Matematicianul englez din secolul al XIX-lea Charles Babbage?

Ideea de a crea o mașină de calcul controlată de program cu un dispozitiv aritmetic, un dispozitiv de control, precum și un dispozitiv de intrare și imprimare

Ideea de a crea un telefon mobil

Ideea de a crea roboți controlați de computer

În ce an și unde a fost creat primul computer bazat pe tuburi vidate?

1945, SUA

1944, Anglia

1946, Franța

Pe ce bază au fost create calculatoarele de a treia generație?

Circuite integrate

semiconductori

tuburi vid

circuite integrate la scară foarte mare

Cum se numea primul computer personal?

Denumiți dispozitivul central al computerului.

CPU

Unitatea de sistem

unitate de putere

Placa de baza

Procesorul prelucrează informațiile prezentate:

În sistemul numeric zecimal

În limba engleză

În rusă

În limbajul mașinii (în cod binar)

Pentru a introduce informații numerice și text, utilizați

Tastatura

Scanerul este folosit pentru...

Pentru introducerea de imagini și documente text într-un computer

Pentru a desena pe el cu un stilou special

Mutarea cursorului pe ecranul monitorului

Obținerea de imagini holografice

10. Ce tip de imprimantă este adecvată pentru tipărirea documentelor financiare?

Imprimantă matriceală

Imprimantă cu jet de cerneală

Imprimanta laser

Ce tip de imprimantă este adecvată pentru tipărirea rezumatelor?

Imprimantă matriceală

Imprimantă cu jet de cerneală

Imprimanta laser

Ce tip de imprimantă este adecvată pentru a imprima fotografii?

Imprimantă matriceală

Imprimantă cu jet de cerneală

Imprimanta laser

Nerespectarea cerințelor sanitare și igienice ale unui computer poate avea un efect dăunător asupra sănătății umane...

Monitor cu tub catodic

monitor LCD

Panouri cu plasmă

Când opriți computerul, toate informațiile sunt șterse din...

RAM

hard disk

disc laser

În ce dispozitiv informatic sunt stocate informațiile?

memorie externă;

CPU;

Urmele optice sunt mai subțiri și plasate mai dens pe...

Disc video digital (disc DVD)

Compact disc (CD-disc)

Dispozitivele de intrare includ...

Dispozitivele de ieșire includ...

Tastatură, mouse, joystick, pix, scaner, cameră digitală, microfon

Difuzoare, monitor, imprimantă, căști

Hard disk, procesor, module de memorie, placa de baza, discheta

Programul se numeste...

Un program de calculator poate controla funcționarea unui computer dacă acesta este localizat...

În RAM

Pe o dischetă

Pe hard disk

Pe CD

Datele sunt...

Secvența de comenzi pe care un computer le execută în timpul procesării datelor

Informații prezentate în formă digitală și prelucrate pe computer

Date care au un nume și sunt stocate în memoria pe termen lung

Dosarul este...

Text tipărit pe computer

Informații prezentate în formă digitală și prelucrate pe computer

Un program sau date care au un nume și sunt stocate în memoria pe termen lung

Când formatați rapid o dischetă...

Directorul discului este șters

Toate datele sunt șterse

Defragmentarea discului este în curs

Suprafața discului este în curs de verificare

Când formatați complet o dischetă...

toate datele sunt șterse

se efectuează o scanare completă a discului

Directorul discului este în curs de curățare

discul devine sistem

Într-un sistem de fișiere ierarhic pe mai multe niveluri...

Fișierele sunt stocate într-un sistem care este un sistem de foldere imbricate

Fișierele sunt stocate într-un sistem care este o secvență liniară

1. Denumiți primul dispozitiv de calcul.
1) Abac
2) Calculator
3) Aritmometru
4) Abac rusesc

2. Ce idee a fost propusă de matematicianul englez Charles Babbage la mijlocul secolului al XIX-lea?
1) Ideea de a crea o mașină de calcul controlată de program cu un dispozitiv aritmetic, un dispozitiv de control, precum și un dispozitiv de introducere și imprimare
2) Ideea de a crea un telefon mobil
3) Ideea de a crea roboți controlați de computer
3. Numiți primul programator de calculator.
1) Ada Lovelace
2) Serghei Lebedev
3) Bill Gates
4) Sofia Kovalevskaya

4. În ce an și unde a fost creat primul computer bazat pe tuburi vidate?
1) 1945, SUA
2) 1950, URSS
3) 1944, Anglia
4) 1946, Franța

5. Pe ce bază au fost create calculatoarele de a treia generație?
1) Circuite integrate
2) semiconductori
3) tuburi vidate
4) circuite integrate la scară ultra-mare

6. Cum se numea primul computer personal?
1) Apple II
2) PC IBM
3) Dell
4) Corvette
Structura calculatorului........................15
1. Denumiți dispozitivul central al computerului.
1) Procesor
2) Unitatea de sistem
3) Sursa de alimentare
4) Placa de baza
2. Cum se înregistrează și se transmit informațiile fizice către un computer?
1) numere;
2) utilizarea programelor;
3) este reprezentată sub formă de semnale electrice.

3. Procesatorul prelucrează informațiile prezentate:
1) În sistemul numeric zecimal
2) În engleză
3) În rusă
4) În limbajul mașinii (în cod binar)
4. Pentru a introduce informații numerice și text, utilizați
1) Tastatură
2) Mouse-ul
3) Trackball
4) Mâner
5. Cea mai importantă caracteristică a dispozitivelor de introducere a coordonatelor este rezoluția, care este de obicei 500 dpi (punct pe inch (1 inch = 2,54 cm)), ceea ce înseamnă...
1) Când mișcați mouse-ul cu un inch, indicatorul mouse-ului se mișcă cu 500 de puncte
2) Când mișcați mouse-ul cu 500 de puncte, indicatorul mouse-ului se mișcă cu un inch
6. Scannerul este folosit pentru...
1) Pentru introducerea de imagini și documente text într-un computer
2) Să desenezi pe el cu un stilou special
3) Deplasarea cursorului pe ecranul monitorului
4) Obținerea imaginilor holografice
Dispozitive de ieșire.................................21
1. Ce tip de imprimantă este adecvată pentru tipărirea documentelor financiare?
1) Imprimantă matriceală
2) Imprimantă cu jet de cerneală
3) Imprimanta laser
2. Ce tip de imprimantă este adecvată pentru tipărirea rezumatelor?
1) Imprimantă matriceală
2) Imprimantă cu jet de cerneală
3) Imprimanta laser

1. Ce tip de imprimantă este adecvată pentru imprimarea fotografiilor?
1) Imprimantă matriceală
2) Imprimantă cu jet de cerneală
3) Imprimanta laser
2. Nerespectarea cerințelor sanitare și igienice ale computerului poate avea un efect dăunător asupra sănătății umane...
1) Monitor cu tub catodic
2) Monitor cu cristale lichide
4) Panouri cu plasmă
3. Un dispozitiv care oferă înregistrarea și citirea informațiilor se numește...
1) Unitate de disc sau dispozitiv de stocare

4. Când opriți computerul, toate informațiile sunt șterse din...
4) RAM
5) hard disk
6) Disc laser
7) Dischete
13. În ce dispozitiv informatic sunt stocate informațiile?
1) Memorie externă;
2) monitor;
3) procesor;
2. Urmele optice sunt mai subțiri și plasate mai dens pe...
1) Disc video digital (disc DVD)
2) Compact disc (CD - disc)
3) Dischetă
3. Pe ce disc sunt stocate informațiile pe piste concentrice pe care alternează zone magnetizate și nemagnetizate?
1) Pe o dischetă
2) Pe CD
3) Pe DVD

4. Dispozitivele de intrare includ...

1) Hard disk, procesor, module de memorie, placa de baza, discheta
5. Dispozitivele de ieșire includ...
1) Tastatură, mouse, joystick, stilou, scaner, cameră digitală, microfon
2) Difuzoare, monitor, imprimantă, căști
3) Hard disk, procesor, module de memorie, placa de baza, discheta
6. Un program se numește...

7. Un program de calculator poate controla funcționarea unui computer dacă acesta este localizat...
1) În RAM
2) Pe o dischetă
3) Pe hard disk
4) Pe un CD
8. Datele sunt...
1) Secvența de comenzi pe care computerul le execută în timpul prelucrării datelor
2) Informații prezentate în formă digitală și prelucrate pe computer
3) Date care au un nume și sunt stocate în memoria pe termen lung
9. Un fișier este...
1) Text tipărit pe computer
2) Informații prezentate în formă digitală și prelucrate pe computer
3) Un program sau date care au un nume și sunt stocate în memoria pe termen lung

10. Când formatați rapid o dischetă...
1) Directorul discului este curățat
2) Toate datele sunt șterse
3) Discul este defragmentat
4) Se efectuează o verificare conform

2. Ce este un releu electromecanic? Când au fost create calculatoarele releu? Cât de repede au fost?
3. Unde și când a fost construit primul computer? Cum se numea?
4. Care a fost rolul lui John von Neumann în crearea computerului?
5. Cine a fost proiectantul primelor calculatoare casnice?
6. Pe ce bază elementară au fost create mașinile de prima generație? Care au fost principalele lor caracteristici?
7. Pe ce bază de elemente au fost create mașinile de a doua generație? Care sunt avantajele lor față de prima generație de calculatoare?
8. Ce este un circuit integrat? Când au fost create primele calculatoare cu circuit integrat? Cum se numeau?
9. Ce noi domenii de aplicații informatice au apărut odată cu apariția mașinilor de a treia generație?

Primele circuite integrate

Dedicat aniversării a 50 de ani de la data oficială

B. Malaşevici

Pe 12 septembrie 1958, angajatul Texas Instruments (TI), Jack Kilby, a demonstrat conducerii trei dispozitive ciudate - dispozitive realizate din două bucăți de siliciu de 11,1 x 1,6 mm lipite împreună cu ceară de albine pe un substrat de sticlă (Fig. 1). Acestea au fost machete tridimensionale - prototipuri ale unui circuit integrat (IC) al generatorului, care demonstrează posibilitatea fabricării tuturor elementelor de circuit pe baza unui material semiconductor. Această dată este sărbătorită în istoria electronicii ca ziua de naștere a circuitelor integrate. Dar este acest lucru adevărat?

Orez. 1. Aspectul primului IP de J. Kilby. Fotografie de pe site-ul http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Până la sfârșitul anilor 1950, tehnologia de asamblare a echipamentelor electronice (REA) din elemente discrete și-a epuizat capacitățile. Lumea ajunsese la o criză acută a REA, erau necesare măsuri radicale. Până în acel moment, tehnologiile integrate pentru producerea atât a dispozitivelor semiconductoare, cât și a plăcilor de circuite ceramice cu peliculă groasă și subțire erau deja stăpânite industrial în SUA și URSS, adică condițiile prealabile erau coapte pentru depășirea acestei crize prin crearea de elemente multiple. produse standard - circuite integrate.

Circuitele integrate (cipuri, circuite integrate) includ dispozitive electronice de complexitate diferită, în care toate elementele similare sunt fabricate simultan într-un singur ciclu tehnologic, adică. folosind tehnologia integrată. Spre deosebire de plăcile de circuite imprimate (în care toți conductorii de conectare sunt fabricați simultan într-un singur ciclu folosind tehnologia integrată), rezistențele, condensatorii și (în circuitele integrate semiconductoare) diodele și tranzistoarele sunt formate în mod similar în circuitele integrate. În plus, multe circuite integrate sunt fabricate simultan, de la zeci la mii.

Circuitele integrate sunt dezvoltate și produse de industrie sub formă de serie, combinând un număr de microcircuite pentru diverse scopuri funcționale, destinate utilizării în comun în echipamentele electronice. Circuitele integrate din serie au un design standard și un sistem unificat de caracteristici electrice și alte caracteristici. Circuitele integrate sunt furnizate de producător diverșilor consumatori ca produse comerciale independente care îndeplinesc un anumit sistem de cerințe standardizate. IC-urile sunt produse nereparabile la repararea echipamentelor electronice, IC-urile defectate sunt înlocuite.

Există două grupuri principale de circuite integrate: hibride și semiconductoare.

În circuitele integrate hibride (HIC), toți conductorii și elementele pasive sunt formate pe suprafața unui substrat de microcircuit (de obicei ceramică) folosind tehnologia integrată. Elementele active sub formă de diode fără pachet, tranzistori și cristale IC semiconductoare sunt instalate pe substrat individual, manual sau automat.

În circuitele integrate semiconductoare, elementele de conectare, pasive și active sunt formate într-un singur ciclu tehnologic pe suprafața unui material semiconductor (de obicei siliciu) cu invadarea parțială a volumului acestuia folosind metode de difuzie. În același timp, pe o placă semiconductoare, în funcție de complexitatea dispozitivului și de dimensiunea cristalului și a plachetei sale, sunt fabricate de la câteva zeci la câteva mii de circuite integrate. Industria produce circuite integrate semiconductoare în pachete standard, sub formă de cipuri individuale sau sub formă de wafer-uri nedivizate.

