통합 보드 생성의 역사. 국내 전자부품기지(ECB)의 역사. 전자 제품 및 전자 제품 유형
B.V. 말린
최근 마이크로전자공학 분야의 러시아 최초 전문가 중 한 명이자 최초의 국내 집적 회로 시리즈의 개발자이자 창시자인 B.V. Malin이 세상을 떠났습니다.
그가 죽기 직전에 MEPhI의 마이크로 전자공학부 편집자와 직원의 요청에 따라 Boris Vladimirovich는 최초의 국내 집적 회로 생성에 관한 기사 작업을 시작했습니다.
특별한 사람, 전문가, 교사에게 마지막 빚을 갚고 불행히도 아직 완성되지 않은 저자의 기사 초안을 게시합니다.
A. Osipov, 과학 편집자
생성을 위한 전제조건– 바이폴라 및 유니폴라 트랜지스터의 생산 가능성, Shockley, Decay 및 Ross, Tesner의 트랜지스터 계산 이론. 선도적인 트랜지스터 연구소 개발 - NII-35(Pulsar Research Institute). 국내 트랜지스터 개발 및 생산 기술에 있어서 60년대 초반까지는 게르마늄 단결정을 원료로 사용하고 바이폴라 트랜지스터만을 생산하는 것이 특징이었다. 유니폴라 트랜지스터는 생산되지 않았습니다. 집적 회로 기술에는 다양한 기능적 목적을 위한 마이크로 전자 회로의 활성 요소로서 두 가지 유형의 트랜지스터가 필요하고 실리콘 단결정 기술이 도입되어야 합니다. 1957년부터 1961년까지의 기간 동안 저자는 339 시리즈의 게르마늄 유니폴라 트랜지스터를 개발했으며, 이러한 연구를 바탕으로 논문을 옹호했습니다.
소형화 개념마이크로 전자 공학의 개발 - 마이크로 모듈 기술과 미 육군의 미국 프로젝트 "Tinkertoy"가 KB-1에서 마스터되었습니다. 바이폴라 트랜지스터의 생산 개발과 국방 및 우주 기술에서의 사용과 동시에 헤드 트랜지스터 NII-35는 주로 마이크로 모듈 프로그램에 따라 표준 구조 회로 요소로 회로 응용 기술과 기술을 개발했습니다. 주요 개발자는 다음과 같습니다. Barkanov (KB-1) 및 Nevezhin (NII-35). 이는 트랜지스터 및 무선 부품의 소형화 원리와 다양한 회로 표준 블록 세트의 소형 표준 부품 조립 자동화 원리(미 육군의 Tinkertoy 프로젝트와 유사)를 기반으로 했습니다.
실리콘에 대한 핵심 기술 습득– 평면 실리콘 기술. MEP. 트랜지스터 및 집적 회로 제작 분야에서 미국의 전략적 돌파구는 실리콘 기술, 특히 평면과 같은 중요한 기술의 개발 및 산업적 구현으로 간주되어야 합니다. 국내 생산현장에서 평면기술의 개발은 1962년에야 사실상 제로 수준에서 시작됐다.
작업 개발의 중요한 원동력은 1959년 미국에서 Jack Kilby가 실리콘 집적 회로를 발명하고 미국 회사 Texas가 Minuteman 미사일 유도 시스템에 사용하기 위해 생산한 것입니다. 독일어를 사용하여 3차원 집적 회로를 만들려는 시도는 1959년부터 1962년까지 NII-35에서 저자에 의해 수행되었습니다. 1959년 이래로 국내 실리콘 집적회로의 개발은 사실상 잭 킬비와의 경쟁적 대응의 지속적인 과정이었다.
미국의 기술 경험을 반복하고 복사하는 개념, 즉 MEP의 소위 "역 엔지니어링"방법이 실제로 적용되었습니다. 재생산용 실리콘 집적회로의 프로토타입 샘플과 생산 샘플은 미국에서 입수되었으며, 그 복사는 경제부(쇼킨 장관)의 명령에 의해 엄격하게 규제되었습니다. 복사의 개념은 저자가 1974년까지 MEP 시스템에서 일했던 19년 이상 동안 장관에 의해 엄격하게 통제되었습니다.
이는 마이크로 전자공학의 개발뿐만 아니라 IBM-360 시리즈(국내 시리즈 "ROW 1-2")의 컴퓨터 재생산과 같은 이를 기반으로 한 컴퓨터 장비 제작에도 적용되었습니다. 실제 작동하는 미국 실리콘 집적 회로 샘플을 복사하는 과정에서 가장 큰 기술 지원이 제공되었습니다. 복사는 샘플에서 압력을 가해 커버를 제거한 후, 회로 내 트랜지스터와 저항기의 평평한(평면형) 패턴을 복사한 후, 모든 기능 영역의 구조를 현미경으로 관찰한 후 수행했습니다. 복사 결과는 작업 도면과 기술 문서의 형태로 제작되었습니다.
