Современный мир уже невозможно представить без электронных устройств. Цифровая экономика становится обыденным фактором жизни большинства людей. А это значит, что материализуются знания физики твердого тела и, особенно физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Несомненна важность микро- и наноэлектроники для обеспечения экономической и оборонной безопасности и независимости страны. Кроме того, использование различных электронных устройств в образовании, здравоохранении, в быту обеспечивает комфорт и повышает качество жизни людей. Отметим также, что продукция, связанная с производством микро- и наноэлектронных устройств, относится
к продукции класса High-Tech, наличие которой подчеркивает высокий уровень научных и производственных разработок в государстве.
«Очевидно, что для эффективного развития микроэлектроники нужна комплексная долгосрочная стратегия, план действий, предусматривающих конкретные мероприятия по укреплению существующих и созданию новых производств, а также более активного внедрения российской продукции как на отечественном, так и на внешнем рынке», - заявил В.В. Путин на совещании в Кремле, посвященном перспективному развитию гражданской микроэлектроники 20 марта 2018 года [1].
В Послании Федеральному собранию 20 февраля 2019 года В.В. Путин подчеркнул, что нам необходимы
специалисты, способные работать на передовых производствах, создавать и использовать прорывные технические решения. Для этого нужно обеспечить широкое внедрение обновленных учебных программ на всех уровнях профессионального образования, организовать подготовку кадров для тех отраслей, которые еще только формируются [2].
Успехи в настоящем и будущие успехи в микро- и наноиндустрии, как научные, так и промышленные, зависят от качества выпускников российских университетов. Основой этих успехов являются знания физики и материаловедения полупроводников и физики полупроводниковых приборов.
Целью настоящей статьи является история создания и обзор существую-
щих учебных и производственных центров - университетов, научно-исследовательских институтов, компаний и др., обеспечивающих подготовку специалистов для микроэлектроники и сопутствующих производств.
Становление физики полупроводников как науки и ее развитие в настоящее время
Еще в XIX веке М. Фарадей обнаружил, что сопротивление сульфата серебра уменьшается при увеличении температуры. А. Беккерель выявил похожее поведение у различных электролитов. В начале XX века А. Флемингом (1905) была создана первая вакуумная электронная лампа - вакуумный диод. Полупроводники стали использовать для создания электронных устройств еще с детекторов на основе кристалла сернистого свинца (1915). В 20-х годах в качестве материалов для изготовления выпрямителей стали использовать селен и материалы на основе меди (слой закиси меди Си20).
Классическая физика не давала возможности найти объяснение явлению уменьшения сопротивления полупроводниковых материалов с температурой. Кроме того, практически все приборы с использованием кристаллов получались маломощными и неустойчивыми в работе. Первой теоретической работой, основным выводом которой была провозглашена необходимость использования неклассических методов описания процессов в полупроводниках, была теория твердотельного выпрямителя В. Шоттки (1923). Корпускулярно-вол-новой дуализм Л. де Бройля (1923) и затем представление о микрочастице как об особом объекте - частица + волна - заставили физиков искать новые теоретические и, желательно, непротиворечивые объяснения процессов, происходящих в микромире. За год, с июня 1925-го и по июнь 1926 года, были опубликованы три независимо полученных оригинальных варианта полной квантовой теории: матричная квантовая механика В. Гейзенберга, волновая механика Э. Шредингера и квантовая алгебра П. Дирака. Оказалось, что квантовая механика, уравнение Шредингера позволяют описать явления, происходящие в твердом теле.
Эти открытия способствовали развитию физики полупроводников и полупроводниковых приборов. Труды А. Вильсона и Н. Мотта в Англии, В. Шоттки и К. Вагнера в Германии, А.Ф. Иоффе и Я.А. Френкеля в СССР, представленные еще в 30-е годы XX века, стали ее основой.