Introducerea circuitelor integrate hibride (GIS) și semiconductoare în lume a avut loc în moduri diferite. GIS este un produs al dezvoltării evolutive a micromodulelor și a tehnologiei de montare a plăcilor ceramice. Prin urmare, au apărut neobservate, nu există o dată de naștere general acceptată a GIS și nici un autor general recunoscut. Circuitele integrate semiconductoare au fost un rezultat natural și inevitabil al dezvoltării tehnologiei semiconductoarelor, dar au necesitat generarea de noi idei și crearea de noi tehnologii, care au propriile date de naștere și proprii autori. Primele circuite integrate hibride și semiconductoare au apărut în URSS și SUA aproape simultan și independent unele de altele.

Primele circuite integrate hibride

Circuitele integrate hibride includ circuite integrate, a căror producție combină tehnologia integrală de fabricare a elementelor pasive cu tehnologia individuală (manuală sau automată) pentru instalarea și asamblarea elementelor active.

La sfârșitul anilor 1940, compania Centralab din SUA a dezvoltat principiile de bază pentru fabricarea plăcilor de circuite imprimate pe bază de ceramică cu peliculă groasă, care au fost apoi dezvoltate de alte companii. Baza a fost tehnologia de fabricație a plăcilor cu circuite imprimate și a condensatoarelor ceramice. Din plăcile de circuite imprimate am luat o tehnologie integrată pentru formarea topologiei conductoarelor de legătură - serigrafie. Din condensatoare - materialul substratului (ceramica, adesea sital), precum și materialele pastelor și tehnologia termică a fixării acestora pe substrat.

Și la începutul anilor 1950, compania RCA a inventat tehnologia cu peliculă subțire: prin pulverizarea diferitelor materiale în vid și depunându-le printr-o mască pe substraturi speciale, ei au învățat cum să producă simultan mai multe pelicule miniaturale care conectează conductori, rezistențe și condensatori pe un singur substrat ceramic.

În comparație cu tehnologia cu peliculă groasă, tehnologia cu peliculă subțire a oferit posibilitatea unei fabricări mai precise a elementelor de topologie de dimensiuni mai mici, dar a necesitat echipamente mai complexe și mai costisitoare. Dispozitivele fabricate pe plăci de circuite ceramice folosind tehnologia cu peliculă groasă sau cu peliculă subțire sunt numite „circuite hibride”. Circuitele hibride au fost produse ca componente ale produselor de producție proprie, fiecare producător avea propriul design, dimensiuni și scopuri funcționale, nu au intrat pe piața liberă și, prin urmare, sunt puțin cunoscute;

Circuitele hibride au invadat și micromodule. La început, au folosit elemente discrete pasive și active în miniatură, unite prin cablarea tradițională a circuitului imprimat. Tehnologia de asamblare a fost complexă, cu o mare parte a muncii manuale. Prin urmare, micromodulele erau foarte scumpe, iar utilizarea lor era limitată la echipamentele de bord. Apoi au fost folosite eșarfe ceramice miniaturale cu peliculă groasă. Apoi, au început să fie fabricate rezistențe folosind tehnologia filmului gros. Dar diodele și tranzistoarele folosite erau încă discrete, ambalate individual.

Micromodulul a devenit un circuit integrat hibrid în momentul în care au fost utilizate tranzistori și diode neambalate în el, iar structura a fost sigilată într-o carcasă comună. Acest lucru a făcut posibilă automatizarea semnificativă a procesului de asamblare a acestora, reducerea drastică a prețurilor și extinderea domeniului de aplicare. Pe baza metodei de formare a elementelor pasive, se disting GIS cu film gros și film subțire.

Primul GIS din URSS

Primele GIS (module de tip „Kvant”, denumite ulterior IS seria 116) din URSS au fost dezvoltate în 1963 la NIIRE (mai târziu NPO Leninets, Leningrad) și în același an și-a început producția în serie a fabricii sale pilot. În aceste GIS, circuitele integrate semiconductoare „R12-2”, dezvoltate în 1962 de uzina de dispozitive semiconductoare din Riga, au fost folosite ca elemente active. Datorită inextricabilității istoriilor creării acestor CI și a caracteristicilor lor, le vom considera împreună în secțiunea dedicată P12-2.

Fără îndoială, modulele Kvant au fost primele din lumea GIS cu integrare pe două niveluri - au folosit circuite integrate semiconductoare, mai degrabă decât tranzistori discreti, ca elemente active. Este probabil să fi fost și primele din lumea GIS - produse complete din punct de vedere structural și funcțional cu mai multe elemente, furnizate consumatorului ca produs comercial independent. Cele mai vechi produse similare străine identificate de autor sunt modulele IBM Corporation SLT descrise mai jos, dar au fost anunțate în anul următor, 1964.

Primul GIS din SUA

Apariția GIS cu peliculă groasă ca element principal de bază al noului computer IBM System /360 a fost anunțată pentru prima dată de IBM în 1964. Se pare că aceasta a fost prima utilizare a GIS în afara URSS, autorul nu a putut găsi exemple anterioare .

Deja cunoscute la acea vreme în cercurile de specialitate, seria IC semiconductoare „Micrologic” de la Fairchild și „SN-51” de la TI (vom vorbi despre ele mai jos) erau încă inaccesibil de rare și prohibitiv de costisitoare pentru aplicații comerciale, cum ar fi construcția de un calculator mare. Prin urmare, corporația IBM, luând ca bază proiectarea unui micromodul plat, și-a dezvoltat seria de GIS cu peliculă groasă, anunțată sub denumirea generală (spre deosebire de „micromodule”) - „module SLT” (Solid Logic Technology - solid Tehnologia logică De obicei, cuvântul „solid” este tradus în rusă ca „solid”, ceea ce este absolut ilogic, termenul „module SLT” a fost introdus de IBM ca un contrast cu termenul „micromodul” și ar trebui să reflecte diferența ambele module sunt „solide”, adică această traducere nu este. Cuvântul „solid” are și alte semnificații – „solid”, „întreg”, care subliniază cu succes diferența dintre „module SLT” și „micromodule” - modulele SLT sunt indivizibile. , nereparabil, adică „întreg”. Nu am folosit traducerea general acceptată în limba rusă: Solid Logic Technology - solid logic technology).

Modulul SLT era o microplacă ceramică pătrată cu peliculă groasă de jumătate de inch, cu pini verticali presați. Conductoarele de conectare și rezistențele au fost aplicate pe suprafața sa prin serigrafie (conform diagramei dispozitivului în curs de implementare) și au fost instalate tranzistoare neambalate. Condensatorii, dacă era necesar, au fost instalați lângă modulul SLT de pe placa dispozitivului. În timp ce în exterior sunt aproape identice (micromodulele sunt puțin mai înalte, Fig. 2.), modulele SLT se deosebeau de micromodulele plate prin densitatea lor mai mare de elemente, consumul redus de energie, performanța ridicată și fiabilitatea ridicată. În plus, tehnologia SLT era destul de ușor de automatizat, prin urmare puteau fi produse în cantități uriașe la un cost suficient de mic pentru a fi utilizate în echipamente comerciale. Este exact ceea ce avea nevoie IBM. Compania a construit o fabrică automatizată în East Fishkill, lângă New York, pentru producția de module SLT, care le-a produs în milioane de exemplare.

Orez. 2. Micromodul URSS și modulul SLT f. IBM. Fotografie STL de pe site-ul http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm

După IBM, alte companii au început să producă GIS, pentru care GIS a devenit un produs comercial. Designul standard al micromodulelor plate și modulelor SLT de la IBM a devenit unul dintre standardele pentru circuitele integrate hibride.

Primele circuite integrate semiconductoare

Până la sfârșitul anilor 1950, industria a avut toate oportunitățile de a produce elemente ieftine de echipamente electronice. Dar dacă tranzistoarele sau diodele erau făcute din germaniu și siliciu, atunci rezistențele și condensatorii erau fabricate din alte materiale. Mulți credeau atunci că la crearea circuitelor hibride nu vor fi probleme în asamblarea acestor elemente, fabricate separat. Și dacă este posibil să se producă toate elementele de dimensiune și formă standard și, prin urmare, să se automatizeze procesul de asamblare, atunci costul echipamentului va fi redus semnificativ. Pe baza unui astfel de raționament, susținătorii tehnologiei hibride au considerat-o drept direcția generală pentru dezvoltarea microelectronicii.

Dar nu toată lumea a împărtășit această părere. Faptul este că tranzistoarele mesa, și în special tranzistoarele plane, deja create în acea perioadă, au fost adaptate pentru procesarea în grup, în care au fost efectuate simultan o serie de operațiuni pentru fabricarea mai multor tranzistoare pe o singură placă de substrat. Adică, mulți tranzistori au fost fabricați pe o singură placă de semiconductor simultan. Apoi placa a fost tăiată în tranzistoare individuale, care au fost plasate în cazuri individuale. Și apoi producătorul de hardware a combinat tranzistoarele pe o singură placă de circuit imprimat. Au fost oameni care au crezut că această abordare este ridicolă - de ce să separă tranzistoarele și apoi să le conecteze din nou. Este posibil să le combinați imediat pe un wafer semiconductor? În același timp, scapă de mai multe operațiuni complexe și costisitoare! Acești oameni au venit cu circuite integrate semiconductoare.

Ideea este extrem de simplă și complet evidentă. Dar, așa cum se întâmplă adesea, numai după ce cineva a anunțat-o mai întâi și a dovedit-o. El a demonstrat că simpla anunțare a ei este adesea, ca și în acest caz, nu suficientă. Ideea unui IC a fost anunțată încă din 1952, înainte de apariția metodelor de grup pentru fabricarea dispozitivelor semiconductoare. La conferința anuală privind componentele electronice, desfășurată la Washington, un angajat al Oficiului Regal Radar Britanic din Malvern, Jeffrey Dummer, a prezentat un raport privind fiabilitatea componentelor radar. În raport, el a făcut o declarație profetică: „ Odată cu apariția tranzistorului și munca în domeniul tehnologiei semiconductoarelor, este în general posibil să ne imaginăm echipamente electronice sub forma unui bloc solid care nu conține fire de conectare. Blocul poate consta din straturi de materiale izolatoare, conductoare, de rectificare și armare în care anumite zone sunt decupate astfel încât să poată îndeplini direct funcții electrice.”. Dar această prognoză a trecut neobservată de experți. Și-au amintit-o abia după apariția primelor circuite integrate semiconductoare, adică după demonstrarea practică a unei idei mult mediatizate. Cineva trebuia să fie primul care reinventează și implementează ideea IC semiconductoare.

Ca și în cazul tranzistorului, creatorii recunoscuți în general de circuite integrate semiconductoare au avut predecesori mai mult sau mai puțin de succes. Dammer însuși a încercat să-și realizeze ideea în 1956, dar a eșuat. În 1953, Harvick Johnson de la RCA a primit un brevet pentru un oscilator cu un singur cip, iar în 1958, împreună cu Torkel Wallmark, a anunțat conceptul de „dispozitiv integrat cu semiconductor”. În 1956, Ross, un angajat al Bell Labs, a fabricat un circuit de contor binar bazat pe structuri n-p-n-p într-un singur cristal. În 1957, Yasuro Taru de la compania japoneză MITI a primit un brevet pentru combinarea diferitelor tranzistoare într-un singur cristal. Dar toate acestea și alte dezvoltări similare au fost de natură privată, nu au fost aduse în producție și nu au devenit baza dezvoltării electronicii integrate. Doar trei proiecte au contribuit la dezvoltarea PI în producția industrială.

Fericiții au fost deja menționatul Jack Kilby de la Texas Instruments (TI), Robert Noyce de la Fairchild (amândoi din SUA) și Yuri Valentinovich Osokin de la biroul de proiectare al Uzinei de dispozitive de semiconductori din Riga (URSS). Americanii au creat mostre experimentale de circuite integrate: J. Kilby - un prototip de generator IC (1958), iar apoi un declanșator pe tranzistori mesa (1961), R. Noyce - un declanșator folosind tehnologia plană (1961) și Yu. Osokin – IC-ul logic „2NOT-OR” a intrat imediat în producție de masă în Germania (1962). Aceste companii au început producția în serie de IP aproape simultan, în 1962.

Primele circuite integrate semiconductoare din SUA

IP de Jack Kilby. Seria IS SN - 51”

În 1958, J. Kilby (un pionier în utilizarea tranzistorilor în aparatele auditive) s-a mutat la Texas Instruments. Nou-venitul Kilby, în calitate de designer de circuite, a fost „aruncat” în îmbunătățirea umplerii micromodulare a rachetelor prin crearea unei alternative la micromodule. A fost luată în considerare opțiunea de asamblare a blocurilor din piese de formă standard, similară cu asamblarea modelelor de jucării din figurile LEGO. Cu toate acestea, Kilby a fost fascinat de altceva. Rolul decisiv a fost jucat de efectul unui „aspect proaspăt”: în primul rând, el a declarat imediat că micromodulele sunt o fundătură, iar în al doilea rând, după ce a admirat structurile mesa, a ajuns la ideea că circuitul ar trebui (și poate) fi implementat dintr-un material - un semiconductor. Kilby știa despre ideea lui Dummer și încercarea lui nereușită de a o implementa în 1956. După ce a analizat, a înțeles motivul eșecului și a găsit o modalitate de a-l depăși. „ Meritul meu este că am luat această idee și am transformat-o în realitate.”, a spus J. Kilby mai târziu în discursul său Nobel.

