Развитие электроники в Советском Союзе

В СССР аналогичные исследования велись в отраслевых и академических институтах. Авторами первого точечного отечественного транзистора были А.В. Красилов - научный руководитель ряда научно-исследовательских работ в НИИ-160 (ныне НИИ "Исток") и студентка Московского химико-технологического института С.Г. Мадоян, выполнявшая дипломную работу по теме "Точечный транзистор". Лабораторный образец работал не больше часа, а затем требовал новой настройки. Это было в феврале 1949 г.

Лабораторные образцы германиевых транзисторов были разработаны также в стенах академических институтов Б.М. Вулом, А.В. Ржановым, B.C. Вавиловым, В.М. Тучкевичем, Д.Н. Наследовым, С.Г. Калашниковым, Н.А. Лениным и др.

Спустя год после первой публикации о транзисторе фирма "Белл" наводнила ученый мир статьями и докладами.

Промышленности нужен был надежный транзистор, а не конструкция с проволочными усиками, капризная в работе и настройке. В 1950 г. Дж. Бардин и У. Браттейн получили патент на точечно-контактный транзистор, а в 1951 г. В. Шокли - на плоскостной транзистор. Фирма "Белл" в этом же году выпустила плоскостной транзистор Шокли. Контролировать примеси еще не умели и трудно было получить два одинаковых по характеристикам транзистора.

В 1954 г. Пфан изобрел зонную очистку, что позволило очищать от примесей полупроводники, а также равномерно распределять в кристалле нужные примеси. Стало возможным получать легированные слои, сплавные р-n переходы, а также освоить промышленныйтранзисторов.

В 1953 году был изготовлен первый в Союзе опытный образец плоскостного (сплавного) германиевого транзистора. В том же году в Москве открывается специализированный отраслевой НИИ полупроводниковой электроники, который сейчас носит название «Пульсар». Первые плоскостные транзисторы, ставшие основой серийных приборов типа П1, П2, ПЗ и их дальнейших модификаций (П6, П13-П16), были изготовлены в НИИ «Пульсар» (тогда НИИ-35), в лаборатории А.В. Красилова. Работы этой лаборатории создали базу для дальнейшего развития транзисторной технологии в институте.

Транзисторное направление активно развивалось и в лаборатории С.Г. Калашникова в ЦНИИ-108 МО. Оба института активно сотрудничали, в частности в решении проблемы повышения выходной мощности и рабочих частот транзисторов. В результате родилась идея нового технологического процесса «сплавления-диффузии», и на ее основе были изготовлены германиевые транзисторы с выходной мощностью 10-15 Вт на низких частотах и маломощные приборы на частоты до 100-120 МГц (а в последствии и до 400 МГц - серийные транзисторы П401-403 и П4110, П411 соответственно).

В 1957 году в старом помещении физического факультета МГУ обосновался только что созданный Институт радиотехники и электроники АН СССР. С переходом туда Калашникова и большинства его коллег работы по полупроводниковой тематике в ЦНИИ-108 были свернуты. «Пульсар» остался практически единственной (не считая ОКБ завода «Светлана» в Ленинграде) организацией, ведущей НИОКР в области транзисторной электроники.

До начала 60-х годов усилия разработчиков института в основном были сосредоточены на германиевых транзисторах. Возможность исследования и изучения нового электронного прибора получили десятки специалистов-энтузиастов, но результаты были мало обнадеживающими. Причина этого — по­пытка рассматривать транзистор как аналог электровакуумного триода. Потерпев неудачу, ученые увлеклись теорией "дуального" подхода к проектированию усилительных транзисторных каскадов, считая, что переход от четырехполюсника проводимостей к четырехполюснику сопротивлений решит все проблемы. Но и этот путь не принес успеха. Вскоре стало ясно, что основная причина ненадежности и нестабильности транзисторных схем — включение прибора по схеме, приводящей к появлению "плавающего" потенциала базы. Серьезные опасения внушали и температурные характеристики транзистора: в некоторых случаях увеличение температуры окружающей среды до 40—50 С приводило к полной потере усилительных свойств. Вот почему в начале транзисторной эпохи многие ведущие конструкторы радиоаппаратуры категорически утверждали, что транзистор никогда не станет ком­понентной основой серьезного электронного оборудования и что он перспективен для применения разве что в слуховых аппаратах. Однако энтузиасты, в первую очередь школы А.А. Куликовского (ВВИА им. Жуковского) и И.П. Степаненко (МИФИ), продолжали изучать возможности транзистора.

