집 > 인터넷 > 최초의 마이크로 회로. 재구성 가능한 아키텍처를 갖춘 마이크로회로 개발의 구조와 역사. 마이크로 디바이스의 물리적 프로세스는 얇은 층 구조의 마이크로 볼륨에서 발생합니다.


최초의 마이크로 회로. 재구성 가능한 아키텍처를 갖춘 마이크로회로 개발의 구조와 역사. 마이크로 디바이스의 물리적 프로세스는 얇은 층 구조의 마이크로 볼륨에서 발생합니다.




이제 태블릿, 노트북, 데스크톱 개인용 컴퓨터는 물론이고 덜 발전된 휴대폰도 마이크로프로세서 없이는 할 수 없습니다. 마이크로프로세서란 무엇이며, 마이크로프로세서의 탄생 역사는 어떻게 발전했나요? 쉽게 말하면 마이크로프로세서는 더 복잡하고 다기능적인 집적 회로입니다.

마이크로회로(집적회로)의 역사가 시작된다 1958년 이후, 미국 회사 Texas Instruments의 직원 Jack Kilby가 도체로 연결된 여러 개의 트랜지스터를 하나의 케이스에 포함하는 특정 반도체 장치를 발명했을 때. 마이크로프로세서의 조상인 첫 번째 마이크로회로는 6개의 트랜지스터만 포함하고 금으로 만든 트랙이 적용된 얇은 게르마늄 판이었습니다. 이 모든 것은 유리 기판 위에 있었습니다. 비교를 위해 오늘날에는 수천만 개의 반도체 요소가 있습니다.

1970년까지꽤 많은 제조업체가 다양한 용량과 다양한 기능 영역의 집적 회로 개발 및 제작에 참여했습니다. 그러나 올해는 최초의 마이크로프로세서가 탄생한 해라고 할 수 있습니다. 올해 인텔은 1Kbit 용량의 메모리 칩을 만들었습니다. 이는 최신 프로세서에서는 무시할 수 있지만 당시로서는 엄청나게 큰 용량이었습니다. 당시 이것은 엄청난 성과였습니다. 메모리 칩은 유사한 아날로그 제품보다 훨씬 높은 최대 128바이트의 정보를 저장할 수 있었습니다. 또한 비슷한 시기에 일본 계산기 제조업체 Busicom은 다양한 기능 영역의 동일한 Intel 12 마이크로 회로를 주문했습니다. 인텔 전문가들은 하나의 칩에 12가지 기능 영역을 모두 구현했습니다. 또한 생성된 마이크로 회로는 물리적 구조를 변경하지 않고도 프로그래밍 방식으로 기능을 변경할 수 있으므로 다기능인 것으로 나타났습니다. 마이크로 회로는 제어 핀으로 전송된 명령에 따라 특정 기능을 수행했습니다.

1년 이내 1971년인텔은 코드명 4004라는 최초의 4비트 마이크로프로세서를 출시했습니다. 6개의 트랜지스터로 구성된 최초의 마이크로회로와 비교하면 이 마이크로프로세서는 무려 230만 개의 반도체 요소를 포함하고 초당 6만 번의 연산을 수행했습니다. 당시 이것은 마이크로 전자공학 분야에서 엄청난 발전이었습니다. 4비트는 4004가 4비트 데이터를 한 번에 처리할 수 있다는 것을 의미했습니다. 2년만 더 지나면 1973년에이 회사는 이미 8비트 데이터를 처리하는 8비트 프로세서 8008을 생산하고 있습니다. 시작 1976년 이후, 회사는 8086 마이크로프로세서의 16비트 버전을 개발하기 시작했습니다. 최초의 IBM 개인용 컴퓨터에 사용되기 시작한 사람은 바로 그 사람이었습니다.

집적 회로(IC, 마이크로 회로), 칩, 마이크로 칩(영어 마이크로 칩, 실리콘 칩, 칩 - 얇은 판 - 원래는 마이크로 회로 결정판을 지칭하는 용어) - 마이크로 전자 장치 - 임의의 복잡성(결정)을 지닌 전자 회로, 제조됨 반도체 기판(웨이퍼 또는 필름) 위에 분리할 수 없는 하우징에 배치하거나 마이크로어셈블리에 포함된 경우 하우징 없이 배치합니다.

