Интегральная схема как выбрать


кремниевое сердце электроники – ответы на главные вопросы

Параметры микросхемы

Главная задача микросхемы — быстрая и правильная обработка информации. Это зависит от нескольких параметров. 

Один из них — это тактовая частота работы. Внутри чипа один транзистор может отличаться от другого, поэтому их нужно синхронизировать. Для этого используется кварц в качестве генератора частоты. Относительно него вся информация передается с заданной частотой такта. Чем чаще частота, тем больше передается информации. Быстродействие всей системы определяет и резистивная емкостная нагрузка элемента — это не только число транзисторов, но и проводимость их каналов.

Применение микросхем

Микросхемы выполняют вычислительные функции. Они интерпретируют и обрабатывают информацию, которая сводится к единицам и нулям и выражается булевой алгеброй. Из микросхем создаются разные устройства — от датчиков движения до средств машинного зрения и умных пылесосов. 

До массового распространения микросхем распылители жидкости или газа в автомобиле были механическими. Форсунка настраивалась так, чтобы бензин впрыскивался в определенный промежуток времени. Сейчас инжекторы снабжены микроконтроллером, который управляет топливными клапанами — регулирует расход горючего.
Микросхемы используют в датчиках влажности воздуха на основе оксида олова. Например, конденсатор, в котором в качестве диэлектрика используется пористый оксид олова, меняет свою емкость, если в него попадает вода. Рядом с конденсатором присутствует интегральная схема, которая анализирует емкость и определяет значение влажности.

Поломки микросхем

Наиболее уязвимая часть микросхемы — это p-n-переход, основная часть транзистора. Между p- и n-областями образуется переходный слой, в котором нет свободных носителей заряда. Если в эту решетку попадает высокоэнергетическая частица — квант от солнца или иной звезды, — то она вносит носителей заряда, и появляется дополнительный ток носителей заряда. В итоге это может нарушить работу логической цепи или разрушить ее.

Из-за этой особенности для военных нужд долгое время использовали вычислительные машины на вакуумных лампах. Транзисторный приемник выйдет из строя при ядерном взрыве от высокоэнергетичных квантов, даже если устройство находилось далеко от эпицентра, а приемник на лампах продолжит работать.

P-n-переход в микросхемах может разрушаться и по естественным причинам. Когда чип работает, выделяется тепло, причем в больших количествах. Ускоряется диффузия (взаимопроникновение атомов веществ) элементов металлических соединений и примеси, с помощью которой по отдельности формировались p- и n-переходы. В итоге p-n-переход исчезает. 

postnauka.ru

ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА • Большая российская энциклопедия

ИНТЕГРА́ЛЬНАЯ СХЕ́МА (ИС, ин­те­граль­ная мик­ро­схе­ма, мик­ро­схе­ма), функ­цио­наль­но за­кон­чен­ное мик­ро­элек­трон­ное из­де­лие, пред­став­ляю­щее со­бой со­во­куп­ность элек­три­че­ски свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой эле­мен­тов (тран­зи­сто­ров и др.), сфор­ми­ро­ван­ных в по­лу­про­вод­ни­ко­вой мо­но­кри­стал­лич. пла­сти­не. ИС яв­ля­ют­ся эле­мент­ной ба­зой всех совр. ра­дио­элек­трон­ных уст­ройств, уст­ройств вы­числит. тех­ни­ки, ин­фор­ма­ци­он­ных и те­ле­ком­му­ни­ка­ци­он­ных сис­тем.

Историческая справка

ИС изо­бре­те­на в 1958 Дж. Кил­би (Но­бе­лев­ская пр., 2000), ко­то­рый, не раз­де­ляя гер­ма­ние­вую мо­но­кри­стал­лич. пла­сти­ну на отд. сфор­ми­ро­ван­ные в ней тран­зи­сто­ры, со­еди­нил их ме­ж­ду со­бой тон­чай­ши­ми про­во­ло­ка­ми, так что по­лу­чен­ное уст­рой­ст­во ста­ло за­кон­чен­ной ра­дио­элек­трон­ной схе­мой. Спус­тя пол­го­да амер. фи­зик Р. Нойс реа­ли­зо­вал т. н. пла­нар­ную крем­ние­вую ИС, в ко­то­рой при ка­ж­дой об­лас­ти би­по­ляр­ных тран­зи­сто­ров (эмит­те­ре, ба­зе и кол­лек­то­ре) на по­верх­но­сти крем­ние­вой пла­сти­ны соз­да­ва­лись ме­тал­ли­зи­ров. уча­ст­ки (т. н. кон­такт­ные пло­щад­ки), а со­еди­не­ния ме­ж­ду ни­ми осу­ще­ст­в­ля­лись тон­ко­п­лё­ноч­ны­ми про­вод­ни­ка­ми. В 1959 в США на­чал­ся пром. вы­пуск крем­ние­вых ИС; мас­со­вое про­из-во ИС в СССР ор­га­ни­зо­ва­но в сер. 1960-х гг. в г. Зе­ле­но­град под рук. К. А. Ва­лие­ва.

Технология ИС

Структура интегральной схемы: 1 – пассивирующий (защитный) слой; 2 – верхний слой проводника; 3 – слой диэлектрика; 4 – межуровневые соединения; 5 – контактная площадка; ...

Струк­ту­ра по­лу­про­вод­ни­ко­вой ИС по­ка­за­на на ри­сун­ке. Тран­зи­сто­ры и др. эле­мен­ты фор­ми­ру­ют­ся в очень тон­ком (до нескольких мкм) при­по­верх­но­ст­ном слое крем­ние­вой пла­сти­ны; свер­ху соз­да­ёт­ся мно­го­уров­не­вая сис­те­ма ме­жэ­ле­мент­ных со­еди­не­ний. С уве­ли­че­ни­ем чис­ла эле­мен­тов ИС ко­ли­че­ст­во уров­ней рас­тёт и мо­жет дос­ти­гать 10 и бо­лее. Ме­жэ­ле­мент­ные со­еди­не­ния долж­ны об­ла­дать низ­ким элек­трич. со­про­тив­ле­ни­ем. Это­му тре­бо­ва­нию удов­ле­тво­ря­ет, напр., медь. Ме­ж­ду слоя­ми про­вод­ни­ков раз­ме­ща­ют­ся изо­ли­рую­щие (ди­элек­трич.) слои ($\ce{SiO_2}$ и др.). На од­ной ПП пла­сти­не од­но­вре­мен­но фор­ми­ру­ет­ся до не­сколь­ких со­тен ИС, по­сле че­го пла­сти­ну раз­де­ля­ют на отд. кри­стал­лы (чи­пы).

Тех­но­ло­гич. цикл из­го­тов­ле­ния ИС вклю­ча­ет неск. со­тен опе­ра­ций, важ­ней­шей из ко­то­рых яв­ля­ет­ся фо­то­ли­то­гра­фия (ФЛ). Тран­зи­стор со­дер­жит де­сят­ки де­та­лей, кон­ту­ры ко­то­рых фор­ми­ру­ют­ся в ре­зуль­та­те ФЛ, оп­ре­де­ляю­щей так­же кон­фи­гу­ра­цию меж­со­еди­не­ний в ка­ж­дом слое и по­ло­же­ние про­во­дя­щих об­лас­тей (кон­так­тов) ме­ж­ду слоя­ми. В тех­но­ло­гич. цик­ле ФЛ по­вто­ря­ет­ся неск. де­сят­ков раз. За ка­ж­дой опе­ра­ци­ей ФЛ сле­ду­ют опе­ра­ции из­го­тов­ле­ния де­та­лей тран­зи­сто­ров, напр. оса­ж­де­ние ди­элек­трич., ПП и ме­тал­лич. тон­ких плё­нок, трав­ле­ние, ле­ги­ро­ва­ние ме­то­дом им­план­та­ции ио­нов в крем­ний и др. Фо­то­ли­то­гра­фия оп­ре­де­ля­ет ми­ни­маль­ный раз­мер (МР) отд. де­та­лей. Гл. ин­ст­ру­мен­том ФЛ яв­ля­ют­ся оп­тич. про­ек­ци­он­ные степ­пе­ры-ска­не­ры, с по­мо­щью ко­то­рых вы­пол­ня­ет­ся по­ша­го­вое (от чи­па к чи­пу) экс­по­ни­ро­ва­ние изо­бра­же­ния (ос­ве­ще­ние чи­па, на по­верх­ность ко­то­ро­го на­не­сён фо­то­чув­ст­вит. слой – фо­то­ре­зист, че­рез мас­ку, на­зы­вае­мую фо­то­шаб­ло­ном) с умень­ше­ни­ем (4:1) раз­ме­ров изо­бра­же­ния по от­но­ше­нию к раз­ме­рам мас­ки и со ска­ни­ро­ва­ни­ем све­то­во­го пят­на в пре­де­лах од­но­го чи­па. МР пря­мо про­пор­цио­на­лен дли­не вол­ны ис­точ­ни­ка из­лу­че­ния. Пер­во­на­чаль­но в ус­та­нов­ках ФЛ ис­поль­зо­ва­лись $g$- и $i$-ли­нии (436 и 365 нм со­от­вет­ст­вен­но) спек­тра из­лу­че­ния ртут­ной лам­пы. На сме­ну ртут­ной лам­пе при­шли эк­си­мер­ные ла­зе­ры на мо­ле­ку­лах $\ce{KrF}$ (248 нм) и $\ce{ArF}$ (193 нм). Со­вер­шен­ст­во­ва­ние оп­тич. сис­те­мы, при­ме­не­ние фо­то­ре­зи­стов с вы­со­ки­ми кон­тра­стом и чув­ст­ви­тель­но­стью, а так­же спец. тех­ни­ки вы­со­ко­го раз­ре­ше­ния при про­ек­ти­ро­ва­нии фо­то­шаб­ло­нов и степ­пе­ров-ска­не­ров с ис­точ­ни­ком све­та дли­ной вол­ны 193 нм по­зво­ля­ют дос­тичь МР, рав­ных 30 нм и ме­нее, на боль­ших чи­пах (пло­ща­дью 1–4 см2) с про­из­во­ди­тель­но­стью до 100 пла­стин (диа­мет­ром 300 мм) в час. Про­дви­же­ние в об­ласть мень­ших (30–10 нм) МР воз­мож­но при ис­поль­зо­ва­нии мяг­ко­го рент­ге­нов­ско­го из­лу­че­ния или экс­тре­маль­но­го ульт­ра­фио­ле­та (ЭУФ) с дли­ной вол­ны 13,5 нм. Из-за ин­тен­сив­но­го по­гло­ще­ния из­лу­чения ма­те­риа­ла­ми на этой дли­не вол­ны не мо­жет быть при­ме­не­на пре­лом­ляю­щая оп­ти­ка. По­это­му в ЭУФ-степ­пе­рах ис­поль­зу­ют от­ра­жаю­щую оп­ти­ку на рент­ге­нов­ских зер­ка­лах. Шаб­ло­ны так­же долж­ны быть от­ра­жаю­щи­ми. ЭУФ-ли­то­гра­фия яв­ля­ет­ся ана­ло­гом про­ек­ци­он­ной оп­ти­че­ской, не тре­бу­ет соз­да­ния но­вой ин­фра­струк­ту­ры и обес­пе­чи­ва­ет вы­со­кую про­из­во­ди­тель­ность. Т. о., тех­но­ло­гия ИС к 2000 пре­одо­ле­ла ру­беж 100 нм (МР) и ста­ла на­но­тех­но­ло­ги­ей.