В 40-е годы проявились ограничения на использование электровакуумных приборов (громоздкость исполнения, сильное нагревание в процессе эксплуатации и др.). Результатом изучения электропроводности полупроводников стало изготовление первого твердотельного усилителя (транзистора) на германии с золотыми проволочками в качестве контактов. Свое изобретение Д. Бардин, В. Браттэйн и В. Шокли представили 23 декабря 1947 года [3]. Эта дата стала началом бурного развития микроэлектроники, уже теперь - наноэлектроники. Одним из важнейших технологических достижений XIX века было изобретение стали. При изготовлении стали для получения прибыли в 2 млрд долл. понадобилось 150 лет, а в случае с электронными полупроводниковыми изделиями такая же прибыль была получена через 50 лет после обнародования открытия.
В СССР лидером исследований полупроводниковых кристаллов и приборов на их основе являлся и является Ленинградский физико-технический институт, где в начале 50-х годов XX века были созданы первые советские транзисторы и силовые приборы на германии. Одним из участников этих работ был Ж.И. Алферов, который получил Нобелевскую премию в 2000 году вместе с Г. Кремером и Дж. Килби. Дж. Кил-би первым предложил еще в 1958 году методику изготовления интегральной схемы. Начиная с 1972 года промышленный выпуск интегральных схем превысил выпуск всех других дискретных электронных приборов.
Подробное изложение истории изучения свойств, возможности получения кристаллов с заданными свойствами, создания различных приборов может занять не одну книгу. Следует отметить, что научных открытий в области исследования полупроводников и их свойств было особенно много в первые десятилетия после представления первого транзистора. В настоящее время основной интерес представляют собой технологические возможности для увеличения скорости отклика, увеличения памяти, уменьшения размеров используемых приборов.
В частности, одним из примеров новейших технологий XXI века является созданный учеными Кембриджского университета 3D микрочип (spintronic chip). В этом чипе информация может перемещаться в трех измерениях и храниться в созданной им дополнительной емкости [4].
Еще один пример новейших технологий представила компания Micron Technology. Эта компания сообщила о достигнутой интеграции памяти и про-
цессора, что обеспечило пятикратный прирост пропускной способности, и при этом удельное энергопотребление в расчете на один бит уменьшилось втрое, а площадь на плате - вдвое. Объем памяти,встроенной в процессоры Intel Xeon Phi, достигает 16 ГБ [5].
Важными темами остаются также квантовые точки для создания квантовых приборов, зарядовые и спиновые волны, изготовление гетероструктур, усовершенствование солнечных элементов для повышения КПД. Одновременно идет поиск новых материалов для замены кристаллических структур основных полупроводниковых материалов - кремния и соединений AIIIBV и AIIBVI.
Интегральные схемы, силовые полупроводниковые приборы применяются в энергетике, железнодорожном транспорте. Электронные системы, созданные для авиационно-космической техники, должны гарантировать высокую воспроизводимость параметров, обеспечивать надежность, бесперебойность и долговечность эксплуатации устройства. Важно решить проблемы теплоотвода и снижения электропотребления. Способами решения этих проблем могут явиться как схемотехнические решения (применение резонансной синхронизации на ядрах микропроцессоров, снижение толщины изолирующих окислов в затворах транзисторов и др.), так и использование моноизотопного кремния, теплопроводность которого значительно выше, чем у обычного кремния, состоящего из трех устойчивых изотопов [6].
Приборы силовой электроники широко используются практически во всех отраслях промышленности: для передачи электроэнергии на большие расстояния, в энергоемких химических и металлургических производствах, на транспорте, в системах электропривода, в военной, аэрокосмической технике, в современных автомобилях и бытовой технике. Около половины электроэнергии, вырабатываемой на тепловых, гидро- и атомных электростанциях, подвергается преобразованию для нужд потребителей с помощью средств силовой полупроводниковой электроники. Основным материалом для СПП в течение трех последних десятилетий является кремний. Основная идея развития приборов силовой электроники заключается в переходе от использования дискретных компонентов к силовым электронным системам, конструкция и функциональные возможности которых обеспечат легкое использование в различных применениях. Кардинальным решением для обеспечения этих требований является
системная интеграция - объединение в единой конструкции или системе функций силовой и информационной электроники, датчиков, электрических аппаратов и т.п. Возможности устройств микро- и наноэлектроники позволяют создать модели сложных молекулярных систем, нейронных сетей и подойти к созданию искусственного интеллекта.
