1959 интегральная схема: 1959 интегральная схема

Содержание

1959 интегральная схема

Очевидно, что чем больше элементов размещено в данной области, тем меньше они должны быть. Транзисторные компьютеры, которые были в сотни раз меньше ламповых машин такой же производительности, появились во второй половине х годов. Единственная часть компьютера, в которой транзисторы не смогли заменить электронные лампы, — это блоки памяти, где вместо ламп стали употреблять изобретенные к тому времени схемы памяти на магнитных сердечниках. Каждый транзистор тогда изготавливался отдельно, а при сборке схем их соединяли и припаивали вручную. В году американский инженер Джек Килби придумал, как на одной пластине полупроводника получить несколько транзисторов [3—6]. После окончания Иллинойсского университета Килби 10 лет работал с транзисторами в фирме, выпускавшей детали для радиоприемников и телевизоров.


Поиск данных по Вашему запросу:

1959 интегральная схема

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам. ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Основы электротехники Тема Интегральные микросхемы Выпуск 24

Основные сведения об интегральных микросхемах (имс)


Пятьдесят лет назад было сделано одно из наиболее выдающихся изобретений в современной технике: создана интегральная микросхема. В году изобретатель Роберт Нойс Robert Noyce из Fairchild Semiconductor, позже ставший одним из основателей Intel, создал первую кремниевую планарную интегральную схему.

Практически одновременно с Нойсом, но независимо от него, к похожему техническому решению пришел Джек Килби из Texas Instruments. Суть изобретения, предопределившего развитие электронной отрасли, заключалась в размещении всей электронной цепи в крошечном кусочке полупроводника. Практически все сегодняшние микросхемы являются прямыми потомками самой первой микросхемы, созданной Нойсом.

В основе микросхемы лежало другое ключевое изобретение — транзистор, созданный в году в Bell Labs. Благодаря изобретению микросхем разработчики получили возможность компоновать большое количество транзисторов и других компонентов в одном кристалле, что позволило существенно повысить степень миниатюризации и снизить стоимость продукции за счет массового производства.

Едва ли для кого-то, читающего эти строки, станет новостью, что интегральные схемы, подчас содержащие десятки миллионов транзисторов, сегодня используются во всех мало-мальски сложных электронных устройствах — от зарядных устройств, часов и сотовых телефонов до фотокамер, проигрывателей MP3 и компьютеров.

Поэтому остается лишь еще раз сказать спасибо авторам этого замечательного изобретения! Источники: Intel , Computer History Museum. Автор: Accent. Утилиты: AbsoluteShield Track Eraser v. Почтовые клиенты и фильтры: SPAMfighter v. Конференция Поиск. Обзоры Новости Блоги. Статьи Новости. Главная Новости 13 февраля в Первой планарной интегральной микросхеме исполнилось 50 лет.

Прост, как всё гениальное Samsung могла изменить фирменную оболочку One UI 2. Samsung пообещала открыть тестирование One UI 2. Сначала программа бета-теста запустится в Корее 4 Экран с кадровой частотой 90 Гц, Kirin , мегкапикельная камера и быстрая зарядка мощностью 40 Вт: Honor V30 и V30 Pro будет впечатляющими флагманами.

Купертинский гигант вернёт себе второе место на рынке смартфонов 9 Лучшие мессенджеры — WhatsApp и Viber. Так считает Роскачество. И для Android, и для iOS 8 Пьяный мастер. Новинка Smartisan на качественном рендере.

Подобный дизайн наверняка вызовет волну критики 2 Китайцы показали недорогой смартфон Honor 20 SE с тройной мегапиксельной камерой.

Это удешевлённая версия Huawei Nova 5 3 Google Pixel 3 подешевел до долларов за неделю до анонса Google Pixel 4. Для этого компания может купить платформу Firework 4 Попался. Живые фото убийцы Xiaomi. В этом году камера анонсирована не будет. Подпишитесь на нас:. Подписка на новости и конкурсы: Все подписки. Наши проекты. Полезные ссылки. Связь с администрацией.


Интегральные микросхемы

Один айтишник — миллион способов привлечения Automated Process — для тех, кому нужна помощь в автоматизации бизнес-процессов. Спонсор сайта — Хостинг Fornex. Software Engineering. Операционные системы.

Большие интегральные схемы. Одним из важнейших путей совершенствования вычислительной техники является широкое применение в ней.

Интегральные микросхемы

История ЭВМ. Поиск по сайту. Второе поколение. Первое поколение. Пятое поколение. Третье поколение. Четвёртое поколение.

Первой планарной интегральной микросхеме исполнилось 50 лет

Одним из важнейших путей совершенствования вычислительной техники является широкое применение в ней достижений современной микроэлектроники. Успехи полупроводниковой интегральной электроники привели к созданию нового класса сложных функциональных электронных изделий — больших интегральных схем, которые стали основной элементной базой ЭВМ четвертого поколения конец х годов. В одной такой схеме объёмом всего лишь в доли кубического сантиметра размещается блок, занимавший в ЭВМ первого поколения целый шкаф. В результате достигнуто существенное повышение производительности ЭВМ. Если в ЭВМ третьего поколения быстродействие достигает млн операций в секунду, то в машинах четвёртого поколения производительность достигает сотен миллионов операций в секунду.

Oct Log in No account?

Изобретение интегральной схемы

Интегральные микросхемы часто называют просто интегральными схемами. По определению интегральная схема ИС — микроэлектронное изделие т. Компонент интегральной схемы в отличие от элемента может быть выделен как самостоятельное изделие с указанной выше точки зрения. В полупроводниковой схеме все элементы и межэлементные соединения выполнены в объеме или на поверхности полупроводника. В таких схемах нет компонентов. Это наиболее распространенная разновидность интегральных схем.

Интегральная схема 1959 автор

Это были объёмные макеты — прототипы интегральной схемы ИС генератора, доказывающие возможность изготовления всех элементов схемы на основе одного полупроводникового материала. Эта дата отмечается в истории электроники как день рождения интегральных схем. Но так ли это? Макет первой ИС Дж. К концу х годов технология сборки радиоэлектронной аппаратуры РЭА из дискретных элементов исчерпала свои возможности.

История создания интегральных схем (ИС) ведёт своё начало со второй половины Первые в мире ИС были разработаны и изготовлены в году.

5 фактов об изобретении интегральной микросхемы

1959 интегральная схема

Первая логическая схема на кристаллах кремния была изобретена 52 года назад и содержала только один транзистор. Один из основателей компании Fairchild Semiconductor Роберт Нойс в году изобрел устройство, которое затем стало называться интегральной схемой, микросхемой или микрочипом. А почти на полгода раньше похожее устройство придумал инженер из компании Texas Instruments Джэк Килби.

Идею интеграции множества стандартных электронных компонентов в монолитном кристалле полупроводника впервые предложил в году британский радиотехник Джеффри Даммер [en]. В конце года и в первой половине года в полупроводниковой промышленности состоялся прорыв. Не существует единого мнения о том, кто именно является изобретателем ИС. The tyranny of numbers : отдельные образцы бортовой и вычислительной техники достигли потолка сложности, за которым потери от отказов и простоев превосходили любые ожидаемые выгоды [2]. Каждый Boeing B поставлен на вооружение в году возил на себе, по разным источникам, от трёхсот до почти тысячи вакуумных ламп и десятки тысяч пассивных компонентов [прим.

Пятьдесят лет назад было сделано одно из наиболее выдающихся изобретений в современной технике: создана интегральная микросхема. В году изобретатель Роберт Нойс Robert Noyce из Fairchild Semiconductor, позже ставший одним из основателей Intel, создал первую кремниевую планарную интегральную схему.

Работы в этом направлении были начаты в ТРТИ Отраслевой научно-исследовательской лаборатории при Таганрогском радиотехническом институте в году. Первая в мире интегральная схема на монолитном кусочке германия была разработана Д. Авторами разработки являются Л. Колесов, В. Адамчук, Д. Сеченов, Е.

Часто под интегральной схемой ИС понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой МС — ИС, заключённую в корпус. В настоящий момент год большая часть микросхем изготавливается в корпусах для поверхностного монтажа. В году двое учёных, живущих в совершенно разных местах, изобрели практически идентичную модель интегральной схемы. Один из них, Джек Килби , работал на Texas Instruments , другой, Роберт Нойс , был одним из основателей небольшой компании по производству полупроводников Fairchild Semiconductor.


Первая полупроводниковая интегральная микросхема Джека Килби

     12 сентября 1958 года Джек С. Килби продемонстрировал первую рабочую интегральную схему на фирме Texas Instruments (США). Впервые электронные компоненты были интегрированы на одной подложке. Это устройство представляло собой генератор на крошечной пластине германия размером  11,1 мм на 1,6 мм. Сегодня интегральные схемы являются фундаментальными строительными блоками практически всего электронного оборудования.
За изобретение интегральной схемы  Джек Килби был награжден Нобелевской премией по физике в 2000 году и Национальной Медалью в области науки в 1970 году, а в 1982 году он  был включен в число почетных  изобретателей Национального Зала Славы США.

Джек Килби с раскрытым лабораторным журналом, на страницах которого описание первой интегральной схемы, им созданной.


Это первая интегральная микросхема Джека Килби.

Патент под названием MINIATURIZED ELECTRONIC CIRCUITS Джек Килби подал несколько позже

     Надеюсь моим читателям будет интересно узнать, как создавалась первая в СССР  интегральная микросхема в начале 1960 годов в НИИ-35, ныне  «Пульсар». Для этого  я рекомендую прочитать  статью Б. В. Малина – одного из первых российских специалистов в области микроэлектроники, разработчика и создателя первой серии отечественных интегральных схем, начальника отдела НИИ-35 (см.  http://www.computer-museum.ru/technlgy/su_chip.htm)
      Я же хочу рассказать о другом предприятии, созданном в Латвийской Советской Социалистической Республике в 1959 году.
В 1962 году в Ленинграде руководство НПО «Ленинец» обратилось с просьбой к руководству Рижского завода полупроводниковых приборов (РЗПП) создать интегральную микросхему для ЭВМ. Это обращение было не случайным. На Рижском заводе уже имелись серьезные достижения в полупроводниковом производстве, в частности в точной фотолитографии, которая является важнейшим элементом изготовления полупроводниковых изделий.
     Директор РЗПП дал такое  поручение молодому инженеру Юрию Валентиновичу Осокину. Перед рижанами стояла принципиально новая задача: реализовать на одном кристалле два транзистора и два резистора, исключив их паразитное взаимное влияние. В СССР никто ничего подобного не делал, а о работах Килби никакой информации в РЗПП тогда не было. Но специалисты РЗПП успешно преодолели все трудности, причем совершенно не так, как это сделали американцы. И уже осенью 1962 года были получены первые опытные образцы германиевой твердой, как тогда называли, схемы 2НЕ-ИЛИ, получившей заводское обозначение Р12–2. Она содержала два германиевых p-n-p-транзистора с общей нагрузкой в виде распределенного германиевого резистора р-типа. А к концу года завод выпустил первые пять тысяч микросхем. То есть начало серийного производства интегральных микросхем разделяло нас и американцев на небольшой срок.
     Таким образом, начав разработку ИС позже Килби и не зная о его разработках, чему свидетельствует абсолютная непохожесть реализованных решений, Осокин быстро его догнал. Микросхемы Осокина тут же нашли практическое применение, «Ленинец» сделал на них первый в мире авиационный бортовой компьютер «Гном». Они применялись также в квазиэлектронных АТС и в другой гражданской аппаратуре. Выпускались они до распада СССР. Это подтверждается датой изготовления этих микросхем из Риги, которые имеются в моей коллекции.

Микросхемы долгожители из  Риги

      В СССР в 1963 году был создан Центр микроэлектроники в г. Зеленограде.  В 1964 году там на заводе “Ангстрем” были разработаны первые интегральные схемы  «Тропа» (серия 201), «Посол» (серия 217), выполненные по гибридно-пленочной технологии с использованием бескорпусных транзисторов. На заводе «Микрон» в Зеленограде в конце 60 г. была применена  технология и начат выпуск первых монолитных интегральных микросхем. Вот паспорт на опытную партию первых микросхем из «Микрона» по теме «Логика-1»

А это сама микросхема, паспорт которой я привел

За ней последовала «Логика-2» (133 серия – аналог  серии SN54 фирмы Texas Instruments). В частности, знаменитая микросхема М3300 или более известная, как 1ЛБ333, аналог SN5400, позже стала называться 133ЛА3 или  в пластмассовом корпусе К155ЛА3 (SN7400) имела  дальнейшее продолжение, как и ее американские аналоги в части  усовершенствования этой серии по быстродействию в теме «Ярус» — 530ЛА3 (SN54S00), экономичности в теме «Исида КС» — 533ЛА3 (SN54LS00) и т.д.   Как тут не вспомнить статью Малина Б.В., который писал: «Действовали концепции повторения и копирования американского технологического опыта – методы так называемой «обратной инженерии» МЭП. Образцы-прототипы и производственные образцы кремниевых интегральных схем для воспроизводства были получены из США, и их копирование было строго регламентировано приказами МЭП (министр Шокин). Концепция копирования жёстко контролировалась министром на протяжении более 19 лет, в течение которых автор работал в системе МЭП, вплоть до 1974 года…»
В 1973 году  было положено начало разработки электронных часов на «Пульсаре» . Научный руководитель разработки д.т.н, проф. Докучаев Юрий Петрович. Внутренний вид первых советских КМОП электронных часов «Электроника-1» показан на фото.

В том же 1973 году На «Ангстреме» был освоен серийный выпуск первого советского КМОП калькулятора

     В 1980 году заводом “Микрон” изготовлена 100 000 000 интегральная микросхема, а на заводе “Ангстрем” в 1985 году стал серийно выпускаться карманный 16 разрядный персональный компьютер «Электроника-85» с жидкокристаллическим дисплеем.

 Короче, в середине 80 годов наблюдается  пик в развитии советской радиоэлектроники. Об этом говорит  уникальный полет и автоматическая посадка космического корабля «Буран», в бортовом компьютере «Бисер-4» которого использовались отечественные микропроцессоры. А в той же Риге освоен выпуск первых отечественных сигнальных процессоров по темам «Рина», «Райта» и «Розите».
А это  фото уникальной электронной записной книжки, которая вручалась делегатам 27 съезда КПСС в феврале 1986г.

Что же было потом? С приходом во власть Горбачева,  советская электроника стала буквально на глазах рушится. Но что странно, всё, о чем говорил этот последний генеральный секретарь, было прогрессивно, например, на 27 съезде КПСС в 1986 году, он провозгласил программу ускорения научно-технического прогресса, а ведь на деле происходило совсем другое. Началось прогрессивное разворовывание государственной собственности, остановка предприятий, не выплата зарплат, хаос и, наконец, распад СССР.
Впрочем, это уже другая история.

Компьютерра: Как изобрели интегральную схему

АрхивСтатьи

автор : Юрий Ильин   25.01.2011

52 года назад были изобретены логические схемы на кремниевых кристаллах. Первая из них содержала всего один транзистор и выводила синусоиду на осциллограф.

23 января 1959 года: Роберт Нойс, сооснователь компании Fairchild Semiconductor, придумал то, что потом стало называться микросхемой, микрочипом или интегральной схемой. В результате его и ныне называют изобретателем такой схемы — точнее, одним из них.

Дело в том, что за полгода до него практически идентичное устройство придумал другой инженер — Джэк Килби, сотрудник Texas Instruments.

Что такое интегральная схема?

«Интегральная схема, интегральная микросхема, микроминиатюрное электронное устройство, все или часть элементов которого нераздельно связаны конструктивно и соединены между собой электрически», — говорит нам Большая Советская Энциклопедия.

Википедия же уточняет:

«…микроэлектронное устройство — электронная схема произвольной сложности, изготовленная на полупроводниковом кристалле (или плёнке) и помещённая в неразборный корпус, или без такового, в случае вхождения в состав микросборки.

Часто под интегральной схемой понимают собственно кристалл или плёнку с электронной схемой, а под микросхемой — интегральную схему, заключённую в корпус».

Килби, опираясь на разработанный Куртом Леховеком (Kurt Lehovec) принцип изоляции электронных компонентов p-n-переходами, в июле 1958 года разработал изначальную концепцию, а 12 сентября представил первую работоспособную модель интегральной микросхемы.

Вид у того прототипа был несколько страшноватый. Килби неоднократно потом замечал, что если бы он знал, что впервые показывает устройство, на котором следующие полстолетья будут держаться все информационные технологии, он бы, конечно, сделал её покрасивее.

Но тогда речь шла не о красоте, а о сугубой практичности. Компоненты электронных схем — транзисторы, резисторы, конденсаторы и другие детали, — в то время размещались на платах отдельно. Возникла идея объединить их на одном монолитном кристалле из полупроводникового материала.

В первой реализации Килби это выглядело как германиевая полоска 7/16 на 1/16 дюйма (т.е. примерно 11 на 1,5 мм). Она содержала один-единственный транзистор, несколько резисторов и конденсатор. Примитивно, но свою пробную задачу — вывести синусоидальную волну на экран осциллографа — она выполнила.

В патентной заявке, которую Джэк Килби подал только через полгода, 6 февраля 1959 года, он описал новое устройство так: «объект из полупроводникового материала… где все компоненты электронной схемы полностью интегрированы».

В 2000 году он получил Нобелевскую премию в области физики за своё изобретение — точнее, за свой вклад в изобретение интегральной схемы.

Потому что, как уже сказано, он был не единственный. Роберт Нойс выдвинул собственную идею интегрированной микросхемы, причём ему удалось решить целый ряд практических проблем, которые не поддались напору интеллекта Килби. И именно Нойс придумал использовать кремний, в то время как Килби использовал для своей микросхемы германий.

Что характерно, патенты они получили оба в одном и том же году — 1959-м. Между Fairchild Semiconductor и TI началось противостояние, закончившееся, впрочем, мирным договором и созданием совместной взаимовыгодной лицензией на производство чипов.

Победил, однако, кремний.

С 1961 года Fairchild Semiconductor начала выпускать интегральные схемы в свободную продажу. Новые устройства моментально нашли применение в производстве калькуляторов и компьютеров — их стали использовать вместо отдельных транзисторов, что позволило значительно уменьшить размеры вычислительных устройств, одновременно повысив их производительность.

Так, собственно, началась миниатюризация, продолжающаяся и поныне — в строгом соответствии с законом, сформулированным коллегой Нойса Гордоном Муром, предсказавшим, что каждые два года количество транзисторов на интегральной схеме будет удваиваться.

В 1968 году Нойс и Мур ушли из Fairchild Semiconductors и основали новую компанию — она называется Intel.

Развитие полупроводниковых элементов управления

Александр Микеров,
д. т. н., проф. каф.
систем автоматического управления
СПбГЭТУ «ЛЭТИ»

Бурное развитие полупроводниковых элементов управления началось после Второй мировой войны в результате изобретения в американской лаборатории Bell Labs сначала точечного, а затем и биполярного транзисторов [1, 2]. Точечные транзисторы выпускались недолго и в конце 1950-х гг. были вытеснены во многом превосходящими их биполярными транзисторами, предложенными Уильямом Шокли. Дальнейшее развитие полупроводниковых технологий привело к созданию микроэлектроники, наиболее востребованными элементами которой стали интегральные схемы. Их появлению мы обязаны прежде всего работам американских ученых и инженеров Жана Эрни (Jean Hoerni), Курта Леговца (Kurt Lehovec), Джека Килби (Jack Kilby) и Роберта Нойса (Robert Noyce) (рис. 1) [3, 4].

Рис. 1. Слева направо: Нойс, Эрни, Килби и Леговец

С 1957 г. биполярные транзисторы изготавливались с помощью диффузионной технологии, также созданной в Bell Labs [5]. Например, для p-n-p-транзистора полупровод­никовая пластина (чип) p-типа помещалась в камеру с газом, содержащим примесь мышьяка, и в результате за счет диффузии ее поверхность покрывалась слоем n-типа, образовав p-n-переход коллектор — база [3, 6, 7]. Затем с помощью шаблона проводилась вторичная диффузия в среде бора для образования p-n-перехода эмиттер — база. Более усовершенствованной была технология изготовления меза-транзистора (рис. 2а) [4].

Рис. 2. Транзисторы:
а) меза-транзистор;
б) планарный

Такой транзистор создавали, например, из чипа p-типа, служащего в дальнейшем коллектором К (припаянным к теплоотводу корпуса), который покрывался методом диффузии слоем n-типа (база Б). Поверх него с помощью маски наносились алюминиевые полоски, формирующие после нагрева p-n-переход эмиттера (Э). Поверхность базы вокруг эмиттера протравливалась, при этом оставались бугорки (столики, исп. mesa), к которым было удобно припаивать выводы транзистора [4, 5, 7].

Для доведения этой технологии до массового производства кремниевых транзисторов Шокли и создал в 1956 г. собственную лабораторию в Пало-Альто (Калифорния, США) [2, 3, 5]. Однако по настоянию самого Шокли основным занятием лаборатории стали не приносящие непосредственного дохода научные исследования по динистору и полевому транзистору. Это послужило причиной увольнения уже через год восьми ведущих специалистов («вероломная восьмерка»), включая Нойса, Эрни, Гордона Мура (Gordon Moore) и др., образовавших новую компанию Fairchild Semiconductors (Fairchild), целью которой стал коммерческий выпуск кремниевых меза-транзисторов.