Направления развития

ИС раз­де­ля­ют на циф­ро­вые и ана­ло­го­вые. Осн. до­лю циф­ро­вых (ло­ги­че­ских) мик­ро­схем со­став­ля­ют ИС про­цес­со­ров и ИС па­мя­ти, ко­то­рые мо­гут объ­е­ди­нять­ся на од­ном кри­стал­ле (чи­пе), об­ра­зуя «сис­те­му-на-кри­стал­ле». Слож­ность ИС ха­рак­те­ри­зу­ет­ся сте­пе­нью ин­те­гра­ции, оп­ре­де­ляе­мой чис­лом тран­зи­сто­ров на чи­пе. До 1970 сте­пень ин­те­гра­ции циф­ро­вых ИС уве­ли­чи­ва­лась вдвое ка­ж­дые 12 мес. Эта за­ко­но­мер­ность (на неё впер­вые об­ра­тил вни­ма­ние амер. учё­ный Г. Мур в 1965) по­лу­чи­ла на­зва­ние за­ко­на Му­ра. Позд­нее Мур уточ­нил свой за­кон: уд­вое­ние слож­но­сти схем па­мя­ти про­ис­хо­дит че­рез ка­ж­дые 18 мес, а про­цес­сор­ных схем – че­рез 24 мес. По ме­ре уве­ли­че­ния сте­пе­ни ин­те­гра­ции ИС вво­ди­лись но­вые тер­ми­ны: боль­шая ИС (БИС, с чис­лом тран­зи­сто­ров до 10 тыс.), сверх­боль­шая (СБИС – до 1 млн.), ульт­ра­боль­шая ИС (УБИС – до 1 млрд.) и ги­гант­ская БИС (ГБИС – бо­лее 1 млрд.).

Раз­ли­ча­ют циф­ро­вые ИС на би­по­ляр­ных (Би) и на МОП (ме­талл – ок­сид – по­лу­про­вод­ник) тран­зи­сто­рах, в т. ч. в кон­фи­гу­ра­ции КМОП (ком­пле­мен­тар­ные МОП, т. е. взаи­мо­до­пол­няю­щие $p$-МОП и $n$-МОП тран­зи­сто­ры, вклю­чён­ные по­сле­до­ва­тель­но в це­пи «ис­точ­ник пи­та­ния – точ­ка с ну­ле­вым по­тен­циа­лом»), а так­же БиК­МОП (на би­по­ляр­ных тран­зи­сто­рах и КМОП-тран­зи­сто­рах в од­ном чи­пе).

Уве­ли­че­ние сте­пе­ни ин­те­гра­ции дос­ти­га­ет­ся умень­ше­ни­ем раз­ме­ров тран­зи­сто­ров и уве­ли­че­ни­ем раз­ме­ров чи­па; при этом умень­ша­ет­ся вре­мя пе­ре­клю­че­ния ло­гич. эле­мен­та. По ме­ре умень­ше­ния раз­ме­ров умень­ша­лись по­треб­ляе­мая мощ­ность и энер­гия (про­из­ве­де­ние мощ­но­сти на вре­мя пе­ре­клю­че­ния), за­тра­чен­ная на ка­ж­дую опе­ра­цию пе­ре­клю­че­ния. К 2005 бы­ст­ро­дей­ст­вие ИС улуч­ши­лось на 4 по­ряд­ка и дос­тиг­ло до­лей на­но­се­кун­ды; чис­ло тран­зи­сто­ров на од­ном чи­пе со­ста­ви­ло до 100 млн. штук.

Осн. до­лю (до 90%) в ми­ро­вом произ-ве с 1980 со­став­ля­ют циф­ро­вые КМОП ИС. Пре­иму­ще­ст­во та­ких схем за­клю­ча­ет­ся в том, что в лю­бом из двух ста­тич. со­стоя­ний («0» или «1») один из тран­зи­сто­ров за­крыт и ток в це­пи оп­ре­де­ля­ет­ся то­ком тран­зи­сто­ра в вы­клю­чен­ном со­стоя­нии $I_\text{выкл}$. Это оз­на­ча­ет, что, ес­ли $I_\text{выкл}$ пре­неб­ре­жи­мо мал, ток от ис­точ­ни­ка пи­та­ния по­треб­ля­ет­ся толь­ко в ре­жи­ме пе­ре­клю­че­ния, а по­треб­ляе­мая мощ­ность про­пор­цио­наль­на час­то­те пе­ре­клю­че­ния и мо­жет быть оце­нена со­от­но­ше­ни­ем $P_Σ≈C_Σ·N·f·U^2$, где $C_Σ$ – сум­мар­ная ём­кость на­груз­ки на вы­хо­де ло­гич. эле­мен­та, $N$ – чис­ло ло­гич. эле­мен­тов на чи­пе, $f$ – час­то­та пе­ре­клю­че­ния, $U$ – на­пря­же­ние пи­та­ния. Прак­ти­че­ски вся по­треб­ляе­мая мощ­ность вы­де­ля­ет­ся в ви­де джо­уле­ва те­п­ла, ко­то­рое долж­но быть от­ве­де­но от кри­стал­ла. При этом к мощ­но­сти, по­треб­ляе­мой в ре­жи­ме пе­ре­клю­че­ния, до­бав­ля­ет­ся мощ­ность, по­треб­ляе­мая в ста­тич. ре­жи­ме (оп­ре­де­ля­ет­ся то­ка­ми $I_\text{выкл}$ и то­ка­ми утеч­ки). С умень­ше­ни­ем раз­ме­ров тран­зи­сто­ров ста­тич. мощ­ность мо­жет стать срав­ни­мой с ди­на­ми­че­ской и дос­ти­гать по по­ряд­ку ве­ли­чи­ны 1 кВт на 1 см2 крис­тал­ла. Про­бле­ма боль­шо­го энер­го­вы­де­ле­ния вы­ну­ж­да­ет ог­ра­ни­чи­вать макс. час­то­ту пе­ре­клю­че­ний вы­со­ко­про­из­во­дит. КМОП ИС диа­па­зо­ном 1–10 ГГц. По­это­му для уве­ли­че­ния про­из­во­ди­тель­но­сти «сис­тем-на-кри­стал­ле» ис­поль­зу­ют до­пол­ни­тель­но ар­хи­тек­тур­ные (т. н. мно­го­ядер­ные про­цес­со­ры) и ал­го­рит­мич. ме­то­ды.

При дли­нах ка­на­ла МОП-тран­зи­сто­ров по­ряд­ка 10 нм на ха­рак­те­ри­сти­ки тран­зи­сто­ра на­чи­на­ют вли­ять кван­то­вые эф­фек­ты, та­кие как про­доль­ное кван­то­ва­ние (элек­трон рас­про­стра­ня­ет­ся в ка­на­ле как вол­на де Брой­ля) и по­пе­реч­ное кван­то­ва­ние (в си­лу узо­сти ка­на­ла), пря­мое тун­не­ли­ро­ва­ние элек­тро­нов че­рез ка­нал. По­след­ний эф­фект ог­ра­ни­чи­ва­ет воз­мож­но­сти при­ме­не­ния КМОП-эле­мен­тов в ИС, т. к. вно­сит боль­шой вклад в сум­мар­ный ток утеч­ки. Это ста­но­вит­ся су­ще­ст­вен­ным при дли­не ка­на­ла 5 нм. На сме­ну КМОП ИС при­дут кван­то­вые при­бо­ры, мо­ле­ку­ляр­ные элек­трон­ные при­бо­ры и др.