마이크로 전자 공학은 우리 시대의 가장 중요하고 많은 사람들이 믿는 것처럼 가장 중요한 과학적, 기술적 성과입니다. 16세기 인쇄의 발명, 18세기 증기기관의 탄생, 19세기 전기공학의 발전 등 기술사의 전환기에 비유할 수 있다. 그리고 오늘날 우리가 과학기술 혁명에 관해 이야기할 때 주로 마이크로전자공학을 의미합니다. 우리 시대의 다른 어떤 기술적 성취와도 달리, 이는 삶의 모든 영역에 스며들어 어제는 상상할 수 없었던 일을 현실로 만듭니다. 이를 확신하려면 소형 계산기, 소형 라디오, 가전 제품의 전자 제어 장치, 시계, 컴퓨터 및 프로그래밍 가능한 컴퓨터를 기억하는 것으로 충분합니다. 그리고 이것은 응용 분야의 일부일뿐입니다!

마이크로일렉트로닉스의 출현과 존재 자체는 새로운 초소형 전자 요소인 집적 회로의 탄생 덕분입니다. 실제로 이러한 회로의 출현은 근본적으로 새로운 발명이 아니었고 반도체 장치 개발 논리에서 직접적으로 따랐습니다. 처음에는 반도체 소자가 막 사용되기 시작했을 때 각 트랜지스터, 저항기 또는 다이오드를 별도로 사용했습니다. 즉, 개별 케이스에 넣어 개별 접점을 사용하여 회로에 포함했습니다. 이는 동일한 요소로 많은 유사한 회로를 조립해야 하는 경우에도 수행되었습니다.

점차적으로 이러한 장치를 개별 요소로 조립하지 않고 하나의 공통 크리스탈에서 즉시 제조하는 것이 더 합리적이라는 것을 이해하게 되었습니다. 특히 반도체 전자 장치가 이에 대한 모든 전제 조건을 만들었기 때문입니다. 실제로 모든 반도체 요소는 구조가 서로 매우 유사하고 작동 원리가 동일하며 p-n 영역의 상대적 위치만 다릅니다.

우리가 기억하는 것처럼 이러한 p-n 영역은 동일한 유형의 불순물을 반도체 결정의 표면층에 도입하여 생성됩니다. 또한, 수천분의 1밀리미터의 표면 작업층 두께로 대부분의 반도체 요소의 신뢰성 있고 모든 관점에서 만족스러운 작동이 보장됩니다. 가장 작은 트랜지스터는 일반적으로 두께의 1%에 불과한 반도체 칩의 최상층만 사용합니다. 나머지 99%는 캐리어 또는 기판 역할을 합니다. 기판이 없으면 트랜지스터는 조금만 건드려도 쉽게 무너질 수 있기 때문입니다. 결과적으로 개별 전자 부품 제조에 사용되는 기술을 사용하면 단일 칩에 수십, 수백, 심지어 수천 개의 이러한 부품으로 구성된 완전한 회로를 즉시 생성하는 것이 가능합니다.

이로 인한 이점은 엄청날 것입니다. 첫째, 비용은 즉시 감소합니다(초소형 회로의 비용은 일반적으로 구성 요소의 모든 전자 요소의 총 비용보다 수백 배 저렴합니다). 둘째, 이러한 장치는 훨씬 더 신뢰할 수 있으며 (경험에 따르면 수천, 수만 번) 수만 또는 수십만 개의 전자 부품으로 구성된 회로에서 결함을 찾는 것이 매우 중요합니다. 매우 복잡한 문제. 셋째, 집적 회로의 모든 전자 요소는 기존 회로의 전자 요소보다 수백, 수천 배 작기 때문에 에너지 소비는 훨씬 낮고 성능은 훨씬 높습니다.

