Параллельное соединение мощных составных транзисторов. Параллельное соединение транзисторов: повышение мощности и стабильности

Как правильно реализовать параллельное соединение транзисторов. Какие преимущества дает параллельное включение. На что обратить внимание при параллельном соединении транзисторов. Какие проблемы могут возникнуть при параллельном включении.

Основные преимущества параллельного соединения транзисторов

Параллельное соединение транзисторов позволяет значительно увеличить мощность и нагрузочную способность схемы. Рассмотрим ключевые преимущества такого подхода:

• Увеличение максимального коммутируемого тока
• Снижение тепловой нагрузки на каждый отдельный транзистор
• Повышение надежности за счет распределения нагрузки
• Возможность использования менее мощных и более доступных транзисторов
• Улучшение теплоотвода

При правильной реализации параллельное включение позволяет создавать мощные ключи с током в сотни ампер на основе относительно недорогих компонентов.

Схемы параллельного соединения биполярных транзисторов

Для биполярных транзисторов используются два основных варианта параллельного включения:

Простое параллельное соединение

В этой схеме одноименные выводы транзисторов объединяются напрямую. Такой подход прост, но имеет недостатки:

• Неравномерное распределение тока из-за разброса параметров транзисторов
• Риск теплового пробоя наиболее нагруженного транзистора

Параллельное соединение с выравнивающими резисторами

В эмиттерные цепи каждого транзистора добавляются небольшие резисторы (обычно 0.1-1 Ом). Это позволяет:

• Выровнять токи через транзисторы
• Повысить стабильность работы
• Снизить риск теплового пробоя

Данная схема сложнее, но обеспечивает более надежную работу при значительном разбросе параметров транзисторов.

Особенности параллельного включения полевых транзисторов

Полевые транзисторы лучше подходят для параллельного соединения, чем биполярные. Это обусловлено рядом факторов:

• Положительный температурный коэффициент сопротивления канала
• Меньший разброс параметров
• Практически нулевой ток управления

Благодаря этому, простое параллельное соединение полевых транзисторов обычно работает стабильно и не требует дополнительных выравнивающих элементов.

Ключевые моменты при реализации параллельного соединения

При параллельном включении транзисторов важно учитывать следующие аспекты:

• Подбор транзисторов с близкими параметрами
• Обеспечение хорошего теплового контакта между транзисторами
• Симметричная разводка цепей для равномерного распределения токов
• Использование снабберных цепей для защиты от перенапряжений
• Контроль температуры наиболее нагруженных транзисторов

Соблюдение этих правил позволит реализовать надежное параллельное соединение с максимальной эффективностью.

Проблемы при параллельном включении транзисторов

Несмотря на преимущества, параллельное соединение может вызвать ряд проблем:

• Неравномерное распределение токов между транзисторами
• Возникновение паразитных колебаний
• Снижение быстродействия из-за увеличения входной емкости
• Усложнение схемы управления для многих параллельных транзисторов

Для минимизации этих эффектов требуется тщательный подбор компонентов и оптимизация топологии схемы.

Расчет параметров при параллельном соединении

При параллельном включении n идентичных транзисторов можно использовать следующие формулы для расчета параметров:

• Максимальный ток: I_max = n * I_max1
• Входная емкость: C_in = n * C_in1
• Выходная емкость: C_out = n * C_out1
• Сопротивление открытого канала: R_on = R_on1 / n

Здесь индекс 1 обозначает параметры одиночного транзистора. Эти формулы позволяют оценить характеристики параллельного соединения на этапе проектирования.

Применение параллельного соединения транзисторов

Параллельное включение транзисторов широко используется в различных областях электроники:

• Мощные ключи в импульсных источниках питания
• Выходные каскады усилителей звуковой частоты
• Драйверы управления электродвигателями
• Коммутаторы больших токов в промышленной автоматике
• Системы защиты от перегрузок и короткого замыкания

Особенно эффективно применение параллельного соединения в устройствах с импульсным характером нагрузки.

Современные тенденции в параллельном включении транзисторов

Развитие технологий привело к появлению новых подходов в реализации параллельного соединения:

• Использование специализированных драйверов для управления группами транзисторов
• Применение активного выравнивания токов с помощью микроконтроллеров
• Интеграция нескольких транзисторных структур в одном кристалле
• Создание модульных силовых блоков с параллельным соединением

Эти инновации позволяют значительно упростить разработку мощных устройств на основе параллельного включения транзисторов.

Параллельное подключение транзисторов

Рассмотрим несколько способов увеличения выходной мощности существующих источников. Первое, что вообще приходит на ум, — параллельное включение мощных транзисторов. В линейном стабилизаторе это относилось бы к проходным транзисторам или, в некоторых случаях, к параллельным стабилизирующим транзисторам. Такое условие практически не реализуемо из-за относительно больших разбросов в характеристиках биполярных транзисторов.

Поиск данных по Вашему запросу:

Параллельное подключение транзисторов

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Параллельное включение IGBT транзисторов
• Влияние построения схемы на параметры
• Параллельное включение силовых транзисторов
• Параллельное включение транзисторов
• Составные транзисторы. Схемы включения.
• Параллельное соединение полeвых транзисторов

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: 📕#12.2 Биполярные транзисторы. Схемы включения, режимы работы + параметры.

Параллельное включение IGBT транзисторов

Любой усилитель, независимо от частоты, содержит от одного до нескольких каскадов усиления. Для того, чтобы иметь представление по схемотехнике транзисторных усилителей, рассмотрим более подробно их принципиальные схемы. Транзисторные каскады, в зависимости от вариантов подключения транзисторов, подразделяются на:. Каскад с общим эмиттером обладает высоким усилением по напряжению и току.

К недостаткам данной схемы включения можно отнести невысокое входное сопротивление каскада порядка сотен ом , высокое порядка десятков Килоом выходное сопротивление. Отличительная особенность — изменение фазы входного сигнала на градусов то есть — инвертирование.

Рассмотрим работу каскада подробнее: при подаче на базу входного напряжения — входной ток протекает через переход «база-эмиттер» транзистора, что вызывает открывание транзистора и, в следствии этого, увеличение коллекторного тока.

В цепи эмиттера транзистора протекает ток, равный сумме тока базы и тока коллектора. На резисторе в цепи коллектора, при прохождении через него тока, возникает некоторое напряжение, величиной значительно превышающей входное. Таким образом происходит усиление транзистора по напряжению. Так как ток и напряжение в цепи — величины взаимосвязанные, аналогично происходит и усиление входного тока. Схема с общим коллектором обладает высоким входным и низким выходным сопротивлениями.