국내 최초 실리콘 집적회로 제작 TC-100 시리즈 통합 실리콘 회로(37개 요소 - Texas Instruments의 미국 SN-51 시리즈 IC와 유사한 플립플롭의 회로 복잡성과 동일)를 군사적으로 수용하여 개발 및 생산에 집중했습니다. . 이 작업은 탄도 미사일 유도 시스템의 자동 고도계에 사용하기 위한 방어 명령에 따라 NII-35(이사 Trutko)와 Fryazino 공장(이사 Kolmogorov)에 의해 수행되었습니다.
개발에는 TS-100 시리즈의 6개 표준 통합 실리콘 평면 회로가 포함되었으며, 파일럿 생산 조직을 통해 NII-35(1962년부터 1965년까지)에서 3년이 걸렸습니다. Fryazino(1967)에서 군용으로 공장 생산을 개발하는 데 2년이 더 걸렸습니다. 국내 실무에서 평면 기술 주기(300개 이상의 기술 작업) 구현을 분석한 결과, 이 중요한 기술은 기술 장비를 포함한 외부 도움 없이 처음부터 실질적으로 독립적으로 숙달되어야 하는 것으로 나타났습니다. NII-35 과학 기술 부서의 250명으로 구성된 팀과 해당 부서에서 특별히 만든 실험 워크숍이 이 문제를 해결하기 위해 노력했습니다. 동시에 이 부서는 이 기술을 습득한 많은 MEP 기업의 전문가를 위한 교육장 역할을 했습니다. 예를 들어, 보로네시(Voronezh)에 있는 MEP 제2본부 반도체 공장(이사 Kolesnikov, 지도자 Nikishin)의 전문가들이 이 부서에서 교육을 받았습니다.
평면 기술을 개발하는 동안 밀리미터당 최대 1000~2000라인의 높은 광학 해상도를 갖춘 산업용 사진 평판 기술의 생산 개발에 주된 관심을 기울였습니다. 이 작업은 LITMO(Kapustin) 및 GOI(Leningrad)의 광학 전문가와의 긴밀한 협력을 통해 수행되었습니다.
평면 기술 자동화 및 특수 기술 장비 설계(선도 디자이너 Zakharov) 부서의 개발도 중요한 역할을 했습니다. 실리콘 기술 웨이퍼의 작업 처리(세척, 포토레지스트 도포, 컨베이어 산화 등)를 위한 자동화 장치는 공압 자동화 및 공압 장치의 사용을 기반으로 개발되었습니다.
1964년에 집적회로 개발을 위한 NII-35의 과학기술부서는 군산복합체 스미르노프(Smirnov) 회장이 방문했다. 이번 방문 후, 부서는 첨단 개발에 사용된 일본 과학 장비를 받았습니다. 1965년 봄, 코시긴(Kosygin) 장관 협의회 의장은 실리콘 집적 회로 개발을 위한 NII-35 과학 기술 부서의 실험 워크숍을 방문했습니다. 1962년부터 1967년까지의 개발기간 동안 저자는 학과장으로서 국가과학기술위원회 위원장과 부국장에게 업무추진상황을 반복적으로 보고해야 했다. SM Rudnev 회장, Keldysh 과학 아카데미 회장, 또한 군산복합체 과학부 및 중앙위원회 국방부, 당시 국방부 항공 기술부와 지속적으로 연락하고 있습니다. 군사 수용 조직을 이끌었습니다.
젤레노그라드 창조. Zelenograd는 캘리포니아 실리콘 밸리의 국내 아날로그인 파일럿 플랜트를 갖춘 6개 기업으로 구성된 마이크로 전자공학 센터입니다. 1963년 초, 저자는 현 젤레노그라드 부국장에게 강의를 했다. MEP F.V. Lukin 장관은 Zelenograd의 반도체 엔지니어링 개발, 특히 열 공정 및 포토리소그래피(Savin 이사용)에 대한 기술 제안을 작성하고 수입 기술 장비 구입(Nazaryan 및 Struzhinsky 그룹)(Fryazino의 파일럿 플랜트 포함).
개발실적저자는 NII-35의 수많은 과학 및 기술 보고서, 저자 인증서, "반도체 장치 및 응용 분야", "마이크로 전자 공학" 컬렉션에 출판된 여러 기사 및 해당 기간 동안 출판된 서적 및 브로셔에 의해 기록되고 확인됩니다. 1974년 이전.
Jack Kilby의 첫 번째 반도체 집적 회로 2018년 9월 12일
1958년 9월 12일 Jack S. Kilby는 미국 Texas Instruments에서 최초로 작동하는 집적 회로를 시연했습니다. 최초로 전자 부품이 단일 기판에 통합되었습니다. 이 장치는 11.1mm x 1.6mm 크기의 작은 게르마늄 판 위에 있는 발전기였습니다. 오늘날 집적 회로는 사실상 모든 전자 장비의 기본 구성 요소입니다.