전자 장치 통합의 도래를 예고한 주요 사건은 Texas Instruments의 미국 엔지니어 J. Kilby가 레지스터, 커패시터, 트랜지스터 및 다이오드와 같은 전체 회로에 대한 등가 요소를 순수 실리콘의 모놀리식 조각으로 얻으려는 제안이었습니다. . Kilby는 1958년 여름에 최초의 통합 반도체 회로를 만들었습니다. 그리고 이미 1961년에 Fairchild Semiconductor Corporation은 우연의 일치 회로, 반 시프트 레지스터 및 트리거 등 최초의 컴퓨터용 직렬 칩을 출시했습니다. 같은 해 텍사스 회사는 반도체 집적 논리 회로 생산을 마스터했습니다.

다음 해에는 다른 회사의 집적 회로가 등장했습니다. 짧은 시간 안에 다양한 유형의 앰프가 통합 설계로 탄생했습니다. 1962년에 RCA는 컴퓨터 저장 장치용 통합 메모리 매트릭스 칩을 개발했습니다. 점차적으로 모든 국가에서 마이크로 회로 생산이 확립되었으며 마이크로 전자 공학 시대가 시작되었습니다.

집적 회로의 시작 재료는 일반적으로 순수 실리콘의 원시 웨이퍼입니다. 수백 개의 동일한 유형의 미세 회로가 동시에 제조되기 때문에 상대적으로 큰 크기를 갖습니다. 첫 번째 작업은 1000도 온도에서 산소의 영향으로 이 판의 표면에 이산화규소 층이 형성된다는 것입니다. 산화규소는 화학적, 기계적 저항성이 뛰어나고 유전체 특성이 뛰어나 아래에 있는 실리콘에 안정적인 절연을 제공합니다.

다음 단계는 p 또는 n 전도대를 생성하기 위해 불순물을 도입하는 것입니다. 이를 위해 개별 전자 부품에 해당하는 플레이트의 위치에서 산화막이 제거됩니다. 원하는 영역을 선택하는 작업은 포토리소그래피라는 프로세스를 통해 이루어집니다. 먼저 산화층 전체를 사진 필름 역할을 하는 감광성 화합물(포토레지스트)로 코팅해 노광 및 현상이 가능하다. 그런 다음 반도체 결정 표면의 패턴이 포함된 특수 포토마스크를 통해 플레이트에 자외선을 조사합니다.

빛의 영향으로 산화물 층에 평평한 패턴이 형성되고, 노출되지 않은 부분은 빛이 남아 있고 나머지 부분은 어두워집니다. 포토레지스터가 빛에 노출되는 곳에서는 산에 강한 필름의 불용성 영역이 형성됩니다. 그런 다음 웨이퍼를 용매로 처리하여 노출된 영역에서 포토레지스트를 제거합니다. 노출된 영역(그리고 그 영역에서만)에서 실리콘 산화물 층은 산을 사용하여 에칭됩니다.

결과적으로 산화규소는 올바른 위치에 용해되고 순수 실리콘의 "창"이 열려 불순물이 유입될 준비가 됩니다(결찰). 이를 위해 900~1200도 온도에서 기판 표면을 원하는 불순물(예: 인 또는 비소)에 노출시켜 n형 전도성을 얻습니다. 불순물 원자는 순수한 실리콘 속으로 깊숙이 침투하지만 산화물에 의해 반발됩니다. 한 가지 유형의 불순물로 웨이퍼를 처리한 후 다른 유형의 결찰을 위해 준비됩니다. 웨이퍼 표면은 다시 산화물 층으로 덮이고 새로운 포토리소그래피 및 에칭이 수행되어 결과적으로 새로운 "창"이 생성됩니다. 실리콘이 열립니다.

그 다음에는 p형 전도성을 얻기 위해 붕소와 같은 새로운 결찰이 이어집니다. 따라서 p 및 n 영역은 결정 전체 표면의 올바른 위치에 형성됩니다. 개별 요소 사이의 절연은 여러 가지 방법으로 생성할 수 있습니다. 산화규소 층이 절연 역할을 할 수도 있고, 차단 p-n 접합을 올바른 위치에 생성할 수도 있습니다.

처리의 다음 단계는 집적 회로의 요소 사이뿐만 아니라 이러한 요소와 외부 회로를 연결하기 위한 접점 사이의 전도성 연결(도선)을 적용하는 것과 관련됩니다. 이를 위해 얇은 알루미늄 층을 기판에 분사하여 얇은 필름 형태로 침전시킵니다. 위에서 설명한 것과 유사한 포토리소그래피 처리 및 에칭이 수행됩니다. 결과적으로 전체 금속층에는 얇은 전도성 라인과 접촉 패드만 남게 됩니다.

