Microelectronics. Микроэлектроника: история, принципы работы и перспективы развития

Как развивалась микроэлектроника с момента изобретения транзистора. Какие ключевые технологии лежат в основе современных микрочипов. Каковы основные тенденции и вызовы в развитии микроэлектроники на ближайшие годы.

История возникновения и развития микроэлектроники

Микроэлектроника — это область электроники, изучающая разработку и производство электронных компонентов с микроскопическими размерами. Ее история начинается с изобретения транзистора в 1947 году.

Ключевые вехи в развитии микроэлектроники:

• 1947 г. — создание первого транзистора в лаборатории Bell Labs
• 1958 г. — изобретение интегральной схемы Джеком Килби
• 1971 г. — выпуск первого микропроцессора Intel 4004
• 1965 г. — формулировка закона Мура об удвоении числа транзисторов каждые 2 года

С тех пор развитие микроэлектроники шло по пути миниатюризации компонентов и увеличения их быстродействия. Это позволило создавать все более мощные и компактные электронные устройства.

Основные принципы работы микроэлектронных устройств

В основе работы микроэлектронных устройств лежат следующие ключевые технологии:

Полупроводниковые материалы

Основным материалом в микроэлектронике является кремний. Его полупроводниковые свойства позволяют создавать транзисторы — базовые элементы микросхем.

Транзисторы

Транзисторы выполняют роль электронных переключателей и усилителей сигналов. Современные микропроцессоры содержат миллиарды транзисторов на одном кристалле.

Интегральные схемы

Интегральная схема объединяет множество транзисторов и других компонентов в единый функциональный блок на кремниевой подложке.

Современные тенденции и вызовы в микроэлектронике

Основные направления развития микроэлектроники на современном этапе:

• Дальнейшая миниатюризация компонентов до нанометровых размеров
• Поиск альтернатив кремнию (графен, углеродные нанотрубки и др.)
• Развитие трехмерных интегральных схем
• Внедрение новых вычислительных архитектур (нейроморфные, квантовые и др.)

Ключевые вызовы:

• Преодоление физических ограничений при уменьшении размеров транзисторов
• Снижение энергопотребления микросхем
• Обеспечение надежности при высокой степени интеграции

Применение микроэлектроники в современных устройствах

Микроэлектронные компоненты являются основой большинства современных электронных устройств:

• Компьютеры и смартфоны
• Бытовая техника
• Автомобильная электроника
• Медицинское оборудование
• Системы безопасности

Одним из примеров широкого применения микроэлектроники является технология RFID (радиочастотная идентификация). RFID-метки содержат микрочип и антенну, позволяя бесконтактно считывать и записывать информацию. Они используются в системах контроля доступа, логистике, розничной торговле и других сферах.

Перспективные направления исследований в микроэлектронике

Ученые и инженеры работают над рядом перспективных технологий, которые могут определить будущее микроэлектроники:

Квантовые вычисления

Квантовые компьютеры используют квантовые эффекты для выполнения определенных типов вычислений намного быстрее классических компьютеров. Ведутся работы по созданию стабильных квантовых процессоров.

Нейроморфные вычисления

Нейроморфные системы имитируют работу человеческого мозга, используя искусственные нейронные сети, реализованные аппаратно. Это позволяет эффективно решать задачи машинного обучения и искусственного интеллекта.

Спинтроника

Спинтронные устройства используют не только заряд, но и спин электронов для обработки и хранения информации. Это открывает возможности для создания более быстрых и энергоэффективных компьютеров.

Роль микроэлектроники в развитии других технологий

Микроэлектроника играет ключевую роль в развитии многих передовых технологий:

• Искусственный интеллект и машинное обучение
• Интернет вещей
• 5G и 6G сети связи
• Автономные транспортные средства
• Робототехника

Прогресс в этих областях во многом зависит от совершенствования микроэлектронных компонентов — процессоров, памяти, сенсоров и других устройств.