잭 킬비는 집적회로를 발명한 공로로 2000년에 노벨 물리학상, 1970년에 국립과학훈장을 받았으며, 1982년에는 명예 발명가로 미국 국립 명예의 전당에 헌액되었습니다. 
Jack Kilby는 자신이 만든 최초의 집적 회로에 대한 설명이 포함된 공개 실험실 저널을 가지고 있습니다.
이것은 Jack Kilby의 첫 번째 집적 회로입니다.
소련에서는 1963년 Zelenograd에 Microelectronics Center가 설립되었습니다. 1964년, 패키징되지 않은 트랜지스터를 사용하는 하이브리드 필름 기술을 사용하여 제작된 최초의 집적 회로 "Tropa"(시리즈 201), "Ambassador"(시리즈 217)가 그곳의 Angstrem 공장에서 개발되었습니다. 60년 말 Zelenograd의 Mikron 공장에서 이 기술이 적용되어 최초의 단일체 집적 회로 생산이 시작되었습니다. 다음은 "Logic-1" 주제에 대한 Micron의 첫 번째 마이크로 회로 파일럿 배치에 대한 여권입니다. 
그리고 이것은 제가 제공한 여권인 초소형 회로 자체입니다. 
그 뒤를 이어 Logic-2(133 시리즈 - Texas Instruments의 SN54 시리즈 아날로그)가 이어졌습니다. 특히 SN5400의 아날로그인 1LB333으로 더 잘 알려진 유명한 마이크로 회로 M3300은 나중에 133LA3으로 알려졌거나 플라스틱 케이스 K155LA3(SN7400)에서 이 시리즈를 개선하는 측면에서 미국 제품과 마찬가지로 계속해서 이어졌습니다. "Tier" 테마의 성능 - 530LA3(SN54S00), "Isis KS" 테마의 효율성 - 533LA3(SN54LS00) 등 “미국의 기술 경험을 반복하고 복사하는 개념, 즉 MEP의 소위 "역 엔지니어링"방법이 실제로 적용되었습니다. 재생산용 실리콘 집적회로의 프로토타입 샘플과 생산 샘플은 미국에서 입수되었으며, 그 복사는 경제부(쇼킨 장관)의 명령에 의해 엄격하게 규제되었습니다. 복사의 개념은 저자가 1974년까지 MEP 시스템에서 일했던 19년 이상 동안 장관에 의해 엄격하게 통제되었습니다.
1973년에 Pulsar를 기반으로 전자 시계 개발이 시작되었습니다. 개발 과학 이사, 기술 과학 박사, 교수. 도쿠차예프 유리 페트로비치. 사진에는 소련 최초의 CMOS 전자 시계 "Electronics-1"의 내부 모습이 나와 있습니다.
또한 1973년에는 최초의 소련 CMOS 계산기의 연속 생산이 Angstrem에서 마스터되었습니다. 
1980년에 Mikron 공장은 1억 개의 집적 회로를 생산했고, 1985년에 Angstrem 공장은 액정 디스플레이를 갖춘 Elektronika-85 포켓 16비트 개인용 컴퓨터를 대량 생산하기 시작했습니다. 
요컨대, 80년대 중반에 소련 무선 전자공학의 발전이 정점에 이르렀습니다. 이는 온보드 컴퓨터 "Biser-4"가 국내 마이크로 프로세서를 사용하는 Buran 우주선의 독특한 비행과 자동 착륙으로 입증됩니다. 그리고 같은 리가에서 "Rina", "Wright" 및 "Rosite"라는 주제의 국내 최초 신호 프로세서 생산이 마스터되었습니다.
그리고 이것은 1986년 2월 소련 공산당 제27차 대회 대표자들에게 제출된 독특한 전자 수첩의 사진입니다. 
다음에 무슨 일이 일어났나요? 고르바초프가 집권하면서 소련의 전자제품은 말 그대로 우리 눈앞에서 붕괴되기 시작했습니다. 그러나 이상한 점은 이 마지막 총서기가 말한 모든 것이 진보적이라는 것입니다. 예를 들어 1986년 CPSU 제27차 대회에서 그는 과학 기술 진보를 가속화하는 프로그램을 선포했지만 실제로는 완전히 다른 일이 일어났습니다. 국가 재산의 점진적인 절도, 기업 폐쇄, 임금 미지급, 혼란, 그리고 마침내 소련 붕괴가 시작되었습니다.
그러나 그것은 또 다른 이야기입니다.
최초의 마이크로회로는 언제, 누구에 의해 만들어졌습니까? 그렇지 않으면 그들은 광학 기기가 레이저로 단결정을 "절단"하는 것을 허용하지 않는다고 말합니다.