Момент оказался весьма благоприятным, потому что спустя месяц, 4 октября 1957 г., Советский Союз запустил первый спутник Земли. Начиналась военно-космическая гонка, на старте которой выяснилось, что тяга американских ракетных двигателей ниже советских, поэтому в США ставка была сделана на микроминиатюризацию аппаратуры [8]. Транзисторы пользовались огромным спросом, и новая компания уже через год получила заказ на сто транзисторов по цене $150 за штуку от компании IBM, проводившей модернизацию компьютерного оборудования бомбардировщика B-52. Вскоре Fairchild стала прибыльной и в 1961 г. получила от компании Autonetics огромный заказ на комплектацию стартового компьютера межконтинентальной баллистической ракеты Minuteman с высочайшими требованиями к надежности и мгновенной готовности, что исключало возможность применения электронных ламп [3, 5].

Первоначально в этом компьютере намеревались использовать кремниевые меза-транзисторы, однако испытания первой партии в составе аппаратуры выявили много отказов, вызванных тем, что, как видно из рис. 2а, оба p-n-перехода никак не защищены и подвергались в процессе производства загрязнению. Решение проблемы было найдено одним из восьмерки — гениальным физиком и технологом Эрни (1924–1997) [3, 5, 7].

Он родился в Швейцарии и дважды получил докторскую степень по физике — в Женевском и Кембриджском университетах. Эрни воспользовался технологией покрытия полупроводника окисью кремния (SiO2), разработанной в Bell Labs выходцем из Египта Мухамедом Аталла (Mohamed Atalla) [2, 3, 9]. Эта технология была создана для борьбы с эффектом поверхностного состояния полупроводника, открытого Бардиным, что и привело в результате к практической реализации в 1959 г. идеи полевого транзистора, над которой Шокли безуспешно бился начиная с 1939 г. [1, 2].

Окись кремния создавала тончайшее и очень прочное покрытие с огромным сопротивлением, обеспечивающим надежную изоляцию чипа. С ее помощью Эрни разработал запатентованную в 1957 г. так называемую планарную технологию изготовления транзистора (рис. 2б), в котором все p-n-переходы надежно изолированы от окружающей среды [3, 5, 7, 8, 9]. После изобретения транзистора эта технология была самым крупным шагом в развитии полупроводников, и ее преимущества были настолько очевидны, что вскоре и другие компании переняли планарную технологию, важную составляющую будущих интегральных схем.

В 1952 г. английский электронный инженер Джеффри Даммер (Geoffrey Dummer), работавший в радиолокационном учреждении министерства обороны, выступил на симпозиуме по электронике в США с предложением реализовать на одном чипе не только транзисторы, но и все остальные элементы электрической схемы (резисторы и конденсаторы), а также соединения между ними, превратив таким образом всю электрическую схему в единое твердое тело [5, 7, 8]. Он даже, хоть и безуспешно, попытался создать макет такой интегральной схемы в виде триггера с четырьмя транзисторами, однако не запатентовал его и не получил поддержки ни от министерства обороны, ни от английских компаний, избегавших финансовых рисков.

Совсем иначе реагировали американские компании. В 1953 г. Харвик Джонсон (Harwick Johnson) из компании RCA запатентовал генератор, содержащий на чипе транзистор Т — с эмиттером (э), базой (б) и коллектором (к) — и линию задержки (ЛЗ), на двух резисторах и конденсаторе, соединенную с базой транзистора (рис. 3) [3, 4, 7, 8].

Рис. 3. Генератор Джонсона

Однако технологический процесс изготовления такого чипа не был описан, не был решен вопрос изоляции отдельных элементов и не было сообщено о создании макета.

Действующий макет подобного генератора был впервые продемонстрирован лишь спустя пять лет американским ученым Джеком Килби (1923–2005), получившим в 1947 г. магистерскую степень университета штата Висконсин [3, 5, 7, 8, 9]. В 1958 г. он был нанят в разгар летних каникул компанией Texas Instruments в Далласе, и ему была предоставлена полная свобода в выборе занятий в пустой лаборатории. Уже осенью он продемонстрировал руководству компании макет генератора колебаний в виде германиевого чипа размером 10×1,6 мм, на котором были сформированы транзистор (T), конденсатор (С1) и три резистора R1–R3 (рис. 4) [4]. Соединения элементов выполнялись золотыми проволочками. Предложение было с энтузиазмом поддержано руководством, в начале 1959 г. был оформлен патент, и уже через год выпущена первая коммерческая интегральная схема триггера.

Рис. 4. Генератор Килби

Однако это была еще не монолитная, а гибридная интегральная схема, поскольку сам германиевый чип включал только три резистора, один электрод транзистора и обкладку конденсатора. Таким образом, не была решена проблема соединения элементов и их изоляции друг от друга, которую предполагалось выполнять механическим разделением (травлением) участков чипа. В следующем году Килби изготовил улучшенную интегральную схему триггера диаметром 1 см, выпущенную малой серией [8]. Он также стал известен как изобретатель карманного калькулятора и термопринтера.

В 1959 г. способ электрической изоляции был запатентован сотрудником американской компании Sprague Куртом Леговцем (1919–2012) [3, 4, 7, 8]. Он родился в Чехии, получил докторскую степень Пражского университета и в 1947 г. был вывезен в США с группой немецких ученых. Выйдя на пенсию, он стал поэтом. Его идея состояла в том, что p-n-переход (особенно при обратном включении) может служить хорошим изолятором [6]. На рис. 5 показан трехкаскадный усилитель входного сигнала, который был изготовлен на германиевом чипе размером 2,2×0,1 мм, содержащем три p-n-p-транзистора (со слоями: эмиттер (э), база (б) и коллектор (к)), включенных по схеме с общим эмиттером, и четыре резистора R1–R4. Базы транзисторов отделены от резисторов слоями полупроводника p-типа (розовым) и n-типа (голубым), образующих p-n-переходы. Как и у Килби, соединения элементов и подключение питания Uпит выполнялись золотыми проводниками [4].

Рис. 5. Усилитель Леговца

Создание монолитной интегральной схемы завершил руководитель Fairchild Роберт Нойс (1927–1990), обаятельный человек, неохотно говоривший «нет» и получивший в 1949 г. докторскую степень по физике Массачусетского технологического института [3, 4, 5, 7, 8, 9]. Стремясь не упустить лидерство компании в полупроводниковых технологиях, он вскоре после открытия Килби учредил специальную исследовательскую группу и в конце 1959 г. запатентовал интегральную технологию, в которой развил идею Килби, дополнив ее методом изоляции p-n-переходов Леговца, планарной технологией Эрни и способом соединения участков полупроводника печатными алюминиевыми полосками. «Однажды все кусочки сложились», вспоминал впоследствии Нойс [3].

Рис. 6. Интегральный триггер

Способ соединения участков (элементов) чипа с помощью фотолитографии разработали в 1957 г. Джим Налл (Jim Nall) и Джей Латроп (Jay Lathrop) в лаборатории армии США Diamond Ordnance Fuze Laboratories [3, 5]. Вскоре Налл перешел в Fairchild, а Латроп — в Texas Instruments, что ускорило внедрение этой технологии. Она, подобно методу изготовления печатных плат, состоит в том, что на поверхность чипа, покрытую изолирующим слоем двуокиси кремния, наносится фотографией с помощью шаблона необходимый рисунок отверстий для доступа к элементам пластины, которые затем протравливаются, после чего методом металлизации соединяются алюминиевыми дорожками. На рис. 6 и 7 показаны первая интегральная схема триггера, созданная в Fairchild по этой технологии весной 1960 г., и ее коммерческий вариант размером 0,96×1,2 мм из набора логики Micrologic, выпущенного в 1961 г. [3, 5, 7, 8].

Рис. 7. Элемент Micrologic

Большим достижением Fairchild было создание в начале 1960-х гг. линейных интегральных схем (операционных усилителей) mA700–mA741, разработку которых начал в 1963 г. талантливый американский инженер из семьи выходцев из Чехии Роберт Видлар (Robert Widlar), окончивший университет штата Колорадо (1937–1991) [3]. Отечественным аналогом этих схем, выпускаемым до сих пор, является операционный усилитель 140УД7. Эта интегральная схема в корпусе диаметром 8,5 мм c коэффициентом усиления 100 тыс. содержит 35 элементов, включая 20 транзисторов.

Таким образом, с начала 1960-х гг. уже несколько компаний в США начали массовое производство интегральных схем, а в 1963 г. интегральная схема логики Texas Instruments впервые работала в космосе на американском спутнике Земли [5, 7, 9]. В 1969 г. интегральные схемы были использованы и в бортовом компьютере лунного модуля американской программы «Аполлон». Все они базировались на важнейших патентах: Bell Labs на транзисторы, Fairchild на планарную технологию Эрни и интегральную схему Нойса, Texas Instruments на интегральную схему Килби и Sprague на способ изоляции Леговца. Bell Labs сразу начала открытую продажу своих лицензий за небольшую плату [1, 3], а среди остальных компаний возникли судебные процессы о патентных правах, которые завершились к 1967 г. заключением взаимных лицензионных соглашений. Другие компании, включая иностранные, были вынуждены выплачивать огромные роялти. Например, Texas Instruments получила в 1993 г. $520 млн от японских компаний только за патент Килби [4].

Что касается научных заслуг, историки признают наибольший вклад в открытие интегральных схем Килби и Нойса, однако Нобелевская премия была присуждена в 2000 г. только Килби [3, 5, 7, 9]. Согласно воле Нобеля, к сожалению, Нойс не мог быть номинирован, поскольку к тому времени его уже не было в живых. К тому же есть мнение, что только открытие транзистора (транзисторного эффекта) является действительно научным достижением, достойным этой великой премии, тогда как интегральные схемы отражают скорее не научный, а технологический прогресс [4].

В Советском Союзе первая гибридная интегральная схема была создана Юрием Валентиновичем Осокиным в 1962 г. на Рижском заводе полупроводниковых приборов [7, 8]. Не имея доступа к деталям работы Килби и Нойса, он разработал оригинальную микросхему Р12-2 диаметром 3 мм, содержащую два германиевых меза-транзистора и два резистора, серийное производство которой началось в 1965 г. На базе этих микросхем в Ленинградском НИИРЭ (ныне «Ленинец») были сконструированы микромодули «Квант» для бортовой ЦВМ «Гном» радиолокатора «Купол», выпускавшиеся почти 30 лет. Однако из-за режима секретности основные технические решения не были опубликованы и запатентованы до 1966 г. Огромный вклад в развитие микроэлектроники в СССР внесли талантливые американские инженеры Филипп Георгиевич Старос и Иозеф Вениаминович Берг, бежавшие из США в начале 1950-х гг. Под их руководством в том же НИИРЭ в 1962 г. на базе гибридно-пленочных микросхем была создана малогабаритная управляющая машина УМ1-НХ [7]. Их деятельность подробно освещена в статьях и книгах одного из ведущих участников разработки Марка Петровича Гальперина [10]. Вершиной развития микроэлектроники прошлого века стало появление в 1971 г. первого микропроцессора 4004 компании Intel, основанной Нойсом и Муром в 1968 г. [9].