Экологические аспекты производства микроэлектроники

Производство микроэлектронных компонентов связано с рядом экологических проблем:

• Высокое энергопотребление производственных процессов
• Использование токсичных химических веществ
• Образование электронных отходов

Ведутся исследования по разработке более экологичных технологий производства и переработки микроэлектронных устройств. Важную роль играет внедрение принципов циркулярной экономики в электронной промышленности.

Russian Microelectronics

О журнале

У авторов есть возможность выбрать между двумя вариантами публикации.

Традиционная модель публикации.
Опубликованные статьи доступны для учреждений и частных лиц, которые подписываются на этот журнал или платят за чтение определенных статей. Плата за публикацию с авторов не взимается.

Публикация в режиме открытого доступа (Open Access).
Опубликованные статьи находятся в свободном и постоянном доступе в Интернете. Любой человек, находясь в любом месте, может прочитать и далее использовать это исследование. Если вы заинтересованы в режиме публикации открытого доступа в этом журнале, перейдите по ссылке.

• 12976Скачивания полных текстов 2021

  Springer измеряет число скачиваний полных текстов с платформы SpringerLink в соответствии со стандартами COUNTER (Counting Online Usage of NeTworked Electronic Resources).

• 38 Фактор использования 2019/2020

  Фактор использования – это величина, рассчитываемая в соответствии правилами, рекомендуемыми COUNTER. Это среднее значение (медиана) числа скачиваний в 2019/2020 гг. для всех статей, опубликованных онлайн в том же журнале в течение того же периода. Расчет фактора использования основан на данных, соответствующих стандартам COUNTER на платформе SpringerLink.

• 0.47Source Normalized Impact per Paper (SNIP) 2021

  Source Normalized Impact per Paper (SNIP) измеряет контекстную влиятельность журнала по цитированию, путем взвешивания цитирований в каждой предметной группе. Вклад каждого отдельного цитирования тем выше в каждой конкретной предметной категории, чем меньше вероятность (из соображений предметного содержания), что такое цитирование возникнет.

• Q4Квартиль: Electrical and Electronic Engineering 2021

  Набор журналов из одной предметной категории ранжируются в соответствии с их SJR и делятся на 4 группы, называемые квартилями. Q1 (зеленый) объединяет журналы с наиболее высокими показателями, Q2 (желтый) – следующие за ними, Q3 (оранжевый orange) – третья группа по величине SJR, Q4 (красный) – журналы с наиболее низкими показателями.

• 0.19 SCImago Journal Rank (SJR) 2021

  SCImago Journal Rank (SJR) – это мера научного влияния журнала, которая учитывает число цитирований, полученных журналом и рейтинг цитирующих журналов.

• 18Индекс Хирша 2021

  Журнал имеет индекс Хирша, равный h, если он опубликовал h статей, каждая из которой была процитирована в других журналах как минимум h раз. Здесь расчеты индекса основаны на данных Scopus.

Russian Microelectronics  publishes English translations of selected articles from three Russian-language journals listed below and original unsolicited articles in the English language:

• Microelectronika  (main source),
• Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki  (additional source), and
• Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Elektronika  (additional source).

The source of each article is described at the article level on the title pages. The final decision about the publication in Russian Microelectronics  is made by its editorial board regardless of the source. The editorial and peer review policies and ethical principles are the same for all translated and original articles. The journal welcomes manuscripts from all countries.

The journal is intended for specialists at research institutes, universities, and other educational establishments; for graduate students; and, to a certain extent, for those working at industrial laboratories.

CLOCKSS, CNKI, CNPIEC, Chemical Abstracts Service (CAS), Current Contents Collections / Electronics & Telecommunications Collection, Dimensions, EBSCO Academic Search, EBSCO Applied Science & Technology Source, EBSCO Computers & Applied Sciences Complete, EBSCO Discovery Service, EBSCO Engineering Source, EBSCO STM Source, EI Compendex, Google Scholar, INSPEC, Japanese Science and Technology Agency (JST), Naver, OCLC WorldCat Discovery Service, Portico, ProQuest-ExLibris Primo, ProQuest-ExLibris Summon, SCImago, SCOPUS, TD Net Discovery Service, UGC-CARE List (India), WTI Frankfurt eG