40년대 후반에 Centralab은 소형화의 기본 원리를 개발하고 튜브 후막 하이브리드 회로를 만들었습니다. 회로는 단일 기판에 만들어졌으며 접촉 영역 또는 저항 영역은 기판에 단순히 은을 적용하거나 탄소 잉크를 인쇄하여 얻었습니다. 게르마늄 합금 트랜지스터 기술이 개발되기 시작했을 때 Centralab은 패키지되지 않은 장치를 플라스틱 또는 세라믹 쉘에 장착하여 트랜지스터를 환경으로부터 격리할 것을 제안했습니다. 이를 바탕으로 이미 트랜지스터 하이브리드 회로, 즉 "인쇄 회로 기판"을 만드는 것이 가능했습니다. 그러나 실제로 이는 집적 회로의 패키징 및 핀아웃 문제에 대한 현대적인 솔루션의 프로토타입이었습니다.
50년대 중반까지 Texas Instruments는 저가형 반도체 재료를 생산할 수 있는 모든 역량을 갖추었습니다. 그러나 트랜지스터나 다이오드가 실리콘으로 만들어진 경우 TI는 질화 티타늄으로 저항기를 만들고 테플론으로 분산 정전 용량을 만드는 것을 선호했습니다. 당시 많은 사람들이 하이브리드 회로 제작에 대한 축적된 경험을 바탕으로 별도로 제조된 이러한 요소를 조립하는 데 문제가 없다고 믿었던 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그리고 동일한 크기와 모양의 모든 요소를 생산하여 조립 공정을 자동화할 수 있다면 회로 비용이 크게 절감됩니다. 이 접근 방식은 Henry Ford가 제안한 자동차 조립을 위한 조립 라인 프로세스를 매우 연상시킵니다.
따라서 당시 지배적이었던 회로 솔루션은 제조를 위한 다양한 재료와 기술을 기반으로 했습니다. 그러나 1951년 Royal Radar Investment의 영국인 Jeff Dummer는 동일한 재료의 반도체 층을 사용하여 증폭기, 저항기, 커패시턴스로 작동하고 절단된 접촉 패드로 연결된 단일 장치 형태의 전자 장치 생성을 제안했습니다. 각 레이어. Dummer는 이를 실제로 수행하는 방법을 명시하지 않았습니다.
실제로 개별 저항기와 커패시터를 동일한 실리콘으로 만들 수 있지만 이렇게 하면 생산 비용이 꽤 많이 듭니다. 또한 실리콘 저항기와 커패시터는 표준 기술을 사용하고 질화 티타늄이나 테플론과 같은 친숙한 재료로 만든 부품보다 신뢰성이 떨어집니다. 그러나 원칙적으로 동일한 재료로 모든 구성 요소를 제조하는 것이 가능하기 때문에 하나의 샘플에서 해당 전기 연결을 고려하는 것이 필요합니다.
1958년 7월 24일 Kilby는 Monolithic Idea라는 실험실 저널에 다음과 같은 개념을 공식화했습니다.<... p-n-="">Kilby의 장점은 Dummer의 아이디어를 실제로 구현하는 데 있습니다.
1958년 말과 1959년 상반기, 반도체 산업에 획기적인 변화가 일어났습니다. 세 명의 미국 민간 기업을 대표하는 세 사람이 집적 회로 개발을 방해하는 세 가지 근본적인 문제를 해결했습니다. 잭 킬비 출신 텍사스 인스트루먼트결합 원리에 대한 특허를 취득하고 최초의 불완전한 IP 프로토타입을 만들어 대량 생산에 도입했습니다. 커트 레고베츠 스프래그 일렉트릭 컴퍼니(Sprague Electric Company)단일 반도체 칩에 형성된 부품을 전기적으로 절연하는 방법(p-n 접합 절연)을 발명했습니다. P-n 접합 절연)). 로버트 노이스 페어차일드 반도체 IC 부품을 전기적으로 연결하는 방법(알루미늄 금속화)을 개발하고 Jean Herni의 최신 평면 기술을 기반으로 부품 절연의 개선된 버전을 제안했습니다. 장 회르니). 1960년 9월 27일 제이 라스트(Jay Last)의 밴드 Jay 마지막) 에 만든 페어차일드 반도체첫 번째 일하는 사람 반도체 Noyce와 Ernie의 아이디어를 기반으로 한 IP입니다. 텍사스 인스트루먼트 Kilby의 발명품에 대한 특허를 소유한 는 경쟁사와의 특허 전쟁을 시작했으며 1966년 교차 라이센스 기술에 대한 글로벌 합의로 끝났습니다.