  • Полупроводниковый элемент управления на одном чипе прошел четвертьвековой путь развития от точечного транзистора 1947 г. до интегральных схем 1959 г. и микропроцессора 1971 г.
  • Первым шагом на этом пути стала планарная технология изготовления биполярного транзистора Эрни (1957 г.).
  • Важнейшими изобретениями были способы изоляции элементов чипа p-n-переходами Леговца (1959 г.) и фотолитографический метод их соединения, созданный Наллом и Латропом в 1957 г.
  • В 1959 г. эти изобретения были реализованы в интегральных схемах Килби в гибридном исполнении и Нойса — в монолитном исполнении. Данные схемы и позволили создать первый микропроцессор.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Google+

Литература
  1. Микеров А. Г. Рождение точечного транзистора // Control Engineering Россия. 2020. № 6 (90).
  2. Микеров А. Г. Уильям Шокли — отец транзисторной электроники // Control Engineering Россия. № 2 (92).
  3. Lojek B. History of Semiconductor Engineering. N. Y.: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007.
  4. https://en.wikipedia.org/wiki/Invention_of_the_integrated_circuit.
  5. computerhistory.org/siliconengine/timeline. /утерянная ссылка/
  6. Микеров А. Г. Первые полупроводниковые приборы // Control Engineering Россия. 2020. № 5 (89).
  7. Быховский М. А. Развитие телекоммуникаций: на пути к информационному обществу: История развития электроники в XX столетии. М.: Либроком, 2012.
  8. Малашевич Б. М. Первые интегральные схемы.
  9. Maloberti F., Davies A. A Short History of Circuits and Systems. Aalborg: River Publishers, 2016.
  10. Гальперин М. П. Они вдохнули жизнь в советскую микроэлектронику (к 100-летию Филиппа Староса) // Control Engineering Россия. 2017. № 3 (69).

Третье поколение

после 1964 года

Интегральная схема, чип — «микроэлектронное изделие, имеющее высокую плотность упаковки электрически соединенных элементов и рассматриваемое как единое конструктивное целое». (Горохов П.К. Толковый словарь по радиоэлектронике. Основные термины. М.: Русский язык, 1993)

До изобретения интегральной микросхемы (в 1958 г.) каждый компонент электронной схемы изготавливался отдельно, а затем компоненты соединялись посредством пайки. Появление интегральных микросхем изменило всю технологию. При этом электронная аппаратура стала более дешевой.

Микросхема представляет собой многослойное хитросплетение сотен схем, настолько крошечных, что их невозможно разглядеть невооруженным глазом. В этих схемах есть и пассивные компоненты — резисторы, создающие сопротивление электрическому току, и конденсаторы, способные накапливать заряд. Однако самыми важными компонентами интегральных микросхем являются транзисторы — приборы, способные как усиливать напряжение, так и включать и выключать его, «разговаривая» на двоичном языке.

Многочисленные и разнообразные компоненты интегральных микросхем формируются в кристалле кремния, являющемся, как известно, одним из самых распространенных в природе элементов. При обычных условиях кремний практически не проводит ток. Но при внесении примесей его свойства меняются.


Первая интегральная схема

Есть множество непростых технологических процессов, в результате которых и получаются современные интегральные микросхемы. Производство их сложно, зато если поточная линия и все технологические процессы отлажены, микросхемы можно «штамповать» десятками тысяч, и все затраты с избытком окупаются.

Интегральные схемы дали возможность значительно сократить размеры изделий, избавили от необходимости трудоемкой пайки, соединений между элементами. Уменьшение количества соединений способствовало повышению надежности приборов. Повысилась скорость работы, так как электрические импульсы преодолевали теперь значительно меньшие расстояния.

Особенность:

Третье поколение связывается с появлением ЭВМ с элементной базой на интегральных схемах (ИС). В январе 1959 г. Д. Килби была создана первая интегральная схема, представляющая собой тонкую германиевую пластинку длиной в 1 см. Для демонстрации возможностей интегральной технологии фирма Texas Instruments создала для ВВС США бортовой компьютер, содержащий 587 интегральных схем и объемом в 150 раз меньшим, чем у аналогичной ЭВМ старого образца. Но у интегральной схемы Килби был ряд существенных недостатков, которые были устранены с появлением в том же году планарных интегральных схем Р. Нойса. С этого момента ИС-технология начала свое триумфальное шествие, захватывая все новые разделы современной электроники и, в первую очередь, вычислительную технику.

Первые специальные бортовые ЭВМ по ИС-технологии проектируются и строятся по заказам военного ведомства США. Новая технология обеспечивала большие надежность, технологичность и быстродействие вычислительной техники при существенном уменьшении ее габаритов. На одном квадратном миллиметре интегральной схемы оказалось возможным размещать тысячи логических элементов. Однако не только ИС-технология определила появление нового поколения ЭВМ — ЭВМ третьего поколения, как правило, образуют серии моделей, программно совместимых снизу вверх и обладающих возрастающими от модели к модели возможностями. Вместе с тем, данная технология позволяла реализовывать намного более сложные логические архитектуры ЭВМ и их периферийного оборудования, что существенно расширяло функциональные и вычислительные возможности ЭВМ.

Наиболее важным критерием различия ЭВМ второго и третьего поколений является существенное развитие архитектуры ЭВМ, удовлетворяющей требованиям как решаемых задач, так и работающих на них программистов. С разработкой экспериментальных ЭВМ Stretch фирмы IBM и Atlas Манчестерского университета подобная концепция архитектуры ЭВМ стала реальностью; воплотила ее уже на коммерческой основе фирма IBM созданием широко известной серии IBM/360. Частью ЭВМ становятся операционные системы, появились возможности мультипрограммирования; многие задачи управления памятью, устройствами ввода/вывода и другими ресурсами стали брать на себя операционные системы или же непосредственно аппаратная часть ЭВМ.

Первой такой серией, с которой принято вести отсчет третьего поколения, является широко известная серия моделей IBM Series/360 (или кратко IBM/360), серийный выпуск которой был начат в США в 1964 г; а уже к 1970 г. серия включала 11 моделей. Данная серия оказала большое влияние на дальнейшее развитие ЭВМ общего назначения во всех странах в качестве эталона и стандарта для многих проектных решений в области вычислительной техники. Среди других ЭВМ третьего поколения можно отметить такие модели как PDP-8, PDP-11, B3500 и целый ряд других. В СССР и других странах СЭВ с 1972 г. было начато производство Единой серии ЭВМ (ЕС ЭВМ), копирующей (насколько это было технологически возможно) серию IBM/360. Наряду с серией ЕС ЭВМ в странах СЭВ и СССР с 1970 г. было начато производство серии малых ЭВМ (СМ ЭВМ), совместимой с известной PDP-серией.

Если модели серии IBM/360 не полностью использовали ИС-технологию (применялись и методы минитюаризации дискретных транзисторных элементов), то новая серия IBM/370 была реализована уже по 100%-й ИС-технологии, сохраняла преемственность с 360-й серией, но ее модели имели значительно более лучшие технические характеристики, более развитую систему команд и ряд важных архитектурных новшеств.

Значительно более мощным становится программное обеспечение, обеспечивающее функционирование ЭВМ в различных режимах эксплуатации. Появляются развитые cистемы управления базами данных (СУБД), системы автоматизирования проектных работ (САПР) различного назначения, совершенствуются АСУ, АСУТП и др. Большое внимание уделяется созданию пакетов прикладных программ (ППП) различного назначения. По-прежнему появляются новые и развиваются существующие языки и системы программирования, количество которых достигает уже порядка 3000. Наиболее широкое применение ЭВМ третьего поколения нашли в качестве технической основы создания больших и сверхбольших информационных систем. Важную роль в решении данной проблемы сыграло создание программного обеспечения (СУБД), обеспечивающего создание и ведение баз и банков данных различного назначения. Разнообразие вычислительных и программных средств, а также периферийного оборудования поставило на повестку дня вопросы эффективного выбора комплексов программно-вычислительных средств для тех или иных приложений.

О развитии ВТ третьего поколения в СССР следует сказать особо. Для выработки единой технической политики в области вычислительной техники в 1969 г. по инициативе Союза была создана Межправительственная комиссия с Координационным центром, а затем и Советом главных конструкторов. Было принято решение о создании аналога серии IBM/360 в качестве основы вычислительной техники стран СЭВ. Для этого были сконцентрированы усилия больших научно-исследовательских и проектно-конструкторских коллективов, привлечено более 20 тыс. ученых и высококвалифицированных специалистов, создан крупный научно-исследовательский центр вычислительной техники (НИЦЭВТ), что позволило в начале 70-х годов наладить серийное производство первых моделей ЕС ЭВМ. Сразу же следует отметить, что модели ЕС ЭВМ (особенно первые) являлись далеко не лучшими копиями соответствующих оригиналов серии IBM/360.

Конец 60-х годов в СССР характеризуется большим разнообразием несовместимых средств вычислительной техники, серьезно уступающим по основным показателям лучшим зарубежным моделям, что потребовало выработки более разумной технической политики в данном стратегически важном вопросе. Принимая во внимание весьма серьезное отставание в этом вопросе от развитых в компьютерном отношении стран (и в первую очередь, от извечного конкурента — США) и было принято вышеуказанное решение, выглядевшее весьма заманчиво — использовать отработанную и апробированную в течение 5 лет и уже хорошо зарекомендовавшую себя IBM-серию с целью быстрого и дешевого внедрения ее в народное хозяйство, открывая широкий доступ к весьма богатому программному обеспечению, созданному к тому времени за рубежом. Но все это являлось лишь тактическим выигрышем, стратегии же развития отечественной вычислительной техники был нанесен мощный нокаутирующий удар.

Изобретение интегральной схемы — Википедия

Аспект истории, связанный с изобретением интегральных схем

В Интегральная схема (IC) чип был изобретен в 1958–1959 гг. Идея интеграции электронные схемы в единое устройство родился, когда немецкий физик и инженер Вернер Якоби [де] разработал и запатентовал первый известный интегрированный транзистор усилитель 1949 года и британский радиоинженер Джеффри Даммер В 1952 году предложил объединить множество стандартных электронных компонентов в монолитный полупроводниковый кристалл. Годом позже Харвик Джонсон подал патент на прототип ИС. Между 1953 и 1957 годами Сидни Дарлингтон и Ясуо Таруи (Электротехническая лаборатория) предложили аналогичные конструкции микросхем, в которых несколько транзисторов могли совместно использовать общую активную область, но не было электрическая изоляция чтобы отделить их друг от друга.