Кремний остается одним из основных материалов полупроводниковой электроники, на его основе изготавливаются микропроцессоры, различные контроллеры, коммуникационные элементы, модемы, телевизоры, видеосистемы и многое другое. Кремний - это материал, при использовании которого осуществляется информационная революция. Значение кремния для цивилизации можно сравнить только со сталью - материалом, с помощью которого была совершена промышленная революция. Владение технологиями получения кремния и переработки его в различные изделия во многом определяет экономический потенциал страны. Успехи микроэлектроники стали возможными благодаря совершенствованию технологий кремниевых пластин, являющихся основой развертывания новых высокоэффективных производств.
Миниатюрность, многофункциональность, коммерческая выгода и массовость производства представляют собой цели и задачи современной электроники. В настоящее время именно развитие микро- и наноэлектроники стали гарантией научно-технического прогресса и обеспечения независимости и благополучия государства. Основой являются в целом успехи фундаментальных наук, в том числе физики, химии и материаловедения полупроводников.
Развитие физики полупроводников в нашей стране
Физико-технический институт
им. А.Ф. Иоффе РАН
Исследования полупроводниковых кристаллов в Ленинградском физико-техническом институте (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) начались в 1932 году, когда была организована лаборатория физики полупроводников под руководством академика А.Ф. Иоффе, основоположника советской школы физики полупроводников. В эти годы теоретический отдел возглавлял Я.И. Френкель. За время существования ФТИ было сделано много исследований, часть которых стали событием для физиков, например открытие фотоэлектромагнитного эффекта или объясне-
ние механизма туннельного перехода на контакте «металл-полупроводник». Первые в СССР образцы солнечных батарей, первые плоскостные германиевые диоды и триоды созданы в ФТИ
B.М. Тучкевичем и его сотрудниками. В 1952-1953 годах были выращены первые слитки монокристаллического кремния, на основе которого были созданы первые радиотехнические диоды. В ФТИ были изготовлены и исследованы различные полупроводниковые приборы на основе соединений АМ^ [7].
И.В. Курчатов, работая в ФТИ, исследовал физику сегнетоэлектриков, что дало начало целому направлению исследований. Под руководством
C.С. Шалыта изучались кинетические явления в полупроводниках при низких температурах. Теоретические исследования возглавлял А.И. Ансельм, под руководством которого были открыты новые квантовые эффекты [8].
В настоящее время ФТИ остается одним из центров мировой науки в области физики полупроводников и полупроводниковых приборов, а также на-нотехнологий. Например, публикация лазерная нанопечать на волокне открывает путь для сверхфокусировки многомодового лазерного излучения» Г.С Соколовского с сотрудниками, в числе которых есть и зарубежные участники [9]. На период 2019-2022 годы ФТИ получит гранты по проектам: «Многофункциональная полупроводниковая фотоника на основе гетероструктур, выращенных методом молекулярно-пучковой эпитаксии» (руководитель С.В. Иванов) и «Физико-технологические принципы создания интегральных многоэлементных фотонных схем на основе полупроводниковых наногетероструктур для мощных источников лазерного излучения с использованием технологии селективной эпитак-сии» (руководитель П.С. Копьев) [10].
В 1998 году в качестве подразделения ФТИ по инициативе директора ФТИ академика Ж.И. Алферова был создан научно-образовательный центр (ФТИ НОЦ), который в 2002 году был преобразован в Санкт-Петербургский академический университет РАН. Академический университет готовит специалистов-физиков по разным направлениям, включая квантовую и твердотельную электронику. Академический университет сотрудничает с физико-математическим факультетом государственного политехнического университета, созданного А.Ф. Иоффе в 1919 году, и с кафедрой оптоэлектро-ники, которую основал Ж.И. Алферов в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете. С 2005 года Академический университет
входит в число организаторов международного симпозиума «Наноструктуры: физика и технология», имеющего высокий рейтинг в России и за рубежом [11].