Коэффициент усиления по напряжению этой схемы всегда меньше 1. Величина «Н21э» — это статический коэффициент усиления данного экземпляра транзистора, включенного по схеме с Общим Эмиттером. Данная схема используется для согласования каскадов, либо в случае использования источника входного сигнала с высоким входным сопротивлением. В качестве такого источника можно привести, например, пьезоэлектрический звукосниматель или конденсаторный микрофон. Схема с ОК не изменяет фазы входного сигнала.

Иногда такую схему называют Эмиттерным повторителем. Схема включения транзистора с общей базой используется преимущественно в каскадах усилителей высоких частот. Усиление каскада с ОБ обеспечивает усиление только по напряжению. Данное включение транзистора позволяет более полно использовать частотные характеристики транзистора при минимальном уровне шумов.

Что такое частотная характеристика транзистора? Это — способность транзистора усиливать высокие частоты, близкие к граничной частоте усиления, Эта величина зависит от типа транзистора. Более высокочастотный транзистор способен усиливать и более высокие частоты.

С повышением рабочей частоты, коэффициент усиления транзистора понижается. Если для построения усилителя использовать, например, схему с общим эмиттером, то при некоторой граничной частоте каскад перестает усиливать входной сигнал. Использование этого — же транзистора, но включенного по схеме с общей базой, позволяет значительно повысить граничную частоту усиления.

Каскад, собранный по схеме с общей базой, обладает низким входным и невысоким выходным сопротивлениями эти параметры очень хорошо согласуются при работе в антенных усилителях с использованием так называемых «коаксиальных» несимметричных высокочастотных кабелей, волновое сопротивление которых как правило не превышает ом.

Каскад с ОБ не изменяет фазы входного сигнала. В практике радиолюбителя иногда приходится использовать параллельное включение транзисторов для увеличения выходной мощности коллекторного тока. Один из вариантов данного включения приведен ниже:. При таком включении нужно стремиться использовать транзисторы с близкими параметрами Вст.

Транзисторы большой мощности при этом должны устанавливаться на один теплоотвод. Для дополнительного выравнивания токов в данной схеме в цепях эмиттеров применены резисторы. Сопротивление резисторов следует выбирать исходя из падения напряжения на них в интервале рабочих токов около 1 вольта или, по крайней мере, — не менее 0,7 вольта.

Данная схема должна применяться с большой осторожностью, так как даже транзисторы одного типа и из одной партии выпуска имеют очень большой разброс по параметрам.

Выход из строя одного из транзисторов неизбежно приведет к выходу из строя и других транзисторов в цепочке Количество транзисторов, включенных по этой схеме может быть сколько угодно большим — все зависит от целесообразности В радиолюбительской практике иногда необходим транзистор с проводимостью, отличной от имеющегося например — в выходном каскаде УЗЧ и проч. Выйти из положения позволяет схема включения, приведенная ниже:. В данном каскаде используется как правило маломощный транзистор VT1 необходимой проводимости, транзистор VT2 необходимой мощности , но другой проводимости.

Данный каскад в частности эквивалентен транзистору с проводимостью N-P-N большой мощности с высоким коэффициентом передачи тока базы h31Э. Если мы используем в качестве VT1, VT2 транзисторы противоположной проводимости — получим мощный составной транзистор с проводимостью P-N-P. Если в данной схеме применить транзисторы одной структуры — получим так называемый Составной транзистор. Существуют как маломощные типа КТ и т. А сейчас поговорим немного о температурной стабилизации усилителя.

Транзистор, являясь полупроводниковым прибором, изменяет свои параметры при изменении рабочей температуры. Так, при повышении температуры, усилительные свойства транзистора ухудшаются. Обусловлено это рядом причин : при повышении температуры значительно увеличивается такой параметр транзистора, как обратный ток коллектора. Увеличение обратного тока коллектора транзистора приводит к значительному увеличению коллекторного тока и к смещению рабочей точки в сторону увеличения тока.

При некоторой температуре коллекторный ток транзистора возрастает до такой величины, при которой транзистор перестает реагировать на слабый входной базовый ток. Попросту говоря — каскад перестает быть усилительным. Для того, чтобы расширить диапазон рабочих температур, необходимо применять дополнительные меры по температурной стабилизации рабочей точки транзистора. Самым простым способом является коллекторная стабилизация рабочего тока смещения.

Рассмотренная нами выше схема каскада по схеме с общим эмиттером является схемой с фиксированным током базы. Ток коллектора в данной схеме зависит от параметров конкретного экземпляра транзистора и должен устанавливаться индивидуально при помощи подбора величины резистора R1.

При смене транзистора начальный при отсутствии сигнала ток коллектора приходится подбирать заново, так как транзисторы даже одного типа имеют очень большой разброс статического коэффициента усиления тока базы h31 Э. Другая разновидность каскада — схема с фиксированным напряжением смещения.

Эта схема также обладает недостатками, описанными выше:. Для повышения термостабильности каскада необходимо использовать специальные схемы включения:.

Схема коллекторной стабилизации, обладая основными недостатками схемы с общим эмиттером подбор резистора базового смещения под конкретный экземпляр транзистора , тем не менее позволяет расширить диапазон рабочих температур каскада. Как видим, данная схема отличается подключением резистора смещения не к источнику питания, а в коллекторную цепь.

Благодаря такому включению удалось значительно за счет применения отрицательной обратной связи расширить диапазон рабочих температур каскада.

При увеличении обратного тока коллектора транзистора, увеличивается ток коллектора, что вызывает более полное открывание транзистора и уменьшение коллекторного напряжения. Уменьшение коллекторного напряжения, в свою очередь, уменьшает напряжение начального смещения транзистора, что вызывает уменьшение коллекторного тока до приемлемой величины.

Таким образом — осуществляется отрицательная обратная связь, которая несколько уменьшает усиление каскада, но зато позволяет увеличить максимальную рабочую температуру. Более качественную стабилизацию температурных параметров каскада усиления можно осуществить, если несколько усложнить схему и применить так называемую » эмиттерную » температурную стабилизацию.

Данная схема, несмотря на сложность, позволяет каскаду сохранять усилительные свойства в очень широком интервале рабочих температур. Кроме того, применение данной схемы стабилизации дает возможность замены транзисторов без последующей настройки.

Отдельно скажу о конденсаторе С3. Этот конденсатор служит для повышения коэффициента усиления каскада на переменном токе.

Он устраняет отрицательную обратную связь каскада. Емкость этого конденсатора зависит от рабочей частоты усилителя. Для усилителя звуковых частот емкость конденсатора может колебаться от 5 до 50 микрофарад, для диапазона радиочастот — от 0,01 до 0,1 микрофарады но его в некоторых случаях может и не быть. Теперь давайте попробуем расчитать термостабильный каксад по постоянному току:. Данные расчета получаются довольно приблизительные! Окончательный номинал резистора R1 потребуется подобрать при наладке более точно!

