YI. ПРОИЗВОДСТВО ИЗДЕЛИЙ МИКРОМАГНИТОЭЛЕКТРОНИКИ.

4.1.Разработка и производство магнитоуправляемых и магниточувствительных интегральных схем

Номенклатура изделий микромагнитоэлектроники и объемы их производства в мире достигли внушительных размеров. Выпускается множество разнообразных изделий, используемых в различных областях техники, науке и бытовой аппаратуре.

Однако есть несколько групп изделий, которые получили наибольшее распространение в России и за ее пределами.

На первом месте стоит производство кремниевых магнитоуправляемых и магниточувствительных микросхем.За рубежом такие схемы носят название схемы Холла (Holl-effect integrated circuits).

Такие интегральные схемы представляют собой специализированные изделия электронной техники, содержащие в одном кремниевом кристалле интегральный преобразователь магнитного поля (элемент Холла, магнитотранзистор или магниторезистор) и электронную схему усиления и обработки сигнала.

В основном в мире освоен выпуск двух больших групп ИС:магнитоуправляемых и магниточувствительных микросхем./4...14/.

Магнитоуправляемые (МУМС) схемы относятся к разряду цифровых ИС, которые выполняют функцию электронных ключей,управляемых магнитным полем.

Магниточувствительные (МЧМС) схемы относятся к аналоговым (линей-к ным) ИС и являются преобразователями магнитного поля в выходной сигнал (напряжение,ток), пропорциональный величине индукции воздействующего магнитного поЛя.

4.2.Разработка и производство МУМС и МЧМС в странах СНГ

Разработкой магнитоуправляемых и магниточувствительных схем в государствах СНГ и ближнего зарубежья занимались до 1992 года ряд организаций,в числе которых можно выделить: ОКБ ПО ГИПЕРОН (г.Москва), СКТБОП ИФТТП АН БССР (г.Миндк), НИИ ГИРИКОНД (г.С.Петербург), НПК Электроприбор ЛНПО Электронмаш (г.С.Петербург),НПО космических исследований (г.Баку),СКТБ МЭПО Вега (г.Бердск), НПК УМЦ (г. Самара), ЛНИРТИ (г.Львов),НПК Технологический центр (г.Зеленоград),МП Инсеп (Г.С.Петербург),НПО Физика (г. Москва),СКБ ПО Элькор (г.Нальчик) и некоторые др.

Указанными организациями разработаны и изготовлены на уровне экспериментальных и опытных образцов цифровые и аналоговые микросхемы в различных вариантах конструктивного и технологического исполнения.

Серийными производителями магнитоупраляемых микросхем являлись: производственное объединение Позистор (г. Ереван), СКБ завода Азон (г. Баку) и Первый московский завод радиодеталей <ПМЗР) ПО Гиперон (г. Москва). В 1990-91 г.г. производственным объединением Позистор и заводом Азон выпускалось по одному типу микросхем. Вполне вероятно, что в настоящее время выпуск прекращен.

По результатам разработки и выпуска магнитоуправляемых и магниточувствительных микросхем сложилась определенная их классификация по уровню основных параметров. Из-за отсутствия нормативной базы классификация носит эмпирический характер. (См. табл. 3). /7/

Основным производителем кремниевых магнитоуправляемых ИС в СССР ПМЗР - который выпускал серию (серия К1116КП) маломощных МУМ,состоя- щую из 9 типов изделий с очень близким уровнем параметров.Эти микросхемы реализованы в 4-х вариантах конструктивного исполнения (3-х и 5-ти выводные стандартные пластмассовые корпуса с шагом расположения выводов 2,5 и 1,25 мм).

Основные параметры

условный класс микросхем

микромощные : маломощные : мощные

МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЕ УНИПОЛЯРНЫЕ ИС

Индукция срабатывания, мТл

- для ультрачувствительных Индукция отпускания, мТл

- для ультрачувствительных Гистерезис, мТл

Ток потребления,мА, не более

Ток коммутации, мА, не менее

Напряжение питания,В Время включения,НС Диапазон рабочих температур, град С

3, 0,5 2, О

0,2,

2,0.., 20. .

70 .5 50 1 1

5,5 500

-10...80

МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЕ БИПОЛЯРНЫЕ ИС

Индукция срабатывания,мТл -для ультрачувствительных Индукция отпускания,мТл -для ультрачувствительных Гистерезис,мТл Ток потребления, мА,

- не более

Ток коммутации, мА,

- не менее

Напряжение питания,В Бремя включения,НС Диапазон рабочих температур, град. С

3. 0,5. -3. -0,5. 0,5.