Все вопросы об отправке материалов, а также о процессе рецензирования или статусе вашей рукописи следует направлять в редакцию журнала Russian Microelectronics: micelec@pleiadesonline. com

STMicroelectronics

• Полное наименование: STMicroelectronics (ST)
• Web-сайт: www.st.com

О компании STMicroelectronics

Компания STMicroelectronics является №1 производителем электроники в Европе. Компоненты ST широко представлены в окружающих нас потребительских товарах – от iPhone до автомобилей разных марок. Лидеры индустриального рынка выбирают компоненты ST за их надежность и выдающиеся технические параметры. В компании ST работает 48 000 сотрудников в 35 странах. Производственные мощности расположены в 12 странах мира. Более 11 тысяч сотрудников заняты исследованиями и разработками – инновационное лидерство компании подтверждено 16 000 зарегистрированных патентов.

Компания образовалась в июне 1987 года путем слияния итальянской компании SGS Microelettronica и французской Thomson Semiconducteurs. Штаб квартира компании находится в Женеве, Швейцария.

STMicroelectronics – поставщик №1 полупроводниковых приборов для индустриальных применений и телевизионных приставок, электроники для автомобильного сектора (№3), интегральных схем для компьютерной периферии и МЭМС датчиков.

Вместе с этим, STMicroelectronics поставляет широкий спектр полупроводниковых компонентов для производства различных систем управления и освещения, источников питания и передовых систем контроля доступа.

Компания STMicroelectronics одна из самых инновационных компаний в области полупроводников. Технологический портфель STMicroelectronics включает в себя самые продвинутые КМОП-технологии, а также дополнительные технологические опции – встроенная память, аналоговые и силовые решения. STMicroelectronics имеет всемирную сеть дизайн центров и заводов: микросхемы разрабатываются во многих странах Европы, в США, Индии и северных странах Африки. Производство кристаллов осуществляется в Италии, Франции и Сингапуре. Тестирование и корпусирование кристаллов производится в Китае, Малайзии, Мальте, Марокко и Сингапуре.

Благодаря наличию обширной линейки продукции и мощной технической поддержки, компания STMicroelectronics является идеальным партнером для реализации комплексных проектов.

• Приёмо-передатчик общего назначения
• Компонент RFID
• Элементы согласования

• Акселерометры
• Датчики давления
• Интегральные датчики температуры
• Гироскопы
• Датчики положения оптические
• Датчик магниточувствительный
• Датчики освещенности

• AC-DC сетевые преобразователи
• DC-DC модульные преобразователи
• Стабилизаторы напряжения

• Микроконтроллерные платы
• Электронные модули
• Демонстрационные платы
• Макетные платы
• Развивающие конструкторы и игры

• Операционные усилители
• Компараторы
• Усилители мощности звуковой частоты (УМЗЧ)
• Мультимедиа преобразователи
• Аналоговые ключи
• Аналогово Цифровые Преобразователи (АЦП)
• Источники Опорного Напряжения или Тока (ИОНиТ)
• Токовые мониторы
• Микроконтроллеры широкого назначения
• Память
• Часы реального времени
• Таймер интегральный
• Генераторы частоты
• RS-485 и RS-422
• Интерфейс CAN
• Интерфейс RS-232
• Интерфейсы USB
• Ethernet интерфейсы
• Трансивер LIN
• Интерфейс LVDS
• Интерфейс-модемы PLC
• Сопрягатели интерфейсов
• Изоляторы цифровых сигналов
• Периферийные драйверы-расширители
• Защитная ИС
• Логическая ИС
• Преобразователи логического уровня
• Формирователи импульса сброса
• Измерители расхода энергии
• Контроллеры сенсорных клавиатур
• Контроллер AC двигателя
• Контроллеры DC двигателей
• Линейные регуляторы
• Регулятор для AC-DC
• Контроллеры для AC-DC
• Драйверы FET-IGBT
• DC-DC преобразователи интегральные
• Контроллеры ККМ
• Контроллер синхронного выпрямителя (SR)
• Регуляторы тока светодиодных ламп
• Зарядные ИС для аккумуляторов
• Дополнительные контроллеры питания

