Громкое открытие завода поверхностного монтажа материнских плат под Казанью на этой неделе стало поводом для разговоров о перезагрузке татарстанской радиоэлектроники. Но новое — это лишь кусочек хорошо забытого старого: еще 30 лет назад на Казанском заводе ЭВМ не просто крепили комплектующие на китайский текстолит, но и сами его производили, сами печатали многослойные платы с золотом и платиной. Татарстанские разработчики, начав с вечно перегорающих ламп, дошли до автоматизированной машинной печати и успели поучаствовать в отправке Юрия Гагарина в космос. О том, как выглядел завод во времена, когда в Казани изобретали компьютеры, а не собирали их, как конструктор, — в материале «БИЗНЕС Online».
Вперед к прошлому
Татарстанская радиоэлектроника, получившая на этой неделе вторую надежду на развитие, имеет глубокие исторические корни. Казанский завод ЭВМ был одним из крупнейших во всем Союзе и мог тягаться только с Минским заводом им. Орджоникидзе. Здесь, на Сибирском тракте, собрано 40% всех электронных вычислительных машин СССР, которые использовались в атомной промышленности, оборонке, космической программе, экспортировались в другие страны, на которых работали Академии наук всех союзных республик. Была создана плеяда исследовательских центров, научных институтов и математических факультетов в существующих вузах (включая ВМК в современном КФУ). Да и сами масштабы завода впечатляли: промышленные площади превышали 100 тыс. «квадратов», для сотрудников построили целый квартал: 28 многоэтажных домов, 9 детских садов, четыре школы и т. д.
Казалось бы, на этом фоне запуск завода на 8 тыс. кв. метров — не такое уж и большое событие. Но меряться площадями будет неправильно: за 40 лет завод ЭВМ произвел чуть более 7,5 тыс. машин, а мощность современного производства — 1 млн устройств в год, не говоря уже о размерах техники. Другой вопрос — НИОКР, компетенции и технологии, которые были утрачены, когда все разом рухнуло с развалом Советского Союза. Воспоминания о былом остались в корпоративном музее ICL-КПО ВС «История вычислительной техники в Казани».
Элементная база первого поколения ЭВМ была на электронных лампах, которые часто перегорали
Первые ЭВМ и первые платы с лампами
Первая ЭВМ на Казанском заводе математических машин была произведена в 1960 году. Это модель М-20, разработанная специалистами Института точной механики и вычислительной техники и СКБ-245 под руководством главного конструктора Сергея Лебедева. Собственно рождение завода связано с организацией производства этой серии машин. Они были невероятно громоздкими — один компьютер занимал зал площадью 100 кв. м, а в высоту их шкафы достигали 3 метров. Именно поэтому первые этажи здания завода на Сибирском тракте такие высокие, рассказывает сотрудник музея «История вычислительной техники в Казани» Дмитрий Курбский. Именно в этом здании сейчас находится музей ICL-КПО ВС. А оперативная память М-20 всего в 64 килобайта весила 80 килограммов! Машина производила 18 тыс. операций в секунду. Ее производство продлилось пять лет, было выпущено 63 комплекта ЭВМ.
Кстати, именно на казанской М-20 разрабатывалась траектория полета корабля «Восток-1» Юрия Гагарина. Отработку программ из 100 задач вычислительный центр №1 министерства обороны СССР производил в стенах казанского завода. «С этим связана такая история. Когда военные приехали забирать машину, они сказали, что сразу ее не заберут, а должны дать ей тестовые задания. Заданий было 100 штук, 99 заданий они прогнали, и тут директор говорит, что не может больше ждать, горит план», — рассказывает Курбский. Директор завода Константин Минеев принял решение работы прекратить, и отправить ЭВМ в Москву. 20 декабря 1960 года машину отправили в столицу вместе с бригадой казанских наладчиков. Там машина справилась с последней задачей. «Потом уже узнали, что это были никакие не тестовые задания, а вполне реальные задачи. Зачем они их хотели посчитать заранее, тоже неизвестно из-за секретности. В общем, траектория полета Гагарина на 99 процентов была рассчитана в этом самом здании на первом этаже», — говорит сотрудник музея.
Элементная база первого поколения ЭВМ была на электронных лампах, которые часто перегорали. Неслучайно к ячейкам приделаны ручки, чтобы ее можно было легко достать и заменить. «В ячейках применялись электронные лампы 6Ж2П, которые часто выходили из строя, приходилось производить их отбраковку. Процент отхода был велик», — отмечается в книге «Казанский завод ЭВМ (КЗММ, КЗЭВМ, КПО ВС)», написанной Маргаритой Бадрутдиновой, которая прошла путь от рядового инженера до заместителя главного конструктора казанского завода.