Ана­ло­го­вые ИС со­став­ля­ют ши­ро­кий класс схем, вы­пол­няю­щих функ­ции уси­ли­те­лей, ге­не­ра­то­ров, ат­те­нюа­то­ров, циф­роа­на­ло­го­вых и ана­ло­го-циф­ро­вых пре­об­ра­зо­ва­те­лей, ком­па­ра­то­ров, фа­зо­вра­ща­те­лей и т. д., в т. ч. низ­ко­час­тот­ные (НЧ), вы­со­ко­час­тот­ные (ВЧ) и сверх­вы­со­ко­час­тот­ные (СВЧ) ИС. СВЧ ИС – схе­мы от­но­си­тель­но не­боль­шой сте­пе­ни ин­те­гра­ции, ко­то­рые мо­гут вклю­чать не толь­ко тран­зи­сто­ры, но и плё­ноч­ные ка­туш­ки ин­дук­тив­но­сти, кон­ден­са­то­ры, ре­зи­сто­ры. Для соз­да­ния СВЧ ИС ис­поль­зу­ет­ся не толь­ко став­шая тра­ди­ци­он­ной крем­ние­вая тех­но­ло­гия, но и тех­но­ло­гия ге­те­ро­пе­ре­ход­ных ИС на твёр­дых рас­тво­рах $\ce{Si – Ge}$, со­еди­не­ни­ях $\ce{A^{III}B^{V}}$ (напр., ар­се­ни­де и нит­ри­де гал­лия, фос­фи­де ин­дия) и др. Это по­зво­ля­ет дос­тичь ра­бо­чих час­тот 10–20 ГГц для $\ce{Si – Ge}$ и 10–50 ГГц и вы­ше для СВЧ ИС на со­еди­не­ни­ях $\ce{A^{III}B^{V}}$. Ана­ло­го­вые ИС час­то ис­поль­зу­ют вме­сте с сен­сор­ны­ми и мик­ро­ме­ха­ническими уст­рой­ст­ва­ми, био­чи­па­ми и др., ко­то­рые обес­пе­чи­ва­ют взаи­мо­дей­ст­вие мик­ро­элек­трон­ных уст­ройств с че­ло­ве­ком и ок­ру­жаю­щей сре­дой, и мо­гут быть за­клю­че­ны с ни­ми в один кор­пус. Та­кие кон­ст­рук­ции на­зы­ва­ют­ся мно­го­кри­сталь­ны­ми или «сис­те­ма­ми-в-кор­пу­се».

В бу­ду­щем раз­ви­тие ИС при­ве­дёт к слия­нию двух на­прав­ле­ний и соз­да­нию мик­ро­элек­трон­ных уст­ройств боль­шой слож­но­сти, со­дер­жа­щих мощ­ные вы­чис­лит. уст­рой­ст­ва, сис­те­мы кон­тро­ля ок­ру­жаю­щей сре­ды и сред­ст­ва об­ще­ния с че­ло­ве­ком.

bigenc.ru

Интегральная схема: что это + кто создал интегральную схему?

Главная страница » Интегральная схема: что это + кто создал интегральную схему?

Достаточно открыть корпус телевизора, радиоприёмника или компьютера, чтобы увидеть, устройство электронной печатной платы. Это устройство напоминает своего рода электрическую карту «улиц», где расположились различные электронные компоненты. Вместо «дорожек, тротуаров и шоссе» на плате присутствуют печатные медные связи, соединяющие миниатюрные компоненты. Печатные платы вполне удобны для производства небольших по габаритам приборов. Но что делать, когда создаётся сложная электронная машина, к примеру, высокопроизводительный компьютер? Решением такой задачи выступила интегральная схема – миниатюрное устройство, вместившее все электронные компоненты, необходимые для создания того же компьютера.

СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :

Анализ построения сложной электронной машины

Даже самому простейшему компьютеру необходимы как минимум восемь электронных переключателей, чтобы сохранить один байт (символ) информации. Так что, если действительно предполагается сборка компьютера с приличным объёмом памяти для хранения информации, необходимо минимум 750 символов (байт), увеличенных восьмикратно. Теоретически получается 6000 электронных переключателей.

Если все эти 6000 переключателей применить в образе старых конструкций – вакуумных ламп, получится огромных размеров энергоёмкая машина, для питания которой потребуется индивидуальная мини-электростанция. Благо в 1947 году три американских физика (Уильям Шокли, Уолтер Браттейн, Джон Бардин) изобрели транзисторы. Ситуация несколько улучшилась. Транзисторы — приборы, существенно меньше размеров ламп, требующие малых объёмов энергии, оказались вполне надежными и эффективными.

ТРАНЗИСТОР

Конструкция одного из первых ламповых компьютеров. Аналог такой системы в современном исполнении интегральной схемы допустимо без особых проблем вместить в корпус размерами чуть больше спичечного коробка

Однако проблема построения сложного компьютера от внедрения транзисторов сгладилась лишь частично. Объединение массы транзисторов в сложные схемы сопровождалось применением множества проводников. Для сборки компьютера такой вариант опять же виделся крайне неудобным. Ситуация поменялась кардинально, когда появились интегральные схемы.

Идея устройства интегральной схемы

Идея устройства микросхемы состояла в том, чтобы взять полную схему со всеми многочисленными электронными компонентами и связями, с последующим воссозданием в микроскопической форме на поверхности куска кремния. Благодаря этой идее появились всевозможные виды «микроэлектронных» гаджетов, которые сейчас воспринимаются как должное:

  • цифровые часы,
  • карманные калькуляторы,
  • космические ракеты,
  • спутниковая навигация и многое другое.

Интегральные схемы произвели настоящую революцию в электронике и вычислительной технике в период 1960 — 1970-х годов. Постепенно интегральные схемы модернизировались, что сопровождалось увеличением масштабов интеграции электронных компонентов при сохранении (и даже уменьшении) малых габаритных размеров:

  • Маломасштабная интеграция (SSI)
  • Среднемасштабная интеграция (MSI)
  • Крупномасштабная интеграция (LSI)
  • Очень крупномасштабная интеграция (VLSI)
  • Ультра крупномасштабная интеграция (ULSI)

Как создаются интегральные схемы?

Как изготовить чип памяти или процессор компьютера? Процесс производства начинается с химического элемента — кремния, который химически обрабатывается (легируется) для придания различных электрических свойств.

ЧИП ПАМЯТИ

Современное исполнение интегральной схемы (одна из многочисленных форм), установленной на электронной плате устройства. Это далеко не самый продвинутый вариант, а лишь один из многих

Традиционно для нужд электроники используются материалы двух категорий:

  1. Проводники.
  2. Изоляторы.

Но технически всё сложнее, особенно когда дело касается определенных элементов середины таблицы Менделеева (группы 14 и 15), в частности, кремния и германия. Что примечательно — материалы изоляторы способны переходить в разряд проводников, если к этим материалам добавить некоторое количество примесей. Процесс, известный как легирование.

Принцип легирования химических элементов

Если добавить некоторое количество сурьмы кремнию, структура этого химического элемента насыщается большей массой электронов, чем обычно. Обеспечивается проводимость электричества. Кремний, «легированный» подобным образом, приобретает характеристику N-типа.

В другом случае, когда вместо сурьмы добавляется бор, масса электронов кремния уменьшается, оставляя своеобразные «дыры», которые функционируют подобно «отрицательно заряженным электронам». Благодаря «дырам» положительный электрический ток пропускается в противоположном направлении. Такая разновидность кремния характеризуется P-типом.

Расположение областей кремния N-типа и P-типа рядом одна с другой, способствует созданию соединения, где отмечается поведение электронов, характерное для электронных компонентов на основе полупроводников:

  • диодов,
  • транзисторов,
  • запоминающих устройств и других.

Структурная интегральная схема внутри чипа

Итак, процесс создания интегральной схемы начинается от монокристалла кремния, напоминающего по форме длинную сплошную трубу, «нарезанную» тонкими дисками — пластинами. Такие пластины размечаются на множество одинаковых квадратных или прямоугольных областей, каждая из которых представляет один кремниевый чип (микрочип).

ИНТЕГРАЛЬНАЯ

Пример внутренней структуры интегральной схемы, демонстрирующий возможности такой уникальной технологии интеграции полноценных электронных схемотехнических решений

Затем на каждом таком чипе создаются тысячи, миллионы или даже миллиарды компонентов путём легирования различных участков поверхности — превращения в кремний N-типа или P-типа. Легирование осуществляется различными способами. Один из вариантов — распыление, когда ионами легирующего материала «бомбардируют» кремниевую пластину.

Другой вариант — осаждение из паровой фазы, включающий введение легирующего материала газовой фазой с последующей конденсацией. В результате такого ввода примесные атомы образуют тонкую пленку на поверхности кремниевой пластины. Самым точным вариантом осаждения считается молекулярно-лучевая эпитаксия.

Конечно, создание интегральных микросхем, когда упаковываются сотни, миллионы или миллиарды компонентов в кремниевый чип размером с ноготь, видится сложнейшим процессом. Можно представить, какой хаос принесёт даже небольшая крупинка в условиях работы в микроскопическом (наноскопическом) масштабе.

Вот почему полупроводники производятся в лабораторных условиях безупречно чистых. Воздух лабораторных помещений тщательно фильтруется, а рабочие обязательно проходят защитные шлюзы и облачаются в защитную одежду.

Кто создал интегральную схему?

Разработка интегральной схемы приписывается двум физикам — Джеку Килби и Роберту Нойсу, как совместное изобретение. Однако фактически Килби и Нойс вынашивали идею интегральной схемы независимо друг от друга. Между учёными даже существовала своего рода конкуренция за права на изобретение.