• FET транзисторы
• Биполярный транзистор
• IGBT транзисторы
• MOSFET силовой модуль
• IGBT силовые модули
• DC интеллектуальные ключи
• RF СВЧ транзисторы
• Выпрямительные диоды
• Мостовые выпрямители
• Защитные диоды
• Тиристоры

• Дроссели синфазные
• ЭМИ фильтры индуктивные
• EMI/RFI силовые фильтры

• Контроллеры балластов ламп
• Драйвер LCD индикаторов
• Драйверы LED индикаторов

• Микрофоны

Новости

TapNLink от IoTize – безопасная передача данных в одно касание
24. 05.2022

LoRa AT-модем от STMicroelectronics – простой путь интеграции LoRa в систему
28.03.2022

STM32WL – новый LoRa-микроконтроллер 433/868 МГц. Передача данных на большие расстояния (материалы вебинара)
11.02.2022

NanoEdge AI Studio – новое семейство алгоритмов в одном универсальном решении от STMicroelectronics для искусственного интеллекта
04.02.2022

УФ-панель, микроконтроллеры и датчики времени пролета частиц STMicroelectronics – залог чистоты и безопасности больничных лифтов
01.02.2022

STEVAL-MKI210V2K позволяет быстро протестировать инерциальный 6D-модуль iNEMO ISM330DHCX
27.01.2022

NFC-модуль от STMicroelectronics: ST25R3920 соответствует новой сертификации CR13 и гарантирует бесконтактный доступ в автомобиль
14. 01.2022

Стандарт LoRaWAN и его использование в России с контроллерами STM32WL
12.01.2022

Читать все публикации производителя STMicroelectronics >>>

Библиотека

Брошюры

  STMicroelectronics product offer for mobile devices (1.02 Мб)

Брошюры по микроконтроллерам

  STM32 F4 series High-performance Cortex-M4 MCU (0.97 Мб)

  32-bit automotive microcontrollers for powertrain applications (0.36 Мб)

  Automotive 32-bit Flash microcontrollers for car body applications (0.80 Мб)

  STM32L and STM8L MCU families (0.91 Мб)

  STM32W 32-bit ARM Cortex-M3 IEEE 802.15.4 SoCs (0.34 Мб)

  STM8 product families (2.32 Мб)

Брошюры по светотехнике

  Energy-efficient solutions for LED lighting (3.71 Мб)

Журналы

  STM32 Journal #1 (2. 75 Мб)

Лабораторный практикум

  Лабораторный практикум STM32F4 (1.92 Мб)

  Работа с STM8S (1.01 Мб)

  STM32F3_лабораторный_практикум (1.02 Мб)

  Лабораторный_практикум для STM32F3 и STM32F4 (0.75 Мб)

Новое изобретение микроэлектроники для XXI века

Офис Наука

26 августа 2021 г.

Упрощенная схема элемента поперечной схемы, предназначенного для будущих маломощных приложений с энергонезависимой памятью или нейроморфных вычислений.

Изображение предоставлено Аргоннской национальной лабораторией

Микроэлектронные устройства имеют жизненно важное значение почти во всех аспектах нашей жизни — от ведения малого бизнеса до управления мировой экономикой, от отслеживания нашего личного здоровья до борьбы с пандемией и от подачи электроэнергии в наши дома для защиты инфраструктуры нашей страны.

Микроэлектроника включает в себя компьютерные микросхемы, силовую электронику, такую ​​как те, которые управляют электричеством, и другие небольшие полупроводниковые устройства. С середины ^-го -го века микроэлектронные устройства быстро уменьшались в размерах и стоили, повышая производительность и энергоэффективность, изменяя мир за короткое время. Однако перед этими трансформирующими устройствами сейчас стоят технические и экономические проблемы, которые потребуют новых инноваций. Эта вторая революция в микроэлектронике применит новое понимание физических и вычислительных наук.

