Сколково

эпицентра полупроводниковой промышленности в Калифорнии, на противоположном побережье от штатов Нью-Джерси, Нью-Йорк и Массачусетс, где был изобретен транзистор и были развиты основные полупроводниковые и многие другие новые технологии.

Изобретение транзистора в конце сороковых годов прошлого столетия в исследовательском центре фирмы «Белл Телефон» явилось стартом промышленной полупроводниковой революции, которая изменила технологическое и социальное лицо нашей планеты. Это выдающееся открытие Джона Бардина, Уолтера Браттэйна и Вильяма Шокли вполне заслуженно было отмечено Нобелевской премией по физике в 1956 году. Автору посчастливилось лично знать эту замечательную троицу, а с Д.Бардиным в течение полугода в 1970–1971 годах регулярно общаться и обсуждать самые различные проблемы.

Почему же Кремниевая долина возникла южнее от Сан-Франциско, а не в Нью-Джерси или в районе Нью-Йорка и Бостона, где уже был и Массачусетский технологический институт с его знаменитой радиационной лабораторией, ведущие компании: Bell Telephon, General Electric, IBM, RCA, располагавшие мощными исследовательскими центрами, где активно велись и фундаментальные исследования, нередко отмеченные Нобелевскими премиями и, что немаловажно, рождавшие принципиально новые технологии. Часто называют создателем Кремниевой долины профессора Стэнфордского университета и декана инженерного факультета Фредерика Термана, действительно много сделавшего для привлечения сюда фирм и создания хороших условий для электронной промышленности.

Но решающим был факт появления в долине Санта Клары кремниевой технологии с бурным развитием, именно здесь ее главный компонент.

НЕ СЛУЧАЙНО Моисеем Кремниевой долины называют Вильяма Шокли. В пятидесятые годы В.Шокли пользовался огромной популярностью в научном и инженерном полупроводниковом сообществе. Его монография «Электроны и дырки в полупроводниках», переведенная на русский язык в 1954 году под названием «Электрон­ные полупроводники», была настольной книгой по обе стороны Атлантического океана. Я вспоминаю, как мой старый друг, ученик Д.Бардина, профессор Иллинойского университета, один из пионеров и основателей полупроводниковой оптоэлектроники Ник Холоньяк говорил мне, что если бы он плыл на пароходе, потерпевшем крушение, и он мог бы взять с собой только одну книгу – он бы взял книгу Шокли «Электроны и дырки в полупроводниках».
Наконец Шокли был руководителем научных исследований на «Белл Телефон», приведших к открытию и транзистора. Но он отличался огромным, хотя и имевшим основание, самомнением, был диктатором в работе, признавал только работы, которые велись по его указанию и его идеям. После создания транзистора группа стала распадаться, первым ушел в 1951 году Джон Бардин, в будущем единственный в истории физики дважды нобелевский лауреат. Вторую премию он получил в 1972 году за создание теории сверхпроводимости. В 1954 году сам В.Шокли покинул «Белл Телефон». Прослужив год в Вашингтоне руководителем группы советников объединенного комитета начальников штабов Вооруженных сил США по перспективным системам оружия, Шокли в апреле 1955 года решает, что наступило время осуществить свои идеи организации новых компаний в области высоких технологий. Что это были за идеи?

Шокли считал, что первооткрыватели новых принципов, создатели новых технологий, т.е. творцы, и прежде всего он сам, вознаграждены крайне незначительно по сравнению с тем вкладом, который они внесли. Свои соображения по этому поводу он изложил в ряде докладов на конференциях и симпозиумах и суммировал их в статье «Статистика индивидуальных вариаций продуктивности в Исследовательских лабораториях», опубликованной в 1957 году.

В конце августа 1955 года он встретился со своим старым другом со студенческих времен в Калифорнийском технологическом институте Арнольдом Бекманом, ставшим к этому времени не только хорошим ученым-химиком, но и успешным бизнесменом. В середине 50-х его компания «Бекман инструментс» насчитывала более двух тысяч сотрудников в США, Канаде и ФРГ, специализируясь на разработке и производстве аналитического оборудования для контроля промышленных процессов. Результатом этих встреч явилось создание к концу года благодаря финансовой поддержке А.Бекмана и под эгидой «Бекман инструментс» новой компании «Шокли транзистор корпорация» в Пало-Альто, место хорошо знакомое Шокли, когда он был еще подростком.