마지막으로 반도체 칩의 전체 표면을 보호층(주로 규산염 유리)으로 덮은 다음 접촉 패드에서 제거합니다. 제조된 모든 마이크로회로는 제어 및 테스트 벤치에서 가장 엄격한 테스트를 거칩니다. 결함이 있는 회로는 빨간색 점으로 표시됩니다. 마지막으로 크리스탈은 개별 칩 플레이트로 절단되며 각 칩 플레이트는 외부 회로 연결용 리드가 있는 내구성 있는 하우징에 들어 있습니다.

집적 회로의 복잡성은 통합 정도라는 지표로 특징지어집니다. 100개 이상의 요소로 구성된 집적 회로를 저집적 회로라고 합니다. 최대 1000개의 요소를 포함하는 회로 - 중간 수준의 통합을 갖춘 집적 회로; 최대 수만 개의 요소를 포함하는 회로를 대형 집적 회로라고 합니다. 최대 백만 개의 요소를 포함하는 회로가 이미 제조되고 있습니다(초대형이라고 함). 통합이 점진적으로 증가함에 따라 매년 계획이 점점 더 소형화되고 그에 따라 점점 더 복잡해집니다.

예전에는 크기가 컸던 수많은 전자 장치가 이제는 작은 실리콘 웨이퍼에 들어맞습니다. 이 경로에서 매우 중요한 사건은 1971년 미국 회사 Intel이 산술 및 논리 연산을 수행하기 위한 단일 집적 회로인 마이크로프로세서를 만든 것입니다. 이는 컴퓨터 기술 분야로의 마이크로 전자 공학의 장대 한 혁신을 수반했습니다.

읽고 쓰기유용한

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 그가 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 시리즈와 유사)가 이어졌습니다. 특히 SN5400의 아날로그인 1LB333으로 더 잘 알려진 유명한 초소형 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 다음과 같이 쓴 Malin B.V.의 기사를 어떻게 기억할 수 없습니까? “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 19년 이상 장관에 의해 엄격하게 통제되었으며, 그 동안 저자는 1974년까지 MEP 시스템에서 일했습니다.
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.

마이크로 전자 공학은 우리 시대의 가장 중요하고 많은 사람들이 믿는 것처럼 가장 중요한 과학적, 기술적 성과입니다. 16세기 인쇄의 발명, 18세기 증기기관의 탄생, 19세기 전기공학의 발전 등 기술사의 전환기에 비유할 수 있다. 그리고 오늘날 우리가 과학기술 혁명에 관해 이야기할 때 주로 마이크로전자공학을 의미합니다. 우리 시대의 다른 어떤 기술적 성취와도 달리, 이는 삶의 모든 영역에 스며들어 어제는 상상할 수 없었던 일을 현실로 만듭니다. 이를 확신하려면 소형 계산기, 소형 라디오, 가전 제품의 전자 제어 장치, 시계, 컴퓨터 및 프로그래밍 가능한 컴퓨터를 기억하는 것으로 충분합니다. 그리고 이것은 응용 분야의 극히 일부일 뿐입니다!