Для начала нам нужно определиться с исходными данными для расчета. На верхнем прямоугольнике даны постоянные величины соответственно для германиевого Ge и кремниевого Si транзистора.

Программа работает в Exel. Книжка «Расчет схем на транзисторах» лежит здесь довольно древняя — года издания, но вполне актуальная! Для начала расчета нам нужны следующие входные параметры : Напряжение питания Uk , в Вольтах Принимаем — как пример — равное 6 вольтам.

Ток коллектора Ik , в Миллиамперах принимаем равный 1 миллиамперу ; тип транзистора Ge. Сопротивление в цепи коллектора R3 принимаем равным 1 Килоому.

Величина этого резистора обычно не расчитывается а берется равным ом — 4,7 Килоом. От величины этого резистора зависит коэффициент усиления каскада по переменному току. Транзистор, предположим, КТ — кремниевый. Расчет ведем согласно рисунку сверху-вниз! Здесь можно без ухудшения частотных свойств каскада поставить конденсатор большей емкости например на 0, микрофарад.

Так, произведя несложные вычисления, мы получили расчитанный каскад для работы в усилителе радиочастоты. Так вместо резистора R4 можно поставить резистор на ом, резистор R2 заменим на резистор с номиналом 20 килоом, резистор R1 заменяем на резистор 75 килоом. Эти незначительные отклонения от расчета не приведут к каким либо проблемам при работе каскада — всего навсего слегка изменится коллекторный ток Теперь давайте расчитаем работу каскада по переменному току: Для этого расчета нам потребуются следующие параметры: Сопротивления резисторов R1 — R4, Входное сопротивление следующего нагрузочного каскада.

Сначала определяем сопротивление Rэ. Для транзистора типа КТБ среднее значение параметра h31э равно , отсюда R11 равно , Величину Rb необходимо определить для вычисления входного сопротивления каскада, являющегося нагрузкой расчитываемого.

Ожидаемый коэффициент усиления данного каскада на транзисторе типа КТБ со средним значением h31э равным получается около Следует иметь в виду, что полученное значение коэффициента усиления каскада весьма приблизительно! На практике это значение может отличаться в 1,5 — 2 раза иногда — больше и зависит от конкретного экземпляра транзистора! При расчете коэффициента усиления транзистороного каскада по переменному току следует учитывать, что этот коэффициент зависит от частоты усиливаемого сигнала.

Влияние построения схемы на параметры

Параллельное включение транзисторов не только повышает мощность ключа, но и уменьшает тепловое сопротивление переход — корпус и тепловые потери, что способствует миниатюризации коммутаторов. Параллельное включение транзисторов , кроме увеличения мощности устройства, позволяет уменьшить коллекторный ток и мощность рассеяния каждого транзистора и соответственно повысить усиление по мощности каждого каскада и облегчить режим работы транзисторов. Параллельное включение транзисторов является основным методом увеличения выходной мощности усилителей. Оно может быть использовано также для облегчения режима транзисторов. Параллельное включение транзисторов может быть использовано не только для увеличения максимального тока нагрузки. Весьма важно, что при увеличении количества параллельно включенных транзисторов прямо пропорционально уменьшается суммарная мощность, рассеиваемая в них за время насыщенного состояния, так как уменьшается результирующее выходное сопротивление каскада при неизменном токе нагрузки. Однако параллельное включение транзисторов при неизбежном различии их параметров приводит к неравномерному нагреву переходов и перегреву отдельных транзисторов.

Включение в параллель мощных транзисторов-базовые резисторы? приведенной на странице для параллельных транзисторов.

Параллельное включение силовых транзисторов

Статья посвящена проблеме увеличения мощности преобразования за счет параллельного и последовательного соединения силовых ключей и инверторных ячеек. Более сложной проблемой является обеспечение надежной работы мощных ключей при их последовательном соединении. Этот вопрос будет рассмотрен во второй части статьи. На рис. Статические характеристики силовых полупроводников всегда имеют некоторое отклонение относительно номинальных, нормированных значений. Для комбинации всего из четырех компонентов она оказывается пренебрежимо малой ниже 10 Распределение величины C ies при случайном выборе компонентов показано на рис.

Параллельное включение транзисторов

By Юриг , March 2, in Питание. У меня такой вопрос: Как соединить параллельно транзисторы? Мы принимаем формат Sprint-Layout 6! Экспорт в Gerber из Sprint-Layout 6. В эмиттер каждого транзистора ставят токоуравнительные резисторы доли Ома.

Вопросы на тему использования силовых транзисторов в параллельном включении появляются все чаще и чаще.

Составные транзисторы. Схемы включения.

Сейчас этот форум просматривают: Google [Bot] и гости: 0. Предыдущее посещение: менее минуты назад Текущее время: 08 окт , Добавлено: 02 фев , Есть много направлений где необходимо использовать параллельное включение полевых транзисторов для увеличения нагрузочной способности. Полевые транзисторы, более пригодны к использованию в качестве электронного сопротивления, нежели их биполярные собратья, лучшая температурная стабильность, практически нулевое сопротивление канала в открытом состоянии, малые токи управления основные преимущества , определяющие предпочтительность их использования в качестве регулирующего компонента в мощных устройствах. Но как и биполярные транзисторы, полевые имеют свои подводные камни о которых хотело бы услышать от специалистов.

Параллельное соединение полeвых транзисторов

Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Биполярные транзисторы. For dummies Электроника для начинающих Предисловие Поскольку тема транзисторов весьма и весьма обширна, то посвященных им статей будет две: отдельно о биполярных и отдельно о полевых транзисторах. Транзистор, как и диод, основан на явлении p-n перехода.

В таких источниках простое соединение одноименных выводов каскаде также потребуется параллельное соединение транзисторов.

Страницы 1 2 3 Вперед. Есть ли смысл отказаться от параллельных выходных тр-ров планируется мощность до 70Вт и Тошибовские транзисторы. Если нет смысла — то что они дают при хороших буржуинских транзисторах? Параллельное включение вых.

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.

Буквально сразу после появления полупроводниковых приборов, скажем, транзисторов, они стремительно начали вытеснять электровакуумные приборы и, в частности, триоды.

Регистрация Вход. Ответы Mail. Вопросы — лидеры Задача по физике 1 ставка. Провод КСПВ, вопрос к электрикам 1 ставка. Мощность рассеивания транзистора?

Любой усилитель, независимо от частоты, содержит от одного до нескольких каскадов усиления. Для того, чтобы иметь представление по схемотехнике транзисторных усилителей, рассмотрим более подробно их принципиальные схемы. Транзисторные каскады, в зависимости от вариантов подключения транзисторов, подразделяются на:.