Эти идеи не могли быть реализованы в отрасли до тех пор, пока в конце 1958 года не произошел прорыв. Три человека из трех американских компаний решили три фундаментальные проблемы, препятствовавшие производству интегральных схем. Джек Килби из Инструменты Техаса запатентовал принцип интеграции, создал первые прототипы ИС и ввел их в производство. Изобретение Килби было гибридная интегральная схема (гибридная ИС), а не монолитная интегральная схема (монолитная ИС) микросхема. В период с конца 1958 г. по начало 1959 г. Курт Леховец из Sprague Electric Company разработал способ электрической изоляции компонентов на кристалле полупроводника, используя изоляция p – n перехода.

Первый монолитный чип IC был изобретен Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor.[2][3] Он изобрел способ соединения компонентов ИМС (алюминиевая металлизация) и предложил улучшенный вариант изоляции на основе планарный процесс технология, разработанная Жан Хорни. В свою очередь, основой для планарного процесса Хорни послужили пассивация поверхности и термическое окисление методы, разработанные Мохамед Аталла в Bell Labs в конце 1950-х гг. 27 сентября 1960 г., используя идеи Нойса и Хорни, группа Джей ЛастКомпания Fairchild Semiconductor создала первую рабочую полупроводниковую ИС. Texas Instruments, владеющая патентом на изобретение Килби, начала патентную войну, которая была урегулирована в 1966 году соглашением о перекрестном лицензировании.

Нет единого мнения о том, кто изобрел IC. Американская пресса 1960-х годов называла четырех человек: Килби, Леховец, Нойс и Хорни; в 1970-х список был сокращен до Килби и Нойса. Килби был награжден премией 2000 года. Нобелевская премия по физике «за его участие в изобретении интегральной схемы».[4] В 2000-х историки Лесли Берлин,[примечания 1] Бо Лойек[примечания 2] и Арджун Саксена[примечания 3] восстановил идею нескольких изобретателей ИС и пересмотрел вклад Килби. Современные микросхемы IC основаны на монолитной ИС Нойса,[2][3] а не гибридная ИС Килби.

Наиболее широко используемым типом микросхем является MOS интегральная схема (МОП ИС), в основе которой МОП-транзистор (МОП-транзистор) технология, изобретенная Мохамедом Аталлой и Давон Канг в Bell Labs в 1959 году. Концепция MOS IC была впервые предложена Аталлой в 1960 году, а затем была создана первая экспериментальная MOS IC. сфабрикованный Фред Хейман и Стивен Хофштейн в RCA в 1962 г.

Предпосылки

В ожидании прорыва

Изменение вакуумные трубки в компьютере ENIAC. К 1940-м годам некоторые вычислительные устройства достигли уровня, на котором потери от отказов и простоев перевешивали экономические выгоды.

Во время и сразу после Второй мировой войны было замечено явление, названное «тирания чисел», то есть некоторые вычислительные устройства достигли уровня сложности, при котором потери от сбоев и простоев превышали ожидаемые выгоды. Каждый Боинг Б-29 (принят на вооружение в 1944 г.) — 300–1000 вакуумные трубки и десятки тысяч пассивных компонентов.[примечания 4] Количество электронных ламп достигло тысяч в современных компьютерах и более 17000 в ENIAC (1946).[примечания 5] Каждый дополнительный компонент снижал надежность устройства и увеличивал время поиска и устранения неисправностей. Традиционная электроника зашла в тупик, и дальнейшее развитие электронных устройств потребовало сокращения количества их компонентов.

Изобретение первого транзистор в 1947 г. привел к ожиданию новой технологической революции. Писатели-беллетристы и журналисты провозгласили неизбежное появление «умных машин» и роботизацию всех сторон жизни. Хотя транзисторы действительно уменьшили размер и потребляемую мощность, они не могли решить проблему надежности сложных электронных устройств. Напротив, в небольших устройствах плотная упаковка компонентов затрудняла их ремонт. Хотя надежность дискретных компонентов была доведена до теоретического предела в 1950-х годах, улучшений в связи между компонентами не произошло.[7]

Идея интеграции

Первые разработки интегральной схемы восходят к 1949 году, когда немецкий инженер Вернер Якоби [де] (Siemens AG)[8] подала патент на полупроводниковое усилительное устройство, подобное интегральной схеме[9] показаны пять транзисторы на общей подложке в 3-х ступенчатом усилитель мощности схема с двумя транзисторами, работающими «в обратном порядке» как преобразователь импеданса. Якоби раскрыл маленький и дешевый слуховые аппараты как типичные промышленные применения его патента. О немедленном коммерческом использовании его патента не сообщается.

7 мая 1952 года британский радиоинженер Джеффри Даммер сформулировал идею интеграции в публичном выступлении в Вашингтоне:

С появлением транзисторов и работой с полупроводниками в целом, теперь кажется возможным представить электронное оборудование в виде сплошного блока без соединительных проводов. Блок может состоять из слоев изолирующих, проводящих, выпрямляющих и усиливающих материалов, при этом электрические функции соединяются путем вырезания участков из различных слоев.[11]

Интегрированный генератор Джонсона (1953; варианты с сосредоточенными и распределенными емкостями). Индуктивности L, нагрузочный резистор Rk и источники Бк и Бб внешние. Uвых — U выход.

Позже Даммер прославился как «пророк интегральных схем», но не как их изобретатель. В 1956 году он произвел прототип ИС путем выращивания из расплава, но министерство обороны Великобритании сочло его работу непрактичной.[11] из-за дороговизны и худших параметров ИМС по сравнению с дискретными устройствами.[12]

В мае 1952 г. Сидни Дарлингтон подала заявку на патент в США на структуру с двумя или тремя транзисторами, интегрированными в один кристалл, в различных конфигурациях; в октябре 1952 г., Бернард Оливер подала заявку на патент на способ изготовления трех электрически соединенных планарных транзисторов на одном полупроводниковом кристалле.[14]

21 мая 1953 года Харвик Джонсон подал заявку на патент на метод формирования различных электронных компонентов — транзисторов, резисторов, сосредоточенных и распределенных емкостей — на одном кристалле. Джонсон описал три способа создания интегрированного однотранзисторного генератора. Все они использовали узкую полоску полупроводника с биполярный транзистор с одной стороны и различались способами изготовления транзистора. Полоска действовала как серия резисторов; сосредоточенные конденсаторы были сформированы плавлением, тогда как р-n-переходы с обратным смещением действовали как распределенные конденсаторы.[15] Джонсон не предложил технологической процедуры, и неизвестно, произвел ли он настоящее устройство. В 1959 году вариант его предложения был реализован и запатентован Джеком Килби.

В 1957 году Ясуо Таруи, в MITIс Электротехническая лаборатория возле Токио, сфабриковал «четырехполюсник«транзистор, форма униполярного (полевой транзистор) и биполярный переходной транзистор на том же чипе. Эти ранние устройства имели конструкции, в которых несколько транзисторов могли совместно использовать общую активную область, но не было электрическая изоляция чтобы отделить их друг от друга.[16]

Функциональная электроника

Ведущие производители электроники США (Bell Labs, IBM, RCA и General Electric) искал решение «тирании чисел» в разработке дискретных компонентов, реализующих заданную функцию с минимальным количеством присоединенных пассивных элементов. В эпоху электронных ламп такой подход позволял снизить стоимость схемы за счет ее рабочей частоты. Например, ячейка памяти 1940-х годов состояла из двух триоды и десяток пассивных компонентов и работал на частотах до 200 кГц. Частота МГц может быть достигнута с помощью двух пентодов и шести диодов на ячейку. Эту ячейку можно заменить одной тиратрон с нагрузочным резистором и входным конденсатором, но рабочая частота такой схемы не превышала нескольких кГц.[18]

В 1952 г. Джуэлл Джеймс Эберс от Bell Labs разработан прототип твердотельного аналога тиратрона — четырехслойный транзистор, или тиристор.Уильям Шокли упростил конструкцию до двухполюсного «четырехслойного диода» (Диод Шокли) и попытался его промышленное производство. Шокли надеялся, что новое устройство заменит поляризованные реле в телефонные станции; однако надежность диодов Шокли была неприемлемо низкой, и его компания пришла в упадок.

В то же время работы над тиристорными схемами велись в Bell Labs, IBM и RCA. Ян Манро Росс и Дэвид Д’Азаро (Bell Labs) экспериментировали с ячейками памяти на основе тиристоров. Джо Лог и Рик Дилл (IBM) строили счетчики на однопереходных транзисторах.[23]Дж. Торкель Валлмарк и Харвик Джонсон (RCA) использовали как тиристоры, так и полевые транзисторы. Работы 1955–1958 годов с использованием германиевых тиристоров оказались безрезультатными.[24] Только летом 1959 года, после того как изобретения Килби, Леховека и Хорни стали известны широкой публике, Д’Азаро сообщил об операционном регистре сдвига на кремниевых тиристорах. В этом регистре один кристалл, содержащий четыре тиристора, заменил восемь транзисторов, 26 диодов и 27 резисторов. Площадь каждого тиристора составляла от 0,2 до 0,4 мм.2толщиной около 0,1 мм. Элементы схемы были изолированы травлением глубоких бороздок.[25]

С точки зрения сторонников функциональной электроники эпохи полупроводников, их подход позволял обойти фундаментальные проблемы полупроводниковой техники. Неудачи Шокли, Росс и Уоллмарк доказали ошибочность этого подхода: массовому производству функциональных устройств препятствовали технологические барьеры.[23]

Кремниевая технология

Рано транзисторы были сделаны из германий. К середине 1950-х его заменили на кремний которые могут работать при более высоких температурах. В 1954 году Гордон Кидд Тил из Texas Instruments выпустил первый кремниевый транзистор, который стал коммерческим в 1955 году.[26] Также в 1954 году Фуллер и Дитценбергер опубликовали фундаментальное исследование диффузии в кремнии, и Шокли предложил использовать эту технологию для формирования p-n-переходов с заданным профилем концентрации примесей.

В начале 1955 г. Карл Фрош из Bell Labs разработала метод мокрого окисления кремния, и в следующие два года Фрош, Молл, Фуллер и Холоньяк провели дальнейшие исследования в этой области.[28] Позже в 1958 году Фрош и Линкольн Дерик предложили оксид кремния слои могут защитить силиконовые поверхности во время диффузионные процессы, и может использоваться для маскировки диффузии.[30] Это случайное открытие выявило второе фундаментальное преимущество кремния перед германием: в отличие от оксидов германия «влажный» кремнезем представляет собой физически прочный и химически инертный электроизолятор.