В течение десятилетий Управление науки Министерства энергетики США и национальные лаборатории Министерства энергетики США работали с промышленностью США над разработкой и демонстрацией научных достижений в области микроэлектроники. Управление науки также управляет многими научными пользовательскими объектами, открытыми для исследовательского сообщества, которые зависят от ряда микроэлектронных устройств, включая чувствительные детекторы частиц, сложные микроскопы, интенсивные рентгеновские и нейтронные источники, а также центры обработки данных, сети и высокопроизводительные устройства. -производительные компьютеры.

Вот почему Управление науки создало инициативу в области микроэлектроники с целью стимулирования инноваций в США в качестве основы для будущей разработки и производства отечественных технологий. Проекты в области микроэлектроники, финансируемые Office of Science, будут поддерживать все более мощные возможности суперкомпьютеров, исследовать новые материалы и методы изготовления, способствовать развитию передовых вычислительных архитектур и стимулировать исследования и разработки в области микроэлектроники, важных для миссий Министерства энергетики США по научным открытиям, энергоэффективности и энергосбережению. Национальная безопасность.

Начиная с 1970-х годов полупроводниковая промышленность постоянно уменьшала размеры транзисторов с микрометров до нанометров. Смартфон в вашем кармане мощнее, чем суперкомпьютеры полвека назад — отчасти благодаря миниатюризации. Примерно каждые 18 месяцев производители чипов упаковывают в два раза больше транзисторов — известный закон Мура. Но по мере того, как транзисторы приближаются к размерам атомов, закон Мура для классических вычислений нарушается из-за сложных законов квантовой механики.

Задача выходит за рамки размера транзистора. Большинство компьютерных процессоров основаны на модели фон Неймана 70-летней давности, названной в честь ее изобретателя. В этой модели блок обработки является отдельным, но подключен к блоку памяти, который требует, чтобы инструкции от блока обработки и данные из блока памяти перетасовывались вперед и назад во время вычислений.

Это расширенное перемещение данных потребляет энергию и создает тепло — так называемое узкое место фон Неймана. Для суперкомпьютеров и центров обработки данных это означает создание дорогостоящих инфраструктур электропитания и охлаждения. Для ученых, желающих анализировать большие объемы данных в режиме реального времени во время экспериментов, доступ к памяти и объем памяти, а также другие узкие места данных являются неприятными препятствиями на пути к научным открытиям.

Чтобы противостоять таким вызовам, как нарушение закона Мура и узкое место фон Неймана, Управление науки финансирует исследования по разработке новых материалов, обладающих свойствами на атомном и субатомном уровне. Мы также финансируем исследования по разработке новых вычислительных моделей, включая нейроморфные вычисления, имитирующие работу мозга, и квантовые вычисления, использующие физику квантовой механики для решения новых типов сложных задач. Управляемые данными программы в области искусственного интеллекта и квантовой информатики выиграют от этих новых архитектур, разработанных для их уникальных целей. А могут быть и другие — в будущем мы, скорее всего, увидим комбинацию или гибридные модели вычислений.

Однако дело не только в компьютерах. Поскольку Соединенные Штаты модернизируют свою 100-летнюю электросеть, микроэлектроника станет ключом к добавлению большего количества возобновляемых источников энергии, защите от кибератак и внедрению двустороннего потока электроэнергии между потребителем и сетью, что позволит оптимизировать использование. . Ученые также планируют, как будущая микроэлектроника улучшит исследования. Энергоэффективная микроэлектроника с быстрой обработкой данных позволит исследователям быстрее собирать и анализировать больше данных, используя устройства ближе к экспериментальным установкам.

Ключом к достижению всего этого является совместный подход «совместного проектирования», объединяющий экспертов от начала до конца конвейера микроэлектроники. Исторически сложилось так, что каждый этап процесса НИОКР выполнялся независимо. Однако благодаря совместному проектированию Управление науки будет привлекать ученых-материаловедов и химиков, математиков, компьютерных инженеров, отраслевых партнеров и других лиц для совместной работы, чтобы информировать о каждом этапе процесса и внедрять инновации лучше и быстрее.