Ne-a câștigat încă dreptul de a pleca, a lucrat în laborator fără amestec, în timp ce toată lumea se odihnea. Pe 24 iulie 1958, Kilby a formulat un concept într-un jurnal de laborator numit Monolithic Idea. Esența sa a fost că „. ..elementele de circuit precum rezistențele, condensatoarele, condensatoarele distribuite și tranzistoarele pot fi integrate într-un singur cip - cu condiția să fie realizate din același material... Într-un design de circuit flip-flop, toate elementele trebuie să fie din siliciu, cu rezistențele utilizând rezistența de volum a siliciului, iar condensatoarele - capacitatea joncțiunilor p-n". „Ideea de monolit” s-a întâlnit cu o atitudine condescendentă și ironică din partea conducerii Texas Instruments, care a cerut dovada posibilității de a produce tranzistori, rezistențe și condensatori dintr-un semiconductor și operabilitatea unui circuit asamblat din astfel de elemente.

În septembrie 1958, Kilby și-a realizat ideea - a realizat un generator din două bucăți de germaniu de 11,1 x 1,6 mm, lipite împreună cu ceară de albine pe un substrat de sticlă, care conține două tipuri de regiuni de difuzie (Fig. 1). A folosit aceste zone și contactele existente pentru a crea un circuit generator, conectând elementele cu fire subțiri de aur cu diametrul de 100 de microni prin sudare prin termocompresie. Un mesatranzistor a fost creat dintr-o zonă, iar un circuit RC a fost creat din cealaltă. Cele trei generatoare asamblate au fost prezentate conducerii companiei. Când alimentarea a fost conectată, au început să lucreze la o frecvență de 1,3 MHz. Acest lucru s-a întâmplat pe 12 septembrie 1958. O săptămână mai târziu, Kilby a făcut un amplificator într-un mod similar. Dar acestea nu erau încă structuri integrate, acestea erau machete tridimensionale ale circuitelor integrate semiconductoare, dovedind ideea de a produce toate elementele de circuit dintr-un singur material - un semiconductor.

Orez. 3. Trigger Tip 502 J. Kilby. Fotografie de pe site-ul http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Primul circuit cu adevărat integrat al lui Kilby, realizat dintr-o singură bucată de germaniu monolitic, a fost IC experimental de declanșare de tip 502 (Fig. 3). A folosit atât rezistența de volum a germaniului, cât și capacitatea joncțiunii p-n. Prezentarea sa a avut loc în martie 1959. Un număr mic de astfel de circuite integrate au fost fabricate în condiții de laborator și vândute unui cerc restrâns pentru 450 USD. CI conținea șase elemente: patru tranzistoare mesa și două rezistențe, plasate pe o placă de siliciu cu un diametru de 1 cm, dar CI-ul lui Kilby avea un dezavantaj serios - tranzistoarele mesa, care sub formă de coloane „active” microscopice se ridicau deasupra restului. , parte „pasivă” a cristalului. Conectarea coloanelor mesa între ele în Kilby IS a fost realizată prin fierbere de fire subțiri de aur - „tehnologia păroasă” urâtă de toată lumea. A devenit clar că cu astfel de interconexiuni nu se poate realiza un microcircuit cu un număr mare de elemente - rețeaua de sârmă se va rupe sau se va reconecta. Și germaniul la acea vreme era deja considerat un material nepromițător. Nu a fost nicio descoperire.

Până în acel moment, Fairchild dezvoltase tehnologia de siliciu planar. Având în vedere toate acestea, Texas Instruments a trebuit să lase deoparte tot ceea ce făcuse Kilby și să înceapă, fără Kilby, să dezvolte o serie de circuite integrate bazate pe tehnologia siliciului planar. În octombrie 1961, compania a anunțat crearea unei serii de circuite integrate de tip SN-51, iar în 1962 și-a început producția și livrările în masă în interesul Departamentului de Apărare al SUA și al NASA.

IP de Robert Noyce. Seria ISMicrologic”

În 1957, din mai multe motive, W. Shockley, inventatorul tranzistorului plan, a părăsit un grup de opt tineri ingineri care doreau să încerce să-și pună în aplicare propriile idei. „Cei opt trădători”, așa cum îi numea Shockley, ai căror lideri erau R. Noyce și G. Moore, au fondat compania Fairchild Semiconductor („copil frumos”). Compania era condusă de Robert Noyce, acesta avea atunci 23 de ani.

La sfârșitul anului 1958, fizicianul D. Horney, care a lucrat la Fairchild Semiconductor, a dezvoltat tehnologia plană pentru fabricarea tranzistoarelor. Și fizicianul de origine cehă Kurt Lehovec, care a lucrat la Sprague Electric, a dezvoltat o tehnică de utilizare a unei joncțiuni n-p conectată invers pentru a izola electric componentele. În 1959, Robert Noyce, auzind despre designul IC al lui Kilby, a decis să încerce să creeze un circuit integrat prin combinarea proceselor propuse de Horney și Lehovec. Și în loc de „tehnologia păroasă” a interconexiunilor, Noyce a propus depunerea selectivă a unui strat subțire de metal deasupra structurilor semiconductoare izolate cu dioxid de siliciu, cu conexiune la contactele elementelor prin găurile lăsate în stratul izolator. Acest lucru a făcut posibilă „imersarea” elementelor active în corpul semiconductorului, izolându-le cu oxid de siliciu și apoi conectarea acestor elemente cu piste pulverizate de aluminiu sau aur, care sunt create folosind procesele de fotolitografie, metalizare și gravare la ultima etapă a fabricării produsului. Astfel, a fost obținută o versiune cu adevărat „monolitică” a combinării componentelor într-un singur circuit, iar noua tehnologie a fost numită „planară”. Dar mai întâi ideea trebuia testată.

Orez. 4. Declanșator experimental de R. Noyce. Fotografie de pe site-ul http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

Orez. 5. Fotografie Micrologic IC în revista Life. Fotografie de pe site-ul http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

În august 1959, R. Noyce a comandat Joy Last să dezvolte o versiune a IC bazată pe tehnologia plană. Mai întâi, ca și Kilby, au realizat un prototip de declanșator pe mai multe cristale de siliciu, pe care au fost realizate 4 tranzistoare și 5 rezistențe. Apoi, pe 26 mai 1960, a fost fabricat primul declanșator cu un singur cip. Pentru a izola elementele din acesta, caneluri adânci au fost gravate pe partea din spate a plachetei de siliciu și umplute cu rășină epoxidică. La 27 septembrie 1960, a fost fabricată o a treia versiune a declanșatorului (Fig. 4), în care elementele au fost izolate printr-o joncțiune p-n conectată invers.

Până atunci, Fairchild Semiconductor a fost implicat doar în tranzistori, nu avea proiectanți de circuite care să creeze circuite integrate semiconductoare. Prin urmare, Robert Norman de la Sperry Gyroscope a fost invitat ca proiectant de circuite. Norman era familiarizat cu logica rezistență-tranzistor, pe care compania, la sugestia sa, a ales-o ca bază pentru viitoarea sa serie de circuite integrate „Micrologic”, care și-a găsit prima aplicație în echipamentul rachetei Minuteman. În martie 1961, Fairchild a anunțat primul IC experimental din această serie (F-flip-flop care conține șase elemente: patru tranzistoare bipolare și două rezistențe așezate pe o placă cu diametrul de 1 cm) odată cu publicarea fotografiei sale (Fig. 5). ) în revistă Viaţă(datat 10 martie 1961). Alte 5 IP-uri au fost anunțate în octombrie. Și de la începutul anului 1962, Fairchild a lansat producția de masă de circuite integrate și furnizarea acestora, de asemenea, în interesul Departamentului de Apărare al SUA și al NASA.

Kilby și Noyce au fost nevoiți să asculte multe critici cu privire la inovațiile lor. Se credea că randamentul practic al circuitelor integrate adecvate ar fi foarte scăzut. Este clar că ar trebui să fie mai mic decât cel al tranzistoarelor (din moment ce conține mai mulți tranzistori), pentru care atunci nu era mai mare de 15%. În al doilea rând, mulți credeau că în circuitele integrate au fost folosite materiale neadecvate, deoarece rezistențele și condensatorii nu erau fabricați din semiconductori la acea vreme. În al treilea rând, mulți nu au putut accepta ideea de nereparabilitate a IP. Li s-a părut o blasfemie să arunce un produs în care doar unul dintre multele elemente eșuase. Toate îndoielile au fost eliminate treptat când circuitele integrate au fost utilizate cu succes în programele militare și spațiale ale SUA.

Unul dintre fondatorii Fairchild Semiconductor, G. Moore, a formulat legea de bază a dezvoltării microelectronicii cu siliciu, conform căreia numărul de tranzistori dintr-un cristal de circuit integrat s-a dublat în fiecare an. Această lege, numită „Legea lui Moore”, a funcționat destul de clar în primii 15 ani (începând din 1959), iar apoi această dublare a avut loc în aproximativ un an și jumătate.

Mai mult, industria IP din Statele Unite a început să se dezvolte într-un ritm rapid. În Statele Unite a început un proces asemănător avalanșei de apariție a întreprinderilor orientate exclusiv „pentru planar”, ajungând uneori la punctul în care se înregistrau o duzină de companii pe săptămână. Luptă pentru veterani (firmele W. Shockley și R. Noyce), precum și datorită stimulentelor fiscale și serviciilor oferite de Universitatea Stanford, „noi veniți” s-au grupat în principal în Valea Santa Clara (California). Prin urmare, nu este de mirare că în 1971, cu mâna ușoară a jurnalistului și popularizatorul inovațiilor tehnice Don Hofler, a intrat în circulație imaginea romantic-tehnologică a „Silicon Valley”, devenind pentru totdeauna sinonimă cu Mecca revoluției tehnologice a semiconductoarelor. Apropo, în acea zonă există într-adevăr o vale care înainte era renumită pentru numeroasele sale livezi de caise, cireși și pruni, care înainte de apariția companiei Shockley avea o altă denumire, mai plăcută - Valley of Heart's Delight, acum, din păcate. , aproape uitat.

În 1962, producția în masă a circuitelor integrate a început în Statele Unite, deși volumul livrărilor lor către clienți s-a ridicat la doar câteva mii. Cel mai puternic stimulent pentru dezvoltarea industriei de fabricare a instrumentelor și electronice pe o nouă bază a fost tehnologia rachetelor și spațiale. Statele Unite nu aveau atunci aceleași rachete balistice intercontinentale puternice ca și cele sovietice și, pentru a crește încărcătura, au fost nevoite să minimizeze masa portavionului, inclusiv sistemele de control, prin introducerea celor mai recente progrese în tehnologia electronică. . Texas Instrument și Fairchild Semiconductor au încheiat contracte mari pentru proiectarea și fabricarea de circuite integrate cu Departamentul de Apărare al SUA și NASA.

Primele circuite integrate semiconductoare din URSS

Până la sfârșitul anilor 1950, industria sovietică era atât de disperată după diode semiconductoare și tranzistoare încât au fost necesare măsuri radicale. În 1959, au fost înființate fabrici de dispozitive semiconductoare la Aleksandrov, Bryansk, Voronezh, Riga etc. În ianuarie 1961, Comitetul Central al PCUS și Consiliul de Miniștri al URSS au adoptat o altă rezoluție „Cu privire la dezvoltarea industriei semiconductoarelor”, care prevedea construirea de fabrici și institute de cercetare în Kiev, Minsk, Erevan, Nalcik și alte orașe.

Ne va interesa una dintre noile fabrici - mai sus-menționată Uzina de Dispozitive Semiconductori Riga (RZPP, și-a schimbat denumirea de mai multe ori, pentru simplitate o folosim pe cea mai cunoscută, care este și astăzi în funcțiune). Clădirea școlii tehnice cooperatiste în construcție cu o suprafață de 5300 m 2 a fost alocată ca rampă de lansare pentru noua uzină și, în același timp, a început construcția unei clădiri speciale. Până în februarie 1960, fabrica crease deja 32 de servicii, 11 laboratoare și producție pilot, care a început în aprilie pentru a se pregăti pentru producția primelor dispozitive. Fabrica avea deja 350 de angajați, dintre care 260 au fost trimiși să studieze la Institutul de Cercetare din Moscova-35 (mai târziu, Institutul de Cercetare Pulsar) și la uzina Leningrad Svetlana în cursul anului. Și până la sfârșitul anului 1960, numărul de angajați a ajuns la 1.900 de oameni. Inițial, liniile tehnologice au fost amplasate în gimnaziul refăcut al clădirii școlii tehnice cooperatiste, iar laboratoarele OKB au fost amplasate în fostele săli de clasă. Fabrica a produs primele dispozitive (tranzistoare de germaniu aliat-difuzie și conversie P-401, P-403, P-601 și P-602 dezvoltate de NII-35) la 9 luni după semnarea comenzii pentru crearea sa, în martie 1960. Și până la sfârșitul lunii iulie, a fabricat primele mii de tranzistori P-401. Apoi a stăpânit producția multor alte tranzistoare și diode. În iunie 1961, a fost finalizată construcția unei clădiri speciale, în care a început producția de masă a dispozitivelor semiconductoare.