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет (ЛЭТИ) им. В.И. Ульянова (Ленина)
В ЛЭТИ организован факультет электроники, все кафедры которого связаны с исследованиями полупроводников, приборов на их основе и технологиями твердотельной электроники. Основными изучаемыми материалами являются соединения АШВУ широкозонные полупроводники, а также гете-роструктуры.
В рейтинге 20 мировых лидеров в области нанотехнологий Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет занимает пятое место. Одной из основных кафедр факультета является кафедра микро- и наноэлектроники, которая первоначально называлась кафедрой электротехнических материалов. Эта кафедра была основана по инициативе заслуженного деятеля науки и техники РФ проф. Н.П. Богородицкого в 1946 году. В настоящее время кафедра выпускает специалистов в области физики и технологии наноматериалов для различных областей наноэлектроники и фотоники. Отличительной особенностью кафедры, как и всего ЛЭТИ, является тесная связь с промышленными предприятиями, например, ЗАО «Светлана», НИИ «Гириконд», РНИИ «Элек-тронстандарт» и многими другими [12].
Московский государственный
университет им. М.В. Ломоносова
В 1953 году на физическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова была образована кафедра физики полупроводников по инициативе профессора С.Г. Калашникова, который стал ее первым заведующим. Его фундаментальный курс «Физика полупроводников», стал основой педагогической деятельности кафедры. Наряду с обучением студентов преподаватели и сотрудники кафедры занимались исследованиями различных свойств полупроводников и продолжают изучать электронные процессы в полупроводниковых структурах для нужд оптоэлектроники, электроники, различных светодиодов и солнечных элементов. Профессор В.С. Вавилов, возглавлявший кафедру в 1960-1980-х годах, инициировал исследования по воздействию излучений на полупроводники. Эти работы необходимы для прогнозирования работы полупроводниковых приборов в условиях космоса. На кафедре под руководством
профессора В.С. Днепровского (завкафедрой после В.С. Вавилова), исследованы полупроводниковые квантовые точки. Результатом этих исследований стали получение лазерной генерации в этих точках, а также обнаружение экситонов с большой энергией связи. С 2014 года в состав кафедры вошла лаборатория криоэлектроники, заведующим кафедрой является профессор О.В. Снигирев. В научную проблематику кафедры добавились теоретические и экспериментальные работы в области быстрой одноквантовой логики на основе джозефсоновских переходов, использующей одиночные кванты магнитного потока для кодирования информации, а также взаимодействия лазерного излучения с квантовыми точками и квантовыми нитями «полупроводник-диэлектрик».
Кафедра является одним из ведущих учебных центров по физике полупроводников, выпускники кафедры участвовали в создании полупроводниковой промышленности страны, работают в институтах Академии наук, преподают в университетах. Созданные профессорами кафедры учебные курсы и написанные ими учебники используются во всех университетах, имеющих кафедры физики полупроводников или микроэлектроники, например «Физика полупроводников» В.Л. Бонч-Бруевича и С.Г. Калашникова, «Действие излучений на полупроводники» В.С. Вавилова, «Задачник по физике полупроводников» В.Л. Бонч-Бруевича с коллегами и
др. [13].
Московский институт стали
и сплавов
Кафедра полупроводниковой электроники основана в 1962 году. Возглавил ее П.С. Киреев. Основными направлениями работы кафедры стали разработка методов получения сложных полупроводниковых соединений, изучение свойств получаемых материалов и создание приборов на их основе. Кафедру полупроводниковых приборов возглавлял в это время профессор Я.А. Федотов. Основным предметом научной работы кафедры была разработка приборов на основе гетероструктур.