Зная о большом влиянии микроэлектроники на нашу жизнь сегодня, очень важно подготовить эту важную технологию к будущему. Проекты в области микроэлектроники под руководством национальных лабораторий помогут нам преодолеть разрыв между научными открытиями, необходимыми для понимания того, как продвигать микроэлектронику, и внедрением этих новых технологий в лабораторию и на рынок.

 

Управление науки является крупнейшим сторонником фундаментальных исследований в области физических наук в Соединенных Штатах и ​​работает над решением некоторых из самых насущных проблем нашего времени. Для получения дополнительной информации посетите веб-сайт www.energy.gov/science.

Кэти Джонс

Кэти Элис Джонс ([email protected]) — научный обозреватель Управления по коммуникациям и связям с общественностью Управления науки.

еще этого автора

Краткая история и обзор микроэлектроники

Краткая история и обзор микроэлектроники

1. Что такое микроэлектроника?

Микроэлектроника — это область электроники, изучающая крошечные сложные машины или микрочипы, обеспечивающие работу большинства наших устройств, таких как мобильные телефоны. Микропроцессор — это микросхема. Это имеет решающее значение в области микроэлектроники с миллиардами транзисторов на квадратный сантиметр, усиливающих, управляющих и генерирующих электрические сигналы. Эти транзисторы функционируют как переключатели включения и выключения, которые позволяют микроэлектронике выполнять различные логические операции, сохраняя единицы и нули. Булева операция или переключение занимает всего 10 триллионных долей секунды. Эти транзисторы крошечные и невероятно быстрые, что позволяет нашим современным устройствам становиться меньше и быстрее в различных приложениях.

 

2. История происхождения

Микроэлектроника произвела революцию в области электроники и быстро изменила нашу жизнь и наш мир. Самый фундаментальный строительный блок микроэлектроники, транзистор, был изобретен в 1947 году. Джон Бардин Уолтер Браттейн и Уильям Шокли продемонстрировали транзистор с точечным контактом своим коллегам из Bell Labs в Нью-Джерси. Транзистор с точечным контактом представляет собой первую форму транзистора и был сделан из полосок золотой фольги, прижатых к пластине германия на пластиковом треугольнике. Это размер большого пальца, который намного больше, чем современные микроскопические транзисторы.

Первый транзистор

 

Бардин, Браттейн и Шокли подключили микрофон к одному концу устройства и громкоговоритель к другому, чтобы проверить усиление. Мужчины по очереди брали микрофон и шептали: «Привет». «ПРИВЕТ!» — закричал громкоговоритель на другом конце линии. Этот момент важен для микроэлектроники, потому что за ним следует технологическая революция во всем мире. Прогресс в микроэлектронике был сосредоточен на уменьшении схем, встроенных в микросхемы.

Десять лет спустя Джек Килби изобрел интегральную схему (ИС), небольшую схему, содержащую электронные компоненты, в том числе транзисторы, резисторы, конденсаторы и другие компоненты. Килби работал инженером-электриком в компании Texas Instruments, производящей полупроводники. Поскольку каждый компонент должен был быть подключен к любому другому компоненту, его раздражала ограниченность технических достижений. Из-за проводов количество компонентов, используемых в устройствах, было ограниченным и чувствительным к повреждениям. Килби построил схему полностью из полупроводников, используя знания Texas Instruments о кремниевых транзисторах и полупроводниках. Конечный продукт Килби, интегральная схема, избавил от необходимости подключать каждую часть по отдельности. Она была намного меньше, чем любая другая ранее разработанная схема.

В 1965 году Гордон Мур, один из соучредителей Intel, опубликовал свое наблюдение относительно будущего микроэлектроники в журнале Electronics Magazine. Мур заявил, что вычислительная мощность интегральных схем будет экспоненциально расти вместе с развитием транзисторов с течением времени, а стоимость будет экспоненциально снижаться. Размер транзисторов резко сократился, а количество транзисторов, используемых в схемах, быстро росло. Наблюдение Мура привлекло большое внимание и стало известно в научном мире как закон Мура. Закон Мура продолжает оставаться точным предсказанием будущего микроэлектроники.