Din 1961, fabrica a început lucrări independente de dezvoltare tehnologică, inclusiv mecanizarea și automatizarea producției de tranzistori bazate pe fotolitografie. În acest scop, a fost dezvoltat primul repetor foto domestic (ștampilă foto) - o instalație de combinare și imprimare foto de contact (dezvoltată de A.S. Gotman). O mare asistență în finanțarea și fabricarea echipamentelor unice a fost oferită de întreprinderile Ministerului Industriei Radio, inclusiv KB-1 (mai târziu NPO Almaz, Moscova) și NIIRE. La acea vreme, cei mai activi dezvoltatori de echipamente radio de dimensiuni mici, neavând propria lor bază tehnologică de semiconductori, căutau modalități de a interacționa creativ cu fabricile de semiconductori nou create.

La RZPP, s-au desfășurat lucrări active pentru automatizarea producției de tranzistoare cu germaniu de tipurile P401 și P403 pe baza liniei de producție Ausma creată de fabrică. Proiectantul său șef (GC) A.S. Gottman a propus realizarea de căi purtătoare de curent pe suprafața germaniului de la electrozii tranzistorului până la periferia cristalului pentru a facilita sudarea cablurilor tranzistorului în carcasă. Dar, cel mai important, aceste piste puteau fi folosite ca terminale externe ale tranzistorului atunci când erau asamblate în plăci (conținând elemente de conectare și pasive) fără ambalaj, lipindu-le direct pe plăcuțele de contact corespunzătoare (de fapt, tehnologia de creare a circuitelor integrate hibride era propus). Metoda propusă, în care căile de transport de curent ale cristalului par să sărute plăcuțele de contact ale plăcii, a primit numele original - „tehnologia sărutului”. Dar din cauza o serie de probleme tehnologice care s-au dovedit a fi insolubile la acea vreme, legate în principal de problemele cu precizia obținerii contactelor pe o placă de circuit imprimat, nu a fost posibil să se implementeze practic „tehnologia sărutului”. Câțiva ani mai târziu, o idee similară a fost implementată în SUA și URSS și a găsit o aplicație largă în așa-numitele „plumi cu bile” și în tehnologia „chip-to-board”.

Cu toate acestea, companiile de hardware care colaborează cu RZPP, inclusiv NIIRE, au sperat la „tehnologia sărutului” și au planificat utilizarea acesteia. În primăvara anului 1962, când a devenit clar că implementarea sa a fost amânată pe termen nelimitat, inginer-șef al NIIRE V.I. Smirnov i-a cerut directorului RZPP S.A. Bergman să găsească o altă modalitate de a implementa un circuit 2NOR cu mai multe elemente, universal pentru construirea de dispozitive digitale.

Orez. 7. Circuit echivalent al IC R12-2 (1LB021). Extragere din prospectul IP din 1965.

Primele IS și GIS de Yuri Osokin. Schema solida R12-2(Seria IS 102 Şi 116 )

Directorul RZPP a încredințat această sarcină tânărului inginer Yuri Valentinovich Osokin. Am organizat un departament format dintr-un laborator de tehnologie, un laborator de dezvoltare și producție de măști foto, un laborator de măsurare și o linie de producție pilot. La acel moment, tehnologia de fabricare a diodelor și tranzistoarelor cu germaniu a fost furnizată către RZPP și a fost luată ca bază pentru noua dezvoltare. Și deja în toamna anului 1962, au fost obținute primele prototipuri ale unui circuit solid de germaniu 2NOT-OR (din moment ce termenul IS nu exista atunci, din respect pentru treburile acelor vremuri, vom păstra denumirea de „circuit dur” - TS), care a primit denumirea de fabrică „P12-2”. A supraviețuit o broșură publicitară din 1965 pe P12-2 (Fig. 6), informații și ilustrații din care vom folosi. TS R12-2 conținea două tranzistoare p - n - p cu germaniu (tranzistoare modificate de tip P401 și P403) cu o sarcină comună sub forma unui rezistor de tip p germaniu distribuit (Fig. 7).

Orez. 8. Structura IC R12-2. Extragere din prospectul IP din 1965.

Orez. 9. Desen cote vehicul R12-2. Extragere din prospectul IP din 1965.

Conductoarele externe sunt formate prin sudare prin termocompresie între regiunile de germaniu ale structurii TC și aurul conductoarelor de plumb. Acest lucru asigură funcționarea stabilă a circuitelor sub influențe externe în condiții tropicale și de ceață marină, ceea ce este deosebit de important pentru funcționarea în centralele telefonice navale cvasi-electronice produse de uzina VEF din Riga, care a fost și ea interesată de această dezvoltare.

Din punct de vedere structural, R12-2 TS (și R12-5 ulterioară) au fost realizate sub forma unei „tablete” (Fig. 9) dintr-o cupă metalică rotundă cu un diametru de 3 mm și o înălțime de 0,8 mm. Cristalul TC a fost plasat în el și umplut cu un compus polimeric, din care provin capetele exterioare scurte ale cablurilor din sârmă de aur moale cu diametrul de 50 de microni, sudate pe cristal. Masa de P12-2 nu a depășit 25 mg. În acest design, vehiculele au fost rezistente la umiditatea relativă de 80% la o temperatură ambientală de 40 ° C și la schimbările ciclice de temperatură de la -60 ° la 60 ° C.

Până la sfârșitul anului 1962, producția pilot a RZPP a produs aproximativ 5 mii de vehicule R12-2, iar în 1963 au fost fabricate câteva zeci de mii dintre ele. Astfel, 1962 a devenit anul nașterii industriei microelectronice în SUA și URSS.

Orez. 10. Grupele TS R12-2

Orez. 11. Caracteristicile electrice de bază ale R12-2

Tehnologia semiconductoarelor era atunci la început și nu garanta încă repetabilitatea strictă a parametrilor. Prin urmare, dispozitivele funcționale au fost sortate în grupuri de parametri (acest lucru se face adesea în timpul nostru). Locuitorii din Riga au făcut același lucru, instalând 8 evaluări standard ale vehiculului R12-2 (Fig. 10). Toate celelalte caracteristici electrice și alte caracteristici sunt aceleași pentru toate evaluările standard (Fig. 11).

Producția TS R12-2 a început simultan cu cercetarea și dezvoltarea „Duritate”, care s-a încheiat în 1964 (GK Yu.V. Osokin). Ca parte a acestei lucrări, a fost dezvoltată o tehnologie de grup îmbunătățită pentru producția în serie a vehiculelor cu germaniu, bazată pe fotolitografie și depunerea galvanică a aliajelor printr-o mască foto. Principalele sale soluții tehnice sunt înregistrate ca o invenție de către Yu.V. și Mikhalovici D.L. (A.S. Nr. 36845). Mai multe articole de Yu.V au fost publicate în revista „Special Radio Electronics”, care a fost publicată sub ștampila „secretă”. Osokina în colaborare cu specialiștii KB-1 I.V. Nimic, G.G. Smolko și Yu.E. Naumov cu o descriere a designului și caracteristicilor vehiculului R12-2 (și vehiculului R12-5 ulterior).

Designul lui P12-2 a fost bun în toate, cu excepția unui singur lucru - consumatorii nu știau cum să folosească produse atât de mici cu cele mai subțiri fire. De regulă, companiile de hardware nu aveau nici tehnologia, nici echipamentul pentru acest lucru. Pe întreaga perioadă de producție a R12-2 și R12-5, utilizarea lor a fost stăpânită de NIIRE, Uzina Radio Zhigulevsky a Ministerului Industriei Radio, VEF, NIIP (din 1978 NPO Radiopribor) și alte câteva întreprinderi. Înțelegând problema, dezvoltatorii TS, împreună cu NIIRE, s-au gândit imediat la un al doilea nivel de design, care în același timp a crescut densitatea aspectului echipamentului.

Orez. 12. Modul de 4 vehicule R12-2

În 1963, la NIIRE, în cadrul lucrărilor de proiectare și dezvoltare Kvant (GK A.N. Pelipenko, cu participarea lui E.M. Lyakhovich), a fost dezvoltat un proiect de modul care a combinat patru vehicule R12-2 (Fig. 12). De la două până la patru dispozitive R12-2 (într-o carcasă) au fost plasate pe o microplacă din fibră de sticlă subțire, care a implementat colectiv o anumită unitate funcțională. Până la 17 pini (numărul variat pentru un anumit modul) cu o lungime de 4 mm au fost apăsați pe placă. Microplaca a fost plasată într-o ceașcă de metal ștanțată de 21,6 ? 6,6 mm și 3,1 mm adâncime și umplut cu un compus polimeric. Rezultatul este un circuit integrat hibrid (HIC) cu dublă etanșare a elementelor. Și, așa cum am spus deja, a fost primul GIS din lume cu integrare pe două niveluri și, poate, primul GIS în general. Au fost dezvoltate opt tipuri de module cu denumirea generală „Quantum”, care au îndeplinit diverse funcții logice. Ca parte a unor astfel de module, vehiculele R12-2 au rămas operaționale atunci când au fost expuse la accelerații constante de până la 150 g și la sarcini de vibrații în intervalul de frecvență de 5-2000 Hz cu accelerații de până la 15 g.

Modulele Kvant au fost produse mai întâi de producția pilot a NIIRE, iar apoi au fost transferate la Uzina Radio Zhigulevsky a Ministerului Industriei Radio din URSS, care le-a furnizat diverșilor consumatori, inclusiv uzina VEF.

Modulele TS R12-2 și „Kvant” bazate pe acestea s-au dovedit bine și sunt utilizate pe scară largă. În 1968, a fost emis un standard care stabilește un sistem de desemnare unificat pentru circuitele integrate din țară, iar în 1969, Specificațiile tehnice generale pentru circuitele integrate semiconductoare (NP0.073.004TU) și hibride (NP0.073.003TU) cu un sistem unificat de cerințe . În conformitate cu aceste cerințe, Biroul Central pentru Aplicarea Circuitelor Integrate (TsBPIMS, mai târziu CDB Dayton, Zelenograd) la 6 februarie 1969 a aprobat noi specificații tehnice ShT3.369.001-1TU pentru vehicul. În același timp, termenul „circuit integrat” din seria 102 a apărut pentru prima dată în denumirea produsului TS R12-2 a început să fie numit IS: 1LB021V, 1LB021G, 1LB021Zh, 1LB021I. De fapt, era un singur circuit integrat, sortat în patru grupuri în funcție de tensiunea de ieșire și capacitatea de încărcare.

Orez. 13. CI din seriile 116 și 117

Și la 19 septembrie 1970, TsBPIMS a aprobat specificațiile tehnice AB0.308.014TU pentru modulele Kvant, desemnate IS seria 116 (Fig. 13). Seria a inclus nouă circuite integrate: 1ХЛ161, 1ХЛ162 și 1ХЛ163 – circuite digitale multifuncționale; 1LE161 și 1LE162 – două și patru elemente logice 2NOR; 1TP161 și 1TP1162 – unul și doi declanșatori; 1UP161 – amplificator de putere, precum și 1LP161 – element logic „inhibație” pentru 4 intrări și 4 ieșiri. Fiecare dintre aceste circuite integrate a avut de la patru până la șapte opțiuni de proiectare, care diferă în ceea ce privește tensiunea semnalului de ieșire și capacitatea de încărcare, pentru un total de 58 de tipuri de circuite integrate. Desenele au fost marcate cu o literă după partea digitală a desemnării IS, de exemplu, 1ХЛ161ж. Ulterior, gama de module sa extins. Circuitele integrate din seria 116 erau de fapt hibride, dar la cererea RZPP au fost etichetate ca semiconductor (prima cifră din denumire este „1”, cele hibride ar trebui să aibă „2”).

În 1972, printr-o decizie comună a Ministerului Industriei Electronice și a Ministerului Industriei Radio, producția de module a fost transferată de la Uzina Radio Zhigulevsky la RZPP. Acest lucru a eliminat posibilitatea de a transporta circuitele integrate din seria 102 pe distanțe lungi, așa că au abandonat nevoia de a sigila matrița fiecărui circuit integrat. Ca rezultat, designul ambelor circuite integrate din seria 102 și 116 a fost simplificat: nu a fost nevoie să ambalați circuitele integrate din seria 102 într-o cupă de metal umplută cu compus. Circuitele integrate neambalate din seria 102 în containere tehnologice au fost livrate la un atelier vecin pentru asamblarea circuitelor integrate din seria 116, montate direct pe microplaca lor și sigilate în carcasa modulului.

La mijlocul anilor 1970, a fost lansat un nou standard pentru sistemul de desemnare IP. După aceasta, de exemplu, IS 1LB021V a primit denumirea 102LB1V.

Al doilea IS și GIS de Yuri Osokin. Schema solida R12-5(Seria IS 103 Şi 117 )

Până la începutul anului 1963, ca urmare a lucrărilor serioase privind dezvoltarea tranzistoarelor n - p - n de înaltă frecvență, echipa Yu.V. Osokina a acumulat o vastă experiență de lucru cu straturi p pe napolitana originală cu n-germaniu. Acest lucru și prezența tuturor componentelor tehnologice necesare i-au permis lui Osokin în 1963 să înceapă să dezvolte noi tehnologii și să proiecteze o versiune mai rapidă a vehiculului. În 1964, la ordinul NIIRE, s-a finalizat dezvoltarea vehiculului R12-5 și a modulelor bazate pe acesta. Pe baza rezultatelor sale, Palanga R&D a fost deschis în 1965 (GK Yu.V. Osokin, adjunctul său - D.L. Mikhalovich, finalizat în 1966). Modulele bazate pe R12-5 au fost dezvoltate în cadrul aceluiași proiect de cercetare și dezvoltare „Kvant” ca și modulele bazate pe R12-2. Concomitent cu specificațiile tehnice pentru seriile 102 și 116, au fost specificațiile tehnice ShT3.369.002-2TU pentru seria 103 IC (R12-5) și AV0.308.016TU pentru seria 117 IC (module bazate pe seria 103 IC) aprobat. Nomenclatura tipurilor și evaluările standard ale TS R12-2, modulele pe acestea și seriile IS 102 și 116 a fost identică cu nomenclatorul TS R12-5 și, respectiv, seria IS 103 și 117. Ele diferă doar prin viteza și tehnologia de fabricație a cristalului IC. Timpul de întârziere tipic de propagare al seriei 117 a fost de 55 ns față de 200 ns pentru seria 116.