Он становится президентом компании и директором «Шокли полупроводниковой лаборатории». Шокли привлек в свою компанию большую группу молодых, очень талантливых специалистов. Хотя ему не удалось никого привлечь из исследовательского центра «Белл Телефон», поскольку, как отметил Dr. I. Ross (позже в 1979–1991 годах президент «Белл Лаборатории»), «мы слишком хорошо его знали». Но там, где лично его не знали, приглашение «самой важной персоны в полупроводниковой электронике» было невозможно отклонить. Так появились вместе с Шокли вблизи Стэнфорда Гордон Мур, Роберт Нойс, Джек Хорни, Джей Ласт и другие.

Молодежь быстро училась у Шокли, и в очень короткое время в Калифорнии были развиты ключевые кремниевые технологии: диффузионная технология биполярных транзисторов, включая использование уникальных свойств двуокиси кремния на его поверхности, как для литографии, так и защиты поверхности. Но компания, созданная Шокли, быстро потерпела фиаско: идеи Шокли строить коммерческий успех компании только на исследованиях и получении патентов встретили полное непонимание его команды, а диктаторские методы руководства привели к тому что «восьмерка предателей», включавшая наиболее талантливую часть его команды, покинула его и создала новую компанию «Фэйрчайлд семикондактор». Именно здесь в 1960 году родилась современная технология кремниевых интегральных схем (чипов) благодаря Роберту Нойсу, плодотворно развившему идеи Д.Килби, который создал первую схему из кремниевых элементов в 1958 году на фирме «Тексас инструментс».

В дальнейшем Г.Мур и Р.Нойс были инициаторами создания компании «Интел», сегодня определяющей развитие микропроцессоров – базового элемента всей компьютерной техники.
Успех Кремниевой долины был достигнут благодаря технологическому прорыву, осуществленному приведенной В.Шокли в Калифорнию талантливой команды инженеров и исследователей, обеспечивших лидерство в уже бурно развивающейся, несущей революционные изменения в экономике и обществе полупроводниковой промышленности. Уже в 1970 году в долине было 43, а в
1985-м 126 полупроводниковых компаний. Конечно, в бурном развитии полупроводниковых и в целом информационных технологий огромную роль играли калифорнийские университеты и в подготовке кадров, и в создании благотворного исследовательского и предпринимательского климата. Замечу что только в трех вузах: Стэнфордском университете, Калифорнийском университете в Беркли и Калифорнийском технологическом институте в Пасадене 44 профессора стали лауреатами Нобелевской премии в различных областях науки.

Роль государства в этом, как теперь принято говорить, проекте состояла прежде всего в том, что были востребованы Пентагоном и НАСА исследования, разработки и продукция на их основе. Две приоритетные военные программы сыграли при этом решающую роль: подготовка полета космического корабля «Аполлон» на Луну и разработка ракеты «Минитмен». Использование кремниевых чипов в этих программах стало стартом их широкого коммерческого применения.

ТЕПЕРЬ о советской Кремниевой долине. Значение открытия в 1947 году точечного транзистора и затем в 1951–1952 годах транзистора на p-n структурах в германии и кремнии было оценено у нас в стране сразу. Вполне вероятно, что если бы не мобилизация всех ресурсов, и в том числе, что очень важно, кадровых, на атомную проблему, то создание транзистора могло случиться и в нашей стране, например в Ленинградском физико-техническом институте (ЛФТИ), где еще в довоенные годы были заложены основы физики полупроводников, открыты новые явления и разработана теория, без которых и создание транзистора было бы невозможным. Это отметил в своей Нобелевской лекции и Д.Бардин. В 1949 году были созданы экспериментальные точечные транзисторы и в НИИ – 160 (Фрязино) и в ЛФТИ, а к концу года были освоены в серийном производстве. Таким образом, 1949 год стал годом начала серийного производства точечных транзисторов и в США, и в СССР.
Транзисторы с p-n переходами были созданы и у нас в 1953 году в ЛФТИ, ФИАНЕ, институте академика А.И.Берга Министерства обороны, а ленинградская «Светлана» уже в 1955 году освоила их промышленное производство.

Создание кремниевых интегральных схем и рождение кремниевой микроэлектроники было точно также оценено сразу. Ответом и очень эффективным, особенно по затратам, на рождение Кремниевой долины явилось создание уже в 1962 году нового центра микроэлектроники под Москвой – Зеленограда с хорошо продуманной структурой.
За очень короткое время были созданы новые крупные предприятия кремниевой микроэлектроники в Ленинграде, Минске, Риге, Воронеже, Киеве. Советская элект­рон­ная империя имела высокотехнологичные КБ, НИИ и заводы во всех пятнадцати союзных республиках. Уникальный центр в Минске «Планар» позволил создавать самое современное литографическое оборудование: генераторы изображения и степеры – установки для нанесения топологии кристаллов ИС (интегральных схем) на кремниевую пластину. Я помню, как в середине восьмидесятых министр электронной промышленности СССР В.Г.Колесников, встретившись со мной, сказал: «Знаете, Жорес Иванович! Я сегодня проснулся в холодном поту – мне приснилось, что «Планара» нет, а значит, нет электронной промышленности страны». Этот кошмарный сон реализовался в 1991 году с развалом СССР. Сегодня электронная промышленность России – бледная копия былого величия, а в постсоветских республиках она сохранилась только в Беларуси.