Джек Килби трудился в «Texas Instruments», когда учёному удалось реализовать идею монолитного принципа размещения различных частей электронной схемы на кремниевом чипе. Учёный вручную создал первую в мире интегральную микросхему (1958 год), использовав чип на основе германия. Компания «Texas Instruments» спустя год подала заявку на патент.

Тем временем представитель другой компании «Fairchild Semiconductor» — Роберт Нойс, проводил эксперименты с миниатюрными цепями своего устройства. Благодаря серии фотографических и химических методов (планарный процесс), учёный всего лишь на год позже Килби создал практичную интегральную схему. Методика получения также была оформлена заявкой на патент.


При помощи информации: TechTerms

zetsila.ru

Первая микросхема :) / Habr


Очень рад в подробностях рассказать о своей первой интегральной схеме и поделиться перипетиями этого проекта, которым занимался на протяжении прошлого года. Надеюсь, мой успех вдохновит других и поможет начать революцию в производстве домашних микросхем. Когда я приступил к этому проекту, то понятия не имел, во что ввязался, но в итоге узнал больше, чем когда-либо думал, о физике, химии, оптике, электронике и многих других областях.

Кроме того, мои усилия сопровождались лишь самыми положительными отзывами и поддержкой со всего мира. Искренне благодарен всем, кто мне помогал, давал советы и вдохновлял на этот проект. Особенно моим удивительным родителям, которые не только всегда поддерживают и поощряют меня как только могут, но и предоставили рабочее место и смирились с затратами на электроэнергию… Спасибо!

Без дальнейших церемоний представляю первую интегральную схему (ИС), изготовленную литографическим способом в домашних (гаражных) условиях — PMOS-чип двойного дифференциального усилителя Z1.

Я говорю «изготовленную литографическим способом», потому что Джери Эллсуорт изготовила первые транзисторы и логические вентили (с соединениями, тщательно проложенными вручную проводящей эпоксидной смолой) и показала миру, что это возможно. Вдохновленный её работой, я представляю интегральные схемы, созданные масштабируемым, стандартным фотолитографическим процессом. Излишне говорить, что это логический шаг вперёд по сравнению с моим предыдущей работой, где я воспроизвёл полевой транзистор Джери.


Я разработал усилитель Z1, когда искал простой чип для тестирования и настройки своего процесса. Макет сделан в Magic VLSI для процесса PMOS с четырьмя масками (активная/легированная область, подзатворный оксид, контактное окно и верхний металлический слой). У PMOS есть преимущество перед NMOS, если учесть ионные примеси из-за изготовления в гараже. Маски разработаны с соотношением сторон 16:9 для упрощения проекции.


Макет Magic VLSI


Генерация маски


Активная область


Затвор


Контакт


Металл

Размер затвора приблизительно 175 мкм, хотя на чипе для проверки выполнены элементы размером до 2 мкм. Каждая секция усилителя (центральная и правая) содержит три транзистора (два для двухтактной схемы с общим катодным сопротивлением и один в качестве источника тока/нагрузочного резистора), что означает в общей сложности шесть транзисторов на ИС. В левой части резисторы, конденсаторы, диоды и другие тестовые элементы, чтобы изучить характеристики техпроцесса. Каждый узел дифференциальных пар выходит отдельным штифтом на выводной рамке, поэтому его можно изучать, а при необходимости добавить внешнее смещение.


Процесс изготовления состоит из 66 отдельных шагов и занимает примерно 12 часов. Выход достигает 80% для больших элементов, но сильно зависит от количества выпитого кофе в конкретный день. Я также записал видео на YouTube о теории производства микросхем и отдельно об изготовлении МОП-транзисторов.

Кремниевые пластины 50 мм (2") разбиваются на кристаллы 5,08×3,175 мм (площадь около 16 мм²) волоконным лазером Epilog. Такой размер кристалла выбран, чтобы он помещался в 24-контактный DIP-корпус Kyocera.


Пластина N-типа 50 мм


Пластина N-типа 50 мм

Сначала с пластины снимается нативная окись быстрым погружением в разбавленный фтороводород с последующей интенсивной обработкой травильной смесью «пиранья» (смесь серной кислоты и перекиси водорода), смесью RCA 1 (вода, аммиак, перекись водорода), смесью RCA 2 (вода, соляная кислота, перекись водорода) и повторным погружением во фтороводород.

Защитный окисел термически выращивается в водяном паре окружающего воздуха (влажное оксидирование) до толщины 5000−8000 Å.


Влажное термическое оксидирование


Влажное термическое оксидирование


Трубчатая печь


Оксидированная пластина

Оксидированная пластина готова к формированию рисунка на активной/легированной (Р-типа) области. Фоторезист AZ4210 наносится на вращающуюся примерно на 3000 оборотах в минуту подолжку, формируя плёнку толщиной около 3,5 мкм, которая аккуратно подсушивается при 90°С на электроплитке.

Процесс литографии детально

Маску активной зоны обрабатывает мой фотолитографический степпер Mark IV в ультрафиолете с шагом 365 нм — и структура отрабатывается в растворе гидроксида калия.


Структура резиста


Структура резиста


30-минутная подсушка


Травление активной зоны

После этого структура резиста плотно затвердела и применяется несколько других трюков, чтобы обеспечить хорошее сцепление и химическую стойкость во время следующего вытравливания во фтороводороде, который переносит эту структуру на слой подзатворного оксида и открывает окна к голому кремнию для легирования. Эти регионы позже станут истоком и стоком транзистора.


Частицы замыкают затвор


Легированные кристаллы с вытравленными затворами

После этого производится легирование, то есть введение примесей из твёрдого или жидкого источника. В качестве твёрдого источника применяется диск нитрида бора, размещённый поблизости (менее 2 мм) от пластины в трубчатой печи. Как вариант, можно приготовить жидкостный источник из фосфорной или борной кислоты в воде или растворителе — и провести легирование по стандартному процессу преднанесения/погружения во фтороводород/диффундирования/удаления глазури.

Вышеупомянутые шаги формирования рисунка затем повторяются дважды для подзатворного оксида и контактного слоя. Подзатворный оксид должен быть гораздо тоньше (менее ~750 Å), чем защитный оксид, поэтому зоны между стоком/истоком вытравливаются — и там выращивается более тонкий оксид. Затем, поскольку вся пластина оксидировалась на шаге легирования, нужно вытравить контактные окна, чтобы установить контакт металлического слоя с легированными зонами истока/стока.

Теперь все транзисторы сформированы и готовы к межсоединениям с выходом на выводную рамку. Защитный слой алюминия (400−500 нм) распыляется или термически напыляется на пластину. Альтернативой был бы метод взрывной литографии (lift-off process), когда сначала формируется фоторезист, а затем осаждается металл.


Напылённый металл


Напылённый металл

Затем на слое металла формируется рисунок методом фотолитографии и происходит травление в горячей фосфорной кислоте, чтобы завершить изготовление интегральной схемы. Заключительные шаги перед тестированием — это визуальный осмотр и высокотемпературный отжиг алюминия для формирования омических переходов.

Микросхема теперь готова для упаковки и тестирования.

У меня нет установки микросварки (принимаю пожертвования!), поэтому сейчас процесс тестирования ограничен прощупыванием пластины острым пинцетом или использованием платы flip-chip (трудно выровнять) c подключением к характериографу. Дифференциальный усилитель также эмпирически тестируется в цепи для проверки работоспособности.


Кривая IV


Кривая IV

Кривая FET Ids/Vds от с предыдущего устройства NMOS

Конечно, эти кривые далеки от идеальных (в том числе из-за излишнего сопротивления контактов и других подобных факторов), но я ожидаю улучшения характеристик, если раздобуду установку микросварки. Этим могут частично объясняться и некоторые отличия от кристалла к кристаллу. Скоро я добавлю на эту страницу новые кривые IV, характеристики транзистора и дифференциального усилителя.

habr.com

Микросхемы: как правильно выбрать

Микросхема – это электронное приспособление либо частичка, которая выполняет определенную задачу. Конечно, чтобы микросхема работала, мало одного лишь питания. Нужен еще «обвес», вспомогательные запчасти на плате, с которыми микросхема будет выполнять собственную функцию.

Зачастую микросхемы во время функционирования начинают нагреваться, например, микросхемы на стабилизаторах, микропроцессорах и прочих устройствах. В подобном случае дабы микросхема полностью не вышла из работы, ее необходимо закрепить на радиатор. Новая микросхема, которая во время работы нагревается, с самого начала проектируется с теплоотводящей пластиной. Теплоотводящая пластина – поверхность, которая находится с другой стороны микросхемы и прилегает непосредственно к радиатору.

Однако в соединении даже у тех радиаторов и пластин, которые тщательно отшлифованы, присутствуют небольшие зазоры. А потому тепло, которое выделяет микросхема, будет меньше передавать тепло радиатору. Дабы устранить данные зазоры, используется теплопроводящая паста. Она наносится, как правило, на процессор ПК перед закреплением радиатора.

Усилители, расположенные на микросхемах, паяются на пару дней перед эксплуатацией, не требуют сложную настройку и дополнительных навыков настройщика.

Регулируемые блоки, которые подают питание микросхемам-стабилизаторам, изготавливаются проще, нежели аналоги на транзисторах.

Микросхемы, которые находятся на печатных платах электронных устройств, припаиваются к дорожкам печати либо сажаются на специальные небольшие панельки.

В первом варианте для замены микросхемы необходимо ее заранее выпаивать. Во втором варианте микросхема достается из панельки и заменяется новой.

Так, например, для того, чтобы собрать микроконтроллер, расположенный на печатной плате, и не имеющий внутрисхемное программирование, тогда можно извлечь микросхему, а потом ее подключить к плате программирования.