Din punct de vedere structural, R12-5 TS a fost o structură semiconductoare cu patru straturi (Fig. 14), unde substratul de tip n și emițătorii de tip p + erau conectați la o magistrală comună de masă. Principalele soluții tehnice pentru construirea vehiculului R12-5 sunt înregistrate ca invenție a lui Yu.V Osokin, D.L. Kaydalova Zh.A și Akmensa Ya.P. (A.S. Nr. 248847). La fabricarea structurii cu patru straturi a TS R12-5, un know-how important a fost formarea unui strat p de tip n în placa originală de germaniu. Acest lucru a fost realizat prin difuzia zincului într-o fiolă de cuarț sigilată, unde plăcile sunt situate la o temperatură de aproximativ 900 ° C, iar zincul este situat la celălalt capăt al fiolei la o temperatură de aproximativ 500 ° C. Formarea ulterioară a structurii TS din stratul p creat este similar cu TS P12-2. Noua tehnologie a făcut posibilă evitarea formei complexe a cristalului TS. Napolitanele cu P12-5 au fost, de asemenea, măcinate din spate până la o grosime de aproximativ 150 de microni, reținând o parte a plachetei originale, apoi au fost înscrise în cipuri IC dreptunghiulare individuale.

Orez. 14. Structura cristalului TS R12-5 din AS nr. 248847. 1 și 2 – masă, 3 și 4 – intrări, 5 – ieșire, 6 – putere

După primele rezultate pozitive ale producției de vehicule experimentale R12-5, proiectul de cercetare Mezon-2 a fost deschis din ordinul KB-1, având ca scop crearea unui vehicul cu patru R12-5. În 1965, s-au obținut probe de lucru într-o carcasă metal-ceramică plată. Dar P12-5 s-a dovedit a fi dificil de fabricat, în principal din cauza dificultății de a forma un strat p dopat cu zinc pe placa originală n-Ge. Cristalul s-a dovedit a fi nevoie de forță de muncă pentru a produce, procentul de randament este scăzut și costul vehiculului este ridicat. Din aceleași motive, R12-5 TC a fost produs în volume mici și nu l-a putut înlocui pe R12-2, mai lent, dar mai avansat din punct de vedere tehnologic. Iar proiectul de cercetare Mezon-2 nu a fost continuat deloc, inclusiv din cauza problemelor de interconectare.

Până în acest moment, Institutul de Cercetare Pulsar și NIIME desfășurau deja lucrări ample privind dezvoltarea tehnologiei de siliciu planar, care are o serie de avantaje față de tehnologia germaniului, principalul dintre acestea fiind un interval de temperatură de funcționare mai mare (+150°C). pentru siliciu și +70°C pentru germaniu) și prezența unui film protector natural de SiO 2 pe siliciu. Iar specializarea RZPP a fost reorientată către crearea de circuite integrate analogice. Prin urmare, specialiștii RZPP au considerat inadecvată dezvoltarea tehnologiei cu germaniu pentru producția de circuite integrate. Cu toate acestea, în producția de tranzistori și diode, germaniul nu și-a pierdut poziția de ceva timp. În departamentul Yu.V. Osokin, după 1966, au fost dezvoltate și produse tranzistoarele cu microunde cu zgomot redus RZPP germaniu GT329, GT341, GT 383 etc. Crearea lor a fost distinsă cu Premiul de stat al URSS letonă.

Aplicație

Orez. 15. Dispozitiv aritmetic pe module cu circuit solid. Fotografie din broșura TS din 1965.

Orez. 16. Dimensiuni comparative ale dispozitivului de control automat al centralei telefonice, realizat pe un releu si un vehicul. Fotografie din broșura TS din 1965.

Clienții și primii consumatori ai R12-2 TS și module au fost creatorii unor sisteme specifice: computerul Gnome (Fig. 15) pentru sistemul de bord Kupol (NIIRE, GK Lyakhovich E.M.) și centralele telefonice automate navale și civile. (plantă VEF, GK Misulovin L.Ya.). A participat activ la toate etapele creării vehiculelor și modulelor R12-2, R12-5 pe acestea și KB-1, principalul curator al acestei cooperări din KB-1 a fost N.A. Barkanov. Ei au ajutat cu finanțarea, fabricarea echipamentelor și cercetarea vehiculelor și modulelor în diferite moduri și condiții de funcționare.

Modulele TS R12-2 și „Kvant” bazate pe acesta au fost primele microcircuite din țară. Și în lume au fost printre primii - doar în SUA Texas Instruments și Fairchild Semiconductor au început să producă primele lor circuite integrate semiconductoare, iar în 1964 IBM Corporation a început să producă circuite integrate hibride cu peliculă groasă pentru computerele sale. În alte țări, IP nu s-a gândit încă. Prin urmare, circuitele integrate au fost o curiozitate pentru public, eficiența utilizării lor a făcut o impresie izbitoare și a fost jucată în reclamă. Broșura supraviețuitoare a vehiculului R12-2 din 1965 (pe baza aplicațiilor reale) spune: „ Utilizarea circuitelor P12-2 cu stare solidă în dispozitivele de calcul de bord face posibilă reducerea greutății și dimensiunilor acestor dispozitive de 10-20 de ori, reducerea consumului de energie și creșterea fiabilității operaționale. ... Utilizarea circuitelor solide P12-2 în sistemele de control și comutarea căilor de transmitere a informațiilor din centralele telefonice automate face posibilă reducerea volumului dispozitivelor de control de aproximativ 300 de ori, precum și reducerea semnificativă a consumului de energie electrică (30-50). ori)". Aceste afirmații au fost ilustrate prin fotografii ale dispozitivului aritmetic al computerului Gnome (Fig. 15) și o comparație a suportului ATS bazat pe relee produs de fabrica VEF la acea vreme cu un bloc mic pe palma fetei (Fig. 16) . Au existat alte numeroase aplicații ale primelor circuite integrate din Riga.

Productie

Acum este dificil să restabiliți o imagine completă a volumelor de producție ale seriei IC 102 și 103 pe an (astăzi RZPP s-a transformat dintr-o fabrică mare într-o producție mică și multe arhive s-au pierdut). Dar conform memoriilor lui Yu.V. Osokin, în a doua jumătate a anilor 1960, producția s-a ridicat la multe sute de mii pe an, în anii 1970 - milioane. Conform notelor sale personale supraviețuitoare, în 1985, au fost produse circuite integrate din seria 102 - 4.100.000 de buc., module din seria 116 - 1.025.000 de buc., CI din seria 103 - 700.000 de buc., module din seria 1170 de buc. .

La sfârșitul anului 1989, Yu.V. Osokin, pe atunci directorul general al Asociației de Producție Alpha, a apelat la conducerea Comisiei Militar-Industriale din cadrul Consiliului de Miniștri al URSS (MIC) cu o solicitare de a scoate din producție seriile 102, 103, 116 și 117 din cauza lor. uzură și intensitate ridicată a muncii (în 25 de ani, microelectronica este departe de a fi mers înainte), dar a primit un refuz categoric. Vicepreședinte al Complexului Militar-Industrial V.L. Koblov i-a spus că avioanele zboară fiabil, înlocuirea este exclusă. După prăbușirea URSS, seriile IC 102, 103, 116 și 117 au fost produse până la mijlocul anilor 1990, adică timp de mai bine de 30 de ani. Calculatoarele Gnome sunt încă instalate în cabina de navigație a Il-76 și a altor avioane. „Acesta este un supercomputer”, piloții noștri nu sunt pe picior când colegii lor străini sunt surprinși de interesul lor față de acest dispozitiv fără precedent.

Despre prioritati

În ciuda faptului că J. Kilby și R. Noyce au avut predecesori, aceștia sunt recunoscuți de comunitatea mondială drept inventatorii circuitului integrat.

R. Kilby și J. Noyce, prin firmele lor, au depus cereri de brevet pentru invenția unui circuit integrat. Texas Instruments a solicitat un brevet mai devreme, în februarie 1959, iar Fairchild nu a făcut acest lucru până în iulie a acelui an. Dar brevetul cu numărul 2981877 a fost eliberat în aprilie 1961 către R. Noyce. J. Kilby a dat în judecată și abia în iunie 1964 și-a primit brevetul cu numărul 3138743. Apoi a avut loc un război de zece ani cu privire la priorități, în urma căruia (într-un caz rar) „prietenia a câștigat”. În cele din urmă, Curtea de Apel a susținut pretenția lui Noyce privind primatul tehnologic, dar a decis că J. Kilby ar trebui să fie creditat cu crearea primului microcircuit de lucru. Și Texas Instruments și Fairchild Semiconductor au semnat un acord privind tehnologiile de licențiere încrucișată.

În URSS, brevetarea invențiilor nu a oferit autorilor altceva decât bătăi de cap, o plată unică nesemnificativă și o satisfacție morală, așa că multe invenții nu au fost înregistrate deloc. Și nici Osokin nu se grăbea. Însă pentru întreprinderi, numărul de invenții a fost unul dintre indicatori, așa că mai trebuiau înregistrate. Prin urmare, Yu Osokina și D. Mikhalovich au primit certificatul de autor al URSS nr. 36845 pentru invenția vehiculului R12-2 abia pe 28 iunie 1966.

Iar J. Kilby a devenit în 2000 unul dintre laureații Premiului Nobel pentru inventarea IP. R. Noyce nu a primit recunoaștere mondială a murit în 1990, iar conform regulamentului, Premiul Nobel nu este acordat postum. Ceea ce, în acest caz, nu este în întregime corect, întrucât toată microelectronica a urmat calea începută de R. Noyce. Autoritatea lui Noyce în rândul specialiștilor era atât de mare încât a primit chiar și porecla de „primar al Silicon Valley”, deoarece atunci era cel mai popular dintre oamenii de știință care lucrau în acea parte a Californiei, care a primit numele neoficial Silicon Valley (W. Shockley era numit „Moise din Silicon Valley”). Dar calea lui J. Kilby (germaniu „păros”) s-a dovedit a fi o fundătură și nu a fost implementată nici măcar în compania lui. Dar viața nu este întotdeauna corectă.

Premiul Nobel a fost acordat la trei oameni de știință. Jumătate din aceasta a fost primită de Jack Kilby, în vârstă de 77 de ani, iar cealaltă jumătate a fost împărțită între academicianul Academiei Ruse de Științe Zhores Alferov și profesor la Universitatea California din Santa Barbara, germano-americanul Herbert Kremer, pentru „ dezvoltarea heterostructurilor semiconductoare utilizate în optoelectronica de mare viteză.”

Evaluând aceste lucrări, experții au remarcat că „circuitele integrate sunt, desigur, descoperirea secolului, care a avut un impact profund asupra societății și economiei mondiale”. Pentru uitatul J. Kilby, Premiul Nobel a fost o surpriză. Într-un interviu acordat revistei Știri Europhysics el a recunoscut: „ La acea vreme, mă gândeam doar la ce ar fi important pentru dezvoltarea electronicii din punct de vedere economic. Dar nu am înțeles atunci că reducerea costului produselor electronice ar provoca o avalanșă de creștere a tehnologiilor electronice.”.

Iar lucrările lui Yu Osokin nu sunt apreciate nu numai de Comitetul Nobel. Ele sunt uitate și la noi prioritatea țării în crearea de microelectronice nu este protejată. Și, fără îndoială, a fost.

