|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
LỊCH SỬ CÔNG NGHỆ, CÔNG NGHỆ, ĐỐI TƯỢNG QUA CHÚNG TÔI
Mạch tích hợp. Lịch sử phát minh và sản xuất
Cẩm nang / Lịch sử của công nghệ, kỹ thuật, các đối tượng xung quanh chúng ta Mạch tích hợp (vi mô) (IC, IC, m / s, mạch tích hợp tiếng Anh, IC, vi mạch), chip, vi mạch (vi mạch tiếng Anh, chip silicon, chip - một tấm mỏng - thuật ngữ ban đầu được gọi là tấm tinh thể vi mạch) - thiết bị vi điện tử - một mạch điện tử có độ phức tạp tùy ý (tinh thể), được chế tạo trên đế bán dẫn (tấm hoặc màng) và được đặt trong hộp không thể tách rời hoặc không có hộp, nếu được đưa vào bộ vi lắp ráp.
Vi điện tử là thành tựu quan trọng nhất và, như nhiều người tin, là thành tựu khoa học và công nghệ quan trọng nhất của thời đại chúng ta. Nó có thể được so sánh với những bước ngoặt trong lịch sử công nghệ như việc phát minh ra máy in vào thế kỷ XNUMX, việc tạo ra động cơ hơi nước vào thế kỷ XNUMX và sự phát triển của kỹ thuật điện vào thế kỷ XNUMX. Và ngày nay khi nói đến cuộc cách mạng khoa học và công nghệ, chủ yếu là vi điện tử. Giống như không có thành tựu kỹ thuật nào khác trong thời đại của chúng ta, nó thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực của cuộc sống và biến điều mà ngày hôm qua đơn giản là không thể tưởng tượng được thành hiện thực. Để bị thuyết phục về điều này, chỉ cần nghĩ đến máy tính bỏ túi, đài thu nhỏ, bộ điều khiển điện tử trong các thiết bị gia dụng, đồng hồ, máy tính và máy tính có thể lập trình được. Và đây chỉ là một phần nhỏ trong phạm vi của nó! Vi điện tử có nguồn gốc và sự tồn tại của nó đối với việc tạo ra một phần tử điện tử siêu nhỏ mới - một vi mạch tích hợp. Trên thực tế, sự xuất hiện của các mạch này không phải là một loại phát minh mới về cơ bản - nó trực tiếp xuất phát từ logic phát triển của các thiết bị bán dẫn. Lúc đầu, khi các phần tử bán dẫn mới bắt đầu hoạt động, mỗi bóng bán dẫn, điện trở hoặc điốt được sử dụng riêng, nghĩa là nó được đặt trong vỏ riêng và đưa vào mạch bằng cách sử dụng các tiếp điểm riêng. Điều này đã được thực hiện ngay cả trong những trường hợp cần phải lắp ráp nhiều mạch tương tự từ các phần tử giống nhau. Dần dần, người ta hiểu rằng sẽ hợp lý hơn nếu không lắp ráp các thiết bị như vậy từ các phần tử riêng biệt mà sản xuất ngay chúng trên một con chip chung, đặc biệt là vì thiết bị điện tử bán dẫn đã tạo ra tất cả các điều kiện tiên quyết cho việc này. Trên thực tế, tất cả các phần tử bán dẫn đều có cấu trúc rất giống nhau, có cùng nguyên tắc hoạt động và chỉ khác nhau về sự sắp xếp lẫn nhau của các vùng pn. Như chúng ta còn nhớ, các vùng pn này được tạo ra bằng cách đưa các tạp chất cùng loại vào lớp bề mặt của tinh thể bán dẫn. Hơn nữa, đáng tin cậy và từ mọi quan điểm, hoạt động thỏa đáng của phần lớn các phần tử bán dẫn được cung cấp với độ dày của lớp làm việc bề mặt bằng một phần nghìn milimét. Các bóng bán dẫn nhỏ nhất thường chỉ sử dụng lớp trên cùng của tinh thể bán dẫn, lớp này chỉ bằng 1% độ dày của nó. 99% còn lại đóng vai trò là chất mang hoặc chất nền, vì nếu không có chất nền, bóng bán dẫn có thể bị sập chỉ với một cú chạm nhẹ. Do đó, sử dụng công nghệ được sử dụng để sản xuất các linh kiện điện tử riêng lẻ, có thể ngay lập tức tạo ra một mạch hoàn chỉnh từ vài chục, hàng trăm và thậm chí hàng nghìn linh kiện như vậy trên một con chip. Lợi ích từ việc này sẽ rất lớn. Đầu tiên, chi phí sẽ giảm ngay lập tức (chi phí của một vi mạch thường thấp hơn hàng trăm lần so với tổng chi phí của tất cả các phần tử điện tử trong các thành phần của nó). Thứ hai, một thiết bị như vậy sẽ đáng tin cậy hơn nhiều (như kinh nghiệm cho thấy, hàng nghìn và hàng chục nghìn lần) và điều này cực kỳ quan trọng, vì việc khắc phục sự cố trong mạch hàng chục hoặc hàng trăm nghìn linh kiện điện tử trở thành một vấn đề cực kỳ khó khăn . Thứ ba, do tất cả các phần tử điện tử của mạch tích hợp đều nhỏ hơn hàng trăm, hàng nghìn lần so với các phần tử của chúng trong mạch kết hợp thông thường, nên mức tiêu thụ điện năng của chúng ít hơn nhiều và tốc độ của chúng cao hơn nhiều. Sự kiện quan trọng báo trước sự xuất hiện của tích hợp trong điện tử là đề xuất của kỹ sư người Mỹ J. Kilby từ Texas Instruments nhằm thu được các phần tử tương đương cho toàn bộ mạch, chẳng hạn như thanh ghi, tụ điện, bóng bán dẫn và điốt trong một miếng silicon nguyên khối. Kilby tạo ra mạch bán dẫn tích hợp đầu tiên vào mùa hè năm 1958. Và vào năm 1961, Tập đoàn bán dẫn Fairchild đã sản xuất vi mạch nối tiếp đầu tiên cho máy tính: mạch trùng hợp, thanh ghi bán dịch chuyển và flip-flop. Trong cùng năm đó, Texas đã thành thạo việc sản xuất các mạch logic tích hợp bán dẫn. Năm sau, mạch tích hợp của các hãng khác xuất hiện. Trong một thời gian ngắn, nhiều loại bộ khuếch đại đã được tạo ra trong thiết kế tích hợp. Năm 1962, RCA phát triển các mạch tích hợp mảng bộ nhớ cho các thiết bị lưu trữ máy tính. Dần dần, việc sản xuất vi mạch được thiết lập ở tất cả các quốc gia - kỷ nguyên của vi điện tử bắt đầu. Nguyên liệu ban đầu cho một mạch tích hợp thường là một tấm wafer silicon thô. Nó có kích thước tương đối lớn, vì hàng trăm vi mạch cùng loại được sản xuất đồng thời trên nó cùng một lúc. Hoạt động đầu tiên là dưới tác động của oxy ở nhiệt độ 1000 độ, một lớp silicon dioxide được hình thành trên bề mặt của tấm này. Oxit silic được đặc trưng bởi khả năng kháng hóa chất và cơ học cao, đồng thời có các đặc tính của chất điện môi tuyệt vời, cung cấp lớp cách điện đáng tin cậy cho silicon nằm bên dưới nó. Bước tiếp theo là đưa tạp chất vào để tạo vùng dẫn p hoặc n. Để làm điều này, màng oxit được loại bỏ khỏi những vị trí trên tấm tương ứng với các thành phần điện tử riêng lẻ. Việc lựa chọn các khu vực mong muốn xảy ra bằng cách sử dụng một quá trình gọi là quang khắc. Đầu tiên, toàn bộ lớp oxit được bao phủ bởi một hợp chất nhạy sáng (chất cản quang), đóng vai trò của phim ảnh - nó có thể được chiếu sáng và phát triển. Sau đó, thông qua một mặt nạ quang đặc biệt có chứa mô hình bề mặt của tinh thể bán dẫn, tấm được chiếu sáng bằng tia cực tím. Dưới tác động của ánh sáng, một mô hình phẳng được hình thành trên lớp oxit, với những vùng không được chiếu sáng vẫn còn ánh sáng và tất cả những vùng còn lại - tối đi. Ở nơi điện trở quang tiếp xúc với ánh sáng, các vùng không hòa tan của màng được hình thành có khả năng chống axit. Sau đó, tấm wafer được xử lý bằng dung môi loại bỏ chất cản quang khỏi các khu vực tiếp xúc. Từ những nơi mở (và chỉ từ chúng), lớp oxit silic được ăn mòn bằng axit. Kết quả là, oxit silic hòa tan ở đúng vị trí và "cửa sổ" của silicon nguyên chất mở ra, sẵn sàng cho việc đưa tạp chất vào (thắt). Để làm điều này, bề mặt của chất nền ở nhiệt độ 900-1200 độ được tiếp