마이크로일렉트로닉스의 출현과 존재 자체는 새로운 초소형 전자 요소인 집적 회로의 탄생 덕분입니다. 실제로 이러한 회로의 출현은 근본적으로 새로운 발명이 아니었고 반도체 장치 개발 논리에서 직접적으로 따랐습니다. 처음에는 반도체 소자가 막 사용되기 시작했을 때 각 트랜지스터, 저항기 또는 다이오드를 별도로 사용했습니다. 즉, 개별 케이스에 넣어 개별 접점을 사용하여 회로에 포함했습니다. 이는 동일한 요소로 많은 유사한 회로를 조립해야 하는 경우에도 수행되었습니다. 그러나 점차적으로 이러한 장치를 개별 요소로 조립하지 않고 하나의 공통 크리스탈에서 즉시 제조하는 것이 더 합리적이라는 이해가 왔습니다. 특히 반도체 전자 장치가 이에 대한 모든 전제 조건을 만들었기 때문입니다. 실제로 모든 반도체 요소는 구조가 서로 매우 유사하고 작동 원리가 동일하며 p-n 영역의 상대적 위치만 다릅니다. 우리가 기억하는 것처럼 이러한 p-n 영역은 동일한 유형의 불순물을 반도체 결정의 표면층에 도입하여 생성됩니다. 또한, 수천분의 1밀리미터의 표면 작업층 두께로 대부분의 반도체 요소의 신뢰성 있고 모든 관점에서 만족스러운 작동이 보장됩니다. 가장 작은 트랜지스터는 일반적으로 두께의 1%에 불과한 반도체 칩의 최상층만 사용합니다. 나머지 99%는 캐리어 또는 기판 역할을 합니다. 기판이 없으면 트랜지스터는 조금만 건드려도 쉽게 무너질 수 있기 때문입니다. 결과적으로 개별 전자 부품 제조에 사용되는 기술을 사용하면 단일 칩에 수십, 수백, 심지어 수천 개의 이러한 부품으로 구성된 완전한 회로를 즉시 생성하는 것이 가능합니다. 이로 인한 이점은 엄청날 것입니다. 첫째, 비용은 즉시 감소합니다(초소형 회로의 비용은 일반적으로 구성 요소의 모든 전자 요소의 총 비용보다 수백 배 저렴합니다). 둘째, 이러한 장치는 훨씬 더 신뢰할 수 있으며 (경험에 따르면 수천, 수만 번) 수만 또는 수십만 개의 전자 부품으로 구성된 회로에서 결함을 찾는 것이 매우 중요합니다. 매우 복잡한 문제. 셋째, 집적 회로의 모든 전자 요소는 기존 회로의 전자 요소보다 수백, 수천 배 작기 때문에 에너지 소비는 훨씬 낮고 성능은 훨씬 높습니다.

전자 장치 통합의 도래를 예고한 주요 사건은 Texas Instruments의 미국 엔지니어 J. Kilby가 레지스터, 커패시터, 트랜지스터 및 다이오드와 같은 전체 회로에 대한 등가 요소를 순수 실리콘의 모놀리식 조각으로 얻으려는 제안이었습니다. . Kilby는 1958년 여름에 최초의 통합 반도체 회로를 만들었습니다. 그리고 이미 1961년에 Fairchild Semiconductor Corporation은 우연 회로, 반 시프트 레지스터 및 트리거 등 컴퓨터용 최초의 직렬 칩을 출시했습니다. 같은 해 텍사스 회사는 반도체 집적 논리 회로 생산을 마스터했습니다. 다음 해에는 다른 회사의 집적 회로가 등장했습니다. 짧은 시간 안에 다양한 유형의 앰프가 통합 설계로 탄생했습니다. 1962년에 RCA는 컴퓨터 저장 장치용 통합 메모리 매트릭스 칩을 개발했습니다. 점차적으로 모든 국가에서 마이크로 회로 생산이 확립되었으며 마이크로 전자 공학 시대가 시작되었습니다.

