집적 회로. 발명과 생산의 역사

미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
무료 도서관 / 핸드북 / 기술, 기술, 우리 주변의 사물의 역사

집적 회로. 발명과 생산의 역사

기술, 기술, 우리 주변의 사물의 역사

집적(마이크로)회로(IC, IC, m/s, 영어 집적 회로, IC, 마이크로 회로), 칩, 마이크로 칩(영어 마이크로 칩, 실리콘 칩, 칩 - 박판 - 원래는 마이크로 회로 결정판을 일컫는 용어) - 마이크로 전자 장치 - 반도체 기판(플레이트 또는 필름)에 만들어지고 분리할 수 없는 케이스에 배치되거나 마이크로 어셈블리에 포함된 경우 케이스 없이 배치되는 임의의 복잡성(크리스탈)의 전자 회로.

집적 회로

마이크로 일렉트로닉스는 많은 사람들이 믿는 것처럼 우리 시대의 가장 중요한 과학적, 기술적 성취입니다. XNUMX세기 인쇄술의 발명, XNUMX세기 증기기관의 발명, XNUMX세기 전기공학의 발달과 같은 기술사의 전환점에 비유할 수 있다. 그리고 오늘날 과학 및 기술 혁명과 관련하여 의미하는 것은 주로 마이크로일렉트로닉스입니다. 우리 시대의 다른 어떤 기술적 성취와 달리, 그것은 삶의 모든 영역에 스며들어 어제 상상할 수 없었던 것을 현실로 만듭니다. 이것을 확신하기 위해, 소형 계산기, 소형 라디오, 가전 제품의 전자 제어 장치, 시계, 컴퓨터 및 프로그램 가능한 컴퓨터를 생각하는 것으로 충분합니다. 그리고 이것은 그 범위의 작은 부분일 뿐입니다!

마이크로일렉트로닉스는 새로운 초소형 전자 소자, 즉 집적 마이크로회로의 탄생에 그 기원과 존재 자체를 빚지고 있습니다. 실제로 이러한 회로의 출현은 근본적으로 새로운 발명이 아니라 반도체 장치 개발 논리에서 직접 따온 것입니다. 처음에는 반도체 소자가 막 수명을 가졌을 때 각 트랜지스터, 저항 또는 다이오드가 개별적으로 사용되었습니다. 즉, 개별 케이스에 넣어 개별 접점을 사용하여 회로에 포함되었습니다. 이것은 동일한 요소에서 많은 유사한 회로를 조립해야 하는 경우에도 수행되었습니다.

점차적으로, 이러한 장치를 별도의 요소에서 조립하지 않고 하나의 공통 칩에서 즉시 제조하는 것이 더 합리적이라는 이해가 생겼습니다. 특히 반도체 전자가 이에 대한 모든 전제 조건을 만들었기 때문입니다. 사실, 모든 반도체 소자는 구조가 서로 매우 유사하고 작동 원리가 동일하며 pn 영역의 상호 배열만 다릅니다.

우리가 기억하는 바와 같이 이러한 pn 영역은 반도체 결정의 표면층에 동일한 유형의 불순물을 도입하여 생성됩니다. 더욱이, 신뢰성 있고 모든 관점에서 대다수의 반도체 소자의 만족스러운 작동은 1/99밀리미터의 표면 작업 층 두께로 제공됩니다. 가장 작은 트랜지스터는 일반적으로 두께의 XNUMX%에 불과한 반도체 결정의 최상층만 사용합니다. 나머지 XNUMX%는 캐리어 또는 기판 역할을 합니다. 기판이 없으면 트랜지스터가 약간의 터치에도 무너질 수 있기 때문입니다. 따라서 개별 전자 부품을 제조하는 데 사용되는 기술을 사용하면 단일 칩에서 수십, 수백, 심지어 수천 개의 부품으로 완전한 회로를 즉시 생성할 수 있습니다.