언급된 시리즈의 초기 논리 IC는 말 그대로 다음과 같이 제작되었습니다. 기준기술 프로세스에 따라 크기와 구성이 지정된 구성 요소. 특정 제품군의 논리 IC를 설계한 회로 설계자는 동일한 표준 다이오드 및 트랜지스터를 사용하여 작동했습니다. 1961~1962년 디자인 패러다임을 깨뜨린 선두 개발자 실바니아톰 롱고(Tom Longo), 처음으로 하나의 IC에 다양한 IC를 사용 회로에서의 기능에 따른 트랜지스터 구성. 1962년말 실바니아 Longo가 개발한 최초의 트랜지스터-트랜지스터 로직(TTL) 제품군을 출시했습니다. 이는 역사적으로 오랫동안 시장에서 입지를 다져온 최초의 통합 로직 유형입니다. 아날로그 회로에서 이 수준의 획기적인 발전은 1964-1965년에 연산 증폭기 개발자에 의해 이루어졌습니다. 페어차일드 Bob Vidlar.
국내 최초의 초소형 회로는 1961년 L. N. Kolesov의 지도력 하에 TRTI(Taganrog Radio Engineering Institute)에서 제작되었습니다. 이 행사는 국내 과학계의 주목을 끌었으며, TRTI는 신뢰성이 높은 마이크로 전자 장비 제작 및 생산 자동화 문제에 관해 고등교육부 시스템의 리더로 승인되었습니다. L.N. Kolesov 자신이 이 문제에 대한 조정위원회 의장으로 임명되었습니다.
소련 최초의 하이브리드 후막 집적 회로(시리즈 201 "Trail")는 1963~65년에 정밀 기술 연구소("Angstrem")에서 개발되어 1965년부터 대량 생산되었습니다. NIEM(현 Argon Scientific Research Institute)의 전문가들이 개발에 참여했습니다.
소련 최초의 반도체 집적 회로는 나중에 NIIME(Mikron)으로 이전된 팀에 의해 1960년 초 NII-35(당시 Pulsar 연구소로 이름 변경)에서 개발된 평면 기술을 기반으로 만들어졌습니다. 국내 최초의 실리콘 집적 회로 생성은 TS-100 시리즈 집적 실리콘 회로(37개 요소 - 미국 아날로그인 플립플롭의 회로 복잡성과 동일)를 군사적으로 수용하여 개발 및 생산에 집중되었습니다. IC 시리즈 SN-51개사 텍사스 인스트루먼트). 재생산용 실리콘 집적회로의 프로토타입 샘플과 생산 샘플은 미국에서 입수했습니다. 이 작업은 탄도 미사일 유도 시스템용 자동 고도계에 사용하기 위한 국방 명령에 따라 NII-35(이사 Trutko) 및 Fryazino 반도체 공장(이사 Kolmogorov)에서 수행되었습니다. 개발에는 TS-100 시리즈의 6개 표준 통합 실리콘 평면 회로가 포함되었으며, 파일럿 생산 조직을 통해 NII-35(1962년부터 1965년까지)에서 3년이 걸렸습니다. Fryazino(1967)에서 군용으로 공장 생산을 개발하는 데 2년이 더 걸렸습니다.
동시에 Voronezh Semiconductor Devices Plant(현재 -)의 중앙 설계국에서 집적 회로 개발 작업이 수행되었습니다. 1965년 전자 산업부 장관 A.I. Shokin이 VZPP를 방문하는 동안 공장은 실리콘 모놀리식 회로 생성에 대한 연구 작업인 R&D "Titan"(8월 16일자 장관 명령 번호 92)을 수행하라는 지시를 받았습니다. 1965), 예정보다 빨리 완공되어 연말까지 완료되었습니다. 이 주제는 주 위원회에 성공적으로 제출되었으며 일련의 104개의 다이오드-트랜지스터 논리 마이크로 회로가 고체 마이크로 전자 공학 분야에서 최초의 고정 성과가 되었으며 이는 1965년 12월 30일자 MEP 명령 번호 403에 반영되었습니다.
디자인 수준
현재(2014년) 대부분의 집적 회로는 특수 CAD 시스템을 사용하여 설계되어 토폴로지 포토마스크 획득과 같은 생산 프로세스를 자동화하고 속도를 크게 높일 수 있습니다.
분류
통합 정도
통합 정도에 따라 다음과 같은 집적 회로 이름이 사용됩니다.
- 소형 집적 회로(MIS) - 칩당 최대 100개 요소
- 중형 집적 회로(SIS) - 칩당 최대 1000개 요소,
- LSI(대형 집적 회로) - 칩당 최대 10,000개 요소
- 초대형 집적 회로(VLSI) - 크리스탈에 10,000개 이상의 요소가 있습니다.
이전에는 이제 오래된 이름도 사용되었습니다. 초대형 집적 회로(ULSI) - 크리스탈의 100만~1000만 개에서 10억 개 요소, 때로는 GBIC(기가대규모 집적 회로) - 1개 이상 결정에 10억 개의 원소가 들어있습니다. 현재 2010년대에는 'UBIS', 'GBIS'라는 명칭은 사실상 사용되지 않으며, 1만개 이상의 요소를 가진 모든 초소형 회로는 VLSI로 분류된다.