В ходе исследований отрабатывалась схемотехника транзисторных устройств, решались вопросы схемотехнической компенсации температурного дрейфа характеристик, выявлялись недопустимые режимы пользования, делались первые шаги по макетированию конкретной электронной аппаратуры, например самолетного радиовысотомера. В ЦНИИ-108 был создан первый в стране образец специальной аппаратуры на транзисторах (П.С. Плешаков, А.Г. Раппопорт и др.), выпускавшихся уже заводом "Светлана". Широким фронтом шли работы по созданию аппаратуры на транзисторах и в КБ-1. К 1959 году необходимость создания промышленности по крупносерийному выпуску полупроводниковых приборов уже не вызывала сомнений. Первый шаг в этом направлении — спешное преобразование ряда спичечных, макаронных, швейных фабрик, техникумов и ателье бытового обслуживания в полупроводниковые предпри­ятия. Однако действительно серьезная работа по развертыванию отечественной полупроводниковой промышленности началась в 1961 году, когда был создан Госкомитет по электронной технике во главе с А.И.Шокиным. Эту задачу удалось выполнить менее чем за пять лет, несмотря на инертность совнархозов, эмбарго на многие виды оборудования, недостаток средств и непригодность передаваемых ГКЭТ помещений для основного производства.

Все эти годы не прекращались интенсивные работы в области полупро­водниковой электроники. В 1958 году научный коллектив "Пульсара" в составе В.А. Стружинского, Ю.П. Докучаева и Г.Э. Корнильева разработал так называемые конверсионные германиевые транзисторы с выходной мощностью 5 Вт на частотах 30— 50 М Гц. В то время это был рекордный результат на мировом уровне. В начале 60-х годов коллектив стал развивать идеи "элионики" — использования в одной рабочей камере электронных и ионных пучков для изготовления полупроводниковых приборов. В 1956—1963 годах начинаются исследовательские работы в области кремниевых сплавных, диффузионных и планарных транзисторов. Их результатом стало создание маломощных приборов на частоту порядка 300 МГц и транзисторов с выходной мощностью 20 Вт на частоте около 10 МГц. В ходе дальнейших работ были достиг­нуты частоты порядка 10—12 ГГц (1980 год) и выходные мощности до 2—5 Вт на частотах7—10 ГГц.

В НИИ "Пульсар" разработаны и первые в стране электронные наручные часы, сначала камертонные на одном микроминиатюрном транзисторе (ГТ-109), а затем на интегральных схемах с ЖК- и СИД-индикаторами. В институте изготовлена и первая отечественная планарная "твердая схема" на 20 элементов (ИС—100). Здесь же в 1965—1966 годах запущен первый в стране экспериментальный цех по производству планарных ИС. В 1966 году за создание технологии и оборудования, обеспечивших серийный выпуск полупроводниковых приборов, коллектив специалистов отрасли был удостоен Ленинской премии. Тогда же началось интенсивное строительство Зеленограда, который называют отечественной Кремниевой долиной.

В эти же годы в НИИ-160 молодые специалисты Ф.А. Щиголь, Н.Н. Спиро ежедневно выпускали десятками первые промышленные образцы точечных транзисторов типа С1-С4, а в НИИ-35 М.М. Самохваловым разрабатывались оригинальные решения по групповой технологии, технологии "вплавления-диффузии" для получения тонкой базы ВЧ-транзисторов.

Первая транзисторная революция, о которой так много говорили физики, занимающиеся полупроводниковой электроникой, свершилась! Мир вплотную подошел к порогу Второй транзисторной революции.

Четвертый этап развития радиоэлектроники связан с развитием интегральных микросхем (ИМС). На этом этапе произошла вторая “транзисторная революция”. Аппаратура этой эры – это приборы четвертого поколения –микроэлектронная аппаратура (МЭА).

Hecмoтpя на ошеломляющие результаты, ученые Bell Labs, получившие в 1956 году Нобелевскую премию, не смогли предвидеть, что благодаря малым размерам и малой рассеиваемой мощности созданное ими устройство даст жизнь новой отрасли промышленности - микроэлектронике. Начало ей было положено в 1958 году, когда ученый Джеймс Килби, пришедший работать на фирму Texas Instruments в год приобретения ею у   AT&T лицензии на транзистор (1952), запатентовал первую интегральную схему. За десятилетие, прошедшее с открытия транзисторного эффекта до создания первой интегральной схемы появилось шесть совершенно разных типов транзисторов, произошел переход от германиевых к кремниевым приборам. Но и тогда ученый мир еще не до конца понимал, какие перспективы открывает перед человечеством возможность изготавливать сложные устройства малых размеров.

