Александр Иванович Шокин. Портрет на фоне эпохи
Шрифт:
Еще большими возможностями обладает вычислительная машина «Электроника-100», также созданная в МЭП. Эта машина используется для управления технологическими процессами в электронной промышленности.
Новой областью для микроэлектроники является область СВЧ-приборов. Проведенные к настоящему времени исследования показали возможность формирования СВЧ-трактов и СВЧ полупроводниковых приборов в одном кристалле, т. е. возможность интеграции СВЧ-устройств. Это вновь приведет к большим изменениям в электронной аппаратуре, потому что сейчас в СВЧ-блоках радиоэлектронного оборудования применяются не твердотельные приборы, а вакуумные.
При
1. Резко сокращаются габариты и веса, радиоэлектронной аппаратуры.
2. Снижается трудоемкость проектирования и производства аппаратуры у потребителя, так как сборка, отладка и контроль аппаратуры на микроcхемах значительно упрощаются, трудоемкость сборки и монтажа аппаратуры при переходе на интегральные схемы сокращается в три раза, а при переходе на большие интегральные схемы – еще больше.
3. Резко возрастает надежность аппаратуры в целом из-за более высокой надежности интегральных схем.
4. Появляется возможность автоматизации монтажа аппаратуры, так как отличительной чертой интегральных схем является унификация внешних форм и видов.
Следует, однако, подчеркнуть, что экономические преимущества интегральных схем проявляются только при их массовом производстве.
Стоимость интегральных схем при малом объеме производства очень высокая. В США в 1959 г. цена одной интегральной схемы фирмы «Тексас Инструмент» составляла 720 долл., а сейчас, при массовом производстве, – от 25 до 1 долл. и меньше. Специальные схемы, в том числе для военной техники, стоят сейчас значительно дороже (до 200 долл. и более за 1 шт.)
То же происходит у нас. В 1966 г. средняя цена интегральных схем была 30 руб., а в 1970 г. их средняя стоимость при условии принятия наших цен составит 5 руб. 90 коп.
Главной задачей на ближайшие годы является разработка требуемой номенклатуры интегральных схем, отработка высокопроизводительной технологии, создание автоматического оборудования, строительство серийных заводов.
Квантовая электроника
Квантовая электроника – новая область электроники, использующая специфические свойства атомов и молекул для усиления и генерирования электромагнитных колебаний.
Принцип действия приборов квантовой электроники основан на явлении согласованного излучения электромагнитных колебаний возбужденными атомами. Созданы квантовые генераторы на твердом, жидком и газообразном активных веществах.
Появление квантовых приборов дало возможность создать в миллион раз более точные эталоны частоты и времени (по сравнению с электромеханическими устройствами).
C помощью квантовых приборов, охлажденных до температуры жидкого гелия, удалось создать усилители электромагнитных колебаний с ничтожно малыми собственными шумами и тем самым получить возможность приема сигналов сверхмалой мощности.
Наиболее удивительные возможности открылись с появлением квантовых генераторов оптического диапазона. Переход к оптическому диапазону позволил получить информационные каналы, практически неограниченные по емкости. Достаточно сказать, что по одному лучу лазера можно, в принципе, одновременно передать телефонные разговоры всех жителей Земли.
Лазерное излучение может быть сфокусировано в пятно, диаметр которого сравним с длиной световой волны. В сочетании с возможностью получения больших энергий в импульсе это создает условия для достижения невиданных плотностей энергии. В природе не оказалось материала, который
Даже алмазы в настоящее время легко и быстро обрабатываются лазерами сравнительно небольшой мощности. Создан и выпускается ряд промышленных лазерных технологических установок; одна из них показана на рис. 19. При помощи лазерной установки на Рославльском заводе алмазных инструментов одной вспышкой лазера пробивается алмазная фильера. Это повышает производительность труда на этой операции в 200 раз.
Проводятся широкие исследования по применению лазерного излучения в медицине. Созданы, например, первые образцы лазерного скальпеля для бескровной хирургии (рис. 20), ведутся эксперименты по применению лазера в терапии.
Используя газовый лазер с кольцевым резонатором, т. е. систему, в которой лазерный луч проходит замкнутый контур (треугольник или квадрат), можно получить прибор, чрезвычайно чувствительный к угловым перемещениям и угловым скоростям. Такой прибор в качестве датчика лазерных гироскопов в навигационных устройствах может применяться для измерения очень малых угловых скоростей (теоретический предел измерения угловой скорости для подобных устройств – один оборот за 170 лет).
Рис. 20. Лазерный скальпель
Лазеры используются при строительстве, пробивке туннелей, при точных измерениях в машиностроении. На рис. 21 показан интерферометр, который измеряет линейные величины с точностью до одной сотой микрона.
Рис. 22. Схема передачи изображения и изготовления с него клише с помощью лазера
Лазер можно использовать для передачи изображения и одновременно для изготовления с него клише по проводам или радио (рис. 22). Это сделает излишним централизованное изготовление матриц и доставку их в различные города. Лазеры находят применение и в установках для раскроя тканей, в геодезии, связи, локации и т. д.
Одним из замечательных достижений квантовой электроники является голография – новый способ воспроизведения объемных изображений. Методы голографии положены в основу разработки системы объемного телевидения. Весьма перспективными являются квантово-оптические интегральные схемы, быстродействие которых благодаря высокой частоте светового излучения (сотни миллионов мегагерц теоретически может достичь 10—100 миллиардов операций в секунду).
Криогенная электроника
Научным фундаментом криогенной электроники является физика низких температур, изучающая свойства веществ при глубоком охлаждении, когда тепловые колебания атомов сильно ослаблены.