Мосфет транзистор гигантского размера своими руками

---

Мосфет транзистор — это полупроводниковый полевой прибора (MOSFET) металл-оксидного типа, который применяется для переключения больших величин тока. В силовых мосфет транзисторах используется вертикальная структура с выводами истока и стока на противоположных сторонах кристалла.

Содержание

1. Гигантский мосфет транзистор высокой мощности изготовленный самостоятельно
2. Метод изготовления мощного составного транзистора
3. Процесс создания мосфет транзистора в домашних условиях

В нашей статье речь пойдет о том, как в домашних условиях изготовить mosfet транзистор высокой мощности своими руками. В какое то время у меня появилась потребность собрать некую схему мощного устройства, рассчитанного на импульсный пусковой ток в пределах 500А или более. Наилучшим вариантом построения такой схемы я решил применить отдельный модуль, набранный из нескольких мосфет транзисторов.

Метод изготовления мощного составного транзистора

Принцип самостоятельного создания такого мощного составного транзистора, был позаимствован на сайте «Сделай сам». Порядок его изготовления заключался в создании супер-мощного модуля состоящего из нескольких мосфетов (относительно небольшой мощности) в одном корпусе, собранных по схеме параллельного соединения. К тому же, полевики такого типа отлично поддаются компоновке при установки их на подложку вплотную друг с другом, а также не имеют нареканий в работе при таком соединении.

Для сборки прибора потребуются следующие компоненты:

• MOSFET транзисторы N-канального типа — 50N06 — 12 шт
• Холодная сварка либо другой клеевой состав по металлу
• Эпоксидная смола для заливки корпуса
• Отрезок текстолита для печатной платы
• Мощный паяльник, припой и флюс

Процесс создания мосфет транзистора в домашних условиях

Делаем печатную плату способом, который вам больше доступен.

В моем случае травление выполнялось с помощью хлорного железа.

Устанавливаем все необходимые перемычки из медного провода, а для усиления дорожек на плате — лудим их.

Монтируем на плату подготовленные МОП-транзисторы. В моем варианте составного прибора были применены двенадцать штук 50N06 MOSFET с параметрами — 60v; 50А в корпусе TO-252. Все компоненты были включены по схеме параллельного соединения.

Контактные выводы модульной сборки мосфет транзистора выполнены из медного провода подходящего сечения.

Перед тем как как запаивать выводы на плату, для удобства их можно зафиксировать между собой тонким проводом, который впоследствии нужно убрать.

После пайки печатную плату следует тщательно очистить от флюса и промыть спиртом.

Наносим слой эпоксидной смолы на места пайки контактных выводов.

Вырезаем из листового алюминия теплопроводящее основание (подложку) под печатку.

Делаем отверстие в алюминии под винт для крепления на теплоотвод.

Плату с установленными транзисторами крепим к подложке с помощью холодной сварки.

Для придания эстетичного и профессионального вида транзисторной сборке, делаем форму из оргстекла для заливки эпоксидной смолой.

Согласно инструкции готовим состав из эпоксидной смолы и отвердителя для заливки формы для корпуса модуля.

Наполняем компонентом форму и даем время составу затвердеть.

Снимаем прозрачный корпус, теперь он не нужен.

Прибор почти готов.

На заключительном этапе изготовления мощного мосфет транзистора наносится маркировка на лицевую часть корпуса сборки. Нанести такую маркировку можно лазером.

Черной или синей краской заполняем углубления.

На этом изготовление прибора считается закончено, сверх-мощный полевой транзистор готов к испытанию.

Как сделать мосфет гигантского размера

Двумерные транзисторы надеются расширить дорожную карту логики

Разработка двумерных транзисторов WS2 на 300-мм КМОП-фабрике обеспечивает перспективный путь для масштабирования транзистора ИНГЕ АССЕЛЬБЕРГС И ЮЛИАНА РАДУ ИЗ IMEC

движимый законом Мура и разыгрываемый полупроводниковым сообществом, столкнулся с серьезными проблемами с 2005 года. До этого прогресс шел относительно легко: уменьшение размера кремниевых транзисторов давало множество преимуществ, включая более низкое энергопотребление, повышенную производительность и снижение стоимость изготовления одного транзистора. Примерно каждые два года запускается новое, более мощное поколение технологий (обозначается новым размером узла), чтобы удвоить количество транзисторов, упакованных в чип идентичного размера.

Первый признак того, что преимущества масштабирования не будут длиться вечно, появился, когда улучшение производительности между узлами при фиксированной мощности, называемое масштабированием Деннарда, начало замедляться. Применение тормозов было короткоканальным эффектом. Токи утечки начали расти даже при отсутствии подачи напряжения на затвор из-за значительного уменьшения длины затвора и укорочения канала проводимости. Масштабирование также привело к тому, что контакты истока и стока начали оказывать существенное влияние на область канала.

Чтобы компенсировать это замедление совершенствования устройств и позволить интегральным схемам продолжать развиваться, много усилий было направлено на разработку новых транзисторных технологий. Были исследованы многие направления, в том числе новые материалы каналов, новые архитектуры транзисторов и совместная оптимизация конструкции чипа и его технологии.

Значительным архитектурным улучшением стала замена планарного MOSFET на FinFET — последний в настоящее время используется в основных процессах производства микросхем. В FinFET канал имеет форму очень тонкого ребра, расположенного между выводами истока и стока. Вокруг этого трехмерного канала расположены ворота, которые обеспечивают управление с трех сторон и борются с эффектами короткого канала. Это архитектура, которая имела решающее значение для масштабирования за последнее десятилетие, но не сможет обеспечить достаточный электростатический контроль за пределами 5-нм или 3-нм узла.

В основе этого подхода лежит вертикальный многослойный нанолистовой транзистор с затвором по всему периметру. Он обеспечивает превосходное управление каналами благодаря гейту, который полностью охватывает каналы и находится между ними. В imec из Лёвена, Бельгия, эта архитектура включена в нашу дорожную карту, за ней следует транзистор с вилочным листом — это конструкция, в которой используется структура с разветвленным затвором для управления нанолистами, и которая обеспечивает гораздо более плотное расстояние от n до -p , чем это возможно с устройствами FinFET и нанолистами. Еще одним кандидатом на будущее является стек из нескольких каналов, который может эффективно расширить возможности масштабирования с помощью кремния или SiGe-полупроводников.