Пассивирование поверхности

Пассивирование поверхности, процесс, с помощью которого полупроводник поверхность становится инертной и не меняет свойств полупроводника в результате взаимодействия с воздухом или другими материалами, контактирующими с поверхностью или краем кристалла, был впервые разработан Мохамед Аталла в Bell Labs,[32][33] в 1957 г.[34][35] Аталла обнаружил, что формирование термически вырос диоксид кремния (SiO2) слой значительно снизил концентрацию электронные состояния на поверхности кремния,[33] и обнаружил важное качество SiO2фильмы для сохранения электрических характеристик p – n переходы и предотвращают ухудшение этих электрических характеристик из-за газовой окружающей среды. Он обнаружил, что оксид кремния слои могут использоваться для электрической стабилизации кремний поверхности.[30] Он разработал процесс пассивации поверхности, новый метод изготовление полупроводниковых приборов это включает покрытие кремниевая пластина с изолирующим слоем из оксида кремния, чтобы электричество могло надежно проникать в проводящий кремний внизу. Путем выращивания слоя диоксид кремния поверх кремниевой пластины Аталла смогла преодолеть поверхностные состояния это предотвращало попадание электричества в полупроводниковый слой.[32][37]

В 1958 году Электрохимическое общество На встрече Аталла представил доклад о пассивации поверхности p-n-переходов с помощью термическое окислениена основе его меморандумов 1957 г.,[38] и продемонстрировал пассивирующее действие диоксида кремния на поверхность кремния.[35] Это была первая демонстрация, показывающая, что высококачественные диэлектрические пленки из диоксида кремния можно выращивать термически на поверхности кремния для защиты нижележащего кремниевого p-n-перехода. диоды и транзисторы. К середине 1960-х процесс Аталлы для окисленных кремниевых поверхностей использовался для изготовления практически всех интегральных схем и кремниевых устройств.[40]

Планарный процесс
Сравнение мезы (слева) и планарной (Хёрни, справа) технологий. Размеры показаны схематично.

Жан Хорни присутствовал на том же собрании Электрохимического общества в 1958 году и был заинтригован презентацией Мохамеда Аталлы о процессе пассивации поверхности. Однажды утром Хорни придумал «планарную идею», размышляя об устройстве Аталлы.[38] Воспользовавшись пассивирующим действием диоксида кремния на поверхность кремния, Хорни предложил изготавливать транзисторы, защищенные слоем диоксида кремния.[38] Это привело к первой успешной реализации технологии пассивации кремниевых транзисторов Atalla термическим оксидом.[41]

Жан Орни первым предложил планарную технологию биполярных транзисторов. При этом все p-n-переходы были покрыты защитным слоем, что должно значительно повысить надежность. Однако в то время это предложение считалось технически невозможным. Формирование эмиттера транзистора n-p-n требовало диффузии фосфора, и работа Фроша показала, что SiO2 не блокирует такое распространение. В марте 1959 г. Чи-Тан Сах, бывший коллега Хёрни, указал Хёрни и Нойс на ошибку в выводах Фроша. Фрош использовал тонкий слой оксида, тогда как эксперименты 1957–1958 годов показали, что толстый слой оксида может остановить диффузию фосфора.

Вооружившись вышеуказанными знаниями, к 12 марта 1959 года Хёрни сделал первый прототип планарный транзистор, и 1 мая 1959 г. подала заявку на патент на изобретение планарного процесса. В апреле 1960 г. компания Fairchild выпустила планарный транзистор 2N1613,[45] и к октябрю 1960 года полностью отказались от технологии меза-транзисторов. К середине 1960-х годов планарный процесс стал основной технологией производства транзисторов и монолитных интегральных схем.[47]

Три проблемы микроэлектроники

Созданию интегральной схемы препятствовали три фундаментальные проблемы, которые были сформулированы Уоллмарком в 1958 году:

  1. Интеграция. В 1958 году не было возможности сформировать множество различных электронных компонентов в одном полупроводниковом кристалле. Легирование не подходило для ИС, и новейшие технологии mesa имели серьезные проблемы с надежностью.
  2. Изоляция. Не существовало технологии для электрической изоляции компонентов на одном кристалле полупроводника.
  3. Связь. Не существовало эффективного способа создания электрических соединений между компонентами ИС, за исключением чрезвычайно дорогостоящего и трудоемкого соединения с использованием золотых проводов.

Так получилось, что ключевые патенты на каждую из этих проблем принадлежали трем различным компаниям. Компания Sprague Electric решила не разрабатывать ИС, Texas Instruments ограничилась неполным набором технологий, и только Fairchild Semiconductor объединила все методы, необходимые для коммерческого производства монолитных ИС.

Интеграция Джека Килби

Гибридная ИС Килби

В мае 1958 года Джек Килби, опытный радиоинженер, ветеран Великой Отечественной войны, начал работать в Texas Instruments. Сначала у него не было конкретных задач и нужно было подбирать себе подходящую тему в общем направлении «миниатюризация». У него был шанс либо найти радикально новое направление исследований, либо включиться в многомиллионный проект по производству военных схем. Летом 1958 года Килби сформулировал три особенности интеграции:

  1. Единственное, что может успешно производить полупроводниковая компания, — это полупроводники.
  2. Все элементы схемы, включая резисторы и конденсаторы, могут быть выполнены из полупроводника.
  3. Все компоненты схемы могут быть сформированы на одном кристалле полупроводника, добавив только межсоединения.
Сравнение генераторов Джонсона (слева, с легированным транзистором, длина: 10 мм, ширина: 1,6 мм) и Килби (справа, с меза-транзистором).

28 августа 1958 года Килби собрал первый прототип ИС с использованием дискретных компонентов и получил разрешение на реализацию его на одном кристалле. У него был доступ к технологиям, которые могли формировать меза-транзисторы, меза-диоды и конденсаторы на основе p-n-переходов на германиевом (но не кремниевом) кристалле, а основной материал кристалла можно было использовать для резисторов. Стандартная микросхема Texas Instruments для производства 25 меза-транзисторов (5 × 5) имела размер 10 × 10 мм. Килби разрезал его на пятитранзисторные полоски 10 × 1,6 мм, но позже использовал не более двух из них. 12 сентября он представил первый прототип микросхемы, который представлял собой однотранзисторный генератор с распределенной RC-цепочкой, повторяющий идею и схему из патента 1953 года Джонсона. 19 сентября он изготовил второй прототип — двухтранзисторный триггер. Он описал эти ИС, ссылаясь на патент Джонсона, в своем Патент США 3138743.

С февраля по май 1959 года Килби подал серию заявлений: Патент США 3072832, Патент США 3138743, Патент США 3138744, Патент США 3,115,581 и Патент США 3,261,081. По словам Арджуна Саксены, дата подачи заявки на ключевой патент 3 138 743 не определена: в то время как патент и книга Килби установили ее на 6 февраля 1959 г. это не может быть подтверждено архивами заявок федерального патентного ведомства. Он предположил, что первоначальная заявка была подана 6 февраля и утеряна, а (сохраненная) повторная подача была получена патентным ведомством 6 мая 1959 г. — в тот же день, что и заявки на патенты 3 072 832 и 3 138 744. Компания Texas Instruments представила публике изобретения Килби 6 марта 1959 года.

Ни один из этих патентов не решал проблему изоляции и соединения — компоненты были разделены канавками на микросхеме и соединены золотой проволокой. Таким образом, эти ИС были скорее гибридными, чем монолитными. Однако Килби продемонстрировал, что различные элементы схемы: активные компоненты, резисторы, конденсаторы и даже небольшие индуктивности могут быть сформированы на одной микросхеме.

Попытки коммерциализации
Топология двухкристального мультивибратора IC TI 502. Нумерация соответствует Файл: TI 502 schematic.png. Каждый кристалл имеет длину 5 мм. Пропорции немного изменены для презентационных целей.

Осенью 1958 года компания Texas Instruments представила военным заказчикам еще не запатентованную идею Килби. Хотя большинство подразделений отвергли ее как непригодную для существующих концепций, ВВС США решили, что эта технология соответствует их программе молекулярной электроники.[61] и заказал производство прототипов ИС, которые Килби назвал «функциональными электронными блоками». Вестингауз добавлен эпитаксия на технологию Texas Instruments и получил отдельный заказ от американских военных в январе 1960 года.

В октябре 1961 года компания Texas Instruments построила для ВВС демонстрационный «молекулярный компьютер» с 300-битной памятью на базе микросхем № 587 Килби.[65] Харви Крейгон упаковал этот компьютер в объем чуть более 100 см.3. В декабре 1961 года в ВВС было принято первое аналоговое устройство, созданное в рамках программы молекулярной электроники — радиоприемник. В нем используются дорогостоящие ИС, в которых менее 10–12 компонентов и высокий процент отказавших устройств. Это породило мнение, что ИС могут оправдать себя только для аэрокосмических приложений. Однако аэрокосмическая промышленность отклонила эти ИС из-за низкой радиационная стойкость их меза-транзисторов.

В апреле 1960 года компания Texas Instruments анонсировала мультивибратор № 502 как первую в мире интегральную схему, доступную на рынке. Компания заверила, что, в отличие от конкурентов, они фактически продают свой продукт по цене 450 долларов США за единицу или 300 долларов США за количество более 100 единиц. Однако продажи начались только летом 1961 года, и цена оказалась выше заявленной.Схема # 502 содержал два транзистора, четыре диода, шесть резисторов и два конденсатора и повторял традиционную дискретную схему. Устройство содержало две полоски Si длиной 5 мм внутри металлокерамического корпуса. Одна полоска содержала входные конденсаторы; другой вмещал меза-транзисторы и диоды, а его рифленый корпус использовался в качестве шести резисторов. Золотые провода служили межсоединениями.