제조기술
- 반도체 칩 - 모든 요소와 요소 간 연결은 하나의 반도체 결정(예: 실리콘, 게르마늄, 갈륨 비소, 하프늄 산화물)에서 이루어집니다.
- 필름 집적 회로 - 모든 요소와 요소 간 연결은 필름 형태로 이루어집니다.
- 후막 집적 회로;
- 박막 집적 회로.
- 하이브리드 칩(종종 마이크로어셈블리)에는 여러 개의 다이오드, 트랜지스터 및/또는 기타 전자 활성 구성 요소가 포함되어 있습니다. 마이크로어셈블리는 또한 패키징되지 않은 집적 회로를 포함할 수 있습니다. 패시브 마이크로어셈블리 부품(저항기, 커패시터, 인덕터)은 일반적으로 하이브리드 칩의 일반적인 세라믹 기판에 박막 또는 후막 기술을 사용하여 제조됩니다. 구성 요소가 포함된 전체 기판이 단일 밀봉 하우징에 배치됩니다.
- 혼합 미세 회로 - 반도체 결정 외에도 결정 표면에 박막(후막) 수동 소자가 포함되어 있습니다.
처리된 신호 유형
제조 기술
논리의 종류
아날로그 마이크로 회로의 주요 요소는 트랜지스터(바이폴라 또는 전계 효과)입니다. 트랜지스터 제조 기술의 차이는 미세회로의 특성에 큰 영향을 미칩니다. 따라서 제조 기술은 종종 마이크로 회로 설명에 표시되어 마이크로 회로의 특성과 기능의 일반적인 특성을 강조합니다. 현대 기술은 양극성 및 전계 효과 트랜지스터 기술을 결합하여 미세 회로의 성능을 향상시킵니다.
- 단극(전계 효과) 트랜지스터를 기반으로 한 미세 회로는 전류 소비 측면에서 가장 경제적입니다.
- MOS 논리(금속 산화물 반도체 논리) - 미세 회로는 전계 효과 트랜지스터로 형성됩니다. N-MOS 또는 피-MOS 유형;
- CMOS 로직(상보형 MOS 로직) - 마이크로 회로의 각 논리 요소는 한 쌍의 상보형(상보형) 전계 효과 트랜지스터로 구성됩니다( N-MOS 및 피-대걸레).
- 바이폴라 트랜지스터 기반 미세회로:
- RTL - 저항-트랜지스터 로직(구식, TTL로 대체됨)
- DTL - 다이오드-트랜지스터 로직(구식, TTL로 대체됨)
- TTL - 트랜지스터-트랜지스터 논리 - 마이크로 회로는 입력에 다중 이미터 트랜지스터가 있는 바이폴라 트랜지스터로 구성됩니다.
- TTLSh - 쇼트키 다이오드를 사용한 트랜지스터-트랜지스터 로직 - 쇼트키 효과가 있는 바이폴라 트랜지스터를 사용하는 향상된 TTL입니다.
- ECL - 이미터 결합 논리 - 바이폴라 트랜지스터의 작동 모드가 포화 모드에 들어가지 않도록 선택되어 성능이 크게 향상됩니다.
- IIL - 통합 주입 논리.
- 전계 효과 및 바이폴라 트랜지스터를 모두 사용하는 마이크로 회로:
동일한 유형의 트랜지스터를 사용하면 정적 또는 동적과 같은 다양한 방법론을 사용하여 칩을 만들 수 있습니다.
CMOS 및 TTL(TTLS) 기술은 가장 일반적인 로직 칩입니다. 소비 전류를 절약해야 하는 경우에는 CMOS 기술을 사용하고, 속도가 더 중요하고 전력 소비 절감이 필요하지 않은 경우에는 TTL 기술을 사용합니다. CMOS 마이크로 회로의 약점은 정전기에 대한 취약성입니다. 손으로 마이크로 회로의 출력을 만지면 무결성이 더 이상 보장되지 않습니다. TTL 및 CMOS 기술의 발전으로 미세 회로의 매개 변수가 점점 가까워지고 있으며 그 결과 예를 들어 1564 시리즈 미세 회로는 CMOS 기술을 사용하여 만들어지며 케이스의 기능과 배치는 TTL 기술과 유사합니다.
ESL 기술을 사용하여 제조된 초소형 회로는 가장 빠르지만 에너지 소모가 가장 크며 계산 속도가 가장 중요한 매개변수인 경우 컴퓨터 장비 생산에 사용되었습니다. 소련에서는 ES106x 유형의 가장 생산적인 컴퓨터가 ESL 마이크로 회로로 제조되었습니다. 요즘에는 이 기술이 거의 사용되지 않습니다.
기술적 과정
미세회로의 제조에는 다이아몬드 디스크로 실리콘 단결정을 얇은 웨이퍼로 절단하여 얻은 기판(보통 실리콘) 위에 회로를 형성하는 포토리소그래피(돌출, 접촉 등) 방법이 사용됩니다. 초소형 회로 요소의 선형 치수가 작기 때문에 가시광선과 근자외선을 조명용으로 사용하는 것은 포기되었습니다.