Не появись транзистор, радиоэлектронная промышленность выпускала бы только телевизоры и радиоприемники. Цифровые вычислительные устройства оставались бы очень дорогими, громоздкими, с низким быстродействием, и надежностью. Ни о какой революции в области цифровой технологии не было бы и речи. Располагая вакуумными лампами стоимостью 1 долл. каждая, никогда бы не удалось создать CD-плеер, где требуется огромное число компонентов.

Первые разработки интегральных микросхем относятся к 1958-1960 гг. В 1961-гг. ряд американских фирм начали выпускать простейшие полупроводнико­вые микросхемы. В то же время были разработаны пленочные интегральные микросхемы. Однако некоторые неудачи с разработками стабильных по электри­ческим характеристикам пленочных активных элементов привели к преимущест­венной разработке гибридных интегральных микросхем. Отечественные интег­ральные микросхемы появились в 1960-1961 гг.

Следует отметить, что основные принципы микроэлектроники групповой метод и планарная технология - были известны до появления интегральных микросхем. Эти методы были освоены в дискретной транзисторной технике в конце 50-х годов. Следовательно, для появления интегральных, микросхем существовали необходимые материальные условия.

С точки зрения задач миниатюризации и микроминиатюризации можно выделить пять этапов развития радиоэлектроники. Первый этап, относящийся к первой половине 60-х годов, характеризуется степенью интеграции микросхем от 10 до 100 элементов / кристалл и минималь­ным размером элементов порядка 100 мкм.

 Второй этап, относящийся ко второй половине 60-х годов и первой половине 70-х годов, характеризуется степенью интеграции от 100 до 1000 элементов / кристалл и минимальным размером элементов от 100 до 3 мкм.

Третий этап, начавшийся во второй половине 70-х годов, характеризуется степенью интеграции более 1000 элементов / кристалл и минимальным размером элементов до 1 мкм. В этот период особенно быстрыми темпами разрабатывались и осваивались в серийном производстве большие интегральные микросхемы.

Четвертый этап характеризуется разработкой сверхбольших интегральных микросхем со степенью интеграции более 10000 элементов / кристалл и размерами элементов до 0,1 мкм.

Пятый, современный, этап характеризуется широким использованием микро­процессоров и микро-ЭВМ, разработанных на базе больших и сверхбольших интегральных микросхем. 

Основными факторами, определяющими развитие современной микроэлектроники, являются разработка сверхчистых материалов, совершенной технологии, высокопроизводительного специального оборудования и подготовка высококва­лифицированных кадров. Быстроразвивающаяся технология изготовления интегральных микросхем базируется на чрезвычайно широком круге сложных физико-химических процессов: получении пленочных структур путем термического и ионно-плазменного напыления в вакууме, наращивании слоев из газовой фазы, создании структур в твердом теле с помощью окислительных и диффузионных отжигов, фотолитографии, электронно-лучевой, ультразвуковой и лазерной обработки и сварки, электронной и рентгеновской литографии, ионной имплан­тации, плазмохимии, молекулярной эпитаксии, электронной микроскопии и др.

Для реализации этих процессов производстве требуется сложнейшее техноло­гическое оборудование: высоковакуумные установки напыления, установки нара­щивания эпитаксиальных слоев, печи с прецизионным регулированием температуры, установки электронно-ионной и лазерной обработки, координатографы, установки для фотолитографии, сварки и целый ряд вспомогательных устройств.

Микроэлектроника развивалась очень быстрыми темпами. Это можно проиллюстрировать темпами развития с1966 по 1980 гг.

В1971 г. американской фирмой Intel была создана единая интегральная схема для выполнения арифметических и логических операций – микропроцессор. Это изобретение повлекло за собой грандиозный прорыв микроэлектроники в сферу вычислительной техники.

Многие авторы относят функциональную микроэлектронику к шестому этапу развития радиоэлектроники. Однако, целесообразнее рассматривать функциональную микроэлектронику

Как самостоятельный пятый этап развития радиоэлектроники.

Функциональная микроэлектроника основывается на использовании объемных эффектов в твердом теле (оптоэлектроника), взаимодействии потоков электронов с акустическими волнами в твердом теле (акустоэлектроника), а также на свойствах сверхпроводников, полупроводников в магнитных полях (магнитоэлектроника) и др. Примерами таких приборов являются кварцевые резонаторы, диоды Гания диоды Джозефсона и др.