В 1970 году на базе этих двух кафедр: была создана кафедра полупроводниковой электроники и физики полупроводников, первым заведующим которой был профессор Я.А. Федотов. В дальнейшем кафедрой заведовали профессора С.А. Медведев, Е.А. Ладыгин, Ю.В. Осипов. В настоящее время кафедру возглавляет профессор С.И. Диденко.
Научными направлениями кафедры всегда были наиболее важные и
насущные исследования физики и технологии создания приборов на основе полупроводниковых материалов. Среди разработок кафедры радиационная стойкость полупроводниковых структур, оптоэлектроника, элементная база интегральных схем, технология и моделирование новых полупроводниковых материалов.
Выпускники кафедры занимаются проектированием и конструированием новых полупроводниковых приборов, исследуют свойства новых материалов и прогнозируют поведение приборов на их основе, а также определяют необходимые для изготовления приборов свойства материалов для последующей корректировки процессов получения этих материалов [14].
Томский государственный
университет
По инициативе профессора В.А. Прес-нова еще в 50-е годы были начаты работы в области физики и техники полупроводников и полупроводниковой электроники. В 1983 году на физическом факультете ТГУ была выделена как самостоятельная специализация по физике полупроводников, а в 1991 году уже создана кафедра физики полупроводников под руководством профессора Л.Г. Лавреневой.
В настоящее время кафедрой физики полупроводников заведует профессор Ю.Ю. Эрвье. Научные направления кафедры включают в себя исследования квантово-размерных светодиодных структур на основе соединений АИ^ кинетику роста нитевидных нанокри-сталлов, новые материалы, такие как графен и другие исследования материаловедения и физики полупроводников.
Преподаватели и сотрудники кафедры работают в сотрудничестве со многими научными организациями России и других стран (Германия, Болгария, Япония), где нашли свое место в науке и выпускники кафедры [15].
Институт физики
полупроводников им. А.В. Ржанова
В 1964 году в Академгородке г. Новосибирска был создан Институт физики полупроводников Сибирского отделения АН СССР (ИФП). В институте занимаются исследованиями поверхностных явлений и электронных явлений на границах раздела фаз, сверхрешетками, гетероструктурами, содержащими квантовые ямы, и другими исследованиями для наноэлектро-ники. Разработки ИФП матричных фотоприемников инфракрасного диапазона, электронно-оптических преобразователей, СВЧ-транзисторов, квантовых интерферометров, нанотранзисторов
используются для создания полупроводниковых электронных устройств.
Для Новосибирского государственного университета, Томского государственного университета, Сибирского государственного аэрокосмического университета им. акад. М.Ф. Решетова ИФП является базой для практических и прикладных исследований по физике и технологиям полупроводников студентов, магистрантов и аспирантов этих университетов [16].
Проблемы развития полупроводниковой электроники
Однажды профессор С.Г. Калашников, основатель кафедры полупроводников физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, отметил, что военно-промышленный потенциал следует оценивать в том числе по числу тонн выращенного монокристаллического кремния. Эти слова были сказаны в 60-е годы, когда уже наступила эра полупроводниковой электроники. В эти годы уже было начато строительство заводов или цехов по производству поликристаллического и монокристаллического кремния. Подольский химико-металлургический завод (ПХМЗ) стал поставщиком поликристаллического кремния, являющегося сырьем для получения монокристаллического кремния. На ПХМЗ выращивали также и монокристаллы кремния - сырье для полупроводниковой электроники. Донецкий химико-металлургический завод (ДХМЗ, Донское) с 1980 года был основным производителем поликристаллического кремня электронной чистоты (до 45% всего поликремния, производимого в СССР). Тогда же были построены Красноярский полупроводниковый завод (КХМЗ), Запорожский металлургический комбинат (ЗМТК) и завод чистых металлов в г. Светловодске (ЗЧМ).