Виды микросхем

Чтобы купить микросхемы оптом, нужно знать все виды. Микросхему бывают:

  • Аналоговые.
  • Цифровые.

Аналоговые функционируют за счет аналоговой формы сигнала. Цифровые же функционируют благодаря цифровым передаваемым сигналам. Аналоговые микросхемы могут принимать самые различные формы.

Есть также интегральные микросхемы, в состав которых могут входить диодики, резисторы и прочие элементы. 

Похожие материалы

Последние из рубрики

Добавить комментарий

delphiexpert.ru

Конспект урока "Интегральные микросхемы и их особенности"

Классификация ИМС, их характеристики и особенности

ИМС – основа элементной балы ЭВМ, исходные унифицированные конструктивные элементы, которые определяют качество и эффективность ЭВМ. Это микроэлектронные изделия, выполняющие определённую функцию преобразования и имеющие высокую плотность установки элементарных соединенных элементов.

Классификация:

По виду обрабатываемого сигнала:

а) аналоговые— входные и выходные сигналы изменяются по закону непрерывной функции в диапазоне от положительного до отрицательного напряжения питания.

б) цифровые— входные и выходные сигналы могут иметь два значения: логический ноль или логическая единица, каждому из которых соответствует определённый диапазон напряжения. 

в) аналого-цифровые микросхемы совмещают в себе формы цифровой и аналоговой обработки сигналов.

По технология изготовления:

a) полупроводниковая микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены на одном полупроводниковом кристалле (например, кремния, германия, арсенида галлия).

б) плёночная микросхема — все элементы и межэлементные соединения выполнены в виде плёнок:  толстоплёночная интегральная схема; тонкоплёночная интегральная схема.

в) гибридная микросхема — кроме полупроводникового кристалла содержит несколько бескорпусных диодов, транзисторов и(или) других электронных компонентов, помещённых в один корпус.

По степени унификации и назначению:

а) общего применения

б) частного применения

По защите от внешних воздействий:

а) корпусированные

б) безкорпусные

В корпусированных ИМС защита кристалла и подложки осуществляется корпусом ИМС – частью конструкции ИМС, которая наряду с защитой от внешних воздействий предназначена для соединения ИМС с внешними элементами, цепями. Для защиты герметизируются.

Бескорпусные ИМС, транзисторы, диоды и др. ЭРЭ  образуют элементную базу гибридных ИМС и микросборок.

По cтепень интеграции:

а) Малая интегральная схема (МИС) — до 100 элементов в кристалле.

б) Средняя интегральная схема (СИС) — до 1000 элементов в кристалле.

в) Большая интегральная схема (БИС) — до 10000 элементов в кристалле.

г) Сверхбольшая интегральная схема (СБИС) — до 1 миллиона элементов в кристалле.

д) Ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 миллиарда элементов в кристалле.

е) Гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 миллиарда элементов в кристалле.

Условное обозначение микросхем состоит из трех элементов:

первый буква, для аппаратуры широкого применения используется буква К; следующая за буквой цифра обозначает технологию изготовления: 1, 5, 7 — полупроводниковая, 2, 4, 6, 8 —гибридная, последние две цифры — порядковый номер данной серии.

Для бытовой радиоаппаратуры выпускаются две серии гибридных интегральных микросхем, изготавливаемых по различным технологиям: микросхемы серии К224 — на основе толстопленочной технологии; микросхемы серии К237 — на основе тонкопленочной технологии. Из полупроводниковых микросхем для бытовой аппаратуры используются серии К157 и К174.

Условное обозначение интегральных микросхем, в общем случае состоит из четырех элементов:

первая буква и первые три цифры обозначают серию микросхем;

две буквы после первой цифры указывают функциональное назначение (класс и группу).

Функциональные классы обозначаются буквами: усилители—У, генераторы — Г, преобразователи — П, детекторы — Д, многофункциональные схемы — Ж. Сочетание классов и групп обозначается буквами: усилители синусоидальных сигналов — УС, усилители постоянного тока — УТ, генераторы синусоидальных колебаний ГС, преобразователи напряжения — ПН, многофункциональные схемы аналоговые — ЖА и т. п.

Четвертая цифра в обозначении микросхемы указывает на номер микросхемы в своей функциональной группе или порядковый номер разработки.

Последняя буква в обозначении микросхемы маркирует микросхемы по значению величин отдельных параметров, предельным и эксплуатационным режимам и другим признакам.

Обозначение микросхемы наносится на ее корпус, на котором имеется также ключ или специальная метка, относительно которых производится нумерация выводов.

Примеры обозначения микросхем

Микросхема К1УС744 А

Это усилитель синусоидальных сигналов серии К174, порядковый номер разработки — четвертый.

infourok.ru

Как устроены интегральные схемы

Дата
Категория: it

Компьютеры строятся на основе двух типов интегральных схем: логической и ЗУ (запоминающее устройство). Логические микросхемы используются в арифметическом логическом модуле (АЛМ), где производятся вычисления, в то время как кристаллы ЗУ хранят данные и программы. Существует множество разновидностей логических микросхем, простых и сложных; микропроцессорная схема (нижняя правая иллюстрация на стр. 23) выполняет роль центральной нервной системы ПК и является ярким примером сложной логической схемы. Иногда функции логических схем и ЗУ комбинируются в одной схеме.

Микропроцессор служит центральным процессорным устройством (ЦПУ) компьютера, включающим контроллер и оперативную логическую схему. Другие, примыкающие к процессору схемы включают: генератор синхроимпульсов, который производит сигналы, обеспечивающие пошаговую деятельность компьютера; контроллер ввода/вывода, который координирует ввод и вывод данных; различные сопроцессоры - процессоры, специализированные для одного вида задач и выполняющие их с огромной скоростью. Дополнительные контроллерные схемы оперируют со связующими схемами, магнитными дисками и графическими терминалами.
Кристаллы ЗУ подразделяются на постоянные и оперативные запоминающие устройства (ПЗУ и ОЗУ). Схемы ПЗУ сохраняют данные, даже если машина выключена, они используются для хранения завершенных программ, которые не нуждаются в изменениях. Большинство схем ОЗУ не являются постоянными, то есть их содержимое стирается, если компьютер выключен или произошел сбой в напряжении. Компьютер может считывать с них информацию и записывать ее - вносить в них новые данные.

Устройство интегральной схемы

величенная в 2500 раз структура МОП - металл-оксид-полупроводник для отрицательного канала -является распространенным типом ИС транзистора. Обычно этот переключатель закрыт; ток (голубая стрелка) не может пройти от источника к стоку. Но напряжение (красная стрелка), примыкающее к логической схеме, притягивает электроны (точечки), образуя канал, который пропускает электрический ток.

Схемы ИС в корпусах

Прежде чем ИС будет смонтирована на печатной плате, она должна быть заключена в защитный футляр, или корпус, и снабжена внешними связующими штырями, или выводами. На иллюстрации справа представлено несколько разновидностей корпусов, получивших свое название по форме и организации выводов корпуса. DIP - переключатель, или двухрядный корпус, имеет два ряда выводов. PLP - это уплощенный корпус, с выводами по двум сторонам. LCC - керамический кристаллодержатель без выводов. ZIP - плоский корпус со штырьковыми выводами, расположенными зигзагообразно. QFP - это плоский корпус с четырьмя рядами выводов по бокам. SIP - корпус с однорядным расположением выводов.

Монолитный микропроцессор

Схема на изображении внизу включает микропроцессор, а также схемы ПЗУ, ОЗУ и контроллеры (регуляторы ввода/вывода). Эти компьютерные схемы широко применяются для управления машинным оборудованием и многими бытовыми приборами.


Ряды схем. Печатная плата на илл. слева, объединительная плата ПК, содержит несколько видов ИС, включая микропроцессор, контроллерные схемы и ЗУ.

information-technology.ru

Гибридная микросхема — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Гибридная интегральная схема (гибридная микросхема, микросборка, ГИС, ГИМС) — интегральная схема, в которой наряду с элементами, неразъёмно связанными на поверхности или в объёме подложки, используются навесные микроминиатюрные элементы (транзисторы, конденсаторы, полупроводниковые диоды, катушки индуктивности, вакуумные электронные приборы, кварцевые резонаторы и др.). В зависимости от метода изготовления неразъёмно связанных элементов различают гибридные, плёночную и полупроводниковую интегральные схемы.

Резисторы, контактные площадки и электрические проводники в ГИС изготовляют либо последовательным напылением на подложку различных материалов в вакуумных установках[1] (метод напыления через маски, метод фотолитографии — ГИС тонкоплёночной технологии), либо нанесением их в виде плёнок (химические способы, метод шёлкографии и др. — ГИС толстоплёночной технологии).

Величины плёночных резисторов могут быть скорректированы в процессе производства с помощью лазерной подгонки (лазерное воздействие локально испаряет материал резистора, уменьшая его сечение), что необходимо, например, для создания высокоточных ЦАП и АЦП.

Навесные элементы крепят на одной подложке с плёночными элементами, а их выводы присоединяют к соответствующим контактным площадкам пайкой или сваркой. ГИС, как правило, помещают в корпус и герметизируют. Применение ГИС в электронной аппаратуре повышает её надёжность, уменьшает габариты и массу.

Гибридные МС являются дальнейшим развитием идеи микромодулей — компактных законченных функциональных блоков, собранных на миниатюрных бескорпусных элементах очень плотным монтажом. Микромодули же, в свою очередь, продолжают идеи компактронов — комбинированных радиоламп, содержащих в одном баллоне 3 и более лампы. Ещё до Второй Мировой войны существовали компактроны, в которых сразу были выполнены межэлектродные соединения ламп в нужную схему, а также имелись проволочные резисторы и дроссели, это и были первые микромодули и непосредственные предки гибридных МС.