В функциональных микросхемах трудно или невозможно выделить отдельные элементы, эквивалентные традиционным (диоды, конденсаторы, катушка индуктивности, транзисторам) элементам. Например, в качестве функционального прибора давно используется резонатор на пьезоэлектрическом кристалле, где невозможно определить какая часть кристалла выполняет функции того или иного элемента.

Функциональная микроэлектроника – перспективное направление развития радиоэлектроники.  

В нашей стране было принято решение о выделении из состава Государственного Комитета по радиоэлектронике /ГКРЭ/, руководителем которого был назначен талантливый организатор Калмыков В.Л., части предприятий науки и промышленности, которая занималась электронными компонентами – полупроводниковыми приборами, резисторами, конденсаторами, разъёмами, электровакуумными приборами и т.д. и организации Государственного Комитета по электронной технике /ГКРЭ/, руководителем которого был назначен заместитель Калмыков В.Л. – Шокин А.И.

Шокин А.И. был талантливым инженером и организатором. Во время ВОВ он занимался созданием различных передовых по тому времени систем вооружения и некоторое время находился в США, организуя закупку военной техники для нашей армии.

Уже в середине 60-х годов практически 100% электронной аппаратуры и в первую очередь электронное оборудование ракет и космических объектов, военной техники, вычислительной техники, промышленной электроники, радиолакации, измерительной техники и автоматики, разрабатывалось и выпускалось с применением полупроводниковых приборов.

В 1960 году постоянный конфликт между возрастающими технико-техническими требованиями к радиоэлектронным системам различного назначения /особенно оборонной области/ и их комплектующим изделиям стал особенно заметен. Различные способы миниатюризации элементной базы при существующих тогда технологических возможностях уже себя исчерпали. Даже появившиеся пленарные транзисторы не решили проблемы. Но они дали мощный толчок к появлению нового технологического направления: формированию множества пленарных элементов на одном, небольшом по размеру, полупроводниковом кремниевом кристалле. Появились первые интегральные полупроводниковые микросхемы (гибридные появились немного раньше). Об этом в захлеб читалось в иностранной литературе (в основном американской). И вот в 1962г. появилось постановление ЦКПСС и СМ СССР об организации Центра микроэлектроники - Научного Центра /НЦ/ и комплекса НИИ и КБ в союзных республиках.

Основателем НЦ безусловно является А.И. Шокин, коллектив под его руководством сформировал основные принципы организации НЦ, заложил их в проект постановления ЦК КПСС и СМ СССР, обеспечил выход в свет этого постановления, также его реализацию и непрерывное развитие НЦ. В идее организации Научного Центра определенную роль сыграл И.В. Берг. В постановление были заложены основополагающие идеи:

- комплексный, замкнутый характер НЦ с организацией всех основных необходимых НИИ и опытных заводов для исследования, разработки и производства интегральных схем /ИС/, материалов и технологии;

- НЦ придается статус основной головной организации в стране по микроэлектронике.

Управление наукой, коллективами исследователей, инженеров, технологов: передающих свои результаты в производство с целью получения конкурентоспособных технических результатов и прибыли всегда представляет собой большую сложность, требует подвижности в организационной структуре, которая должна быстро реагировать на требования общества и времени. Так было и с организацией Научного Центра. В постановлении была предложена структура достаточности научно-технического обеспечения - создание в одном месте ряда НИИ с опытными производствами (где необходимо), которые работали друг на друга; создавая последовательную цепочку для получения в стране конкурентоспособной продукции - интегральных микросхем и аппаратуры на основе, соответствующей мировому уровню.

Следует отметить, что идея комплексного решения научно-технических задач большого государственного значения была не нова. Так решались вопросы при разработке ядерного оружия, ракетных систем. И это хорошо было известно А.И. Шокину, как участнику таких работ. Он блестяще использовал возможность реализации этой идеи на одной территории.

Структуры НЦ непрерывно видоизменялись, менялись тематические направления, их соотношения.

НЦ непрерывно наращивал свои научно-технические и производственные возможности. Ежегодный прирост выпускаемой продукции составлял до 25%. Он был одним из самых высших по промышленности страны.