Intel разработала и представила свой первый микропроцессор 4004 в 1971 году. Intel разработала микропроцессор 4004 с 2300 транзисторами, что привело к такой же вычислительной мощности, как ENIAC, заполняющий всю комнату. Intel постоянно разрабатывает микропроцессоры с большей вычислительной мощностью, которые и по сей день используются в большинстве настольных компьютеров. Развитие технологий находится на пике, от телефонов до дронов. Микроэлектроника играет заметную роль в прошлом человечества и постоянном прогрессе в технологиях. Ожидается, что нанотехнологии станут будущим микроэлектроники, поскольку гораздо меньшие компоненты обрабатываются с гораздо более высокими скоростями.

 

3. Изобретение и проектирование полупроводниковых компонентов

Полупроводниковая память представляет собой микроэлектронные схемы хранения информации. Существует два типа памяти: память для чтения/записи и память только для чтения (ПЗУ). Кремний и германий являются металлоидами, и их кристаллическая структура позволяет им проводить электричество, но при этом действовать как изолятор благодаря своим химическим элементам. Кроме того, кремний является самым распространенным элементом в земной коре. Эти материалы и другие пассивные компоненты, такие как резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы, используются для создания микроэлектронных устройств. Кремниевый чип будет служить основой для контролируемой активации и деактивации компонентов для отправки сигналов в течение короткого периода времени. Однако, несмотря на свою большую полезность, кремний не может удовлетворить все потребности микроэлектроники. Производители микроэлектроники ищут более быстрый и надежный материал для интеграции в схемы.

Изготовление любой микроэлектронной системы требует нескольких мер. В этом отношении наиболее сложными являются интегральные схемы. Проектирование схемы и изготовление чипа — это две части процесса. При создании интегральной схемы используется сложный метод каскадирования для передачи сигнала на нужный выход ³ . Это требует чтения учебника, но приложение о том, как работает чип, может быть рассмотрено.

 

4. Пример применения: RFID

RFID означает радиочастотную идентификацию. Это беспроводная технология, которая использует электромагнитную частоту чипа для идентификации чего-либо. Системы RFID используются в большинстве паспортов, транспортных средств, бесконтактных карточных платежей, смартфонов, брелоков и т. д. Система RFID состоит из транспондера (метки) и считывателя.

Считыватели RFID состоят из радиочастотного модуля, блока управления и антенны, генерирующей электромагнитное поле. С другой стороны, метка состоит из одной антенны для приема и передачи сигналов и интегральной схемы (ИС), которая хранит и обрабатывает данные при управлении и декодировании радиочастотных (РЧ) сигналов от антенны.

Взаимодействие между меткой и считывателем происходит, когда они находятся достаточно близко, чтобы разделить электромагнитное поле. Это взаимодействие запускает напряжение в антенне метки, чтобы включить микрочип метки. Микрочип получает питание и данные запросов от считывателя и возвращает запрошенные данные считывателю.

Со времен Второй мировой войны технология RFID долгое время использовалась британскими военными для идентификации приближающихся дружественных и вражеских самолетов. Производство чипов RFID расширилось за последние два десятилетия. Технология RFID также позволила использовать самые современные методы и достижения в области мониторинга состояния микроэлектроники посредством бесконтактного тестирования. Их использование очень быстро распространилось во многих отраслях, от здравоохранения до хозяйственных магазинов.

 

5. Карьера Цели стать инженером-конструктором электроники

Чтобы продолжить карьеру инженера-конструктора электроники, необходимо поступить в учебное заведение, аккредитованное ABET, и получить степень бакалавра в области электротехники/вычислительной техники. Телекоммуникационная техника, обработка сигналов, контрольно-измерительные приборы, техника управления и микроэлектроника — все это подполя инженера-конструктора электроники.