이것의 이점은 엄청날 것입니다. 첫째, 비용이 즉시 감소합니다(마이크로 회로의 비용은 일반적으로 구성 요소의 모든 전자 요소의 총 비용보다 수백 배 적음). 둘째, 그러한 장치는 훨씬 더 안정적이며(경험에서 알 수 있듯이 수천 번 또는 수만 번), 수만 또는 수십만 개의 전자 부품 회로에서 문제를 해결하는 것이 매우 어려운 문제가 되기 때문에 이것은 매우 중요합니다. . 셋째, 집적 회로의 모든 전자 소자는 기존의 결합 회로의 소자보다 수백, 수천 배 더 작기 때문에 전력 소비가 훨씬 적고 속도가 훨씬 빠릅니다.

전자공학 통합의 도래를 예고한 주요 사건은 순수 실리콘의 모놀리식 조각에 레지스터, 커패시터, 트랜지스터 및 다이오드와 같은 전체 회로에 대한 등가 요소를 얻으려는 텍사스 인스트루먼트의 미국 엔지니어 J. Kilby의 제안이었습니다. Kilby는 1958년 여름에 최초의 집적 반도체 회로를 만들었습니다. 그리고 이미 1961년에 Fairchild Semiconductor Corporation은 우연의 일치 회로, 세미 시프트 레지스터 및 플립플롭과 같은 컴퓨터용 최초의 직렬 마이크로 회로를 생산했습니다. 같은 해에 반도체 집적 논리 회로의 생산은 텍사스에 의해 마스터되었습니다.

이듬해 다른 회사의 집적 회로가 등장했습니다. 짧은 시간에 다양한 유형의 증폭기가 통합 설계로 만들어졌습니다. 1962년에 RCA는 컴퓨터 저장 장치용 메모리 어레이 집적 회로를 개발했습니다. 점차적으로 모든 국가에서 초소형 회로 생산이 확립되었습니다. 초소형 전자 시대가 시작되었습니다.

집적 회로의 출발 물질은 일반적으로 원시 실리콘 웨이퍼입니다. 한 번에 수백 개의 동일한 유형의 미세 회로가 동시에 제조되기 때문에 비교적 큰 크기입니다. 첫 번째 작업은 1000도 온도에서 산소의 영향으로 이 판의 표면에 이산화규소 층이 형성되는 것입니다. 실리콘 산화물은 높은 내화학성 및 기계적 저항성을 특징으로 하며 우수한 유전체 특성을 가지고 있어 그 아래에 위치한 실리콘에 안정적인 절연을 제공합니다.

다음 단계는 p 또는 n 전도 영역을 생성하기 위해 불순물을 도입하는 것입니다. 이를 위해 개별 전자 부품에 해당하는 플레이트의 위치에서 산화막이 제거됩니다. 포토리소그래피라는 프로세스를 사용하여 원하는 영역을 선택합니다. 첫째, 전체 산화물 층은 사진 필름의 역할을 하는 감광성 화합물(포토레지스트)로 덮여 있습니다. 이는 조명 및 현상이 가능합니다. 그 후, 반도체 결정의 표면 패턴이 포함된 특수 포토마스크를 통해 플레이트에 자외선을 조사합니다.

빛의 영향으로 산화물 층에 평평한 패턴이 형성되고 비 조명 영역은 빛이 남아 있고 나머지는 모두 어두워집니다. 포토레지스터가 빛에 노출된 곳에서는 산에 저항하는 불용성 필름 영역이 형성됩니다. 그런 다음 웨이퍼는 노출된 영역에서 포토레지스트를 제거하는 용매로 처리됩니다. 열린 장소에서 (그리고 그 곳에서만) 산화 규소 층이 산으로 에칭됩니다.

결과적으로 산화규소는 불순물의 도입(결찰)을 위해 준비된 순수한 실리콘의 올바른 위치와 "창"에서 용해됩니다. 이를 위해 900~1200도의 온도에서 기판 표면을 원하는 불순물, 예를 들어 인 또는 비소에 노출시켜 n형 전도성을 얻습니다. 불순물 원자는 순수한 실리콘 깊숙이 침투하지만 산화물에 의해 반발됩니다. 한 유형의 불순물로 플레이트를 처리하면 다른 유형과의 결찰을 위해 준비됩니다. 플레이트의 표면은 다시 산화물 층으로 덮이고 새로운 포토리소그래피 및 에칭이 수행되어 새로운 "창"이 생성됩니다. 실리콘 오픈.