Основные производственные мощности в рамках СССР были сконцентрированы на Украине. Все эти предприятия построены по российским проектам. Самым последним заводом бывшего СССР, построенным на 80%, был завод в Киргизии (г. Таш-Кумыр) для производства поликристаллического кремния. В силу специфики социалистического ведения хозяйства в основе всех проектов по производству поликремния было заложено практически одно и то же техническое решение, основанное на:
1) централизованном производстве трихлорсилана (Запорожье - ЗТМК в рамках СССР, Нюнхриц в рамках СЭВ) и необходимость его переработки на других заводах, расположенных на больших расстояниях (Подольск - ПХМЗ, Донское - ДХМЗ - в рамках СССР,
Чехия, Германия (ГДР), Польша - в рамках СЭВ), что породило проблемы экологической безопасности и несбалансированности продуктов, выходящих из реактора (HCl, тетрахлорид). Как следствие, производство оказалось крайне неэффективным. В результате даже в условиях глобального дефицита поликристаллического кремния в мире и наличия большого количества производственных мощностей, ни страны СНГ, ни страны бывшего СЭВ не смогли занять нишу на рынке;
2) отсутствие сертификации по мировым стандартам (серия ISO 9000), несмотря на то что Россия имеет все необходимые методы контроля и развивает их в рамках институтов Академии наук. Только самые последние ГОСТы СССР учитывали мировые стандарты, но они не стали руководством для промышленности. В результате товар -кремний - нельзя было продать на мировом рынке.
Таким образом, мировой опыт создания крупномасштабных производств кремния, основанных на рыночном ведении хозяйства, остался для России неиспользованным, и такая же участь постигла проекты, выполненные в странах - членах СЭВ.
В новое время, после 1991 года, в период «либеральных реформ», уже ни для производства поликремния, ни для производства монокристаллического кремния заводов не строили. Те заводы, что остались в России, по причине малого объема производства и устаревшей производственной базы не могут конкурировать с мировыми гигантами. Кроме того, из-за старых технологий поликристаллический кремний в Подольске невозможно производить
сегодня с учетом экологических требований к такому производству. Российской полупроводниковой электроники фактически нет, она практически полностью задавлена импортом.
Как уже было отмечено во введении к статье, в настоящее время на самом высоком уровне обсуждаются вопросы развития микроэлектроники в России, что очень важно в связи с переходом на цифровую экономику. Но это невозможно без сырьевой базы, без тонн поликристаллического и монокристаллического кремния. Кроме того, необходимо развивать и производство других полупроводниковых материалов - соединений типа АИ^ (арсенидов, фосфидов и нитридов галлия, индия и алюминия).
Восстановление металлургии полупроводникового кремния потребует очень больших вложений, так как одна металлургическая печь, в которой можно вырастить слиток кремния весом примерно 120 кг, стоит не меньше 4-5 млн долл., а это еще далеко не все, что нужно для производства монокристаллического кремния. Как уже было сказано выше, нужно еще производство поликристаллического кремния, сырьем которому служит технический (или металлургический) кремний, нужно иметь месторождения чистого кварца (кварц - сырье для получения технического кремния). Для всего этого нужно оборудование и площади заводов, уже не говоря о специалистах.
Поэтому так важно готовить бакалавров и магистров по физике, материаловедению, химии полупроводников, а также инженеров-машиностроителей. Без этого невозможно создание массового производства современных полупроводниковых приборов, а сле-
довательно, невозможна цифровая экономика. Важно также освещение этих проблем в средствах массовой информации для общественной поддержки такого развития.
Заключение
Современные представления о полупроводниках далеко еще не могут считаться законченными. Как теоретическое, так и в особенности экспериментальное их изучение в различных условиях может выяснить много сложных вопросов, имеющихся сейчас в нашем воззрении.
Гордон Мур, основатель компании Intel, в 1975 году предложил закон, согласно которому каждые два года увеличивается количество транзисторов в чипе. Этот закон распространился на характеристики компьютеров - память, быстродействие и пр. И оказалось, что закон Мура определяет такие темпы роста, которые недоступны больше ни одной отрасли экономики.