În anii 1950, baza materială a fost creată pentru formarea de produse cu mai multe elemente - circuite integrate - într-un singur cristal monolit sau pe un substrat ceramic. Prin urmare, nu este surprinzător că aproape simultan ideea de IP a apărut în mod independent în mintea multor specialiști. Iar viteza de implementare a unei noi idei depindea de capacitățile tehnologice ale autorului și de interesul producătorului, adică de prezența primului consumator. În acest sens, Yu Osokin s-a găsit într-o poziție mai bună decât colegii săi americani. Kilby era nou la TI, a trebuit chiar să demonstreze conducerii companiei posibilitatea fundamentală de a implementa un circuit monolitic prin realizarea prototipului acestuia. De fapt, rolul lui J. Kilby în crearea IP se reduce la reeducarea managementului TI și la provocarea lui R. Noyce să ia măsuri active cu aspectul său. Invenția lui Kilby nu a intrat în producție de masă. R. Noyce, în compania sa tânără și încă nu puternică, a mers să creeze o nouă tehnologie plană, care a devenit într-adevăr baza pentru microelectronica ulterioară, dar nu a cedat imediat autorului. În legătură cu cele de mai sus, atât ei, cât și companiile lor au trebuit să depună mult efort și timp pentru a-și implementa practic ideile pentru construirea de circuite integrate produse în masă. Primele lor mostre au rămas experimentale, dar alte microcircuite, nici măcar dezvoltate de ei, au intrat în producție de masă. Spre deosebire de Kilby și Noyce, care erau departe de producție, proprietarul fabricii Yu Osokin s-a bazat pe tehnologiile RZPP de semiconductori dezvoltate industrial și a garantat consumatorii primelor vehicule sub forma inițiatorului dezvoltării NIIRE și a fabricii VEF din apropiere. care a ajutat în această lucrare. Din aceste motive, prima versiune a vehiculului său a intrat imediat în producție pilot, care a trecut fără probleme în producția de masă, care a continuat continuu timp de mai bine de 30 de ani. Astfel, după ce a început să dezvolte TS mai târziu decât Kilby și Noyce, Osokin (neștiind despre această competiție) i-a ajuns rapid din urmă. Mai mult decât atât, lucrările lui Yu Osokin nu sunt în niciun fel legate de lucrările americanilor, dovada acestui lucru este diferența absolută a vehiculului său și a soluțiilor implementate în acesta de la microcircuitele Kilby și Noyce. Texas Instruments (nu invenția lui Kilby), Fairchild și RZPP au început producția de circuite integrate aproape simultan, în 1962. Acest lucru dă dreptul de a considera pe Yu Osokin unul dintre inventatorii circuitului integrat la egalitate cu R. Noyce și mai mult decât J. Kilby și ar fi corect să împărțim o parte din Premiul Nobel pentru J. Kilby. Osokin. În ceea ce privește inventarea primului GIS cu integrare pe două niveluri (și eventual GIS în general), aici prioritatea A. Pelipenko din NIIRE este absolut incontestabil.

Din păcate, nu s-au putut găsi mostre de vehicule și dispozitive pe baza acestora, necesare muzeelor. Autorul ar fi foarte recunoscător pentru astfel de mostre sau fotografii ale acestora.

La sfârșitul anului 1958 și în prima jumătate a anului 1959, a avut loc o descoperire în industria semiconductoarelor. Trei bărbați, reprezentând trei corporații private americane, au rezolvat trei probleme fundamentale care împiedicau crearea circuitelor integrate. Jack Kilby de la Texas Instrumente a brevetat principiul combinației, a creat primele prototipuri imperfecte de IP și le-a adus la producția de masă. Kurt Legovets de la Sprague Electric Company a inventat o metodă pentru izolarea electrică a componentelor formate pe un singur cip semiconductor (izolarea joncțiunii p-n). P–n joncțiune izolare)). Robert Noyce de la Fairchild Semiconductor a inventat o metodă de conectare electrică a componentelor IC (metalizarea aluminiului) și a propus o versiune îmbunătățită a izolației componentelor bazată pe cea mai recentă tehnologie plană a lui Jean Herni. Jean Hoerni). Pe 27 septembrie 1960, trupa lui Jay Last Jay Last) creat pe Fairchild Semiconductor primul de lucru semiconductor IP bazat pe ideile lui Noyce și Ernie. Texas Instruments, care deținea brevetul pentru invenția lui Kilby, a lansat un război de brevete împotriva concurenților, care s-a încheiat în 1966 cu un acord global privind tehnologiile de licențiere încrucișată.

CI logice timpurii ale seriei menționate au fost literalmente construite din standard componente ale căror dimensiuni și configurații au fost specificate prin procesul tehnologic. Proiectanții de circuite care au proiectat circuite integrate logice ale unei anumite familii au funcționat cu aceleași diode și tranzistori standard. În 1961-1962 dezvoltatorul principal a spart paradigma de design Sylvania Tom Longo, pentru prima dată folosind diferite circuite integrate într-unul singur configurații ale tranzistorilor în funcție de funcțiile acestora în circuit. La sfârşitul anului 1962 Sylvania a lansat prima familie de logică tranzistor-tranzistor (TTL) dezvoltată de Longo - din punct de vedere istoric, primul tip de logică integrată care a reușit să câștige un loc pe piață pentru o lungă perioadă de timp. În circuitele analogice, o descoperire la acest nivel a fost făcută în 1964-1965 de către dezvoltatorul de amplificatoare operaționale Fairchild Bob Vidlar.

Primul microcircuit intern a fost creat în 1961 la TRTI (Institutul de Inginerie Radio Taganrog) sub conducerea lui L. N. Kolesov. Acest eveniment a atras atenția comunității științifice a țării, iar TRTI a fost aprobat ca lider în sistemul Ministerului Învățământului Superior în problema creării de echipamente microelectronice de înaltă fiabilitate și automatizării producției acestuia. Însuși L.N Kolesov a fost numit președinte al Consiliului de coordonare pe această problemă.

Primul circuit integrat hibrid cu peliculă groasă din URSS (seria 201 „Trail”) a fost dezvoltat în 1963-65 la Institutul de Cercetare a Tehnologiei de Precizie („Angstrem”), producție în masă din 1965. La dezvoltare au participat specialiști de la NIEM (acum Institutul de Cercetare Științifică Argon).

Primul circuit integrat de semiconductor din URSS a fost creat pe baza tehnologiei planare, dezvoltată la începutul anului 1960 la NII-35 (apoi redenumit Institutul de Cercetare Pulsar) de o echipă care a fost ulterior transferată la NIIME (Mikron). Crearea primului circuit integrat intern de siliciu s-a concentrat pe dezvoltarea și producția cu acceptare militară a seriei TS-100 de circuite integrate de siliciu (37 de elemente - echivalentul complexității circuitului unui flip-flop, un analog al americanului). Seria IC SN-51 firme Texas Instrumente). Eșantioane prototip și mostre de producție de circuite integrate de siliciu pentru reproducere au fost obținute din SUA. Lucrările au fost efectuate la NII-35 (director Trutko) și Uzina de semiconductori Fryazino (director Kolmogorov) în temeiul unui ordin de apărare pentru utilizare într-un altimetru autonom pentru un sistem de ghidare a rachetelor balistice. Dezvoltarea a inclus șase circuite standard de siliciu plane integrate din seria TS-100 și, odată cu organizarea producției pilot, a durat trei ani la NII-35 (din 1962 până în 1965). A fost nevoie de încă doi ani pentru a dezvolta producția din fabrică cu acceptare militară în Fryazino (1967).

În paralel, s-au desfășurat lucrări privind dezvoltarea unui circuit integrat în biroul central de proiectare de la Uzina de dispozitive semiconductoare Voronezh (acum -). În 1965, în timpul unei vizite la VZPP a ministrului industriei electronice A.I Shokin, uzina a fost instruită să efectueze lucrări de cercetare privind crearea unui circuit monolitic de siliciu - R&D „Titan” (Ordinul Ministerului nr. 92 din 16 august. 1965), care a fost finalizat înainte de termenul finalizat până la sfârșitul anului. Subiectul a fost înaintat cu succes Comisiei de Stat, iar o serie de 104 microcircuite logice diodă-tranzistor a devenit prima realizare fixă ​​în domeniul microelectronicii în stare solidă, care a fost reflectată în ordinul MEP nr. 403 din 30 decembrie 1965.

Niveluri de proiectare

În prezent (2014), majoritatea circuitelor integrate sunt proiectate folosind sisteme CAD specializate, care fac posibilă automatizarea și accelerarea semnificativă a proceselor de producție, de exemplu, obținerea de măști fototopologice.

Clasificare

Gradul de integrare

În funcție de gradul de integrare, se folosesc următoarele denumiri de circuite integrate:

• circuit integrat mic (MIS) - până la 100 de elemente per cip,
• circuit integrat mediu (SIS) - până la 1000 de elemente per cip,
• circuit integrat mare (LSI) - până la 10 mii de elemente per cip,
• circuit integrat la scară ultra-largă (VLSI) - mai mult de 10 mii de elemente într-un cristal.

Anterior, acum erau folosite și nume învechite: circuit integrat la scară ultralargă (ULIS) - de la 1-10 milioane la 1 miliard de elemente într-un cristal și, uneori, circuit integrat la scară largă giga (GBIC) - mai mult de 1 miliarde de elemente într-un cristal. În prezent, în anii 2010, denumirile „UBIS” și „GBIS” nu sunt practic utilizate, iar toate microcircuitele cu mai mult de 10 mii de elemente sunt clasificate ca VLSI.

Tehnologia de fabricație

• Cip semiconductor - toate elementele și conexiunile dintre elemente sunt realizate pe un cristal semiconductor (de exemplu, siliciu, germaniu, arseniură de galiu, oxid de hafniu).

• Circuit integrat de film - toate elementele și conexiunile dintre elemente sunt realizate sub formă de filme:
  • circuit integrat film gros;
  • circuit integrat cu peliculă subțire.
• Cip hibrid (deseori numit microasamblare), conține mai multe diode, tranzistoare și/sau alte componente electronice active. Microansamblul poate include, de asemenea, circuite integrate neambalate. Componentele de microasamblare pasive (rezistoare, condensatoare, inductori) sunt de obicei fabricate folosind tehnologii cu peliculă subțire sau cu peliculă groasă pe un substrat comun, de obicei ceramic, al unui cip hibrid. Întregul substrat cu componente este plasat într-o singură carcasă etanșă.
• Microcircuit mixt - pe lângă cristalul semiconductor, conține elemente pasive cu peliculă subțire (film gros) situate pe suprafața cristalului.

Tipul semnalului procesat

Tehnologii de fabricație

Tipuri de logică

Elementul principal al microcircuitelor analogice sunt tranzistoarele (bipolare sau cu efect de câmp). Diferența în tehnologia de fabricație a tranzistorilor afectează în mod semnificativ caracteristicile microcircuitelor. Prin urmare, tehnologia de fabricație este adesea indicată în descrierea microcircuitului, subliniind astfel caracteristicile generale ale proprietăților și capacităților microcircuitului. Tehnologiile moderne combină tehnologiile bipolare și cu tranzistori cu efect de câmp pentru a obține performanțe îmbunătățite ale microcircuitelor.

• Microcircuitele bazate pe tranzistoare unipolare (cu efect de câmp) sunt cele mai economice (din punct de vedere al consumului de curent):
  • Logica MOS (logica metal-oxid-semiconductor) - microcircuitele sunt formate din tranzistoare cu efect de câmp n-MOS sau p-tip MOS;
  • Logica CMOS (logica MOS complementară) - fiecare element logic al microcircuitului constă dintr-o pereche de tranzistoare cu efect de câmp complementare (complementare) ( n-MOS și p-MOP).
• Microcircuite bazate pe tranzistori bipolari:
  • RTL - logica rezistor-tranzistor (învechit, înlocuit cu TTL);
  • DTL - logica diodă-tranzistor (învechit, înlocuit cu TTL);
  • TTL - logica tranzistor-tranzistor - microcircuitele sunt realizate din tranzistoare bipolare cu tranzistoare multi-emițător la intrare;
  • TTLSh - logica tranzistor-tranzistor cu diode Schottky - un TTL imbunatatit care foloseste tranzistori bipolari cu efect Schottky;
  • ECL - logica cuplată cu emițător - pe tranzistoarele bipolare, al căror mod de funcționare este selectat astfel încât să nu intre în modul de saturație - ceea ce crește semnificativ performanța;
  • IIL - logica integrală a injecției.
• Microcircuite care utilizează atât tranzistori cu efect de câmp, cât și tranzistori bipolari:

Folosind același tip de tranzistoare, cipurile pot fi create folosind metodologii diferite, cum ar fi statice sau dinamice.

Tehnologiile CMOS și TTL (TTLS) sunt cele mai comune cipuri logice. Acolo unde este necesară economisirea consumului de curent, se folosește tehnologia CMOS, unde viteza este mai importantă și nu este necesară economisirea consumului de energie, se folosește tehnologia TTL. Punctul slab al microcircuitelor CMOS este vulnerabilitatea lor la electricitatea statică - doar atingeți ieșirea microcircuitului cu mâna, iar integritatea acestuia nu mai este garantată. Odată cu dezvoltarea tehnologiilor TTL și CMOS, parametrii microcircuitelor sunt din ce în ce mai aproape și, ca urmare, de exemplu, seria 1564 de microcircuite sunt realizate folosind tehnologia CMOS, iar funcționalitatea și amplasarea în carcasă sunt similare cu tehnologia TTL.

Microcircuitele fabricate folosind tehnologia ESL sunt cele mai rapide, dar si cele mai consumatoare de energie, si au fost folosite in productia de echipamente informatice in cazurile in care cel mai important parametru era viteza de calcul. În URSS, cele mai productive computere de tip ES106x au fost fabricate pe microcircuite ESL. În prezent, această tehnologie este rar folosită.

Proces

La fabricarea microcircuitelor se folosește metoda fotolitografiei (proiecție, contact etc.), în care circuitul este format pe un substrat (de obicei siliciu) obținut prin tăierea monocristalelor de siliciu cu discuri de diamant în plachete subțiri. Datorită dimensiunilor liniare mici ale elementelor de microcircuit, s-a renunțat la utilizarea luminii vizibile și chiar a radiațiilor ultraviolete apropiate pentru iluminare.