집적 회로의 시작 재료는 일반적으로 순수 실리콘의 원시 웨이퍼입니다. 수백 개의 동일한 유형의 미세 회로가 동시에 제조되기 때문에 상대적으로 큰 크기를 갖습니다. 첫 번째 작업은 1000도 온도에서 산소의 영향으로 이 판의 표면에 이산화규소 층이 형성된다는 것입니다. 산화규소는 화학적, 기계적 저항성이 뛰어나고 유전체 특성이 뛰어나 아래에 있는 실리콘에 안정적인 절연을 제공합니다. 다음 단계는 p 또는 n 전도대를 생성하기 위해 불순물을 도입하는 것입니다. 이를 위해 개별 전자 부품에 해당하는 플레이트의 위치에서 산화막이 제거됩니다. 원하는 영역을 선택하는 작업은 포토리소그래피라는 프로세스를 통해 이루어집니다. 먼저 산화층 전체를 사진 필름 역할을 하는 감광성 화합물(포토레지스트)로 코팅해 노광 및 현상이 가능하다. 그런 다음 반도체 결정 표면의 패턴이 포함된 특수 포토마스크를 통해 플레이트에 자외선을 조사합니다. 빛의 영향으로 산화물 층에 평평한 패턴이 형성되고, 노출되지 않은 부분은 빛이 남아 있고 나머지 부분은 어두워집니다. 포토레지스터가 빛에 노출되는 곳에서는 산에 강한 필름의 불용성 영역이 형성됩니다. 그런 다음 웨이퍼를 용매로 처리하여 노출된 영역에서 포토레지스트를 제거합니다. 노출된 영역(그리고 그 영역에서만)에서 실리콘 산화물 층은 산을 사용하여 에칭됩니다. 결과적으로 산화규소는 올바른 위치에 용해되고 순수 실리콘의 "창"이 열려 불순물이 유입될 준비가 됩니다(결찰). 이를 위해 900~1200도 온도에서 기판 표면을 원하는 불순물(예: 인 또는 비소)에 노출시켜 n형 전도성을 얻습니다. 불순물 원자는 순수한 실리콘 속으로 깊숙이 침투하지만 산화물에 의해 반발됩니다. 한 가지 유형의 불순물로 웨이퍼를 처리한 후 다른 유형의 결찰을 위해 준비됩니다. 웨이퍼 표면은 다시 산화물 층으로 덮이고 새로운 포토리소그래피 및 에칭이 수행되어 결과적으로 새로운 "창"이 생성됩니다. 실리콘이 열립니다. 그 다음에는 p형 전도성을 얻기 위해 붕소와 같은 새로운 결찰이 이어집니다. 따라서 p 및 n 영역은 결정 전체 표면의 올바른 위치에 형성됩니다. (개별 요소 간의 절연은 여러 가지 방법으로 생성할 수 있습니다. 산화규소 층이 절연 역할을 할 수도 있고, 차단 p-n 접합을 올바른 위치에 생성할 수도 있습니다. ) 처리의 다음 단계는 집적 회로의 요소 사이뿐만 아니라 이러한 요소와 외부 회로를 연결하기 위한 접점 사이의 전도성 연결(도선)을 적용하는 것과 관련됩니다. 이를 위해 얇은 알루미늄 층을 기판에 분사하여 얇은 필름 형태로 침전시킵니다. 위에서 설명한 것과 유사한 포토리소그래피 처리 및 에칭이 수행됩니다. 결과적으로 전체 금속층에는 얇은 전도성 라인과 접촉 패드만 남게 됩니다. 마지막으로 반도체 칩의 전체 표면을 보호층(주로 규산염 유리)으로 덮은 다음 접촉 패드에서 제거합니다. 제조된 모든 마이크로회로는 제어 및 테스트 벤치에서 가장 엄격한 테스트를 거칩니다. 결함이 있는 회로는 빨간색 점으로 표시됩니다. 마지막으로 크리스탈은 개별 웨이퍼 칩으로 절단되며 각 칩은 외부 회로에 연결하기 위한 리드가 있는 내구성 있는 하우징에 들어 있습니다.

집적 회로의 복잡성은 통합 정도라는 지표로 특징지어집니다. 100개 이상의 요소로 구성된 집적 회로를 저집적 회로라고 합니다. 최대 1000개의 요소를 포함하는 회로 - 중간 수준의 통합을 갖춘 집적 회로; 최대 수만 개의 요소를 포함하는 회로를 대형 집적 회로라고 합니다. 최대 백만 개의 요소를 포함하는 회로가 이미 제조되고 있습니다(초대형이라고 함). 통합이 점진적으로 증가함에 따라 매년 계획이 점점 더 소형화되고 그에 따라 점점 더 복잡해집니다. 예전에는 크기가 컸던 수많은 전자 장치가 이제는 작은 실리콘 웨이퍼에 들어맞습니다. 이 경로에서 매우 중요한 사건은 1971년 미국 회사 Intel이 산술 및 논리 연산을 수행하기 위한 단일 집적 회로인 마이크로프로세서를 만든 것입니다. 이는 컴퓨터 기술 분야로의 마이크로 전자 공학의 장대 한 혁신을 수반했습니다.