XXI веку предсказывали статус века информационных технологий. Созданный в середине XX века полупроводниковый транзистор изменил и науку, и технику, и социальную структуру общества и дал старт осуществлению информационной революции. В настоящее время микро- и наноэлектрони-ка, являясь основой разнообразных вычислительных систем, преобразует энергетические возможности человека, позволяет увеличить возможности коммуникаций, а также используется и в машиностроении, и в космических технологиях, и в медицине, и в образовании и в других отраслях экономики.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Со своим чипом. Российская газета. Федеральный вып. № 7521 (58), 21 марта 2018.
2. Послание Путина Федеральному собранию 2019. URL: https://introvertum.com/poslanie-putina-federalnomu-sobraniyu-2019-polnyj-tekst/ (дата обращения 22.02.2019).
3. Ткачева Т.М. Физические основы микроэлектроники: учеб. пособ. // М.: МАДИ. 2015. 188 с.
4. Создан 3D микрочип, который позволяет перемещать информацию в трех измерениях. URL:
http://www.insotel.ru/press/articles/tehnologii/sozdan_3d_mikrochip_kotoryy_pozvolyaet_peremeschat_informaciyu_v_treh_izmereniyah (дата обращения 21.01.2019).
5. Объем памяти, встроенной в процессоры Intel Xeon Phi следующего поколения, достигает 16 ГБ. URL: http://www.ixbt.com/tag/hybrid%20memory%20cube/ (дата обращения 21.01.2019).
6. Инюшкин А.В., Талденков А.Н., Гусев А.В. и др. Теплопроводность моноизотопного монокристаллического 29Si в интервале температур 2.4-410K // Физика твердого тела. 2013. Т. 55. В. 1. С. 202-206.
7. Френкель В.Я. Из истории физики. Пятьдесят лет Физико-техническому институту им. А.Ф. Иоффе АН СССР // Успехи физических наук. 1968. Т. 96. Вып. 3.
8. Богомолов В.Н. Воспоминания об ИПАНе. URL: http://www.ioffe.ru/LLT-SH/Bogomolov-1.html (дата обращения 22.02.2019).
9. Nature. ScientificReports, v. 8, Article number:14618, (2018). URL:https://www.nature.com/articles/s41598-018-32970-6#auth-1 (дата обращения 22.02.2019).
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе. URL:http://www.ioffe.ru/index.php?row=3&subrow=0 (дата обращения 22.02.2019). Национальная нанотехнологическая сеть. URL: http://www.rusnanonet.ru/nns/32665/info/#title (дата обращения 22.02.2019). Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ». История кафедры.
https://etu.ru/ru/fakultety/fakultet-elektroniki/sostav-fakulteta/kafedra-mikroelektroniki/istoriya-kafedry (дата обращения 22.02.2019).
10. 11. 12. URL 13.
МГУ им. М.В. Ломоносова. Кафедра физики полупроводников ductors/ (дата обращения 22.02.2019).
URL: https://phys.msu.ru/rus/about/structure/div/div-solid-state/chair-semicon-
14. Московский институт стали и сплавов. Кафедра полупроводниковой электроники. URL: http://misis.ru/university/struktura-universiteta/kafed-ry/72/about/ (дата обращения 22.02.2019).
15. Томский государственный университет. Кафедра физики полупроводников. URL: https://phys.tsu.ru/~semicon/about.html (дата обращения 22.02.2019).
16. Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова URL: https://www.isp.nsc.ru (дата обращения 22.02.2019).
REFERENCES
1. With own chip. - Rossiyskaya gazeta, 2018, no. 7521 (58) (In Russian).
2. Poslaniye Putina Federal'nomu sobraniyu 2019 (Putin's message to the Federal Assembly in 2019) Available at: https://introvertum.com/posla-nie-putina-federalnomu-sobraniyu-2019-polnyj-tekst/ (accessed 22 February 2019).
3. Tkacheva T.M. Fizicheskiye osnovy mikroelektroniki [Physical fundamentals of microelectronics]. Moscow, MADI Publ., 2015. 188 p.