Параллельно с этой эволюцией исследовательское сообщество изучало выгоды, обеспечиваемые повышением мобильности носителей. Варианты для канала включают проектирование деформации и переход на полупроводники с высокой подвижностью, такие как германий и III/-Vs. Обратите внимание, что существует большой интерес к InGaAs: поскольку он переносит заряд намного быстрее, чем кремний, он обещает более высокие скорости и более низкое энергопотребление. Инновационные процессы уже разработаны для включения внешних каналов в кремниевые КМОП с использованием традиционных технологий производства. Однако, как и в случае с кремнием, маловероятно, что эти высокомобильные материалы обеспечат достаточное масштабирование длины затвора в очень продвинутых узлах, которые ждут нас впереди. Похоже, что устройства на основе материалов III/V найдут более естественное применение в высокочастотных приложениях — как это требуется для (помимо) приложений 5G — что позволит их высокоскоростным свойствам полностью раскрыть свой потенциал.

Перспективы двумерных полупроводников
Для дальнейшего уменьшения длины затвора необходимы более тонкие полупроводниковые каналы, чтобы контролировать эффекты короткого канала. Переход к более тонким каналам ограничивает путь прохождения тока, а это ограничивает возможность утечки носителей заряда при выключении устройства.

Многообещающий в этом отношении класс материалов, известный как двумерные полупроводники. Они включают дихалькогениды переходных металлов, такие как WS ₂ и MoS ₂ . В этих полупроводниках атомы организованы в слоистые кристаллы с толщиной одного слоя, как правило, всего 7Å, что достаточно мало, чтобы сделать эти материалы отличным выбором для создания очень тонких каналов. Результаты теоретических исследований подчеркивают их потенциал, указывая на то, что они поддерживают относительно высокую подвижность носителей независимо от толщины канала. Это свойство должно позволить инженерам масштабировать длину затвора менее 10 нм, не беспокоясь об эффектах короткого канала.

Работая в рамках совместной оптимизации проектирования и технологии, наша команда imec недавно подчеркнула потенциал транзисторов с двумерным полупроводниковым каналом для дальнейшего расширения дорожной карты масштабирования логики. Мы ожидаем, что эти 2D-FET, которые, скорее всего, найдут свою точку входа в архитектуру, подобную многослойным нанолистам, расширят дорожную карту, предоставив как минимум два поколения технологий. Наша оценка мощности, производительности и площади на уровне схемы в узле с шагом затвора 36 нм показала, что дихалькогениды переходных металлов в многослойной конфигурации 2D-нанолистов превосходят аналоги на основе кремния, занимая при этом меньшую площадь. Обратите внимание, что в этой модели использовались реалистичные предположения, основанные на как можно большем количестве экспериментальных данных.

Глобальные усилия по разработке дихалькогенидов переходных металлов привели к исследованию различных материалов и выявлению некоторых основных проблем, связанных с улучшением характеристик устройства. На сегодняшний день большая часть работ связана с полупроводниковыми каналами, изготовленными из MoS2. Устройства на основе этого материала являются наиболее зрелыми, с лучшими экспериментальными значениями подвижности, приближающимися к теоретическому значению 200 см ² /Vs.

Недавно были получены многообещающие результаты для полевых транзисторов на базе WS2. Согласно теоретической работе, эти устройства могут обеспечить еще более высокую производительность, чем их MoS 9.0028 2 двоюродные братья. Экспериментальные результаты также обнадеживают. Например, еще в 2019 году исследование, проведенное под руководством TSMC, показало, что электрические характеристики, такие как отношение включения/выключения и подпороговый размах, сравнимы с лучшими недавно опубликованными значениями для MoS ₂ n . -FET. В свою очередь компания imec продемонстрировала работоспособные 2D-FET с каналом длиной 30 нм и толщиной всего 1-2 монослоя.

Рис. 1. Анализ совместной оптимизации конструкции и технологии (DTCO) предполагает
, что многослойные 2D-материалы с боковыми контактами необходимы для конкуренции с
кремниевыми нанолистами.

В устройствах этого класса конструкция устройства с двойным затвором улучшает электростатический контроль. В отличие от традиционных полевых транзисторов, у которых только затвор вверху, у братьев и сестер с двойным затвором есть верхний и нижний затвор — при соединении это увеличивает электростатический контроль над каналом. Измерения наших 2D-FET с подключенными верхним и задним затворами показали, что они превосходят однозатворные аналоги по току возбуждения (Ion), крутизне и подпороговому размаху — трем ключевым показателям для оценки эффектов короткого канала. Еще одним обнадеживающим аспектом структуры с двумя затворами является то, что она перспективна для работы с КМОП.

Хотя эти результаты показывают, что у полевого транзистора на основе WS ₂ большое будущее, предстоит еще много работы, учитывая, что устройства, которые мы только что описали, были изготовлены на относительно небольших образцах с вставками синтетического перехода. материал дихалькогенид металла. Чтобы опираться на эти главные результаты лабораторных устройств и подготовить путь к коммерческому успеху, необходимо найти подход, позволяющий использовать их в потоке интеграции 300 мм.

Платформа 300 мм
Несколько лет назад наша команда начала работать над 300-миллиметровой интеграцией семейства двумерных полупроводников на основе дихалькогенидов переходных металлов. Это создано в уникальной 300-мм испытательной машине для 2D-FET, что позволяет изготавливать работающие устройства с длиной затвора до 18 нм. Мы использовали поток для изучения влияния различных условий обработки, таких как технология осаждения каналов и формирование стопки затворов. Основываясь на этих данных, мы разрабатываем улучшенные этапы процесса для повышения производительности устройств.

Рис. 2. Атомно-силовая микроскопия пленок WS2, выращенных методом MOCVD при
(слева) при 750°C и (справа) при 950°C (представлены на конференции IEDM
2020).

Наша первая попытка создания интегральных транзисторов на 300-мм платформе показала, что высокотемпературная MOCVD является лучшим вариантом для осаждения высококачественных каналов, что имеет решающее значение для создания высокопроизводительных устройств. Эта технология выращивания позволяет контролировать толщину двумерного полупроводника до одного монослоя. Однако на всей пластине диаметром 300 мм имеются небольшие многослойные пятна.

Мы обнаружили, что температура выращивания влияет на качество материала. Этот вывод сделан на основании роста и характеристики слоя WS2, осажденного при 750°C и 950°C с использованием источников W(CO) ₆ и H ₂ S. С помощью атомно-силовой микроскопии мы сравнили пленки, выращенные на 300-мм подложках кремний/SiO ₂ , полученные с использованием времени роста 170 минут, и обнаружили, что более высокая температура осаждения увеличивает размер зерен WS ₂ . Более высокая температура также улучшает кристалличность и снижает дефектность WS 9.0028 2 по данным измерений фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света. Возможно, кристаллы большего размера можно было бы получить при более низких температурах, используя различные прекурсоры или другие методы осаждения — это тема дальнейших исследований.