다음 프로세서는 UV 방사선(ArF 엑시머 레이저, 파장 193 nm)을 사용하여 제작되었습니다. 평균적으로 업계 리더들은 ITRS 계획에 따라 2년마다 새로운 기술 프로세스를 도입하여 단위 면적당 트랜지스터 수를 두 배로 늘렸습니다. 45nm(2007), 32nm(2009), 22nm(2011), 14nm 생산 시작 2014년에는 10나노 공정 개발이 2018년쯤으로 예상된다.
2015년에는 새로운 기술 프로세스의 도입이 둔화될 것이라는 추정이 있었습니다.
품질 관리
집적 회로의 품질을 제어하기 위해 소위 테스트 구조가 널리 사용됩니다.
목적
집적 회로는 아무리 복잡하더라도 전체 마이크로컴퓨터(단일 칩 마이크로컴퓨터)까지 완벽한 기능을 가질 수 있습니다.
아날로그 회로
- 필터(압전 효과 포함).
- 비슷한 물건 승수.
- 아날로그 감쇠기 및 가변 증폭기.
- 전원 공급 장치 안정기: 전압 및 전류 안정기.
- 스위칭 전원 공급 장치 제어 마이크로 회로.
- 신호 변환기.
- 동기화 회로.
- 다양한 센서(예: 온도)
디지털 회로
- 버퍼 변환기
- (마이크로)프로세서(컴퓨터용 CPU 포함)
- 칩 및 메모리 모듈
- FPGA(프로그래밍 가능 논리 집적 회로)
디지털 집적 회로는 아날로그 집적 회로에 비해 여러 가지 장점이 있습니다.
- 전력 소비 감소디지털 전자 장치의 펄스 전기 신호 사용과 관련이 있습니다. 이러한 신호를 수신하고 변환할 때 전자 장치(트랜지스터)의 활성 요소는 "키" 모드에서 작동합니다. 즉, 트랜지스터는 "열림"(하이 레벨 신호(1)에 해당) 또는 "닫힘"입니다. " - (0), 첫 번째 경우에는 트랜지스터에 전압 강하가 없으며 두 번째 경우에는 전류가 흐르지 않습니다. 두 경우 모두 트랜지스터가 중간(활성) 상태에 있는 아날로그 장치와 달리 전력 소비는 0에 가깝습니다.
- 높은 잡음 내성디지털 장치는 높은(예: 2.5-5V) 레벨 신호와 낮은(0-0.5V) 레벨 신호 사이의 큰 차이와 관련이 있습니다. 높은 수준이 낮은 수준으로 해석되고 그 반대의 경우도 마찬가지인 간섭 수준에서는 상태 오류가 발생할 수 있습니다. 또한 디지털 장치에서는 오류를 수정할 수 있는 특수 코드를 사용할 수도 있습니다.
- 높은 수준과 낮은 수준의 신호 상태(논리적 "0" 및 "1") 수준의 큰 차이와 허용 가능한 변경 범위가 상당히 넓기 때문에 디지털 기술은 통합 기술에서 요소 매개변수의 불가피한 분산에 둔감해집니다. 디지털 장치에서 구성 요소를 선택하고 조정 요소를 구성해야 할 필요성.
아날로그-디지털 회로
- 디지털-아날로그(DAC) 및 아날로그-디지털 변환기(ADC);
- 트랜시버(예: 인터페이스 변환기 이더넷);
- 변조기 및 복조기;
- 라디오 모뎀
- 텔레텍스트, VHF 라디오 텍스트 디코더
- 고속 이더넷 및 광 트랜시버
- 전화 접속모뎀
- 디지털 TV 수신기
- 광학 마우스 센서
- 전자 장치용 전원 공급 미세 회로 - 안정기, 전압 변환기, 전원 스위치 등;
- 디지털 감쇠기;
- 위상 고정 루프(PLL) 회로;
- 클록 동기화 생성기 및 주파수 복원기;
- 기본 매트릭스 크리스탈(BMC): 아날로그 및 디지털 회로를 모두 포함합니다.
칩 시리즈
아날로그 및 디지털 미세 회로는 직렬로 생산됩니다. 시리즈는 단일 설계 및 기술 설계를 가지며 공동 사용을 목적으로 하는 미세 회로 그룹입니다. 동일한 시리즈의 마이크로 회로는 일반적으로 동일한 전원 전압을 가지며 입력 및 출력 저항과 신호 레벨이 일치합니다.
하우징
특정 이름
법적 보호
러시아 법률은 집적 회로 토폴로지에 대한 법적 보호를 제공합니다. 집적 회로의 토폴로지는 집적 회로 요소 집합의 공간적 기하학적 배열과 물질적 매체에 기록된 요소 간의 연결입니다(1448조).