Următoarele procesoare au fost fabricate folosind radiații UV (laser excimer ArF, lungime de undă 193 nm). În medie, liderii industriei au introdus noi procese tehnologice conform planului ITRS la fiecare 2 ani, dublând numărul de tranzistori pe unitate de suprafață: 45 nm (2007), 32 nm (2009), 22 nm (2011), a început producția de 14 nm. în 2014, dezvoltarea proceselor de 10 nm este așteptată în jurul anului 2018.

În 2015, existau estimări că introducerea de noi procese tehnologice ar încetini.

Controlul calității

Pentru a controla calitatea circuitelor integrate, așa-numitele structuri de testare sunt utilizate pe scară largă.

Scop

Un circuit integrat poate avea o funcționalitate completă, oricât de complexă, - până la un întreg microcomputer (microcomputer cu un singur cip).

Circuite analogice

• Filtre (inclusiv efect piezoelectric).
• Analogic multiplicatori.
• Atenuatoare analogice și amplificatoare variabile.
• Stabilizatoare de alimentare: stabilizatoare de tensiune și curent.
• Microcircuite de control al sursei de comutare.
• Convertoare de semnal.
• Circuite de sincronizare.
• Diversi senzori (de exemplu, temperatura).

Circuite digitale

• Convertoare tampon
• (Micro)procesoare (inclusiv procesoare pentru computere)
• Chip-uri și module de memorie
• FPGA (circuite integrate logice programabile)

Circuitele integrate digitale au o serie de avantaje față de cele analogice:

• Consum redus de energie asociat cu utilizarea semnalelor electrice pulsate în electronica digitală. La recepționarea și conversia unor astfel de semnale, elementele active ale dispozitivelor electronice (tranzistoare) funcționează în modul „cheie”, adică tranzistorul este fie „deschis” - ceea ce corespunde unui semnal de nivel înalt (1), fie „închis”. ” - (0), în primul caz la Nu există o cădere de tensiune în tranzistor în al doilea, nu trece curent prin el. În ambele cazuri, consumul de energie este aproape de 0, spre deosebire de dispozitivele analogice, în care de cele mai multe ori tranzistoarele sunt într-o stare intermediară (activă).
• Imunitate ridicată la zgomot dispozitivele digitale este asociată cu o diferență mare între semnalele de nivel înalt (de exemplu, 2,5-5 V) și scăzut (0-0,5 V). O eroare de stare este posibilă la un astfel de nivel de interferență încât un nivel ridicat este interpretat ca un nivel scăzut și invers, ceea ce este puțin probabil. În plus, în dispozitivele digitale este posibil să se utilizeze coduri speciale care permit corectarea erorilor.
• Diferența mare a nivelurilor stărilor de semnal de nivel înalt și scăzut („0” și „1”) logic și o gamă destul de largă de modificări permise ale acestora fac ca tehnologia digitală să fie insensibilă la dispersarea inevitabilă a parametrilor elementului în tehnologia integrată, elimină necesitatea de a selecta componente și de a configura elemente de reglare în dispozitivele digitale.

Circuite analog-digitale

• convertoare digital-analogic (DAC) și analog-digital (ADC);
• transceiver (de exemplu, convertor de interfață  Ethernet);
• modulatoare și demodulatoare;
  • modemuri radio
  • teletext, decodor de text radio VHF
  • Fast Ethernet și transceiver optice
  • Dial-Up modemuri
  • receptoare TV digitale
  • senzor de mouse optic
• microcircuite de alimentare pentru dispozitive electronice - stabilizatoare, convertoare de tensiune, întrerupătoare de alimentare etc.;
• atenuatoare digitale;
• circuite cu buclă blocată în fază (PLL);
• generatoare și restauratoare de frecvență pentru sincronizarea ceasului;
• cristale de bază matrix  (BMC): conține atât circuite analogice, cât și digitale;

Seria de cipuri

Microcircuitele analogice și digitale sunt produse în serie. O serie este un grup de microcircuite care au un singur design și design tehnologic și sunt destinate utilizării în comun. Microcircuitele din aceeași serie, de regulă, au aceleași tensiuni de alimentare și sunt potrivite în ceea ce privește rezistențele de intrare și ieșire și nivelurile de semnal.

Locuințe

Denumiri specifice

Protecție juridică

Legislația rusă oferă protecție legală topologiilor de circuite integrate. Topologia unui circuit integrat este aranjarea spațio-geometrică a totalității elementelor unui circuit integrat și conexiunile dintre acestea înregistrate pe un suport material (articolul 1448).

VLSI

Circuite integrate moderne concepute pentru montare la suprafață.

Microcircuite digitale sovietice și străine.

Integral(engl. Circuit integrat, IC, microcircuit, microcip, cip de siliciu sau cip), ( micro)sistem (IS, IMS, m/skh), cip, microcip(engleză) cip- sliver, fragment, chip) - dispozitiv microelectronic - un circuit electronic de complexitate arbitrară, fabricat pe un cristal semiconductor (sau film) și plasat într-o carcasă neseparabilă. Adesea sub circuit integrat(IC) se referă la cristalul sau filmul real cu un circuit electronic și prin microcircuit(MS) - IC închis într-o carcasă. În același timp, expresia „componente de așchii” înseamnă „componente de montare la suprafață” spre deosebire de componentele tradiționale lipite prin orificiu traversant. Prin urmare, este mai corect să spunem „microcircuit cu cip”, adică un microcircuit montat pe suprafață. În prezent (an), majoritatea microcircuitelor sunt fabricate în pachete de montare la suprafață.

Poveste

Invenția microcircuitelor a început cu studiul proprietăților peliculelor subțiri de oxid, care se manifestă prin efectul conductibilității electrice slabe la tensiuni electrice scăzute. Problema era că acolo unde cele două metale se atingeau, nu exista contact electric sau era polar. Studiile profunde ale acestui fenomen au condus la descoperirea diodelor și mai târziu a tranzistorilor și a circuitelor integrate.

Niveluri de proiectare

• Fizic - metode de implementare a unui tranzistor (sau a unui grup mic) sub formă de zone dopate pe un cristal.
• Electrice - schema de circuit (tranzistoare, condensatoare, rezistențe etc.).
• Logic - circuit logic (invertoare logice, elemente OR-NOT, AND-NOT etc.).
• Nivel de circuit și sistem - proiectarea circuitului și a sistemului (flip-flops, comparatoare, codificatoare, decodore, ALU-uri etc.).
• Topologice - fotomasti topologice pentru productie.
• Nivel de program (pentru microcontrolere și microprocesoare) - instrucțiuni de asamblare pentru programator.

În prezent, majoritatea circuitelor integrate sunt dezvoltate folosind CAD, ceea ce vă permite să automatizați și să accelerați semnificativ procesul de obținere a măștilor foto topologice.

Clasificare

Gradul de integrare

Scop

Un circuit integrat poate avea o funcționalitate completă, oricât de complexă ar fi - până la un întreg microcomputer (microcomputer cu un singur cip).

Circuite analogice

• Generatoare de semnal
• Multiplicatori analogici
• Atenuatoare analogice și amplificatoare variabile
• Stabilizatoare de alimentare
• Schimbarea cipurilor de control al sursei de alimentare
• Convertoare de semnal
• Circuite de sincronizare
• Diversi senzori (temperatura, etc.)

Circuite digitale

• Elemente logice
• Convertoare tampon
• Module de memorie
• (Micro)procesoare (inclusiv procesorul dintr-un computer)
• Microcalculatoare cu un singur cip
• FPGA - circuite integrate logice programabile

Circuitele integrate digitale au o serie de avantaje față de cele analogice:

• Consum redus de energie asociat cu utilizarea semnalelor electrice pulsate în electronica digitală. La recepționarea și conversia unor astfel de semnale, elementele active ale dispozitivelor electronice (tranzistoare) funcționează în modul „cheie”, adică tranzistorul este fie „deschis” - ceea ce corespunde unui semnal de nivel înalt (1), fie „închis”. ” - (0), în primul caz la Nu există o cădere de tensiune în tranzistor în al doilea, nu trece curent prin el. În ambele cazuri, consumul de energie este aproape de 0, spre deosebire de dispozitivele analogice, în care de cele mai multe ori tranzistoarele sunt într-o stare intermediară (rezistivă).
• Imunitate ridicată la zgomot dispozitivele digitale este asociată cu o diferență mare între semnalele de nivel înalt (de exemplu 2,5 - 5 V) și scăzut (0 - 0,5 V). O eroare este posibilă cu o astfel de interferență atunci când un nivel ridicat este perceput ca scăzut și invers, ceea ce este puțin probabil. În plus, în dispozitivele digitale este posibil să se utilizeze coduri speciale care permit corectarea erorilor.
• Diferența mare dintre semnalele de nivel înalt și cel scăzut și o gamă destul de largă de modificări permise ale acestora face tehnologia digitală insensibil la dispersarea inevitabilă a parametrilor elementului în tehnologia integrată, eliminând nevoia de a selecta și configura dispozitive digitale.

Circuit integrat (IC) este un produs microelectronic care îndeplinește funcțiile de conversie și procesare a semnalului, care se caracterizează prin ambalarea densă a elementelor, astfel încât toate conexiunile și conexiunile dintre elemente să formeze un singur întreg.

O parte integrantă a unui circuit integrat sunt elementele care acționează ca elemente electrice și radio (tranzistoare, rezistențe etc.) și nu pot fi separate ca produse independente. În acest caz, elementele IC care îndeplinesc funcțiile de amplificare sau alte conversii de semnal (diode, tranzistoare etc.) sunt numite active, iar elementele care implementează o funcție de transfer liniar (rezistențe, condensatoare, inductori) sunt numite pasive.

Clasificarea circuitelor integrate:

După metoda de fabricație:

După gradul de integrare.

Gradul de integrare a unui sistem informatic este un indicator de complexitate, caracterizat prin numărul de elemente și componente pe care le conține. Gradul de integrare este determinat de formula

unde k este un coeficient care determină gradul de integrare, rotunjit la cel mai apropiat număr întreg mai mare, iar N este numărul de elemente și componente incluse în IS.

Pentru a caracteriza cantitativ gradul de integrare se folosesc adesea următorii termeni: dacă k ? 1, un IC se numește IC simplu dacă 1< k ? 2 - средней ИС (СИС), если 2 < k ? 4 - большой ИС (БИС), если k ?4 - сверхбольшой ИС (СБИС).

În plus față de gradul de integrare, un alt indicator este utilizat ca densitate de ambalare a elementelor - numărul de elemente (cel mai adesea tranzistori) pe unitatea de suprafață a cristalului. Acest indicator caracterizează în principal nivelul de tehnologie în prezent este mai mare de 1000 de elemente/mm2.

Circuite integrate de film- acestea sunt circuite integrate ale căror elemente sunt depuse pe suprafața unei baze dielectrice sub formă de peliculă. Particularitatea lor este că nu există în forma lor pură. Sunt utilizate numai pentru fabricarea elementelor pasive - rezistențe, condensatoare, conductori, inductori.

Orez. 1. Structura unui CI hibrid cu film: 1, 2 - plăci de condensatoare inferioare și superioare, 3 - strat dielectric, 4 - magistrală de conectare, 5 - tranzistor montat, 6 - rezistor de film, 7 - borna pini, 8 - substrat dielectric

Circuitele integrate hibride sunt microcircuite cu peliculă subțire formate din elemente pasive (rezistoare, condensatoare, pad-uri) și elemente active discrete (diode, tranzistori). IC hibrid prezentat în Fig. 1, este un substrat dielectric cu condensatoare de film și rezistențe aplicate pe acesta și un tranzistor montat atașat, a cărui bază este conectată la placa superioară a condensatorului printr-o magistrală sub forma unui fir foarte subțire.

În circuitele integrate semiconductoare toate elementele și conexiunile între elemente se realizează în volum și pe suprafața cristalului semiconductor. Circuitele integrate semiconductoare sunt un cristal semiconductor plat (substrat), în stratul de suprafață al căruia, folosind diferite tehnici tehnologice, se formează zone locale echivalente cu elementele unui circuit electric (diode, tranzistoare, condensatoare, rezistențe etc.), unite de-a lungul suprafața prin conexiuni metalice de film (interconexiuni).

Substraturile circuitelor integrate semiconductoare sunt plachete rotunde de arseniură de siliciu, germaniu sau galiu, având un diametru de 60 - 150 mm și o grosime de 0,2 - 0,4 mm.

Substratul semiconductor este o piesă de lucru în grup (Fig. 2), pe care sunt fabricate simultan un număr mare de circuite integrate.

Orez. 2. Plachetă de siliciu de grup: 1 - tăietură de bază, 2 - cristale individuale (cipuri)

După finalizarea principalelor operațiuni tehnologice, acesta este tăiat în părți - cristale 2, numite și așchii. Dimensiunile laturilor de cristal pot fi de la 3 la 10 mm. Tăierea de bază 1 a plăcii servește la orientarea acesteia în timpul diferitelor procese tehnologice.

Structurile elementelor unui circuit integrat semiconductor - tranzistor, diodă, rezistor și condensator, fabricate prin dopare adecvată a secțiunilor locale ale semiconductorului folosind metode de tehnologie plană, sunt prezentate în Fig. 3, a-d. Tehnologia plană se caracterizează prin faptul că toate bornele elementelor IC sunt situate în același plan pe suprafață și sunt conectate simultan într-un circuit electric folosind interconexiuni cu peliculă subțire. Cu tehnologia plană, se realizează procesarea în grup, adică în timpul unui proces tehnologic, un număr mare de circuite integrate sunt produse pe substraturi, ceea ce asigură o fabricabilitate și eficiență ridicate și, de asemenea, permite automatizarea producției.