그 다음에는 p형 전도도를 얻기 위해 예를 들어 붕소를 사용한 새로운 결찰이 뒤따릅니다. 따라서 p 및 n 영역은 결정의 전체 표면에 올바른 위치에 형성됩니다. 개별 요소 사이의 절연은 여러 가지 방법으로 만들 수 있습니다. 실리콘 산화물 층이 그러한 절연 역할을 할 수 있거나 차단 pn 접합도 올바른 위치에 만들 수 있습니다.

처리의 다음 단계는 집적 회로의 요소 사이뿐만 아니라 이러한 요소와 외부 회로를 연결하기 위한 접점 사이에 전도성 연결(도전선)을 적용하는 것과 관련이 있습니다. 이를 위해 알루미늄의 얇은 층이 기판에 증착되며 이는 매우 얇은 필름 형태로 증착됩니다. 위에서 설명한 것과 유사한 포토리소그래피 처리 및 에칭을 거칩니다. 결과적으로 전체 금속층에서 얇은 전도성 라인과 패드만 남게 됩니다.

마지막으로 반도체 결정의 전체 표면은 보호층(대부분 규산염 유리)으로 덮인 다음 패드에서 제거됩니다. 제조된 모든 초소형 회로는 제어 및 테스트 스탠드에서 가장 엄격한 검사를 받습니다. 결함이 있는 회로는 빨간색 점으로 표시됩니다. 마지막으로 수정은 별도의 미세 회로 플레이트로 절단되며, 각 플레이트는 외부 회로에 연결하기 위한 리드가 있는 견고한 케이스로 둘러싸여 있습니다.

집적 회로의 복잡성은 집적도라는 지표로 특징지어집니다. 100개 이상의 요소를 포함하는 집적 회로는 집적도가 낮은 미세 회로라고 합니다. 최대 1000개의 요소를 포함하는 회로 - 평균 집적도를 가진 집적 회로; 최대 수만 개의 요소를 포함하는 회로 - 대형 집적 회로. 최대 백만 개의 요소를 포함하는 회로가 이미 만들어지고 있습니다(초대형이라고 함). 통합이 점진적으로 증가함에 따라 매년 회로가 점점 더 소형화되고 그에 따라 점점 더 복잡해집니다.

큰 치수를 가지던 수많은 전자 장치가 이제 작은 실리콘 판에 맞습니다. 이 경로를 따라 매우 중요한 사건은 1971년 미국 회사 Intel이 산술 및 논리 연산을 수행하기 위한 단일 집적 회로인 마이크로프로세서를 만든 것입니다. 이것은 컴퓨터 기술 분야에서 마이크로일렉트로닉스의 거대한 돌파구로 이어졌습니다.

저자: Ryzhov K.V.

흥미로운 기사를 추천합니다 섹션 기술, 기술, 우리 주변의 사물의 역사:

▪ 광섬유 통신 라인

▪ 궤도 우주 정거장

▪ 식기 세척기

다른 기사 보기 섹션 기술, 기술, 우리 주변의 사물의 역사.

읽고 쓰기 유용한 이 기사에 대한 의견.

<< 뒤로

과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:

광신호를 제어하고 조작하는 새로운 방법 05.05.2024

현대 과학 기술 세계는 빠르게 발전하고 있으며 매일 다양한 분야에서 우리에게 새로운 전망을 열어주는 새로운 방법과 기술이 등장하고 있습니다. 그러한 혁신 중 하나는 독일 과학자들이 광학 신호를 제어하는 새로운 방법을 개발한 것이며, 이는 포토닉스 분야에서 상당한 발전을 가져올 수 있습니다. 최근 연구를 통해 독일 과학자들은 용융 실리카 도파관 내부에 조정 가능한 파장판을 만들 수 있었습니다. 이 방법은 액정층을 이용하여 도파관을 통과하는 빛의 편광을 효과적으로 변화시킬 수 있는 방법이다. 이 기술적 혁신은 대용량 데이터를 처리할 수 있는 작고 효율적인 광소자 개발에 대한 새로운 전망을 열어줍니다. 새로운 방법에 의해 제공되는 전기광학적인 편광 제어는 새로운 종류의 통합 광소자에 대한 기초를 제공할 수 있습니다. 이는 다음과 같은 사람들에게 큰 기회를 열어줍니다. ...>>