Изоляция p-n переходом

До разработки интегральных схем дискретные диоды и транзисторы выставлен относительно высоко обратное смещение соединение утечки и низкий напряжение пробоя, вызванное большой плотностью ловушек на поверхности одиночных кристалл кремний. Решением этой проблемы стал пассивация поверхности процесс, разработанный Мохамед Аталла в Bell Telephone Laboratories (BTL). Он обнаружил, что когда тонкий слой диоксид кремния был выращен на поверхности кремния, где p – n переход перехватывает поверхность, ток утечки перехода было уменьшено с 10 до 100 раз. Это показало, что оксид уменьшает и стабилизирует многие границы раздела и ловушки оксида. Оксидная пассивация кремниевых поверхностей позволила сделать диоды и транзисторы сфабрикованный со значительно улучшенными характеристиками устройства, при этом путь утечки по поверхности кремния также был эффективно перекрыт. Это стало одной из фундаментальных возможностей изоляции, необходимых для планарная технология и интегральные схемы. В соответствии с Fairchild Semiconductor инженер Чи-Тан СахМетод пассивации поверхности Аталлы сыграл решающую роль в разработке кремниевых интегральных схем.[70][71]

Аталла впервые опубликовал свой метод пассивации поверхности в памятках BTL в 1957 году, прежде чем представить свою работу на выставке 1958 года. Электрохимическое общество встреча. Это стало основой для Жан Хорнис планарный процесс, что, в свою очередь, послужило основой для Роберт Нойсс монолитная интегральная схема.[34][35]

Решение Курта Леховца

В конце 1958 года Курт Леговец, ученый, работающий в Sprague Electric Company, посетил семинар в Принстоне, на котором Уоллмарк изложил свое видение фундаментальных проблем микроэлектроники. На обратном пути в Массачусетс Леховек нашел простое решение проблемы изоляции, которое использовало p-n-переход:

Хорошо известно, что p-n-переход имеет высокий импеданс по отношению к электрическому току, особенно если он смещен в так называемом направлении блокировки или без приложения смещения. Следовательно, любая желаемая степень электрической изоляции между двумя компонентами, собранными на одном срезе, может быть достигнута за счет наличия достаточно большого количества последовательно соединенных p-n-переходов между двумя полупроводниковыми областями, на которых собраны упомянутые компоненты. Для большинства схем будет достаточно одного-трех переходов …

Сечение трехкаскадного усилителя (три транзистора, четыре резистора) от Патент США 3029366. Синие области: проводимость n-типа, красные: p-тип, длина: 2,2 мм, толщина: 0,1 мм.

Lehovec проверил свою идею, используя технологии изготовления транзисторов, которые были доступны в Sprague. Его устройство представляло собой линейную структуру размером 2,2 × 0,5 × 0,1 мм, которая была разделена на изолированные ячейки n-типа (базы будущих транзисторов) p-n переходами. Слои и переходы образовывались ростом из расплава. Тип проводимости определялся скоростью вытягивания кристалла: богатый индием слой p-типа формировался с медленной скоростью, тогда как богатый мышьяком слой n-типа формировался с высокой скоростью. Коллекторы и эмиттеры транзисторов были созданы сваркой индиевых шариков. Все электрические соединения были выполнены вручную с использованием золотых проводов.[73]

Руководство Sprague не проявило интереса к изобретению Lehovec. Тем не менее 22 апреля 1959 года он за свой счет подал заявку на патент, а затем на два года покинул США. Из-за этого разъединения, Гордон Мур пришел к выводу, что Lehovec не следует рассматривать как изобретателя интегральной схемы.[74]

Решение Роберта Нойса

14 января 1959 года Жан Орни представил свою последнюю версию планарного процесса Роберту Нойсу и патентному поверенному Джону Раллза из Fairchild Semiconductor. Памятка об этом событии Хёрни послужила основанием для подачи заявки на патент на изобретение планарный процесс, подана в мае 1959 г. и реализована в Патент США 3025589 (планарный процесс) и Патент США 3064167 (планарный транзистор). 20 января 1959 года менеджеры Fairchild встретились с Эдвардом Кеонджианом, разработчиком бортового компьютера для ракеты «Атлас», чтобы обсудить совместную разработку гибридных цифровых ИС для его компьютера. Эти события, вероятно, заставили Роберта Нойса вернуться к идее интеграции.

23 января 1959 года Нойс задокументировал свое видение планарной интегральной схемы, по сути заново изобретая идеи Килби и Леховца на основе плоского процесса Хорни. В 1976 году Нойс утверждал, что в январе 1959 года он не знал о работах Леговца.[81]

В качестве примера Нойс описал интегратор, который он обсуждал с Кеонджианом. Транзисторы, диоды и резисторы этого гипотетического устройства были изолированы друг от друга p-n переходами, но иначе, чем в решении Lehovec. Нойс рассматривал процесс производства ИС следующим образом. Он должен начинаться с кристалла из собственного (нелегированного) кремния с высоким сопротивлением, пассивированного оксидным слоем. Первый этап фотолитографии направлен на открытие окон, соответствующих планируемым устройствам, и рассеивание примесей для создания низкоомных «ям» по всей толщине чипа. Затем внутри этих колодцев формируются традиционные планарные устройства.[83] В отличие от решения Lehovec, этот подход создает двумерные структуры и позволяет разместить на кристалле потенциально неограниченное количество устройств.

Сформулировав свою идею, Нойс отложил ее на несколько месяцев из-за неотложных вопросов компании и вернулся к ней только к марту 1959 года. Ему потребовалось шесть месяцев, чтобы подготовить патентную заявку, которая затем была отклонена Патентным ведомством США, поскольку оно уже получило заявку от Lehovec. Нойс пересмотрел свое заявление и в 1964 году получил Патент США 3150299 и Патент США 3117260.[83]

Изобретение металлизации

В начале 1959 года Нойс решил еще одну важную проблему — проблему межсоединений, которые препятствовали массовому производству ИС. По словам коллег из предательская восьмерка его идея была самоочевидной: конечно, пассивирующий оксидный слой образует естественный барьер между чипом и слоем металлизации. По словам Тернера Хэсти, который работал с Килби и Нойсом, Нойс планировал сделать микроэлектронные патенты Fairchild доступными для широкого круга компаний, подобно Bell Labs, которая в 1951–1952 годах выпустила свои транзисторные технологии.[89]

Нойс подал заявление 30 июля 1959 г., а 25 апреля 1961 г. Патент США 2,981,877. Согласно патенту, изобретение заключалось в сохранении оксидного слоя, который отделял слой металлизации от чипа (за исключением областей контактных окон), и в нанесении металлического слоя так, чтобы он прочно прикрепился к оксиду. Метод осаждения еще не был известен, и предложения Нойса включали вакуумное осаждение алюминия через маску и нанесение сплошного слоя с последующей фотолитографией и стравливанием лишнего металла. По словам Саксены, патент Нойса со всеми его недостатками точно отражает основы современных технологий ИС.

В своем патенте Килби также упоминает об использовании слоя металлизации. Однако Килби предпочитал толстые слои покрытия из разных металлов (алюминия, меди или золота, легированного сурьмой) и монооксида кремния вместо диоксида. Эти идеи не были приняты при производстве ИС.

Первые монолитные интегральные схемы

В августе 1959 года Нойс сформировал в Fairchild группу по разработке интегральных схем. 26 мая 1960 года эта группа, возглавляемая Джеем Ластом, выпустила первую планарную интегральную схему. Этот прототип не был монолитным — две пары его транзисторов были изолированы путем вырезания канавки на микросхеме,[93] согласно патенту Last. Начальные этапы производства повторяли планарный процесс Hoerni. Затем кристалл толщиной 80 микрон приклеивался лицевой стороной вниз к стеклянной подложке, а на задней поверхности производилась дополнительная фотолитография. Глубокое травление создавало бороздку до лицевой поверхности. Затем заднюю поверхность покрыли эпоксидная смола смолы, и чип был отделен от стеклянной подложки.[95]

В августе 1960 года Ласт начал работу над вторым прототипом, используя изоляцию p-n переходом, предложенную Нойсом. Роберт Норман разработал схему запуска на четырех транзисторах и пяти резисторах, а Иси Хаас и Лайонел Каттнер разработали процесс диффузии бора для образования изолирующих областей. Первое работоспособное устройство было испытано 27 сентября 1960 года — это была первая планарно-монолитная интегральная схема.[93]

Fairchild Semiconductor не осознавала важность этой работы. Вице-президент по маркетингу считал, что Ласт растрачивает ресурсы компании и проект следует прекратить. В январе 1961 года Ласт, Хорни и их коллеги из «предательской восьмерки» Кляйнер и Робертс покинули Fairchild и возглавили Amelco. Дэвид Эллисон, Лайонел Каттнер и некоторые другие технологи покинули Fairchild, чтобы создать прямого конкурента — компанию. Печатки.

Первый заказ на поставку интегральных схем был на 64 логических элемента по 1000 долларов каждый, образцы предлагаемой упаковки были доставлены в Массачусетский технологический институт в 1960 году, а 64 интегральных схемы Texas Instruments — в 1962 году.[98]

Несмотря на уход своих ведущих ученых и инженеров, в марте 1961 года Fairchild анонсировала первую коммерческую серию ИС, названную «Micrologic», а затем потратила год на создание семейства логических ИС.[93] К тому времени ИС уже выпускали их конкуренты. Компания Texas Instruments отказалась от разработки Килби ИС и получила контракт на серию планарных ИС для космических спутников, а затем и на поставку ИС. LGM-30 Minuteman баллистические ракеты.[65]

Программа NASA Apollo была крупнейшим потребителем интегральных схем в период с 1961 по 1965 год.[98]

В то время как ИС для бортовых компьютеров космического корабля Apollo были разработаны Fairchild, большинство из них были произведены Raytheon и Филко Форд.[65] Каждый из этих компьютеров содержал около 5000 стандартных логических ИС, а в процессе их изготовления цена на ИС упала с 1000 долларов США до 20–30 долларов США. Таким образом, НАСА и Пентагон подготовили почву для рынка невоенных ИС.

Первые монолитные интегральные схемы, включая все микросхемы в Компьютер наведения Apollo, были 3 входа резисторно-транзисторная логика NOR ворота.

Резисторно-транзисторная логика первых микросхем Fairchild и Texas Instruments была уязвима для электромагнитных помех, и поэтому в 1964 году обе компании заменили ее диодно-транзисторной логикой [91]. Signetics выпустила семейство диод-транзисторов Utilogic еще в 1962 году, но отстала от Fairchild и Texas Instruments с расширением производства. Fairchild была лидером по количеству проданных микросхем в 1961–1965 годах, но Texas Instruments была впереди по выручке: 32% рынка микросхем в 1964 году по сравнению с 18% Fairchild.[101]

Интегральные схемы TTL

Вышеупомянутые логические ИС были построены из стандартных компонентов, размеры и конфигурации которых определялись технологическим процессом, и все диоды и транзисторы на одной ИС были одного типа. Использование различных типов транзисторов было впервые предложено Томом Лонгом в Сильвании в 1961–1962 годах.

В 1961 г. транзисторно-транзисторная логика (TTL) был изобретен Джеймс Л. Буйе.[103] В конце 1962 года компания Sylvania выпустила первое семейство ИС с транзисторно-транзисторной логикой (TTL), имевшее коммерческий успех.Боб Видлар от Fairchild сделала аналогичный прорыв в 1964–1965 годах в аналоговых ИС (операционных усилителях). TTL стал доминирующей технологией IC в период с 1970-х до начала 1980-х годов.[103]

MOS интегральная схема

В МОП-транзистор (полевой транзистор металл-оксид-кремний), также известный как МОП-транзистор, был изобретен Мохамед Аталла и Давон Канг в Bell Labs в 1959 г.[106] MOSFET позволил построить интегральные схемы высокой плотности.[107] Практически все современные ИС металл – оксид – полупроводник (MOS) интегральные схемы, построенные из МОП-транзисторы (полевые транзисторы металл – оксид – кремний).[108]

Аталла впервые предложил концепцию МОП-интегральной схемы в 1960 году, а затем Канг в 1961 году, отметив, что простота использования МОП-транзистора изготовление сделал его полезным для интегральных схем.[109][110] Самой ранней экспериментальной МОП-микросхемой, которая была изготовлена, была микросхема с 16 транзисторами, созданная Фредом Хейманом и Стивеном Хофштейном в RCA в 1962 г.[111]

General Microelectronics позже представил первую коммерческую интегральную схему MOS в 1964 году,[112] 120-транзистор регистр сдвига разработан Робертом Норманом.[111] С тех пор MOSFET стал наиболее важным компонентом современных ИС.[108]

Патентные войны 1962–1966 гг.

