Первые шаги к высокой надёжности

Отрывок из книги Седунова и Шерстюка "Драма зелёного града"

В 1965 году под председательством директора Научного Центра доктора технических наук Ф.В. Лукина была проведена первая в Зеленограде защита диссертации Анатолия Ивановича Коробова. Под его руководством были разработаны методы ускоренных испытаний элементов и микросхем при повышенных нагрузках. Самое трудное было найти коэффициенты перевода найденных показателей надежности от искусственно завышенных нагрузок к нормальным. Для этого приходилось обрабатывать огромный статистический материал.

В руководимой мной лаборатории физической надежности был найден эффективный метод упрощения этой проблемы. Виталий Репин и Володя Карасев разработали для ряда элементов специальные тестовые схемы, в которых эти элементы включались последовательно в общую цепь. В результате тысячи однотипных элементов на одной подложке можно было испытывать как один элемент. Таким образом нам удалось резко повысить число одновременно испытываемых элементов и тем самым получить достоверные показатели надежности элементов при повышенных нагрузках.

Инициативы, странные и полезные

Но не все шло так гладко. В производимых на заводе запоминающих устройствах для бортовой вычислительной машины во время испытаний в 1973 году вдруг появились странные отказы: тонкопленочные резисторы были перерезаны едва заметной под микроскопом прямой чертой. Главный конструктор ЗУ Юрий Глазков обратился в нашу лабораторию с просьбой найти причины отказов.

Заказ был сверхсрочным, так как изделие надо было вскоре отгружать заказчику для установки на космический аппарат. Напряженная работа бригады под руководством Виталия Репина позволила найти источник отказов. Оказалось, работница участка фотолитографии по своей инициативе решила протирать микросхемы ваткой. При этом она не знала, что на краях микросхемы оставались мельчайшие крошки подложки, которые действовали на резисторы, как острые резцы. Оставленная таким резцом царапина приводила к разрыву резистора при протекании большого тока. Так что было важно не только разработать технологию, гарантирующую высокую надежность, но и тщательно ее соблюдать.

Другой случай произошел в том же году в Киеве на серийном заводе, куда была внедрены разработанные в нашем секторе тонкоплёночные конденсаторы повышенной ёмкости. В радиоэлектронной аппаратуре самолетов, продаваемых за рубеж, обнаружились короткие замыкания в этих тонкопленочных конденсаторах. Сроки поставки самолетов стояли под угрозой срыва, что влекло за собой суровые санкции. Вопрос был на контроле в Правительстве. Мне пришлось вылететь в Киев. В работе с местными специалистами удалось найти решение: однослойные конденсаторы были заменены на двухслойные с вдвое большей толщиной диэлектрика. К чести местных технологов, они оказались достойными учениками наших разработчиков и технологов, проявили инициативу самостоятельно, оперативно перевыпустили фотошаблоны и изготовили двухслойные конденсаторы.

Схемотехническая избыточность

Совершенствование технологии не было единственным способом обеспечения высокой надежности аппаратуры. Бортовые цифровые вычислительные машины серии «Салют 3М», разрабатываемые под руководством Валерия Николаевича Филатова, были троированы. Они имели три параллельных канала обработки цифровой информации и устройства принятия решения, какие из каналов работоспособны, а какие имеют отказы. Это резко повышало надежность вычислительных машин. Такое троирование стало возможным благодаря достижениям по сокращению габаритов и массы микроэлектронных блоков.

Сопряженная разработка аппаратуры и компонентов

Предприятие вело огромную работу с поставщиками электронных компонентов для нашей аппаратуры. При этом приходилось отказываться от формально-бюрократических отношений. В аппаратуру закладывались новейшие элементы, еще не подтвердившие свою высокую надежность у поставщика. В этом был огромный риск. Ни одно предприятие из других министерств не могло позволить себе использование элементов, не прошедших весь цикл испытаний и аттестации. Это замедляло разработку аппаратуры на многие годы.

Но наш директор Геннадий Яковлевич Гуськов умел рисковать и приучал к этому наших разработчиков. Главное, что он приучил к этому и представителей заказчика, которые были поставлены перед выбором: либо формальности, либо своевременное решение важной государственной задачи. И, как правило, к тому времени, как наша аппаратура становилась готовой для практического использования, наши поставщики успевали довести качество своих изделий до требуемого уровня.

Мы с Геннадием Яковлевичем в статье «Конструирование сложной микроэлектронной аппаратуры», опубликованной в журнале «Электронная Промышленность» в 1977 году, назвали такой подход принципом сопряженной разработки аппаратуры и комплектующих изделий. Министр Минэлектронпрома Александр Иванович Шокин высоко оценил сформулированный нами принцип и ссылался на него в спорах с Главными Конструкторами из других министерств.

В частности, создание уникальной системы космического наблюдения «Сплав» в сжатые сроки было бы невозможно без опоры на этот принцип. В проект системы закладывались элементы, работающие на новых физических принципах и сами бывшие еще в проекте у наших поставщиков. Таким элементом, работающим на новых физических принципах, оказалась предложенная мной фоточувствительная матрица ПЗС, работающая в режиме синхронного накопления энергии движущегося изображения.

Эта матрица стала базовым элементом, определившим структуру космической мегасистемы, включавшей в себя спутники-наблюдатели, геостационарные спутники-ретрансляторы и сложнейший наземный комплекс приёма, накопления и обработки изображений. Совместная работа над совершенствованием элементов для системы требовала тесного взаимодействия и взаимопомощи предприятий Минэлектронпрома и других отраслей. Это служило повышению авторитета Зеленограда в других городах страны.