xúc với tạp chất mong muốn, chẳng hạn như phốt pho hoặc asen, để thu được độ dẫn loại n. Các nguyên tử tạp chất xâm nhập sâu vào silicon nguyên chất, nhưng bị oxit của nó đẩy lùi. Sau khi xử lý tấm với một loại tạp chất, nó được chuẩn bị để gắn với loại tạp chất khác - bề mặt của tấm lại được phủ một lớp oxit, quá trình quang khắc và khắc mới được thực hiện, do đó tạo ra các "cửa sổ" mới. của silicon mở. Tiếp theo là một sự thắt mới, ví dụ với boron, để thu được độ dẫn điện loại p. Do đó, các vùng p và n được hình thành ở đúng vị trí trên toàn bộ bề mặt của tinh thể. Lớp cách nhiệt giữa các phần tử riêng lẻ có thể được tạo ra theo nhiều cách: một lớp oxit silic có thể đóng vai trò là lớp cách nhiệt như vậy hoặc chặn các mối nối pn cũng có thể được tạo ở đúng vị trí. Giai đoạn xử lý tiếp theo có liên quan đến việc áp dụng các kết nối dẫn điện (đường dẫn điện) giữa các phần tử của mạch tích hợp, cũng như giữa các phần tử này và các tiếp điểm để kết nối các mạch bên ngoài. Để làm điều này, một lớp nhôm mỏng được lắng đọng trên đế, lớp này được lắng đọng ở dạng một màng rất mỏng. Nó được xử lý và khắc bằng quang khắc, tương tự như những gì được mô tả ở trên. Kết quả là, chỉ còn lại các đường dẫn và miếng đệm mỏng từ toàn bộ lớp kim loại. Cuối cùng, toàn bộ bề mặt của tinh thể bán dẫn được phủ một lớp bảo vệ (thường là thủy tinh silicat), lớp này sau đó được loại bỏ khỏi các miếng đệm. Tất cả các vi mạch được sản xuất đều phải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt nhất đối với bộ điều khiển và giá đỡ thử nghiệm. Các mạch bị lỗi được đánh dấu bằng một chấm đỏ. Cuối cùng, tinh thể được cắt thành các tấm vi mạch riêng biệt, mỗi tấm được đặt trong một hộp chắc chắn có dây dẫn để kết nối với các mạch bên ngoài. Độ phức tạp của một mạch tích hợp được đặc trưng bởi một chỉ số gọi là mức độ tích hợp. Các mạch tích hợp có hơn 100 phần tử được gọi là vi mạch có mức độ tích hợp thấp; mạch chứa tới 1000 phần tử - mạch tích hợp với mức độ tích hợp trung bình; mạch chứa tới hàng vạn phần tử - mạch tích hợp lớn. Các mạch chứa tới một triệu phần tử đã được tạo ra (chúng được gọi là siêu lớn). Sự tích hợp tăng dần dẫn đến thực tế là mỗi năm các mạch ngày càng trở nên thu nhỏ hơn và theo đó, ngày càng phức tạp hơn. Một số lượng lớn các thiết bị điện tử trước đây có kích thước lớn giờ đây nằm gọn trong một tấm silicon nhỏ. Một sự kiện cực kỳ quan trọng trên con đường này là việc công ty Intel của Mỹ tạo ra một mạch tích hợp duy nhất để thực hiện các phép toán số học và logic - bộ vi xử lý. Điều này dẫn đến một bước đột phá vĩ đại của vi điện tử trong lĩnh vực công nghệ máy tính. Tác giả: Ryzhov K.V.
▪ Máy bay ▪ Internet
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Vi khuẩn trên điện cực sợi nano có thể làm sạch nước thải ▪ Màn hình giấy dựa trên E-Ink ▪ Tất cả các thiết bị điện tử của Samsung sẽ được trang bị trí tuệ nhân tạo ▪ Hệ thống làm vườn robot AlphaGarden ▪ MC33794 - Cảm biến điện trường
▪ phần của trang web Nhà, làm vườn, sở thích. Lựa chọn các bài viết ▪ bài viết của Abu Bakr Muhammad ibn Zakariya ar-Razi (Razes). câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài báo Kỹ sư an toàn. Mô tả công việc ▪ bài viết Nhuộm đen da cừu. Công thức nấu ăn đơn giản và lời khuyên ▪ bài viết Thiết bị sạc-xả hai kênh. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này