Одна из проблем, связанных с производством WS ₂ , заключается в том, что нелегко наносить изоляционные материалы поверх двумерной поверхности и формировать диэлектрик под затвором. Виноват внутренне пассивированный процесс. Когда применяются традиционные процессы ALD, основанные на зарождении оборванных связей на поверхности, рост происходит только в местах дефектов. Поскольку MOCVD-выращенный WS ₂ имеет относительно мало дефектных участков, что препятствует прямому осаждению оксида.

Чтобы решить эту проблему, мы изучаем новые подходы к осаждению оксидов. Они включают использование зародышеобразующего слоя кремниевых зародышей, нанесенных молекулярным пучком. Еще одна проблема, которую нам придется рассмотреть, — это низкая адгезия WS ₂ к большинству оксидов в результате самопассивации. Это создает проблемы для типичных схем формирования паттернов с использованием жестких масок.

Результаты наших устройств, сформированных на 300-мм пластинах, показывают, что их производительность на порядок ниже, чем у заявленных лабораторных устройств. Например, ток включения обычно составляет всего 10 мкА/мкм. Чтобы понять, чем эти устройства уступают, мы рассмотрели интегрированный поток. Наша характеристика устройств с двойным затвором и контактами на стороне истока/стока показывает, что кристалличность материала канала является самой большой проблемой для улучшения характеристик устройства. Успех требует дальнейших прорывов в выращивании и обработке материалов. У нас также есть возможности для улучшения процессов, используемых для формирования затворов, легирования материала и добавления контактов.

Поскольку двумерные полевые транзисторы на основе полупроводников, скорее всего, будут представлены в многослойных архитектурах, подобных нанолистам, мы использовали поток, совместимый с 300 мм, для выявления и преодоления проблем, связанных с созданием этих усовершенствованных архитектур устройств. Для создания стопочного нанолиста необходимо сформировать сверхрешетчатую структуру, содержащую чередующиеся слои канального материала и либо кремния, либо SiGe. Как только это будет сформировано, нанолисты могут быть высвобождены путем выборочного вытравливания слоев кремния или SiGe. Забегая вперед, может наступить время, когда 2D-полупроводники будут интегрированы в архитектуру, подобную комплементарной FET (CFET), с использованием 92D-FET типа 0015 n поверх 2D-FET типа p .

Рис. 3. Изображение, полученное с помощью просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), 2D-устройства
, изготовленного по технологии 300 мм (представлено на конференции IEDM
2020).

Хотя MOCVD является предпочтительным методом для нанесения высококачественных двумерных полупроводниковых каналов, используемые высокие температуры угрожают превышением теплового баланса. Варианты предотвращения этого включают введение различных прекурсоров и переход на альтернативные технологии осаждения. Существует также более радикальный и сложный подход, заключающийся в использовании процесса переноса для перемещения 2D-канала на кремниевую пластину диаметром 300 мм с предварительно нанесенным рисунком.

Оценка изменчивости
Усилия компании imec не ограничивались только разработкой и интеграцией двухмерных транзисторов. Мы также предприняли первое в истории исследование изменчивости большого набора наноразмерных лабораторных устройств 2D-FET с использованием транзисторов с шириной канала 115 нм и длиной 100 нм и меньше. В их исследовании учитывались различные источники изменчивости, в том числе толщина 2D-канала; наличие двухслойных островков, таких как зерна; и шаблон роста 2D — и соответствующее влияние на электрические характеристики с акцентом на подпороговый режим.

В рамках этого исследования было проведено моделирование, а также построены устройства, которые имеют средний подпороговый наклон 80 мВ/дек и максимальный ток включения более 100 мкА/мкм. Это исследование выявило сильное снижение подпорогового наклона и изменчивости порогового напряжения при уменьшении толщины двумерного материала с трех монослоев до одного. Это обнадеживающий результат, указывающий на то, что для дальнейшего масштабирования транзисторов необходимы очень тонкие каналы. Для каналов толщиной в атом эта работа показывает, что внутренняя изменчивость низка и сравнима с кремниевыми FinFET. Чтобы добиться дальнейшего прогресса в снижении изменчивости устройств, чтобы они подходили для будущих узлов, необходимо лучше контролировать ключевые этапы процесса, такие как очистка и контакты.

Рис. 4. 1-2 монослойных полевых транзистора MoS ₂ (с эквивалентной толщиной оксида (EOT)
= 2,6 нм) имеют более высокую изменчивость порогового напряжения, но их наклон
приближается к эталонному кремниевому FinFET (EOT = 0,8 нм) ) (представлено на конференции
2020 IEDM).

Мировой прогресс в области 2D-FET позиционирует этот класс транзисторов в качестве главного кандидата на расширение дорожной карты масштабирования логических устройств. В компании imec наша команда и наши коллеги начали закладывать основу для внедрения 2D-полупроводников в 300-миллиметровый поток интеграции, что является ключевым требованием для промышленного внедрения. Мы уже предприняли значительные шаги, улучшив производительность устройства и разработав фундаментальное понимание этой формы FET.

Эта работа является результатом совместных усилий большой команды imec, работающей над исследовательской логикой.

Ссылки
Z. Ahmed et al. «Введение 2D-FET в дорожную карту масштабирования устройств с использованием DTCO», IEDM 2020.
K.K.H. Smithe et al., «Внутренний электрический транспорт и прогнозы производительности устройств с синтетическим монослоем MoS2», 2D Materials 4 011009 (2017)
C-C Cheng et al. «Первая демонстрация верхнего затвора канала длиной 40 нм WS _{2 стр.} FET с использованием селективного роста CVD по площади канала непосредственно на подложке SiO _x / Si ‘Симпозиум 2019 по технологии СБИС, сборник технических документов.
Д. Лин и др. «Синтетические МОП-транзисторы с двойным затвором WS ₂ с емкостью 120 мкСм/мкм Gm 2,7 мкФ/см ² и амбиполярным каналом», IEDM 2020.
I. Asselberghs et al. «Интеграция транзисторов WS2 с двойным затвором в масштабе пластины в 300-мм Si CMOS-фабрику», IEDM 2020.
Q. Smets et al. «Источники изменчивости в масштабированном MoS ₂ FETs’, IEDM 2020.

Microchip Technology: Concepts, Products, Company

---

» Перейти к дополнительным материалам

Микрочип — это синоним слова «чип», которое на сленге используется для обозначения «интегральной схемы». Почему термин «чип»? Потому что, когда вы разрезаете пластину интегральных схем на отдельные части, они выглядят как чипы. Так и было раньше, потому что первые из них в 1980-х годах были намного меньше, чем многие современные чипы. Тем не менее, есть еще крошечные чипы, сделанные в 2020 году, а также гораздо более крупные размером с почтовую марку и даже больше. Как ни трудно в это поверить, почтовая марка в 100 раз толще активных слоев чипа. Есть все виды чипов, и основные из них описаны ниже.