2014년 2월 초, 집적회로와 같은 현대 회로 기술의 필수적인 부분이 세계 공동체에 등장한 지 55주년이 되는 날입니다.
1959년에 미국 연방 특허청이 집적 회로 생성을 위해 Texas Instruments에 특허를 발행했음을 상기시켜 드립니다.
이 행사는 전자 시대의 탄생과 그 사용으로 인한 모든 이점으로 주목되었습니다.
실제로 집적 회로는 우리에게 알려진 대부분의 전기 제품의 기초입니다.
집적회로를 만들겠다는 아이디어는 지난 세기 50년대 초반에 처음 등장했습니다. 외관의 주요 주장은 전기 제품의 소형화 및 비용 절감이었습니다. 컴퓨터 기술뿐만 아니라 텔레비전, 라디오와 같은 회로 기술 분야가 세계에서 활발히 발전하고 있음에도 불구하고 오랫동안 구현에 대한 생각이 떠 올랐습니다.
집적 회로의 생성은 다이오드 및 반도체 트랜지스터를 사용하는 회로 생산에서 불필요한 전선, 장착 패널 및 절연체를 포기하는 것을 의미합니다. 그러나 오랫동안 그러한 생각을 실현하는 사람은 아무도 없었습니다. Jack Kilby(2000년 집적 회로 발명으로 노벨 물리학상 수상자)와 같은 현대 과학자들에게 재능 있고 잘 알려진 엔지니어의 적극적인 작업 후에야 최초의 마이크로 회로가 1958년에 소개되었습니다. 거의 6개월 후, 이 발명품은 Kilby가 근무했던 회사(Texas Instruments)에 의해 특허를 받았습니다.
물론 이제 우리는 독일 과학자 Kilby의 첫 번째 마이크로 회로가 완전히 사용할 수 없다는 사실을 말할 수 있습니다. 그러나 점점 더 많은 집적 회로가 기반으로 만들어졌으며 그 중 하나는 Robert Noyce의 기술인 실리콘 평면 칩이었습니다.
R. Noyce는 Fairchald Semiconductor에서 높은 직책을 맡았으며, 더 정확하게는 창립자 중 한 명이었습니다. Noyce의 작업은 Kilby의 특허를 받은 직후에 특허를 받았습니다. 그러나 Kilby의 칩과 달리 Noyce의 개발은 주요 전기 장비 제조업체 사이에서 인기를 얻었습니다. 이로 인해 Texas Instruments와 Fairchald Semiconductor 사이에 분쟁이 발생했고 1969년까지 후속 소송이 발생했습니다. 그 결과 Noyce는 최초의 초소형 회로 발명자로 선정되었습니다. 이러한 우연의 일치가 두 회사의 소유자를 전혀 화나게하지는 않았지만. 몇 년 전, 그들은 만장일치로 결정을 내리고 두 과학자를 동등한 권리를 가진 집적 회로의 창시자로 인정하여 미국 과학 및 공학 커뮤니티에서 가장 높은 상인 국립 과학 메달과 국립 기술 메달을 수여했습니다. .
과거를 깊이 파고 들면 Noyce와 Kilby가 마이크로 회로를 세상에 소개하기 전에 상당히 많은 과학자들이 이 아이디어에 대해 연구하고 그다지 진보된 설계를 제안하지 않았다고 자신 있게 말할 수 있습니다. 그 중에는 엔지니어 Werner Jacobi(독일)도 있습니다. 그의 개발은 1949년에 특허를 받기도 했습니다. 특허에서 엔지니어는 공통 기판에 5개의 트랜지스터로 구성된 마이크로 회로의 설계를 스케치했습니다. 나중에 1952년 영국 엔지니어 D. Dammer가 회로 구성 요소를 단일 장치로 통합하는 원리를 설명했습니다. 5년 후 Jeffrey Dummer는 4개의 트랜지스터를 기반으로 한 집적 회로 플립플롭의 첫 번째 실제 사례를 발표했습니다. 불행하게도 영국 군사 전문가들은 Dummer의 발명품을 높이 평가하지 않았습니다. 그 결과, 과학자의 모든 작업이 중단되었습니다. 나중에 Dummer의 발명품은 현대 미세 회로의 조상으로 불렸고 과학자 자신은 집적 회로의 선지자로 불렸습니다.
1957년에 미국은 다른 엔지니어인 버나드 올리버(Bernard Oliver)가 3개의 평면 트랜지스터를 사용하여 모놀리식 블록을 생산하는 기술에 대한 특허 신청을 수락했습니다.
현대 초소형 회로의 선지자 이름 중에는 엔지니어 Harvick Johnson의 이니셜이 있습니다. 그는 하나의 칩에 회로의 전자 부품을 만드는 여러 유형의 특허를 받았지만 그의 발견을 구현할 수 있는 단일 문서를 받지 못했습니다. 이러한 방법 중 하나는 Johnson의 모든 명예를 받은 Jack Kilby가 사용했습니다.