4. Cozdan 3D mikrochip, kotoryy pozvolyayet peremeshchat' informatsiyu v trekh izmereniyakh (3D microchip was created that allows you to place information in three dimensions) Available at: http://www.insotel.ru/press/articles/tehnologii/sozdan_3d_mikrochip_kotoryy_pozvolyaet_peremes-chat_informaciyu_v_treh_izmereniyah (accessed 21 January 2019).
5. Ob'yem pamyati, vstroyennoy vprotsessory IntelXeon Phisleduyushchego pokoleniya, dostigayet 16 GB (The amount of memory integrated into the next-generation Intel Xeon Phi processors reaches 16 GB) Available at: http://www.ixbt.com/tag/hybrid%20memory%20cube/ (accessed 21 January 2019).
6. Inyushkin A.V., Taldenkov A.N., Gusev A.V. Thermal conductivity of monoisotopic single-crystal 29Si in the temperature range of 2.4-410 K. Fizika tverdogo tela, 2013, vol. 55, no. 1, pp. 202-206 (In Russian).
7. Frenkel' V.YA. From the history of physics. Fifty years of Physical-technical Institute named after AF Ioffe USSR Academy of Sciences. Uspekhi fizicheskikh nauk, 1968, vol. 96, no. 3 (In Russian).
8. Bogomolov V.N. Vospominaniya ob IPANe (Memories of IPAN) Available at: http://www.ioffe.ru/LLT-SH/Bogomolov-1.html (accessed 22 February 2019).
9. Nature. Scientific Reports Available at: https://www.nature.com/articles/s41598-018-32970-6#auth-1 (accessed 22 February 2019).
10. Fiziko-tekhnicheskiy institut im. A.F. Ioffe (Physical-Technical Institute named after A.F. Ioffe) Available at: http://www.ioffe.ru/index. php?row=3&subrow=0 (accessed 22 February 2019).
11. Natsional'naya nanotekhnologicheskaya set' (National Nanotechnology Network) Available at: http://www.rusnanonet.ru/nns/32665/info/#title (accessed 22 February 2019).
12. Sankt-Peterburgskiy gosudarstvennyy elektrotekhnicheskiy universitet «LETI». Istoriya kafedry (St. Petersburg State Electric and Technical University "LETI". History of the department) Available at: https://etu.ru/ru/fakultety/fakultet-elektroniki/sostav-fakulteta/kafedra-mikroelektroniki/ istoriya-kafedry (accessed 22 February 2019).
13. MGUim. M.V. Lomonosova. Kafedra fizikipoluprovodnikov (Moscow State University named after M.V. Lomonosov. Department of Semiconductor Physics) Available at: https://phys.msu.ru/rus/about/structure/div/div-solid-state/chair-semiconductors/ (accessed 22 February 2019).
14. Moskovskiy institut stali isplavov. Kafedra poluprovodnikovoy elektroniki (Moscow Institute of Steel and Alloys) Available at: http://misis.ru/ university/struktura-universiteta/kafedry/72/about/ (accessed 22 February 2019).
15. Tomskiy gosudarstvpnnyy universitet. Kafedra fiziki poluprovodnikov (Tomsk State University. Department of Semiconductor Physics) Available at: https://phys.tsu.ru/~semicon/about.html (accessed 22 February 2019).
16. Institut fiziki poluprovodnikov im. A.V. Rzhanova (Institute of Semiconductor Physics named after A.V. Rzhanov) Available at: https://www.isp.nsc. ru (accessed 22 February 2019).
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ / INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Ткачева Татьяна Михайловна, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики, Tatiana M. Tkacheva, Cand. Sci. (Ph.-m), Assoc. Prof. of the Department
Московский автомобильно-дорожный государственный технический of Physics, Moscow Automobile and Road Construction State Technical
университет (МАДИ). University (MADI).
Гусева Елена Анатольевна, к.ф.-м.н., доцент кафедры физики, Elena A. Guseva, Cand. Sci. (Ph.-m), Assoc. Prof. of the Department of Phys-
Московский автомобильно-дорожный государственный технический ics, Moscow Automobile and Road Construction State Technical University
университет (МАДИ). (MADI).