Наиболее массово выпускаются гибридные интегральные микросхемы кварцевых генераторов.

Первая в мире гибридная интегральная схема «Квант» (позже получившая обозначение «ГИС серии 116») была разработана в 1962 году в ленинградском НИИ Радиоэлектроники (НИИРЭ, позже НПО «Ленинец»), главный конструктор — А. Н. Пелипченко. Она же была первой в мире ГИС с двухуровневой интеграцией — в качестве активных элементов в ней использованы не дискретные бескорпусные транзисторы, а третья в мире полупроводниковая ИС «Р12-2», разработанная и изготовленная в том же 1962 году по заказу НИИРЭ Рижским заводом полупроводниковых приборов (РЗПП), главный конструктор — Ю. В. Осокин. ГИС производилась до середины 1990-х годов, то есть более 30 лет.

Первая зарубежная ГИС была анонсирована фирмой IBM в 1964 году в виде STL-модулей, которые были созданы фирмой для нового семейства компьютеров IBM-360[2].

Следующая гибридная толстоплёночная интегральная микросхема (серия 201 «Тропа») была разработана в 1963-65 годах в НИИ точной технологии («Ангстрем»), серийное производство с 1965 года[3][4].

Разработки и исследования в области специальной микроэлектроники велись ЛНПО «Авангард». Результатом работы было создание новых видов комплектующих изделий РЭА — микросборок и устройств функциональной электроники.

Сегодня микросборки не потеряли своего значения и по-прежнему применяются в электронике. В России существуют технологии ГИС на керамических многослойных платах[5] и технологии на основе полимерных плёнок.[6]

ru.wikipedia.org

2-х и 4-х канальный мультиплексор: принцип работы и схема

В данной статье мы рассмотрим мультиплексор, подробно опишем принцип его работы, в каких целях используется, как изображается на схеме, а так же как подключается. Рассмотрим 2-х и 4-х канальный мультиплексор.

Описание и принцип работы

Мультиплексирование — это общий термин, используемый для описания операции отправки одного или нескольких аналоговых или цифровых сигналов по общей линии передачи в разное время или на разных скоростях, и как таковое устройство, которое мы используем для этого, называется мультиплексором. Приобрести мультиплексор вы можете на Алиэкспресс:

Мультиплексор, сокращенно «MUX» или «MPX», представляет собой комбинационную логическую схему, предназначенную для переключения одной из нескольких входных линий на одну общую выходную линию с помощью управляющего сигнала. Мультиплексоры работают как быстродействующие многопозиционные поворотные переключатели, соединяющие или контролирующие несколько входных линий, называемых «каналами», по одному за раз.

Мультиплексоры могут представлять собой либо цифровые схемы, выполненные из высокоскоростных логических элементов, используемых для переключения цифровых или двоичных данных, либо они могут быть аналоговыми типами, использующими транзисторы, полевые МОП-транзисторы или реле для переключения одного из входов напряжения или тока на один выход.

Основным типом мультиплексора является однонаправленный поворотный переключатель, как показано на рисунке.

Поворотный переключатель, также называемый пластинчатым переключателем, поскольку каждый слой переключателя известен как пластина, представляет собой механическое устройство, вход которого выбирается вращением вала. Другими словами, поворотный переключатель — это ручной переключатель, который можно использовать для выбора отдельных линий данных или сигналов, просто повернув его входы «ВКЛ» или «ВЫКЛ». Итак, как мы можем выбрать каждый ввод данных автоматически с помощью цифрового устройства.

В цифровой электронике мультиплексоры также известны как селекторы данных, поскольку они могут «выбирать» каждую входную линию и состоят из отдельных аналоговых переключателей, заключенных в единый пакет ИС, в отличие от селекторов «механического» типа, таких как обычные переключатели и реле.

Они используются в качестве одного из методов уменьшения количества логических элементов, требуемых в конструкции схемы, или когда требуется, чтобы одна линия данных или шина данных передавали два или более различных цифровых сигналов. Например, один 8-канальный мультиплексор.

Как правило, выбор каждой входной линии в мультиплексоре контролируется дополнительным набором входов, называемых линиями управления, и в соответствии с двоичным состоянием этих управляющих входов, либо «ВЫСОКИМ», либо «НИЗКИМ», соответствующий вход данных подключается напрямую к выходу. Обычно мультиплексор имеет четное количество 2 n строк ввода данных и количество «управляющих» входов, которые соответствуют количеству входов данных.

Обратите внимание, что мультиплексоры отличаются по работе от кодеров. Кодеры могут переключать n-битный шаблон ввода на несколько выходных строк, которые представляют двоичный кодированный (BCD) выходной эквивалент активного входа.

Мы можем построить простой мультиплексор 2 в 1 из базовых логических «НЕ И» элементов, как показано на рисунке.

2-х канальный мультиплексор

Вход А этого простого мультиплексора схемы 2-1, построенной из стандартных логических элементов действует, чтобы контролировать какой вход (I 0  или I 1 ) передается на выход Q.

Из приведенной выше таблицы истинности мы можем видеть, что, когда вход выбора данных A в логике 0, вход I 1 передает свои данные через схему мультиплексора логического элемента «НЕ И» на выход, в то время как вход I 0 блокируется. Когда выбор данных A в логике 1, происходит обратное, и теперь вход I 0 передает данные на выход Q, в то время как вход I 1 блокируется.

Таким образом, применяя либо логическую «0», либо логическую «1» в точке A, мы можем выбрать соответствующий вход, I 0 или I 1, при этом схема будет немного похожа на однополюсный переключатель двойного хода (SPDT).

Поскольку у нас есть только одна линия управления, (A), то мы можем переключать только 2 1 входа, и в этом простом примере 2-входной мультиплексор соединяет один из двух 1-битных источников с общим выходом, создавая 2-в-1 мультиплексор. Мы можем подтвердить это в следующем булевом выражении.

и для нашей схемы 2-входного мультиплексора можно упростить к:

Мы можем увеличить количество входных данных, которые будут выбраны в дальнейшем, просто следуя той же процедуре, и более крупные схемы мультиплексоров могут быть реализованы с использованием меньших 2-в-1 мультиплексоров в качестве их основных строительных блоков. Таким образом, для мультиплексора с 4 входами нам потребуется две строки выбора данных, поскольку 4 входа представляют 2 2 линии управления данными, дающие схему с четырьмя входами, I 0 , I 1 , I 2 , I 3 и двумя линиями выбора данных A и B, как показано.

4-х канальный мультиплексор

Булевое логическое выражение для этого мультиплексора 4-в-1 с входами от A до D и линиями выбора данных a, b задается как:

В этом примере в любой момент времени только один из четырех аналоговых переключателей замкнут, соединяя только один из входных линий от A до D к одному выходу Q. То, какой переключатель замкнут, зависит от входного кода адресации в строках « a » и « b ».

Таким образом, для этого примера, чтобы выбрать вход B для выхода в точке Q, адрес двоичного входа должен быть « a » = логическая «1» и « b » = логический «0». Таким образом, мы можем показать выбор данных через мультиплексор как функцию битов выбора данных, как показано.

Выбор входной линии мультиплексора

Добавление большего количества линий адреса управления (n) позволит мультиплексору управлять большим количеством входов, поскольку он может переключать 2 n входов, но каждая конфигурация линии управления будет подключать только ОДИН вход к выходу.

Тогда реализация вышеуказанного логического выражения с использованием отдельных логических элементов потребует использования семи отдельных элементов, состоящих из элементов «И» , «ИЛИ» и «НЕ», как показано.

4-канальный мультиплексор с использованием логических элементов

Символ, используемый в логических схемах для идентификации мультиплексора, выглядит следующим образом:

Символ мультиплексора на схеме

Мультиплексоры не ограничиваются простым переключением нескольких различных входных линий или каналов на один общий выход. Существуют также типы, которые могут переключать свои входы на несколько выходов и иметь конфигурации 4-к-2, 8-к-3 или даже 16-к-4 и т.д. И пример простого двухканального 4-входного мультиплексора (4- к-2) приводится ниже:

Здесь, в этом примере, 4 входных канала переключаются на 2 отдельные выходные линии, но возможны и более крупные конфигурации. Эту простую конфигурацию 4-в-2 можно использовать, например, для переключения аудиосигналов для стерео предварительных усилителей или микшеров.

Регулируемый усилитель

Наряду с отправкой параллельных данных в последовательном формате по одной линии передачи или соединению, другое возможное использование многоканальных мультиплексоров — в устройствах цифрового аудио в качестве микшеров или где, например, усиление аналогового усилителя может регулироваться цифровым образом.

Усилитель с цифровой регулировкой

Здесь усиление напряжения инвертирующего операционного усилителя зависит от соотношения между входным резистором R IN и его резистором обратной связи Rƒ, как определено в руководствах по операционному усилителю.

Один 4-канальный SPST-переключатель, сконфигурированный как мультиплексор 4-к-1 канала, соединен последовательно с резисторами, чтобы выбрать любой резистор обратной связи для изменения значения Rƒ . Комбинация этих резисторов будет определять общее усиление напряжения усилителя ( Av ). Затем усиление напряжения усилителя можно отрегулировать цифровым способом, просто выбрав соответствующую комбинацию резисторов.

Цифровые мультиплексоры иногда также называют «селекторами данных», поскольку они выбирают данные для отправки на выходную линию и обычно используются в коммуникационных или высокоскоростных коммутационных сетях, таких как приложения LAN (локальная вычислительная сеть) и интернет.