Основным компонентом чипа является транзистор, который похож на выключатель на стене. Он позволяет току проходить или нет, в зависимости от положения переключателя. За исключением транзистора, переключатель представляет собой импульс электричества. Импульс закрывает или, в некоторых случаях, открывает линию. Транзисторы соединены по схемам (последовательно, параллельно и т. д.), которые соответствуют правилам булевой логики, из которых состоят все цифровые схемы.

Сегодня существуют микросхемы, содержащие от 50 000 до более чем 30 миллиардов транзисторов. И в самом деле, если посчитать все транзисторы во всех микросхемах, когда-либо произведенных с 1970-х годов было изготовлено более 10 секстиллионов транзисторов. Чтобы уточнить, секстиллион — это миллиард раз триллион. Это делает транзистор самой производимой вещью в мировой истории. Ну, может, M&Ms и превышают это число, но здесь мы говорим об электронике.

Транзистор похож на выключатель света. За исключением этого случая, тумблер представляет собой импульс электричества. Когда транзистор работает в импульсном режиме, он позволяет току проходить через полупроводниковый материал.

---

ЦП

На рынке представлено множество микросхем, но большинство людей слышали о центральном процессоре (ЦП). В каждом компьютере и мобильном устройстве есть процессорный чип, который является основным исполнительным устройством, выполняющим инструкции в программном обеспечении. По сути, ЦП в каждом компьютере — это то, что следует вводимым в него инструкциям, и без ЦП его вряд ли можно назвать компьютером.

ЦП. Каждый компьютер имеет ЦП, выполняющий инструкции. В мэйнфреймах также используются микросхемы, но весь корпус с самого начала назывался ЦП.

---

ОЗУ и хранилище

Оперативная память компьютера (ОЗУ) — это место, где происходит вся обработка, а чипы ОЗУ используются почти во всех электронных вычислительных устройствах на планете. Хотя раньше для хранения использовались магнитные диски и магнитные ленты, сегодня хранилище обычно представляет собой микросхемы флэш-памяти. Ваш USB-накопитель представляет собой флэш-чип, и, скорее всего, в вашем ноутбуке используется твердотельный накопитель (SSD), содержащий флэш-чипы.

Модуль памяти (динамическое ОЗУ).

---

Флэш-память – SSD. Корпус этого SSD открыт, чтобы обнажить микросхемы. Внешне все чипы выглядят одинаково, но ОЗУ и флэш-память работают по-разному. Оперативная память энергозависима, а микросхемы флэш-памяти хранят их содержимое.

---

MCU

Микроконтроллер — или блок микроконтроллера (MCU) — называется «компьютером на кристалле». Он имеет ЦП вместе с ОЗУ, хранилищем и цепями ввода-вывода. Каждый год производятся миллиарды MCU, потому что они есть во всем, от плюшевого мишки вашего ребенка до вашего тостера. На самом деле в вашей новой машине их может быть больше сотни.

Микроконтроллеры не являются современными, потому что в этом нет необходимости. Они могут стоить всего 50 центов или пару долларов, но интересно то, что их использует множество приложений. В последнее время при проектировании устройства дешевле и быстрее использовать MCU вместо разработки специального электронного или механического устройства для выполнения самых повседневных задач, таких как включение и выключение устройства.

MCU может находиться в вашей новой машине, ожидая, пока вы откроете дверь, чтобы он мог включить внутреннее освещение, затем подождите, пока она закроется, чтобы он мог отсчитать 15 секунд и выключить свет.

Представьте себе, что в 1950-х годах, когда вы смотрите на UNIVAC I размером с комнату, который потряс всех, когда он предсказывает победу Эйзенхауэра на выборах перед окончательным подсчетом голосов, кто-то сказал: «В будущем все, что вы увидите в этой комнате, будет не больше, чем булавочной головкой и с ее помощью можно включить кофеварку».

Микроконтроллеры (MCU). Используется в тысячах продуктов, ежегодно производятся миллиарды микроконтроллеров.

---

ГП

Графические процессоры (GPU) — это чипы, отвечающие за рендеринг изображений, видимых на экране. Они содержат сотни параллельных блоков обработки для преобразования кадра данных в матрицу пикселей экрана. Графические процессоры также могут включать быструю трассировку лучей, которая вычисляет, как источник света генерирует яркие и темные области на объектах для полного реализма.

Быстрый графический процессор — это сердце и душа игрового компьютера, а топовые карты могут стоить дороже, чем сам компьютер. Из-за возможности параллельной обработки графические процессоры также используются для ИИ и других приложений, интенсивно использующих математику.

Встроенный графический процессор. Этот чип Trinity от AMD представляет собой двухъядерный процессор и графический процессор на одном чипе. Графические процессоры часто интегрируются, как в этом примере, но они также широко доступны в виде отдельных карт. (Изображение предоставлено AMD; www.amd.com .)

---

SoC

Все больше схем строится на одном чипе, что устраняет необходимость соединения нескольких чипов. Система на кристалле (SoC), которая есть в каждом смартфоне, сочетает в себе центральный процессор и графический процессор. Также могут быть включены оперативная память и хранилище, а также сопроцессоры для математической обработки.

Wi-Fi также может быть встроен. SoC содержат миллиарды транзисторов, и именно этим чипам уделяется наибольшее внимание. Если учесть все, что они делают, это действительно настоящее чудо.

Очень полный SoC . Используемый в телефонах Android процессор Qualcomm Snapdragon 855 обладает всеми возможностями обработки, необходимыми для современного смартфона, включая обработку графики и искусственного интеллекта.

---

FPGA

Наиболее уникальным чипом является программируемая вентильная матрица (FPGA), которая представляет собой «программируемое оборудование». В то время как каждый процессор выполняет инструкции, содержащиеся в программном обеспечении, FPGA «перемонтирует» свои собственные логические схемы в зависимости от карты соединений, которая загружается при каждом запуске.

Почему этот тип чипа? Потому что железо всегда быстрее софта. ЦП должен получить следующую инструкцию, интерпретировать ее назначение и затем выполнить ее. Схемы в FPGA автоматически перемонтируются каждый раз, чтобы просто сделать это.

FPGA используются для тестирования новой конструкции микросхемы и даже для более быстрого вывода продуктов на рынок, поскольку разработка новых микросхем с нуля требует времени и больших денег. Они также используются в производственных средах, где требуется скорость, но требования к обработке постоянно обновляются — нередкое явление.