Ни о каком печатном монтаже еще не шло речи. Элементы монтировались на текстолитовую плату вручную проводками. Но производство быстро совершенствовалось, в 1961-м разработчики нашли более надежные лампы, была внедрена поточная сборка ячеек М-20, которая могла выпускать в месяц 2,5 комплекта.
ЭВМ М-20 сменила машина второго поколения — ЭВМ М-220. По своей структуре и системе команд она была аналогична предшествующей модели, но ее производительность уже составляла 27 тыс. операций в секунду
Начало печатных плат
В январе 1961-го на заводе появляется отдельный участок изготовления печатных плат на базе гальванического цеха №11. Через четыре года он перерастет в самостоятельный цех печатных плат №12. Пока это лишь комната в 25 кв. метров. «Деревянные рамки с ручной натяжкой, кюветы травления по одной штуке, экспонировочная рама, где прижимом служили болванки и огромный энтузиазм делать необыкновенные платы — сердце электронных машин», — описывается то время в памятном альбоме цеха.
Но ручной труд будет использоваться еще долго. Операции на участке были тяжелыми и вредными. При этом изготовлением плат на казанском заводе занимаются практически одни женщины. «Ветераны цеха, очевидно, помнят, как мы начинали в 1964 году. Тогда не было ни травильных машин, ни автоматических линий, ни валковых машин на заливке эмульсий. Все делалось вручную, — говорится в воспоминаниях А. Авилкиной. — Вручную заливали платы эмульсией, разравнивая слой на центрифуге, вручную травили платы, наливая горячий раствор персульфата аммония в кювету и покачивая платы руками. Если в персульфате аммония травление происходило быстро, то в растворе хлористого железа плату приходилось покачивать в течение часа».
В течение года молодому коллективу технологов необходимо было изучить три метода изготовления плат: электрохимический, комбинированный позитивный и сеткографический. Специалисты уезжали перенимать опыт в Пензу и Москву. Все три технологии были освоены, чего не было ни на одном заводе, выпускающем платы, вспоминает старший технолог цеха Н. Рогожина.
В 1964 году было ясно, что эра машин первого поколения в СССР закончилась. ЭВМ М-20 сменила машина второго поколения — ЭВМ М-220. По своей структуре и системе команд она была аналогична предшествующей модели, но ее производительность уже составляла 27 тыс. операций в секунду. Главное — вместо ламп в М-220 уже использовались полупроводники. Элементная база была построена на феррит-транзисторных ячейках, которая собиралась уже печатным монтажом. Правда, рукоять для замены в ячейках пока никуда не исчезла. Машина производилась до 1970 года.
В это же время казанский завод осваивает выпуск ЭВМ «Урал-11Б», разработанной в Пензенском институте под руководством главного конструктора Башира Рамеева, в честь которого в Казани назван новый IT-парк. Первые печатные платы на заводе будут изготавливать как раз для этой машины. Правда за 1965 год заводом так и не было выпущено ни одного «Урала» (всего за время своего существования завод выпустил 8 таких машин). Зато был налажен выпуск ЭВМ «Наири», созданной в Ереване.
«Изготовление многослойного текстолита, гальваника — это скорее химическое производство, а не электронная промышленность. Может быть, мы когда-то снова к этому придем, но все-таки пока надеемся, что химическая промышленность начнет двигаться в эту сторону», — отмечает нынешний гендиректор компании ICL Евгений Степанов, говоря о возможности наладки полного цикла производства плат.
Но к 1965 году на заводе работали свой цех печатных плат, цех по переработке пластмасс, цех по сборке и монтажу ячеек. Что там говорить — казанцы сами изготавливали двери для компьютерных шкафов, занимались сваркой стальных узлов и занимались порошковой металлургией.
К 1967 году становится понятно, характеристики техники не соответствуют требованиям, установленным на изделия крупносерийного производства. В частности, было признано, что элементная база М-220 имеет невысокие показатели надежности и не позволяет организовать массовое производство из-за необходимости изготовления трансформаторов — в элементной базе использовались диодно-трансформаторные схемы на базе транзисторов П-401, их компоненты располагались на печатных платах 200×120 миллиметров. От трансформаторов было решено избавиться.