프리미엄 세네카 키보드 05.05.2024

키보드는 일상적인 컴퓨터 작업에서 없어서는 안될 부분입니다. 그러나 사용자가 직면하는 주요 문제 중 하나는 특히 프리미엄 모델의 경우 소음입니다. 그러나 Norbauer & Co의 새로운 Seneca 키보드를 사용하면 상황이 바뀔 수 있습니다. Seneca는 단순한 키보드가 아니라 완벽한 장치를 만들기 위한 5년간의 개발 작업의 결과입니다. 음향 특성부터 기계적 특성까지 이 키보드의 모든 측면은 신중하게 고려되고 균형을 이루었습니다. Seneca의 주요 기능 중 하나는 많은 키보드에서 흔히 발생하는 소음 문제를 해결하는 조용한 안정 장치입니다. 또한 키보드는 다양한 키 너비를 지원하여 모든 사용자에게 편리하게 사용할 수 있습니다. 세네카는 아직 구매가 불가능하지만 늦여름 출시 예정이다. Norbauer & Co의 Seneca는 키보드 디자인의 새로운 표준을 제시합니다. 그녀의 ...>>

세계 최고 높이 천문대 개관 04.05.2024

우주와 그 신비를 탐험하는 것은 전 세계 천문학자들의 관심을 끄는 과제입니다. 도시의 빛 공해에서 멀리 떨어진 높은 산의 신선한 공기 속에서 별과 행성은 자신의 비밀을 더욱 선명하게 드러냅니다. 세계 최고 높이의 천문대인 도쿄대학 아타카마 천문대가 개관하면서 천문학 역사의 새로운 페이지가 열렸습니다. 해발 5640m 고도에 위치한 아타카마 천문대는 우주 연구에서 천문학자들에게 새로운 기회를 열어줍니다. 이 장소는 지상 망원경의 가장 높은 위치가 되었으며, 연구자에게 우주의 적외선을 연구하기 위한 독특한 도구를 제공합니다. 고도가 높아서 하늘이 더 맑고 대기의 간섭이 적지만, 높은 산에 천문대를 짓는 것은 엄청난 어려움과 도전을 안겨줍니다. 그러나 어려움에도 불구하고 새로운 천문대는 천문학자들에게 연구에 대한 광범위한 전망을 열어줍니다. ...>>

아카이브의 무작위 뉴스

스마트 팔찌 충격 요법 03.10.2014

보스턴의 열성적인 개발자 팀은 가벼운 충격 요법을 사용하면 중독을 포기하는 데 긍정적인 영향을 미칠 수 있다고 결정했습니다. 그리고 이것을위한 가장 좋은 점은 세련된 팔찌 형태로 손목에 착용하는 전자 제품입니다. Indiegogo 크라우드 펀딩 사이트에서 Pavlok이라는 장치의 연속 생산을 위한 기금 마련을 시작하기로 결정했습니다. 이 아이디어를 실현하기 위한 최종 목표는 $50이었으나 단 62,5일 만에 $30가 넘는 자금이 이체되었고, 30월 XNUMX일부터 시작된 프로젝트 자금 조달 캠페인은 XNUMX월 XNUMX일까지 계속됩니다.

Pavlok "스마트" 팔찌 자체는 아침에 잠에서 깨어나 특징적인 소리 신호에 의해 수행되는 행동의 허용 불가를 상기시킬 수 있을 뿐만 아니라 신체가 짧은 방전을 느낄 수 있도록 하는 웨어러블 가제트입니다. 17~340볼트. 개발자는 이러한 감전이 건강에 해를 끼치 지 않을 것이라고 즉시 경고하지만 값을 "최대"로 설정하면 매우 불쾌하고 실질적인 것으로 판명 될 것입니다. 여기에서 가장 적절한 단어는 "동기부여"일 것입니다. 적어도 이것은 "똑똑한" 팔찌의 제작자가 경미한 비행에 대한 처벌의 원래 형태와 함께 인내심을 교육하는 효과적인 방법을 찾기 위해 의지했던 것입니다.