Чрезвычайно универсальная ПЛИС. Чип Xilinx Versal ACAP включает в себя программируемую логику (в центре), а также два процессора ARM, контроллеры ввода/вывода и механизмы цифровой обработки сигналов (DSP) для математической обработки. Этот уникальный чип, содержащий более 30 миллиардов транзисторов, легко настраивается для различных приложений, таких как искусственный интеллект и криптовалюты. (Изображение предоставлено Xilinx; www.xilinx.com .)

---

AI Accelerators

Искусственный интеллект (ИИ) сегодня является самым модным словом в отрасли, потому что каждая отрасль пытается использовать его тем или иным образом. Искусственный интеллект, очень успешный в распознавании образов (лиц, речи и т. д.), все чаще используется для обнаружения неизвестных взаимосвязей, а также для улучшения процесса принятия решений.

Основой архитектуры приложения ИИ является нейронная сеть, которая во многом напоминает нейроны и взаимосвязи в человеческом мозгу. Ускорители искусственного интеллекта специально разработаны для запуска механизмов логического вывода, которые представляют собой нейронные сети в действии, выдающие ответы. Независимо от того, для какой цели были разработаны сети, специальные чипы ИИ ускоряют непомерно большое количество математических процессов, происходящих во многих параллельных соединениях.

Microchip Technology, Inc.

---

Что очень приятно в Microchip Technology, так это то, что это американская компания по производству микросхем, расположенная в пригороде Феникса, штат Аризона. США являются лидером в полупроводниковой промышленности (официальное название производства микросхем) с такими компаниями, как Intel, Qualcomm, Micron и NVIDIA. Тем не менее, Microchip малоизвестен обычному человеку, но есть вероятность, что один из их чипов выполняет инструкции в одном или нескольких ваших приборах, электроинструментах или каком-либо другом продукте, который вы используете каждый день.

Первоначально дочерняя компания General Instrument в 1987 году, Microchip стала независимой двумя годами позже. Компания производит несколько типов микросхем, включая процессоры, микроконтроллеры, а также аналоговые и цифровые микросхемы для различных отраслей промышленности. Компания даже производит радиационно-стойкие чипы для аэрокосмической отрасли. Тем не менее, Microchip широко известна своей линейкой микроконтроллеров PIC (MCU), и было поставлено миллиарды единиц. Имея очень обширную линейку продуктов, компания базируется в Чандлере и Темпе, штат Аризона, с предприятиями в Орегоне, Колорадо, Таиланде и на Филиппинах.

В начале 2019 года я посетил завод Microchip в Чендлере, и это было довольно познавательно. Одетая в одежду для чистых помещений, клаустрофобия, которую я испытала во время двухчасового тура, того стоила.

Все в костюмах. Алану Фридману и специалисту по связям с общественностью компании Microchip Кристи Хабер просто понадобились нейлоновые перчатки, чтобы начать экскурсию.

---

Все микросхемы изготовлены из тонких пластин кремния (называемых пластинами) диаметром от 4 до 12 дюймов. На одной пластине могут быть тысячи микросхем, и все транзисторы на всех микросхемах изготавливаются одновременно.

Элементы транзистора создаются слой за слоем, и в операции может быть дюжина или более слоев и много шагов. Весь процесс может занять дни, недели и даже месяцы, в зависимости от типа чипа. Это было открытием для меня, как, я думаю, и для большинства людей, потому что чипы настолько быстры, что можно подумать, что они также производятся за доли секунды. Вряд ли дело.

Чипы Microchip являются самыми современными для микроконтроллеров, но процесс их создания не является таковым, потому что в этом нет необходимости. Новейшие высокопроизводительные процессоры Intel, SoC в новейших смартфонах и самые быстрые графические процессоры NVIDIA, от которых у геймеров текут слюнки, — это чипы, которые привлекают все внимание. Это те, у которых миллиарды транзисторов становятся все плотнее и плотнее, поэтому на одном чипе можно разместить больше схем.

Люди хотят, чтобы в их смартфонах было больше функций, и они хотят, чтобы они были тоньше и легче. Геймерам нужна большая скорость рендеринга для реалистичного действия. К счастью, ваша кофеварка отлично работает с микроконтроллером от Microchip, который был построен с использованием полупроводниковой технологии, восходящей к 1980-м и 1990-м годам. В противном случае цена вашего тостера обойдется вам в дополнительные сто долларов, а гаджет вашего малыша за 15 долларов будет стоить 115 долларов.

Производители игрушек, электроники и других гаджетов хотят иметь больше встроенных возможностей и хотят поддерживать низкие розничные цены, поэтому миллиарды микроконтроллеров идеально подходят для всех требований и почему Microchip продолжает выпускать их как горячие пирожки. Микроконтроллер Microchip может стоить намного меньше, чем ваш стек блинов в iHop; всего пара долларов. На самом деле всего 50 центов.

Тестовая пластина с микроконтроллерами PIC25 от Microchip. Чипы были извлечены из этой пластины и проверены на однородность. На крупном плане (вверху) показаны голые микросхемы и те, что были удалены для тестирования.

---

Готовые к установке микроконтроллеры PIC25. Здесь показана голая микросхема (голый кристалл) и корпус, в который они смонтированы для размещения на печатной плате.

---

Часть UNIVAC I, поставленная в 1956 году. В сегодняшних долларах UNIVAC I стоит 12 миллионов долларов, на которые можно купить около пяти миллионов микроконтроллеров Microchip, или 24 миллиона самых маленьких микросхем Microchip, и каждая микросхема будет далеко мощнее, чем UNIVAC I. Представьте, что вы смотрите эту сцену в 1956 году, и кто-то рядом с вами говорит: «Знаешь, в будущем все, что ты видишь сейчас, будет таким маленьким, что его можно будет уместить на кончике пальца». Что бы вы сказали тогда?

---

Транзисторы изготовлены методом литографии. Пластины покрыты фоторезистом, а узоры создаются путем воздействия на пластину ультрафиолетового света через фотошаблон. Неэкспонированные участки вытравливаются, позволяя химическим веществам оседать под поверхностью. Слои создаются по одной фотомаске за раз.

---

Библиотека фотошаблонов Microchip. Рисунок транзистора и схема наносятся на каждый слой путем просвечивания через фотошаблоны. Чипы требуют от семи до 40 и более фотошаблонов для создания необходимых слоев.

---

Объекты Microchip. Все оборудование, необходимое для производства чипсов, является узкоспециализированным. Вы не найдете это в Home Depot!

---

Все операции выполняются на пластинах. Вафли чем-то напоминают виниловые пластинки и старомодные музыкальные автоматы (помните такие?). Нижнее изображение — стадия нагрева пластин.

---

Нет ультрафиолетовых длин волн. Фоторезист, используемый для покрытия пластин, очень чувствителен к свету, и на различных участках подготовки используется освещение, в котором исключена длина волны УФ-излучения.