Над тем, как освоить серийное производство, думали сотрудники специального конструкторского бюро. Центром притяжения был кабинет главного инженера по НИОКР Эдуарда Ситницкого. «Часто такие совещания возникали спонтанно: двери кабинета Ситницкого никогда не закрывались. Атмосфера этих совещаний была творческой и стимулировала генерацию технических идей. Вторым центром притяжения была курилка в торце единственного четвертого этажа инженерного корпуса, занимаемого тогда весьма скромным СКБ, численность которого едва достигала 200 человек», — пишет Бадрутдинова.
Так началось производство новой ЭВМ М-220А, чья проектная трудоемкость была на 20% меньше предыдущей модели. Затем появилась и еще менее трудоемкая М-220М. Причем последняя разрабатывалась для экспорта.
Но настоящим прорывом стал выпуск М-222 в конце 1969 года. Новая модель ЭВМ не имела в своей элементной полупроводниковой базе трансформаторов. Кроме этого, имелась возможность увеличить оперативную память до 32 тыс. слов. Для сравнения: у М-220А было 4 тыс. слов в одной строке, у М-220М — 8 тысяч. Производительность М-222 выросла на 50%. По существу М-222 была первой в стране промышленной ЭВМ общего назначения. Машина производилась вплоть до 1978-го.
К 1978 году завершается разработка ЕС-1045
Серия ЕС и первые многослойные платы
В 1972 году начинается выпуск машин серии ЕС. «Это был большой этап, который сейчас скорее оценивают негативно. Это был переход от собственных компьютерных разработок к копированию IBM», — говорит Курбский. Кстати, тогда рассматривался и альтернативный вариант копирования британской ICL, которая впоследствии стала одним из учредителей совместного предприятия, созданного в 1991 году, — ICL-КПО ВС.
Даже в копировании удавалось внедрить какие-то оригинальные технические решения, особенно этим славилась модель ЕС 1033. Это была первая машина, не только собранная, но и разработанная в Казани под руководством Валерия Гусева.
В ЕС-1033, которая взяла за основу IBM 360, уже использовался двусторонний печатный монтаж плат, на которых размещались микросхемы. Сами микросхемы заказывали в Зеленограде, заводу поставили жесткий график. Выпуск микросхем для ЕС-1033 был в центре внимания руководства НИИ молекулярной электроники (НИИМЭ). «По прошествии 30 лет нельзя не вспомнить период, когда главный инженер НИИМЭ Владимир Контарев лично вынимал „из печки“ только-только изготовленные микросхемы, привозимые на опытный образец посыльными из Казани», — пишет в книге Бадрутдинова.
Были и положительные стороны этого копирования — совместимость со всеми ЭВМ в пределах серии ЕС. «До этого выпускались отдельно компьютеры в Минске, Киеве, Казани, и все они были друг с другом несовместимы ни по системе команд, ни по интерфейсам, ни по чему. ЕС прежде всего означало совместимость всего со всем», — рассказывает Курбский.
К 1978 году завершается разработка ЕС-1045. К тому времени в цехе печатных плат работают уже 756 человек — с 1964 года цех вырос в 10 раз. «Участок с ручным трудом превратился в цех с автоматическим и полуавтоматическим оборудованием. Труд стал приятным и радостным для всех трудящихся женщин», — отмечается в памятном альбоме цеха.
Специалисты завода к тому времени уже освоили технологию изготовления многослойных печатных плат, которые были внедрены в ЕС-1045. Ручек для доставания плат уже не было, видимо, эти элементы оказались более надежными.
Интересно, что производство плат было дорогим из-за использования в них контактов из драгоценных металлов. Так, в ЕС-1046 было 1,5 кг серебра, 100 г золота и 10 г платины. Золото — отличный проводник, который устойчив к окислению и износу. Возможно, отчасти поэтому сейчас довольно трудно найти полностью сохранившиеся образцы машин — золото с плат смывали. Но, говорят, в сейфе завода до сих пор лежат несколько сохранившихся золотых плат.
Последней выпускаемой машиной на КПО ВС была чересчур дорогая (опять же из-за использования драгметаллов) ЕС-1007. Она выпускалась с 1985 по 1990 год. При этом завод продолжил выпускать отдельные части для ЭВМ — оперативную память, процессоры телеобработки данных и комплекты запасных частей до — 1994-го.
Открытие рынка персональных компьютеров существенно сократило использование мейнфреймов. Но продержались они еще довольно долго. «Последний, насколько я знаю, двухмашинный комплекс на основе ЕС1046 был списан в Плесецке в 2015 году», — отмечает Курбский.