Некоторые интегральные микросхемы имеют один инвертирующий элемент, подключенный к выходу, чтобы обеспечить положительный логический выход (логическая «1») на одном элементе и дополнительный отрицательный логический выход (логическая «0») на другом элементе.

Можно сделать простые схемы мультиплексора из стандартных элементов «И» и «ИЛИ», как мы видели выше, но обычно мультиплексоры / селекторы данных доступны в виде стандартных пакетов ic, таких как общий мультиплексор с 8 входами в 1 TTL 74LS151 или TTL 74LS153 Dual Мультиплексор 4 входа на 1 линию. Схемы мультиплексора с гораздо большим числом входов могут быть получены путем каскадного соединения двух или более устройств меньшего размера.

Краткий обзор мультиплексора

Мультиплексоры являются коммутационными цепями, которые просто переключают или направляют сигналы через себя, и, будучи комбинационной схемой, они не имеют памяти, поскольку нет пути обратной связи по сигналам. Мультиплексор является очень полезной электронной схемой, которая используется во многих различных устройствах, таких как маршрутизация сигналов, передача данных и приложения управления шиной данных.

При использовании с демультиплексором параллельные данные могут передаваться в последовательной форме по одному каналу передачи данных, например по оптоволоконному кабелю или телефонной линии, и снова преобразовываться в параллельные данные. Преимущество состоит в том, что требуется только одна последовательная строка данных вместо нескольких параллельных линий данных. Поэтому мультиплексоры иногда называют «селекторами данных», так как они выбирают данные в линию.

Мультиплексоры также могут использоваться для коммутации аналоговых, цифровых или видеосигналов, причем ток переключения в аналоговых цепях питания ограничен величиной от 10 мА до 20 мА на канал, чтобы уменьшить тепловыделение.

В следующей статье о комбинационных логических устройствах мы рассмотрим противоположность мультиплексора, называемого демультиплексором, который занимает одну входную линию и соединяет ее с несколькими выходными линиями.

meanders.ru

Обсуждение:Интегральная схема — Википедия

Статья объединена со статьями Микросхема и Интегральная микросхема. На них, а также на статьи Чип и Микрочип установлён редирект. --Alex Spade 14:00, 9 сентября 2006 (UTC)

Лучше все объединить в статье Микросхема. Это слово более известно большинству людей и более применимо. А Интегральная (микро)схема, чип и другие - это синонимы слова микросхема. Надо это объединить с тем, что я пишу. --Navchel 08:34, 10 сентября 2006 (UTC)

Категорически Против. Аргумент - это слово более известно весьма слабый. Для этого и служат редиректы. Более того, смотрим интегральная схема по энциклопедиям. Интегральная схема присутствует чаще именно в названиях, а микросхема уже в тексте.--Alex Spade 09:17, 10 сентября 2006 (UTC)
За Всё же эти понятия означают одно и тоже. Gordon01 10:16, 23 октября 2006 (UTC)
Уже объединено и редиректы поставлены. --Alex Spade 11:11, 23 октября 2006 (UTC)
Более того я не согласен, когда вы пишите для некоторых логик устаревшая - как это оценить? Да они сейчас меньше используются, но используются. И зачем в главном тексте статьи так расписывать про СССР, почему бы не уделить больше внимание общей концепции или современному положению разработки ИС в России. А СССР выделить в подраздел, история ИС (микросхем) в СССР, иначе получается статья о какой-то рухляди... :-(
PS В настоящий момент я не являюсь разработчиком ИС, однако в нашем универе (точнее факультете) уделяли достаточно много внимания разработке ИС.--Alex Spade 09:26, 10 сентября 2006 (UTC)
Зайдите хотя бы на сйты российских производителей Микрон или Ангстерм - посмотрите, что они производят.--Alex Spade 09:37, 10 сентября 2006 (UTC)
  • Я постарался провести некторую терминологическую разницу, и подготовил начало статьи под любой вариант переезда (хотя я по прежнему Против)--Alex Spade 10:55, 10 сентября 2006 (UTC)
  • Кроме того, я считаю что подраздел Интегральная схема#Серии микросхем соверешенно не нужен, ибо бесконечен. А вот описать корпуса по классификации (не по номерам, которых тоже бесконечно много) было бы интересно.--Alex Spade 10:55, 10 сентября 2006 (UTC)
  • Насчёт МИС, СИС, БИС, СБИС, УБИС и ГБИС - не только в СССР так классифицировали. Аналогичные термины есть и английском варианте en:Integrated circuit--Alex Spade 11:07, 10 сентября 2006 (UTC)
  • Я убрал указание "устаревшая" с ТТЛ, как не соот. действительности. Да ТТЛШ является её усовершенствовамием, но изготовление диодов Шотки на кристалле несколько более сложное и дорогое, поэтому ТТЛ по прежнему широко используется.--Alex Spade 11:33, 10 сентября 2006 (UTC)
Заблуждение о дороговизне изготовления диодов Шотки в планарной технологии

Вы, уважаемый Alex Spade, здесь заблуждаетесь, диоды Шотки, шунтирующие коллекторно-базовый переход, для исключения насыщения базы неосновными носителями, получаются "бесплатно", осаждением пленки алюминия на вскрытую от диоксида кремния поверхность монокристалла кремния, где выходит на неё коллекторно-базовый n-p переход.

Кстати, ТТЛ-чипы уже давно вытеснены ТТЛШ-микросхемами, (приблизительно, с 1989 г.). Д.Ильин 17:56, 15 августа 2012 (UTC)

Не категорически, но попытаюсь ругаться:

  • что значит редирект - наверно это где-то написано, но я, к сожалению, этого не видел и не знаю. Подскажите пожалуйста.
  • малогабаритный (микроминиатюрный) микроэлектронный прибор переведем на русский:

маленького размера маленький маленький маленький электронный прибор - слишком масло масленное получается. А вот слово прибор означает некое устройство, обычно довольно сложное, для измерения чего-нибудь. А если прибор электронный, то в нем и микросхем куча будет. Называть микросхему прибором совершенно не правильно. Микросхема - это действительно схема, которую засунули в маленький корпус.

  • содержащий множество - да не надо говорить множество, в пентимуме их милионы, а в простых микросхемах десятки, но все равно и то и другое микросхема.
  • радиоэлементов - это опять сложное слово, которым могут и микросхему назвать.
  • одном единном неразборном корпусе - опять масло маслянное.

Вы слишком усложняете понятие микросхема, используете непонятные слова, в объяснении которых наверняка будет использовано слово микросхема. Хотя я понимаю, что это вы, может быть, и не сами придумали. Привожу пример из справочника по интегральным микросхемам в котором ссылаются на ГОСТ 17021-75 "Микросхемы интегральные. Термины и определения".

  • Интегральная микросхема (ИС) - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов (или элементов и компонентов) и (или) кристаллов, которое с точки зрения требований к испытаниям, приемке, поставке и эксплуатации рассматривается как единое целое.

На мой взгляд, это ГОСТовское определение полная чепуха!

Еще один образец терминологии из "Справочник радиолюбителя-конструктора":
Микросхема (МС) - микроэлектронное изделие, выполняющее определенную функцию преобразования и обработки сигнала и имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов, компонентов, кристалов.
Чем отличается микросхема от электрической схемы? И та и другая выполняют какую-то функцию. Плотность упаковки понятие абстрактное. Электрическая схема тоже имеет высокую плотность. Единственная существенная разница: микросхема - неразборное целое в стандартном корпусе, а электрическая схема - это компоненты, к которым есть доступ, и габариты произвольные.Navchel 11:59, 11 сентября 2006 (UTC)

редирект - он же REDIRECT - функция Википедии по автоматическому перебросу с синонимов на главную статью - для иллюстрации откройте Чип - вы будете автоматически переброшены на Интегральная схема, но вверху будет написано откуда вас перебросили - если же щёлкнуть уже по этой верхней ссылке вы попадёте на синоним, который при необходимости можно отредактировать--Alex Spade 20:10, 11 сентября 2006 (UTC)
мало... (микро...) микро... прибор переведем на русский - вы правы надо будет подсократить
А вот слово прибор' - не-а, уже транзисторы и различные диоды - являются полупроводниковыми приборами - даже раздел техники про них так и называется Физика полупроводниковых приборов (она же Эф-три-Пэ - ФППП), в отличии от собственно Физика полупроводников (Эф-два-Пэ - ФПП) и объединённой дисциплины ФППППП (иначе ФППиППП или ФПППиПП). Не говоря уже про ламповую технику...
радиоэлементов - ... которым могут и микросхему назвать - не-а - могут и Петю, Юлей назвать. Радиоэлементы - это резисторы, конденсаторы, диоды, транзисторы и т.д.
Чем отличается микросхема от электрической схемы? Какая такая элетрическая? Я писал электронная. Многим отличается и много общего, смотря, что-же конкретно вы имели в виду по электрической схемой - (печатную плату, некоторую "напаенную" плату, принципиальную электрическую, логическую или схемо- и системотехническую схемы).