Orez. 3. Structuri ale elementelor unui circuit integrat semiconductor: a - tranzistor, b - diodă, c - rezistor, d - condensator, 1 - contact cu peliculă subțire, 2 - strat dielectric, H - emițător; 4 - bază, 5 - colector, 6 - catod, 7 - anod, 8 - strat izolator; 9 - strat rezistiv, 10 - strat izolator, 11 - placă, 12, 14 - electrozii superiori și inferiori ai condensatorului, 13 - strat dielectric

În circuitele integrate combinate(Fig. 4), care sunt o variantă a celor semiconductoare, creează elemente semiconductoare și cu peliculă subțire pe un substrat de siliciu. Avantajul acestor circuite este că este dificil din punct de vedere tehnologic să produci rezistențe cu o anumită rezistență într-un corp solid, deoarece depinde nu numai de grosimea stratului semiconductor dopat, ci și de distribuția rezistivității pe grosime. Reglarea rezistenței la valoarea nominală după fabricarea rezistenței prezintă și dificultăți semnificative. Rezistoarele semiconductoare au o dependență notabilă de temperatură, ceea ce complică dezvoltarea circuitului integrat.

Orez. 4. Structura circuitului integrat combinat: 1 - film de dioxid de siliciu, 2 - diodă, 3 - conexiuni în circuit de film, 4 - rezistor cu peliculă subțire, 5, 6, 7 - electrozi superiori și inferiori ai condensatorului cu peliculă subțire și dielectric, 8 - contacte cu peliculă subțire, 9 - tranzistor, 10 - wafer de siliciu.

În plus, este, de asemenea, foarte dificil să se creeze condensatori în solide. Pentru a extinde valorile rezistoarelor și condensatoarelor circuitelor integrate semiconductoare și a îmbunătăți caracteristicile lor de performanță, a fost dezvoltată o tehnologie combinată bazată pe tehnologia filmului subțire numită tehnologie de circuite interconectate. În acest caz, elementele active ale circuitului integrat (eventual unele rezistențe care nu sunt critice în ceea ce privește rezistența nominală) sunt fabricate în corpul cristalului de siliciu folosind metoda difuziei, iar apoi elementele pasive - rezistențe, condensatoare și interconexiuni - sunt format prin depunerea în vid a filmelor (ca în circuitele integrate de film).

Baza elementului electronic se dezvoltă într-un ritm din ce în ce mai mare. Fiecare generație, care a apărut la un anumit moment în timp, continuă să se îmbunătățească în direcțiile cele mai justificate. Dezvoltarea produselor electronice din generație în generație se îndreaptă în direcția complexității lor funcționale, sporind fiabilitatea și durata de viață, reducerea dimensiunilor totale, greutatea, costul și consumul de energie, simplificarea tehnologiei și îmbunătățirea parametrilor echipamentelor electronice.

Apariția microelectronicii ca știință independentă a devenit posibilă datorită utilizării unei experiențe bogate și a bazei industriei care produce dispozitive semiconductoare discrete. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea electronicii semiconductoare, au devenit clare limitări serioase în utilizarea fenomenelor electronice și a sistemelor bazate pe acestea. Prin urmare, microelectronica continuă să avanseze într-un ritm rapid atât în ​​direcția îmbunătățirii tehnologiei integrate cu semiconductori, cât și în direcția utilizării noilor fenomene fizice. circuit integrat radio electronic

Produse microelectronice: circuite integrate de diferite grade de integrare, microansambluri, microprocesoare, mini și microcalculatoare - au făcut posibilă realizarea de proiectare și producție industrială a echipamentelor radio și de calcul complexe funcțional, care diferă de echipamentele generațiilor anterioare în mai bine parametri, fiabilitate și durată de viață mai mare, consum de energie și costuri mai scurte. Echipamentele bazate pe produse microelectronice sunt utilizate pe scară largă în toate sferele activității umane.

Microelectronica contribuie la crearea de sisteme de proiectare asistată de computer, roboți industriali, linii de producție automate și automate, echipamente de comunicații și multe altele.

Prima etapă

Prima etapă a inclus inventarea lămpii incandescente în 1809 de către inginerul rus Ladygin.

Descoperirea în 1874 de către omul de știință german Brown a efectului de redresare în contactele metal-semiconductor. Utilizarea acestui efect de către inventatorul rus Popov pentru a detecta semnalele radio i-a permis să creeze primul receptor radio. Data inventării radioului este considerată a fi 7 mai 1895, când Popov a dat un raport și o demonstrație la o reuniune a departamentului de fizică al Societății Ruse de Fizico-Chimie din Sankt Petersburg. În diferite țări, s-au desfășurat dezvoltarea și cercetarea pe diferite tipuri de detectoare simple și fiabile de vibrații de înaltă frecvență - detectoare.

Etapa a doua

A doua etapă în dezvoltarea electronicii a început în 1904, când omul de știință englez Fleming a proiectat o diodă electrică în vid. Aceasta a fost urmată de inventarea primului tub de amplificare, trioda, în 1907.

1913 - 1919 a fost o perioadă de dezvoltare rapidă a tehnologiei electronice. În 1913, inginerul german Meissner a dezvoltat un circuit pentru un receptor regenerativ cu tub și, folosind o triodă, a obținut oscilații armonice neamortizate.

În Rusia, primele tuburi radio au fost fabricate în 1914 la Sankt Petersburg de Nikolai Dmitrievich Papaleksi, consultant al Societății Ruse de Telegrafie fără fir, viitor academician al Academiei de Științe a URSS.

A treia etapă

A treia perioadă în dezvoltarea electronicii este perioada creării și implementării dispozitivelor semiconductoare discrete, care a început odată cu inventarea tranzistorului punct-punct. În 1946, la Bell Telephone Laboratory a fost creat un grup condus de William Shockley, care a efectuat cercetări asupra proprietăților semiconductorilor pe siliciu și Germania. Grupul a efectuat atât studii teoretice, cât și experimentale ale proceselor fizice la interfața dintre doi semiconductori cu diferite tipuri de conductivitate electrică. Ca urmare, au fost inventate dispozitive semiconductoare cu trei electrozi - tranzistoare. În funcție de numărul de purtători de sarcină, tranzistoarele au fost împărțite în:

• - unipolar (câmp), unde s-au folosit medii unipolare.
• - bipolar, unde s-au folosit diferiți purtători de polaritate (electroni și găuri).

Invenția tranzistorului a reprezentat o piatră de hotar semnificativă în istoria electronicii și, prin urmare, autorii săi John Bardeen, Walter Brattain și William Shockley au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru 1956.

Apariția microelectronicii

Odată cu apariția tranzistoarelor bipolare cu efect de câmp, au început să se realizeze idei pentru dezvoltarea computerelor de dimensiuni mici. Pe baza lor, au început să creeze sisteme electronice la bord pentru aviație și tehnologia spațială. Deoarece aceste dispozitive conțineau mii de elemente electroradio individuale și din ce în ce mai multe dintre ele erau necesare în mod constant, au apărut dificultăți tehnice. Odată cu creșterea numărului de elemente ale sistemelor electronice, a fost practic imposibil să se asigure operabilitatea acestora imediat după asamblare și să se asigure, pe viitor, fiabilitatea sistemelor. Problema calității lucrărilor de instalare și asamblare a devenit principala problemă pentru producători în asigurarea operabilității și fiabilității dispozitivelor radio-electronice. Soluția problemei de interconectare a fost o condiție prealabilă pentru apariția microelectronicii. Prototipul viitorului microcircuite a fost o placă de circuit imprimat, în care toți conductorii individuali sunt combinați într-un singur întreg și fabricați simultan într-o metodă de grup prin gravarea foliei de cupru cu planul dielectricului foliei. Singurul tip de integrare în acest caz este conductorii. Deși utilizarea plăcilor cu circuite imprimate nu rezolvă problema miniaturizării, rezolvă problema creșterii fiabilității interconexiunilor. Tehnologia de fabricație a plăcilor de circuit imprimat nu face posibilă fabricarea simultană a altor elemente pasive, altele decât conductoarele. Acesta este motivul pentru care plăcile de circuite imprimate nu au evoluat în circuite integrate în sensul modern. Circuitele hibride cu peliculă groasă au fost primele care au fost dezvoltate la sfârșitul anilor 40, producția lor s-a bazat pe tehnologia deja dovedită de fabricare a condensatoarelor ceramice, folosind metoda de aplicare a pastelor care conțin argint și pulbere de sticlă pe un substrat ceramic prin șabloane.

Tehnologia cu peliculă subțire pentru producția de circuite integrate presupune aplicarea de pelicule subțiri din diverse materiale (conductoare, dielectrice, rezistive) pe suprafața netedă a substraturilor dielectrice în vid.

Etapa a patra

În 1960, Robert Noyce de la Fairchild a propus și brevetat ideea unui circuit integrat monolitic și, folosind tehnologia plană, a produs primele circuite integrate monolitice de siliciu.

O familie de elemente logice tranzistor-tranzistor monolitice cu patru sau mai multe tranzistoare bipolare pe un singur cip de siliciu a fost lansată de Fairchild deja în februarie 1960 și a fost numită „micrologics”. Tehnologia plană a lui Horney și tehnologia monolitică a lui Noyce au pus bazele dezvoltării circuitelor integrate în 1960, mai întâi cu tranzistori bipolari, iar apoi 1965-85. pe tranzistoare cu efect de câmp și combinații ale ambelor.

Două decizii politice adoptate în 1961-1962. a influențat dezvoltarea producției de tranzistori și circuite integrate cu siliciu. Decizia IBM (New York) de a dezvolta pentru un computer promițător nu dispozitive de stocare feromagnetice, ci memorii electronice (dispozitive de stocare) bazate pe tranzistori cu efect de câmp cu canale n (metal-oxid-semiconductor - MOS). Rezultatul implementării cu succes a acestui plan a fost lansarea în 1973. computer universal cu memorie MOS - IBM-370/158. Deciziile directoare ale Fairchild care prevăd extinderea lucrărilor în laboratorul de cercetare a semiconductorilor pentru studiul dispozitivelor și materialelor din siliciu pentru acestea.

Între timp, în iulie 1968, Gordon Moore și Robert Noyce au părăsit divizia de semiconductori a Fairchild și, pe 28 iunie 1968, au organizat o companie minusculă, Intel, cu doisprezece oameni care au închiriat o cameră în Mountain View, California. Sarcina pe care și-au propus-o Moore, Noyce și specialistul în tehnologie chimică care li s-a alăturat, Andrew Grove, a fost să folosească potențialul enorm al integrării unui număr mare de componente electronice pe un singur cip semiconductor pentru a crea noi tipuri de dispozitive electronice.

În 1997, Andrew Grove a devenit „persoana anului”, iar compania pe care a condus-o, Intel, care a devenit una dintre cele mai importante companii din Silicon Valley din California, a început să producă microprocesoare pentru 90% din toate computerele personale de pe planetă. Apariția circuitelor integrate a jucat un rol decisiv în dezvoltarea electronicii, deschizând o nouă etapă a microelectronicii. Microelectronica din perioada a patra se numește schematică, deoarece în compoziția principalelor elemente de bază se pot distinge elemente echivalente cu elemente electro-radio discrete și fiecărui circuit integrat îi corespunde un anumit circuit electric de bază, ca și pentru componentele electronice ale echipamentelor de generațiile anterioare.

Circuitele integrate au început să fie numite dispozitive microelectronice, considerate ca un singur produs cu o densitate mare de elemente echivalentă cu elementele unui circuit convențional. Complexitatea funcțiilor îndeplinite de microcircuite se realizează prin creșterea gradului de integrare.

Electronice prezente

În prezent, microelectronica trece la un nivel calitativ nou - nanoelectronica.

Nanoelectronica se bazează în primul rând pe rezultatele studiilor fundamentale ale proceselor atomice în structurile semiconductoare cu dimensiuni joase. Punctele cuantice, sau sistemele zero-dimensionale, sunt un caz extrem de sisteme cu dimensiuni reduse care constau dintr-o serie de clustere sau insule atomice de dimensiuni nanometrice într-o matrice semiconductoare care prezintă auto-organizare în heterostructuri epitaxiale.

Una dintre posibilele lucrări legate de nanoelectronica este crearea de materiale și elemente de tehnologie IR. Sunt solicitate de întreprinderile din industrie și stau la baza creării în viitorul apropiat a sistemelor de viziune „artificială” (tehnică) cu o gamă spectrală extinsă, în comparație cu vederea biologică, în regiunile ultraviolete și infraroșii ale spectrului. Sistemele tehnice de viziune și componentele fotonice pe nanostructuri, capabile să recepționeze și să prelucreze cantități uriașe de informații, vor deveni baza unor dispozitive de telecomunicații fundamental noi, sisteme de monitorizare a mediului și a spațiului, imagini termice, nanodiagnostic, robotică, arme de precizie, echipamente anti-terorism, etc. Utilizarea nanostructurilor semiconductoare va reduce semnificativ dimensiunea dispozitivelor de monitorizare și înregistrare, va reduce consumul de energie, va îmbunătăți caracteristicile costurilor și va face posibilă profitarea de producția de masă în micro și nanoelectronica din viitorul apropiat.