집적 회로

표면 실장용으로 설계된 최신 집적 회로입니다.

소련 및 외국 디지털 초소형 회로.

완전한(engl. 집적 회로, IC, 마이크로 회로, 마이크로 칩, 실리콘 칩 또는 칩), ( 마이크로)계획 (IS, IMS, m/skh), 칩, 마이크로칩(영어) 칩- 슬라이버, 칩, 칩) - 마이크로전자 장치 - 반도체 크리스탈(또는 필름) 위에 만들어지고 분리할 수 없는 하우징에 배치된 임의의 복잡한 전자 회로입니다. 종종 아래 집적 회로(IC)는 전자회로가 내장된 실제 결정이나 필름을 말하며, 미세회로(MS) - 하우징에 내장된 IC입니다. 동시에 "칩 부품"이라는 표현은 기존의 스루홀 납땜 부품과 달리 "표면 실장 부품"을 의미합니다. 따라서 표면 실장형 미세 회로를 의미하는 "칩 미세 회로"라고 말하는 것이 더 정확합니다. 현재(연도) 대부분의 마이크로 회로는 표면 실장 패키지로 제조됩니다.

이야기

미세 회로의 발명은 낮은 전압에서 낮은 전기 전도성의 영향으로 나타나는 얇은 산화막의 특성에 대한 연구로 시작되었습니다. 문제는 두 금속이 닿은 곳에서 전기적 접촉이 없거나 극성이 있다는 것이었습니다. 이 현상에 대한 심층적인 연구를 통해 다이오드와 이후의 트랜지스터 및 집적 회로가 발견되었습니다.

디자인 수준

  • 물리적 - 크리스탈에 도핑된 영역의 형태로 하나의 트랜지스터(또는 작은 그룹)를 구현하는 방법입니다.
  • 전기 - 회로도(트랜지스터, 커패시터, 저항기 등).
  • 논리 - 논리 회로(논리 인버터, OR-NOT, AND-NOT 요소 등).
  • 회로 및 시스템 수준 - 회로 및 시스템 설계(플립플롭, 비교기, 인코더, 디코더, ALU 등)
  • 토폴로지 - 생산을 위한 토폴로지 포토마스크.
  • 프로그램 수준(마이크로컨트롤러 및 마이크로프로세서용) - 프로그래머를 위한 어셈블러 지침입니다.

현재 대부분의 집적 회로는 CAD를 사용하여 개발되므로 토폴로지 포토마스크를 얻는 프로세스를 자동화하고 속도를 크게 높일 수 있습니다.

분류

통합 정도

목적

집적 회로는 아무리 복잡하더라도 전체 마이크로컴퓨터(단일 칩 마이크로컴퓨터)까지 완벽한 기능을 가질 수 있습니다.

아날로그 회로

  • 신호 발생기
  • 아날로그 승수
  • 아날로그 감쇠기 및 가변 증폭기
  • 전원 공급 장치 안정 장치
  • 스위칭 전원 공급 장치 제어 칩
  • 신호 변환기
  • 타이밍 회로
  • 각종 센서(온도 등)

디지털 회로

  • 논리 요소
  • 버퍼 변환기
  • 메모리 모듈
  • (마이크로)프로세서(컴퓨터의 CPU 포함)
  • 단일 칩 마이크로컴퓨터
  • 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 "개방"(하이 레벨 신호(1)에 해당) 또는 "폐쇄" 상태입니다. " - (0), 첫 번째 경우에는 두 번째 트랜지스터에는 전압 강하가 없으며 전류가 흐르지 않습니다. 두 경우 모두 트랜지스터가 중간(저항) 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 간의 큰 차이와 관련이 있습니다. 높은 수준이 낮은 것으로 인식될 때 이러한 간섭으로 인해 오류가 발생할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 또한 디지털 장치에서는 오류를 수정할 수 있는 특수 코드를 사용할 수도 있습니다.
  • 높은 수준과 낮은 수준의 신호 사이의 큰 차이와 허용 가능한 변경 범위가 상당히 넓기 때문에 디지털 기술은 둔감하다통합 기술에서 요소 매개변수의 불가피한 분산으로 인해 디지털 장치를 선택하고 구성할 필요가 없습니다.