2,0. 20.

. .70 . .5 . .-70 . .-5 . . 1

О

. .5,5 . .500

-10...80

МАГНИТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ (АНАЛОГОВЫЕ) ИС

Крутизна выходной характеристики:

- по току,мА/Тл 20...30

- по напряжению,В/Тл 100...150 Крутизна выходной характеристики

для ультрачувствительных ИС: 50...100

- по току мА/Тл 50...100

- по напряжению В/Тл 200...500 Рабочий интервал индукций,Тл -0,1...0,1 -для ультрачувствительных -О,02...О,02 Предельный интервал индукций.

.0,15 .0,1

Тл -0,15.

-для ультрачувствительных -0,1. Выходной ток:

- начальный,не более мА * 0,1

- максимальный,не менее мА 10 Линейность характеристики,% 0,1...5 Напряжение питания,В 2,0...5,5 Диапазон рабочих температур,-

град.С -10...80

3. 30. 0,1-2,5.

.6 .50 .5 .30

10. 100.

4,5.

. 20 .2000 . 10 .50

-60...125 (до 175)

-60...125 (до 175)

Примерная классификация магнитоуправляемых и магниточувствительных ИС

Таблица 3.

Для производства МЗМС на ПМЗР использовась типовая эпипланарная технология.Средний %% выхода годных составлял от 5,5 до 21,5%,трудоемкость изготовления от 0,08 до 0,42 н/час. /7/.

Оптовая цена микросхем в 1991 году составляла от 2 до 12 рублей за 1 шт.При этом 13 % цены составляла заработная плата и 2,8 % материалы, остальное накладные расходы.

По уровню основных параметров И характеристик микросхемы серии К1116КП, выпусквшиеся ПМЗР,близки к своим зарубежным аналогам.(Табл.4) Все микросхемы могут использоваться непосредственно в качестве цифровых датчиков магнитного поля. /4...6/.

Потребителями микросхем серии К1116КП на начало 1991 года являлось более 300 предприятий и организаций,из них крупными (более 5000 штук в год) около 50-ти.При этом сферы применеия серийных МУМС определились следующим образом: /7/

1.Бесконтактная клавиатура - 31 %

2.Датчики положения и приближения - 26 %

3.Датчики положения ротора (ДПР) - 23 %

вентильных электродвигателей

4.Датчики индекса и скорости вра- - 10 %

щения привода дисководов ЭВМ

5.Прочие применения - 10 %

Интересно проследить динамику выпуска магнитоуправляемых микросхем единственным в России производителем МУМС.

Годы 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993

Объем пр-ва, 132 656 1190 2150 1590 1920 1100 О

тыс.шт.

Темпы роста, +397 +81 +81 -26 +21 -43

в % к предыдущему году

Потенциальные прозводственные мощности ПМЗР к 1991 составляли до 5.0 миллионов микросхем в год.

За семь лет объем производства магнитоуправляемых микросхем возрос более, чем в 8 раз. Падение объемов производства в 1990-92 г.г. по сравнению с 1987-89 г.г. и полное прекращение выпуска с 1993 года вызвано структурными изменениями в сфере производства и экономическим кризисом в стране.В первую очередь, это объясняется конверсией (до 40% МУМ поставлялись для комплектации оборонной техники),а также неплатежеспособностью предприятий-потребителей МУМС и структурным сдвигом потребительского спроса.

Одновременно с падением производства отмечается разкое падение темпов разработки новых изделий и полное их прекращение к 1995 году, что вызвано отсутствием госдатаций,незаинтересованностью и неспособностью потенциальных потребителей к финансированию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ. Эти и другие (в т.ч.субъективные - полная неспособность красных директоров к работе в новых условиях ) факторы привели к фактическому разрушению коллективов разработчиков и технологов МУМС,и в итоге к полной остановке разработки и производства магнитоуправляемых микросхем.

На протяжении 1990-92 г.г*.нами проводился анализ возможного рынка, тенденций и перспектив развития микромагнитоэлектроники в Советском Союзе и России /7,9,10,12,13,14/. Были подготовлены конкретные предложения для Минэлектронпрома СССР /10/ и Минпрома Российской Федерации /9/.