Но быстро наступило время, когда заводы НЦ перестали оправляться с выполнением все возрастающих потребностей в ИС аппаратостроительной промышленности, и особенно оборонной, практически превратились в серийные. Аппарат ЦК КПСС и СМ СССР жестко требовал обеспечения потребности оборонной промышленности в микросхемах. Их в меньшей степени интересовало состояние заданных научно-исследовательских работ. А как же догнать и перегнать Америку?

Первый директор НИИМЭ д.т.н. Валиев К.А., один из создателей отечественной микроэлектроники, мог бы многое рассказать, как ему приходилось "крутиться", чтобы удовлетворить исключающим друг друга требованиям. В НИИМЭ разрабатывались новые отечественные перспективные технологии производства полупроводниковых (твердотельных) ИС, но "прокатывать" их на своем опытном заводе было очень мало возможностей.

Тем же самым мог поделиться первый директор НИИТТ Сергеев B.C. Кстати, его стараниями институт, первоначально предназначенный для разработки перспективных технологических процессов в интересах производства КС, превратился в институт по разработке гибридных, а затем и твердотельных ИС. Это было правильно. Нельзя отрывать разработку схемотехники ИС от технологии их производства.

Создавшееся положение, когда опытные заводы КЦ в основном оказались загруженными серийным производством ИС, начало пагубным образом сказываться на дальнейших перспективах развития микроэлектроники в целом. Ведь за перспективу нес ответственность НЦ.

С ростом сложности ИС, объемов производства идея полностью замкнутого цикла в рамках одного города начала пробуксовывать. Необходимо было расширить инфраструктуру науки и промышленности, привлекать и специализировать под задачи микроэлектроники новые предприятия. Кстати существовала противоречивая проблема распределения роли и места в разработке технологических процессов между НИИ1М, с одной стороны, и НИИМЭ и ШИТТ - с другой. Например, созданные одними из первых НИИТ и завод "Элион" не могли разрабатывать всю гамму технологического оборудования, требования к которому очень быстро возрастай. Пришлось подключить другие организации страны /например Минское КБ/, а также закупать отдельные единицы зарубежного оборудования.

В результате оборудование, разработанное ЕИШМ недостаточными силами и в быстром темпе, долгое время проходило "обкатку", затягивая период ввода его в эксплуатацию. А вот однотипное зарубежное оборудование (в основном американское), которое удавалось добыть через "третьи руки", после включения в сеть сразу начинало функционировать в соответствии с технологическим циклом. Это была большая проблема для нас, и мы ее до конца не решили.

А вот НШМП и завод "Компонент" под руководством директора Г.Я. Гуськова четко выдержали позицию по разработке радиоэлектронной аппаратуры. Разработанная ими аппаратура превосходила соответствующие американские аналоги. В этом заключается большая заслуга Г.Л. Русакова и его коллектива, которые продолжали наращивать свои успехи.

С целью дальнейшего усиления координации работ с радиопромышленностью в конце 80-х годов был создан совместный НТО предприятия "Алмаз" и НЦ, сопредседателями которого были генеральный директор академик Б.В. Бункин и д.т.н. Дьяков Ю.H.

В середине 1962 г. были созданы НИИ точного машиностроения (директор Иванов Е.Х.) и НИИ микроприборов (директор Букреев И.Н..); в мае 1963 г. в НИИ1М были созданы первые образцы вакуумного напылительного оборудования. В июне 1963г. был организован КИИ точной технологии (директор Сергеев B.C.), НИИ материаловедения (директор Малинин A.Ю.), конструкторское бюро высокоинтенсивных источников света (КБИВИС) - директор Маршак И.С./.

В 1964 г. создали еще несколько НИИ, в том числе НИИ молекулярной электроники /директор д.ф-м.н. Валиев К.А./, НИИ физических проблем /директор д.ф.м.н. Стафеев В.И./

Учитывая все возрастающую роль электронных компонентов для обороны страны и народного хозяйства в начале I965 г. ГКЭТ был преобразован в Министерство электронной промышленности, министром назначен Шокин А.И.

В 1966г. на базе предприятий Центра микроэлектроники было создано научно-техническое объединение, включающее 6 НИИ, 5 заводов при НИИ, вычислительный центр и дирекцию Центра.

Очень важную роль в развитии отечественной микроэлектроники с первых ее шагов играл Воронежский завод полупроводниковых приборов-ВЗЗШ. В КБ этого завода в 1964 г. началась активная работа по созданию ИС. Создание на ВЗПП серии ИС, массовое производство этих ИС в Воронеже, а затем и на других заводах внесли большой вклад в развитие отрасли и играли огромную роль в создании важнейших оборонных комплексов страны.