Если электронную, то ИС - это её подвид. --Alex Spade 20:10, 11 сентября 2006 (UTC)

Чем отличается микросхема от электронной схемы? И та и другая выполняют какую-то функцию. Плотность упаковки понятие абстрактное. Электронная схема тоже имеет высокую плотность. Существенная разница: микросхема - изготовлена на полупроводниковом кристалле, электронная схема - на печатной плате; микросхема - помещена в неразборный стандартный корпус, а электронная схема - это компоненты, к которым есть доступ на печатной плате, габариты которой разные у разных производителей и разных устройств, приборов.Navchel 03:40, 24 сентября 2006 (UTC)

Объяснять сложный термин надо более простыми словами. Говорить что микросхема - это прибор, бысмысленно, т.к. слово прибор еще сложнее слова микросхема. Вот примеры объяснения слова прибор:

  • ПРИБОР - комплекс функционально значимых металлических элементов на ножнах клинкового холодного оружия
  • ПРИБОР - м. 1). Приспособление, специальное устройство, аппарат для производства какойн. работы, управления, регулирования, контроля, вычислений. Измерительный п. Электрические приборы. Световые приборы. 2). Набор принадлежностей для чего-н.) Бритвенный п. Письменный п. Столовый п.| прил. приборный, ая, ое (к 1 знач.). П. щит. Приборные масла.

//Толковый словарь Ожегова//

  • ПРИБОР - м. 1. Аппарат, приспособление для производства какой-н. работы. Измерительный прибор. Счетный прибор. Прибор сложной конструкции. 2. Комплект, Набор предметов, инструментов для какой-н. работы, для каких-н. действий (спец.). Письменный прибор (чернильница, пресс-папье и т. п.). Туалетный прибор. Столовый прибор (тарелки, вилки, ножи, ложки и т. п. для еды одному человеку). Накрыть стол на 5 приборов (для пяти обедающих). 3. Набор материалов, частей, принадлежностей для изготовления, устройства чего-н. (спец.). Печной прибор. Оконный и дверной прибор (петли, скобы, задвижки, накладки и т. п.). 4. Комплект приклада (петлицы, окантовка и т. п.) и знаков различия к обмундированию (спец.). //Толковый словарь Ушакова//
  • ПРИБОР - м. 1. Устройство, аппарат, предназначенный для управления машинами, установками, для регулирования технологических процессов, вычислений и т.п. 2. Учебное наглядное пособие, служащее для демонстрации какой-л. закономерности. 3. Набор предметов для какого-л. пользования. // Комплект предметов, подаваемый для еды одному человеку. 4. Комплект предметов, предназначенный для изготовления, устройства чего-л. // Комплект приклада (петлицы, окантовка и т.п.) и знаков различия к обмундированию. //Толково-словообразовательный словарь Ефремовой//

Navchel 14:37, 24 сентября 2006 (UTC)

Не буду далее спорить про пронятие прибор (я всё сказал ранее и словарями я тоже умею пользоватся, потоэтому цитировать (нагонять метраж страницы) совсем не обязательно - досточно сослаться). Заменим на более нейтральное - микроэлектронное устройство. Но дополним плёнками - плёночные технологии ещё живы (хоть и мало распростарнены), хотя почему мало - TFT-технология для мониторов - её прямой потомок, только что не микро- и не в корпусе. И уберём неразборных, стандартный для микросхем корпус. А то получается микросхема - это то, что помещено в корпус для микросхем. Тем более - что если я помещу кристалл в нетипичный или кастом (заказной) корпус - это уже перестанет быть микросхемой? ;-)
И большая просьба - установите себе нормальный Unicode редактор - не портите текст - восстанавливаю за вами Unicode-кодировку уже второй раз.--Alex Spade 08:37, 24 сентября 2006 (UTC)

Можно ли высекать искры из кремниевых микросхем путем соударения?[править код]

Можно ли высекать искру из кремниевых микросхем путем соударения? Нигде не смог найти информацию на эту тему. Я лично провел эксперимент, но искру не получил, предполагаю, что один из исследуемых процессоров имел какое-то покрытие. --VetMax 21:22, 27 января 2007 (UTC)

Советую вставить в розетку два оголённых провода и класть микросхему на них. Особенно удобно использовать корпуса типа DIP, предварительно выпрямив ножки. Искра будет, гарантирую. --Panther @ 21:52, 27 января 2007 (UTC)
Отвечайте пожалуйста по теме. --VetMax 00:10, 28 января 2007 (UTC)
Да пожалуйста, просто для меня открытие, что такие вопросы можно задавать серьезно. Вы почитайте статьи Кремний и Кремень (точнее, en:Flint) и Вы сами поймёте разницу. --Panther @ 09:26, 28 января 2007 (UTC)
Нельзя. --Кae 03:44, 28 января 2007 (UTC)
Может быть можно высечь хоть небольшую искорку, если поверхность микросхемы окислится?
Искры даёт не кремень, а металл, по которому им ударяют. --Panther @ 20:56, 28 января 2007 (UTC)
Неправда.--Genesiser 16:29, 6 января 2010 (UTC)
Старые процессоры имели корпуса из керамики. Применять как кремень.--Genesiser 16:29, 6 января 2010 (UTC)

Ответ: в "кремниевой микросхеме" кремниевой является маленькая (площадью пару кв. миллиметров) тоненькая (доли миллиметра толщиной) пластинка, упрятанная (залитая) внутри корпуса (пластмассового или керамического). Ударить "кремнием о кремний", таким образом. крайне затруднительно ;-). Ну стучать корпусами можно, конечно, долго и упорно.) Tpyvvikky 18:29, 7 января 2010 (UTC)

Шаблон «Микросхемы СССР»[править код]

Попытка привнести некоторое единообразие и облегчить навигацию по теме. Оставляю шаблон на компоненты, убираю технологии (они уже включены) и процессоры - для них есть своя страница.
Да, безусловна, шаблон не догма, и конструктивные предложения, инициирующие написание новый тем и статей только приветствуются!

Добро пожаловать

--Mixabest 13:17, 18 сентября 2010 (UTC)

Давно пора. Но шаблон мягко говоря нуждается в коррекции. Marlagram 09:23, 19 сентября 2010 (UTC)

Изменил в статье инфу про 22 нм, т.к. он уже вышел, и немного подправил про 14 нм а то некрасиво получалось --Cukarach 20:03, 24 сентября 2012 (UTC)

..ультрабольшая интегральная схема (УБИС) — до 1 млрд. элементов в кристалле и гигабольшая интегральная схема (ГБИС) — более 1 млрд. элементов в кристалле.. — может всё же миллион? Sergoman 10:10, 21 декабря 2014 (UTC)

Возможно, где-то неточность[править код]

Первая в СССР гибридная толстоплёночная интегральная микросхема (серия 201 «Тропа») была разработана в 1963-65 годах в НИИ точной технологии («Ангстрем»), серийное производство с 1965 года. В разработке принимали участие специалисты НИЭМ (ныне НИИ «Аргон»)[3][4]. 

А здесь сказано, что "Тропа" была второй, а первой - "Квант":

Первая в мире гибридная интегральная схема «Квант» (позже получившая обозначение "ГИС серии 116") была разработана в 1962 году в ленинградском НИИ Радиоэлектроники... 

Где правда? Или "Квант" не был толстоплёночным? А почему это настолько важно, что даже делает ГИС "Тропа" достойной упоминания в статье "ИС", а "Квант" выводит из рассмотрения? Толстоплёночная ГИС - "почти ИС", а не-толстоплёночная - совсем постороннее и чуждое устройство? --Michael MM (обс.) 05:14, 8 марта 2018 (UTC)

ru.wikipedia.org

Интегральная схема

Дата
Категория: it

Что такое интегральная схема?

В ранних электрических компьютерах компонентами схемы, выполнявшими операции, были вакуумные трубки. Эти трубки, напоминавшие электрические лампочки, потребляли много электроэнергии и вьщеляли много тепла. Все изменилось в 1947 году с изобретением транзистора. В этом маленьком устройстве использовался полупроводниковый материал, названный так за способность как проводить, так и задерживать электрический ток, в зависимости от того, есть ли электрический ток в самом полупроводнике. Эта новая технология позволила строить все виды электрических переключателей на кремниевых микросхемах. Схемы на транзисторах занимали меньше места и потребляли меньше энергии. Для более мощных компьютеров были созданы интегральные схемы, или ИС.

В наше время транзисторы стали микроскопически малы, и вся цепь ИС помещается на кусочке полупроводника площадью 1 дюйм квадратный. Маленькие блоки, рядами смонтированные на печатной плате компьютера, и есть интегральные схемы, заключенные в пластиковые корпуса. Каждая микросхема содержит набор простейших элементов схемы, или устройств. Большую их часть занимают транзисторы. ИС может также включать диоды, которые позволяют электрическому току идти только в одном направлении, и резисторы, которые блокируют ток.
Неподвижные части. Во внутренних отделах компьютера ряды интегральных схем в защитных корпусах, как показано внизу, смонтированы на печатной плате компьютера (зеленый цвет). Каждая бледно-зеленая линия обозначает дорожку, по которой идет электрический ток; все вместе они образуют «магистрали», по которым от схемы к схеме проводится электрический ток.

Крошечные связные. По краю микросхемы сильно намагниченные проводки, напоминающие человеческие волоски, посылают электрические сигналы от электрической цепи (им. сверху). Эти золотые или алюминиевые проводки практически не подвержены коррозии и хорошо проводят электричество.

Анатомия транзистора
Транзисторы - основные микроскопические элементы электронной схемы - это переключатели, которые включают и выключают электрический ток. Маленькие металлические дорожки (серый цвет) проводят ток (красный и зеленый цвета) из этих устройств. Организованные в комбинацию, называемую логическими «воротами» (логической схемой), транзисторы реагируют на электрические импульсы разнообразными предустановленными способами, позволяя компьютеру выполнять широкий спектр задач.

Логическая схема. В случае если поступающий электрический ток (красные стрелки) активизирует базу каждого транзистора, питающий ток (зеленые стрелки) устремится к проводку вывода. 

information-technology.ru


Смотрите также