Современные информационные технологии базируются на двух материальных компонентах: кремниевых чипах и полупроводниковых гетероструктурах. Именно гетероструктуры – «кристаллы сделанные человеком», по образному выражению японского физика Лео Эсаки, определили возникновение и прогресс сотовой телефонии и спутниковой связи, оптоволоконной связи и светодиодного освещения. Вся современная фотоника, быстрая электроника, в значительной степени «солнечная энергетика» и эффективное энергосбережение основаны на их использовании. В отличие от чипов в этой области пионерами и создателями научного фундамента и основ технологии были прежде всего мы, а не американцы. Первое опытное промышленное производство лазеров, светодиодов, сол­нечных батарей на гетероструктурах у нас было раньше, чем за рубежом.

Основа этого безусловного успеха лежала в традициях нашей академической науки, в том, что Академия наук СССР – это была мощная организация с разветвленной сетью собственных лабораторий, в которых ученые имели свободу выбора и возможность вести фундаментальные работы независимо от временной конъюнктуры. Не случайно все Нобелевские премии в науке получены в нашей стране сотрудниками Академии наук!

Однако расцвет практического и широкомасштабного промышленного применения гетероструктур пришелся уже на годы «реформ», то бишь развала СССР и всех его высокотехнологичных отраслей экономики.
Сохранение научного потенциала в эти годы могло быть отчасти успешным благодаря международному научному сотрудничеству и совместным международным грантам и проектам.

Исторические параллели всегда рискованны и далеко не всегда имеют смысл. Но все-таки вспомним некоторые события из истории нашей страны. Окончилась Гражданская война, страна лежала в разрухе, модернизация страны была крайне необходима. Родился новый государственный орган, сыгравший в возрождении и развитии страны огромную и, безусловно, положительную роль – Госплан, Государственная плановая комиссия. В.И.Ленину доложили, что есть две кандидатуры на пост председателя Госплана: выдающийся, очень способный администратор Пятаков и ученый с большим опытом и знаниями, академик Кржижановский. Ответ Владимира Ильи­ча: «Председателем должен быть ученый, а выдающийся администратор пусть будет у него заместителем». И вскоре Госплан, возглавляемый Кржижановским, родил один из самых мощных российских инновационных проектов, изменивших лицо страны – план ГОЭЛРО.

После бомбардировки Хиросимы 6 августа 1945 года политическому руководству нашей страны стало ясно, что плоды великой Победы над Германией могут улетучиться благодаря монополии США на атомное оружие. Постановлением ГКО от 20 августа 1945 года масштаб нашего атомного проекта стал совершенно другим – он стал главным инновационным проектом СССР, решавшим не только оружейные задачи. Главный руководящий орган проекта, Спецкомитет, возглавил первый вице-премьер Л.П.Берия с освобождением от всех других обязанностей, а в Комитет вошли председатель Госплана Н.М.Вознесенский, второе лицо в партии, секретарь ЦК, Г.М.Маленков, выдающийся организатор оборонной промышленности Б.Л.Ванников (также освобожденный от других занимаемых должностей) и наиболее авторитетные ученые-физики И.В.Курчатов и П.Л.Капица. Б.Л.Ванников и И.В.Курчатов стали руководителями научно-технического совета при Спецкомитете, и ни одна работа не проводилась без рекомендации НТС. Для подготовки кадров возникли специальные факультеты во многих вузах страны, и огромный вклад внес вновь созданный Московский физико-технический институт.

В то время мы вынуждены были все делать сами, иногда, как говорят, изобретать велосипед. И вот оказалось, что мы всё сделали сами и очень неплохо, в том числе и самое современное физико-техническое образование.

В новых условиях образование, конечно, нуждается в серьезных изменениях, и эти процессы идут в ведущих вузах страны, и задача бюрократов вовремя их поддержать. Один из императивов современного образования на уровне магистратуры и аспирантуры состоит в том, что в своей учебной и научной деятельности университет дол­жен ориентироваться на решение важнейших технологических задач и широко развивать междисциплинарные учебные и исследовательские программы. Для решения этих задач в мире возникли новые университеты, имеющие в своем составе только магистратуру и аспирантуру. Первым в России стал Санкт-Петербургский академический университет – Научно-образовательный центр нанотехнологий Российской академии наук.