В 1970 г. в стране было получено 3,6 млн ИС 69-ти серий: 30 серий были гибридными /толстопленочными и тонкопленочными/,7 серий полупроводниковыми по технологии "Металл-окисел-полупроводник" /МОП/, 32 серии - полупроводниковыми на основе р-п перехода и с диэлектрической изоляцией.

К началу 70-х годов, за неполных два десятилетия развития, микроэлектроника перешла к этапу создания больших интегральных схем БИС, содержащих более 1000 элементов на одном кристалле. Она стала основной базой создания всех радиотехнических систем в стране.

В конце 1973 г. в печати появились сообщения о создании первых микропроцессоров - больших интегральных схем, которые выполняли функции пока простейших вычислительных устройств. Было понятно, что это начало нового витка микроэлектроники, вычислительной техники и.

В конце 1975г. министрами МЭИ и МРП был подписан совместный приказ о разработке и применении микропроцессоров в важнейшей аппаратуре.

С 1876г. началось интенсивное использование микропроцессоров и других сложных интегральных схем в разработках важнейших наземных комплексов и бортовых систем; ракетно-космических, на спутниках серии "Космос", противоракетной системе С-ЗСО, в авиации - для самолетов, разрабатываемых в КБ Микояна, Сухого, Туполева. Яковлева аппаратуре военно-морского флота, радиолокационных системах.

Важную и часто определяющую роль в процессе получения новых результатов в отрасли и в Научном центре играли НИИ и заводы, которые работали на микроэлектронику, создавая научный задел, материалы, оборудование. К этой группе предприятий правде всего относятся НИИМВ и завод "Элма", НИИТМ и завод "Элион" и НИИФП.

Понятно, что НИИМВ и завод "Элма" - основные разработчики и изготовители материалов для микроэлектроники, полупроводниковых приборов, оптоэлектроники, лазеров, приборов ИК техники. Были организованы разработка и опытное производство для обеспечения создания новых ИС, разнообразных электронных приборов и выработки основных требований к материалам и технологии их получения. К ним относились, монокристаллический кремний с возрастающим диаметром пластин /75,100,125,150мм/, монокристаллы фосфида галлия, арсенида галлия, сапфира, галий-гадолиниевого граната, монокристаллические ленты сапфира, различные пасты, высококачественные вещества и газовые смеси на их основе, заготовки для фотошаблонов. Перечисленные разработки служили основой для ускорения организации промышленного выпуска этих материалов в Минцветмете, Минхимпроме, Минлегпроме, Минстанкопроме и др. ведомствах.

Важнейшую роль в разработке технологического оборудования и особенно комплексных автоматизированных линий, разнообразных установок играли НИИТМ и завод "Элион" С 1965г. НИИТМ возглавлял крупный инженер, ученый, организатор Савин В.В.. Конечно, один институт и его завод не могли решить проблему всего комплекса технологического, контрольного и измерительного, испытательного оборудования для производства ИС по разнообразным технологиям. Только в одном базовом процессе производства ШС ОЗУ 4К использовалось 109 типов основного оборудования и 210 типов вспомогательного. Естественно, НИИТМ отвечал только за определенную ему часть. К ней откосились следующие типы оборудования: диффузионное, напылительное, плазменное, эпитаксиального наращивания, окислительное, ионно-химическое, магнетронного распыления, функционального контроля логических схем, БИС ЗУ и сборочное оборудование.

Специфическую роль среди зеленоградских предприятий играл НИИ физических проблем, задачей которого был поиск, исследование и разработка образцов изделий микроэлектроники, поиск новых направлений ее развития.

В НИИ впервые разработаны и переданы в другие НИИ, КБ, заводы жидкокристаллические индикаторы, приборы с зарядовой связью /ПЗС/, ЗУ на цилиндрических магнитных доменах /ЦМД/, интегральные приборы на соединениях АзВ5, A2B6 / приборы для обнаружения, быстродействующие ИС на арсениде галлия, высокоэффективные светодиоды/, полупроводниковые лазеры, автоэмиссионные катоды, энергонезависимые запоминающие устройства. Заложены соковые создания изделий на базе субмикронной технологии, нано технологии, молекулярной технологии, вакуумной микроэлектроники, микромеханики, использования синхронного излучения для аналитики, прецизионного эксперимента, биосовместимых покрытий и решения задач физики твердого тела.