Pavlok은 흡연자들이 나쁜 습관을 완전히 없앨 수 있는 좋은 방법이 될 수 있습니다. 이렇게하려면 공간에서 손의 특정 움직임을 인식하도록 가제트를 프로그래밍해야합니다. 담배를 입에 가져갈 때의 특징적인 제스처와 같이 불쾌한 도움으로 이러한 종류의 활동을 포기하도록 강요합니다. 팔찌에서 나오는 "추억의 충동". 이러한 솔루션은 가속도계를 포함하여 Pavlok에 내장된 다양한 센서와 모바일 애플리케이션의 도움 없이 수행됩니다. 또한 이 모델에는 Bluetooth 및 GPS 모듈, 소형 진동 모터 및 소형 LED 표시등이 장착되어 있습니다.

팔찌는 Pavlok 플랫폼을 공개할 계획인 Stanford University 졸업생 Maneesh Sethi에 의해 만들어졌으며, 이는 (이번에는 불쾌한 감전 없이) 타사 프로그래머가 새로운 응용 프로그램을 개발하도록 장려해야 합니다. 웨어러블 전자 장치의 가능한 작동 모드로 스마트 폰과의 더 깊은 상호 작용이 고려됩니다. 이렇게 하면 "전"이나 상사에게 전화를 걸거나 문자 메시지를 보내기로 결정할 때마다 충격을 받을 수 있으므로 그렇게 하기 전에 다시 한 번 생각해야 합니다.

Pavlok의 현재 기능을 사용하면 유령이나 패스트푸드점에 가는 것을 방지할 수 있습니다. 이를 위해서는 현재 위치를 추적할 수 있는 GPS 내비게이션을 사용해야 하며, 카페에 접근하면 건강한 식단을 유지하겠다는 약속을 원래 방식으로 상기시켜줍니다. 또는 스마트폰의 알림으로 핀치하여 해당 위치에 있을 때 체육관을 방문하십시오.

Pavlok은 Bluetooth 4.0 LE를 통해 모바일 장치와 동기화되며, 그 후 관심 있는 작동 모드를 선택하고 특수 응용 프로그램에 필요한 설정을 입력할 수 있습니다. 불쾌한 감각에 반대하는 경우 위에서 언급한 대로 무해한 방전을 팔찌에 내장된 스피커의 소리 신호로 대체할 수 있습니다. 고통 없는 웨어러블 가제트 경고 목록에는 진동 경고와 Facebook 페이지에 자동으로 생성된 항목(더 나은 동기 부여를 위한 부끄러운 성격의 메시지일 수도 있음)에 대한 명령이 포함됩니다.

첫 번째 Pavlok 프로토타입은 올해 이미 선보였으며 당시 가격은 250달러였습니다. 이제 스타트업이 Indiegogo 리소스로 이전되면 프로젝트 참가자를 위한 장치 가격은 $149가 됩니다. 가제트를 선주문하신 고객님께 팔찌 발송은 2015년 XNUMX월로 예정되어 있습니다.

다른 흥미로운 소식:

▪ 데이터를 먼지에 저장할 수 있습니다.

과학 기술 뉴스 피드, 새로운 전자 제품

무료 기술 라이브러리의 흥미로운 자료:

▪ 사이트 섹션 가장 중요한 과학적 발견. 기사 선택

▪ 기사 자연은 평범하지 않고 그 지역은 아직 멸망하지 않았습니다. 대중적인 표현

▪ 기사 누가 종을 유배로 보냈습니까? 자세한 답변

▪ 기사 중국 계피. 전설, 재배, 적용 방법

▪ 기사 충전기 자동 분리 접두사. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

▪ Wi-Fi 기본 사항 문서. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

이 기사에 대한 의견을 남겨주세요:

이 페이지의 모든 언어

홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