В 1959–1961 годах, когда Texas Instruments и Westinghouse параллельно работали над авиационной «молекулярной электроникой», их соревнование носило дружеский характер. Ситуация изменилась в 1962 году, когда компания Texas Instruments начала ревностно преследовать реальных и мнимых нарушителей своих патентов и получила прозвище «Далласская юридическая фирма». и «полупроводниковые ковбои». Этому примеру последовали и некоторые другие компании. Тем не менее, несмотря на патентные споры, индустрия интегральных схем продолжала развиваться. В начале 1960-х гг. Апелляционный суд США постановил, что Нойс был изобретателем монолитной интегральной микросхемы на основе прилипший оксид и изоляция соединения технологии.[116]

Texas Instruments против Westinghouse
В 1962–1963 годах, когда эти компании внедрили планарный процесс, инженер Westinghouse Хун-Чан Линь изобрел боковой транзистор. В обычном планарном процессе все транзисторы имеют один и тот же тип проводимости, обычно n-p-n, тогда как изобретение Лина позволило создать транзисторы n-p-n и p-n-p на одном кристалле. Военные заказы, которые ожидала компания Texas Instruments, поступили в Westinghouse. TI подала иск, который был урегулирован во внесудебном порядке.
Texas Instruments против Sprague
10 апреля 1962 г. Lehovec получил патент на изоляцию с помощью p-n-перехода. Texas Instruments немедленно подала в суд, утверждая, что проблема изоляции была решена в их более раннем патенте, поданном Килби. Роберт Спрэг, основатель Sprague, считал этот случай безнадежным и собирался отказаться от патентных прав, в противном случае Lehovec был убежден в обратном. Четыре года спустя компания Texas Instruments провела в Далласе арбитражное слушание с демонстрацией изобретений Килби и показаниями экспертов. Однако Леховец убедительно доказал, что Килби не упоминал изоляцию компонентов. Его приоритет в отношении патента на изоляцию был окончательно признан в апреле 1966 года.
Raytheon v. Fairchild
20 мая 1962 года Жан Орни, который уже покинул Fairchild, получил первый патент на планарную технологию. Raytheon полагал, что Hoerni повторяет патент, принадлежащий Жюлю Эндрюсу и Raytheon, и подал в суд. Хотя подход Эндрюса выглядел схожим в процессах фотолитографии, диффузии и травления, он имел фундаментальный недостаток: он предполагал полное удаление оксидного слоя после каждой диффузии. Напротив, в процессе Hoerni «грязный» оксид сохранился. Raytheon отозвала свои претензии и получила лицензию от Fairchild.
Хьюз против Фэйрчайлда
Hughes Aircraft подали в суд на Fairchild, утверждая, что их исследователи разработали процесс Хорни раньше. По словам юристов Fairchild, это дело было необоснованным, но могло занять несколько лет, в течение которых Fairchild не могла продать лицензию процессу Hoerni. Поэтому Фэирчайлд решила урегулировать спор с Хьюзом во внесудебном порядке. Хьюз приобрел права на один из семнадцати пунктов патента Хорни, а затем обменял его на небольшой процент будущих лицензионных доходов Fairchild.
Texas Instruments против Fairchild
В своих юридических войнах компания Texas Instruments сосредоточилась на своем крупнейшем и наиболее технологически продвинутом конкуренте, Fairchild Semiconductor. Их дела мешали не производству в Fairchild, а продаже лицензий на их технологии. К 1965 году планарная технология Fairchild стала отраслевым стандартом, но лицензии на патенты Hoerni и Noyce были куплены менее чем десятью производителями, и не было никаких механизмов для продолжения нелицензионного производства. Точно так же ключевые патенты Килби не приносили дохода Texas Instruments. В 1964 году патентный арбитраж предоставил компании Texas Instruments права на четыре из пяти ключевых положений оспариваемых патентов: но обе компании обжаловали это решение. Судебный процесс мог бы продолжаться годами, если бы не поражение Texas Instruments в споре со Спрагом в апреле 1966 года. Texas Instruments поняла, что они не могут претендовать на приоритет в отношении всего набора ключевых патентов IC, и потеряла интерес к патентной войне. Летом 1966 г. Texas Instruments и Fairchild договорились о взаимном признании патентов и перекрестном лицензировании ключевых патентов; в 1967 году к ним присоединился Спраг.
Япония против Fairchild
В начале 1960-х Fairchild и Texas Instruments пытались наладить производство микросхем в Японии, но против них выступило Министерство международной торговли и промышленности Японии (MITI). В 1962 году MITI запретил Fairchild дальнейшие инвестиции в фабрику, которую они уже купили в Японии, и Нойс попытался выйти на японский рынок через корпорацию NEC. В 1963 году руководство NEC подтолкнуло Fairchild к чрезвычайно выгодным для Японии условиям лицензирования, сильно ограничив продажи Fairchild на японском рынке. Только после заключения сделки Нойс узнал, что президент NEC также возглавлял комитет MITI, заблокировавший сделки Fairchild.
Япония против Texas Instruments
В 1963 году, несмотря на негативный опыт сотрудничества с NEC и Sony, Texas Instruments попыталась наладить свое производство в Японии. В течение двух лет MITI не давало однозначного ответа на запрос, а в 1965 году компания Texas Instruments приняла ответные меры, пригрозив эмбарго на импорт электронного оборудования, нарушающего их патенты. Эта акция поразила Sony в 1966 году и Sharp в 1967 году. побуждая MITI тайно искать японского партнера для Texas Instruments. MITI заблокировала переговоры между Texas Instruments и Mitsubishi (владельцем Sharp) и убедила Акио Морита заключить сделку с Texas Instruments «ради будущего японской промышленности». Несмотря на секретные протоколы, гарантирующие американцам долю в Sony, соглашение 1967–1968 гг. Было крайне невыгодным для Texas Instruments. В течение почти тридцати лет японские компании производили микросхемы без выплаты лицензионных отчислений Texas Instruments, и только в 1989 году японский суд признал патентные права на изобретение Килби.[130] В результате в 1990-х всем японским производителям ИС пришлось заплатить за 30-летний патент или заключить соглашения о перекрестном лицензировании. В 1993 году Texas Instruments заработала 520 миллионов долларов США в виде лицензионных сборов, в основном от японских компаний.[131]

Историография изобретения

Два изобретателя: Килби и Нойс

Во время патентных войн 1960-х годов пресса и профессиональное сообщество в Соединенных Штатах признали, что число изобретателей ИС может быть довольно большим. В книге «Золотой век предпринимательства» названы имена четырех человек: Килби, Леговец, Нойс и Хёрни. Сораб Ганди в «Теории и практике микроэлектроники» (1968) писал, что патенты Леховца и Хорни явились вершиной полупроводниковой технологии 1950-х годов и открыли путь для массового производства ИС.[133]

В октябре 1966 года Килби и Нойс были награждены Баллантайнской медалью Института Франклина «за их значительный и существенный вклад в развитие интегральных схем». Это событие инициировало идею двух изобретателей. Номинация Килби подверглась критике со стороны современников, которые не признавали его прототипы «настоящими» полупроводниковыми ИС. Еще более спорным было назначение Нойса: инженерное сообщество было хорошо осведомлено о роли Мура, Хорни и других ключевых изобретателей, тогда как Нойс во время своего изобретения был генеральным директором Fairchild и не принимал непосредственного участия в создании первый IC. Сам Нойс признался: «Я пытался решить производственную проблему. Я не пытался сделать интегральную схему».

По словам Лесли Берлина, Нойс стал «отцом интегральной схемы» из-за патентных войн. Компания Texas Instruments выбрала его имя из-за того, что она стояла на оспариваемом патенте, и тем самым «назначила» его единственным представителем всех разработок в Fairchild. В свою очередь Fairchild мобилизовал все свои ресурсы для защиты компании, а значит, и приоритета Нойса. В то время как Килби лично участвовал в кампаниях по связям с общественностью Texas Instruments, Нойс избегал публичности и был заменен Гордоном Муром.

К середине 1970-х годов версия с двумя изобретателями получила широкое распространение, и дискуссии между Килби и Леховеком в профессиональных журналах в 1976–1978 годах не изменили ситуацию. Хорни, Ласт и Леговец считались второстепенными игроками; они не представляли крупные корпорации и не были заинтересованы в обсуждении приоритетов общества.

В научных статьях 80-х годов прошлого века история изобретения ИС часто представлялась следующим образом.

В Fairchild Нойс разработал интегральную схему. Та же самая концепция была изобретена Джеком Килби из Texas Instruments в Далласе несколькими месяцами ранее. В июле 1959 года Нойс подал патент на свою концепцию интегральной схемы. Texas Instruments подала иск о патентном вмешательстве против Нойса и Фэйрчайлда, и дело тянулось несколько лет. Сегодня Нойс и Килби обычно считаются соавторами интегральной схемы, хотя Килби был внесен в Зал славы изобретателей как изобретатель. В любом случае, Нойсу приписывают улучшение интегральной схемы для ее многочисленных приложений в области микроэлектроники.[139]

В 1984 году версия с двумя изобретателями была дополнительно поддержана Томасом Ридом в книге «Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию».[140] Книга переиздавалась до 2008 года.[141] Роберт Райт из New York Times раскритиковал Рейда за подробное описание персонажей второго плана, задействованных в изобретении.[142] однако вклад Леховца и Ласта не упоминался, а Жан Орни появляется в книге только как теоретик, консультировавший Нойса.[140]:76

Пол Серуцци в «Истории современных вычислений» (2003) также повторяется история двух изобретателей и оговаривается, что «Их изобретение, сначала получившее название Micrologic, затем Интегральная схема by Fairchild, был просто еще одним шагом на этом пути »(миниатюризации, которой требовали военные программы 1950-х годов). Ссылаясь на преобладающее в литературе мнение, он выдвинул решение Нойса использовать планарный процесс Хорни, который проложил путь для массового производства ИС, но не был включен в список изобретателей ИС. Ceruzzi не касался изобретения изоляции компонентов ИС.

В 2000 году Нобелевский комитет присудил Килби Нобелевскую премию по физике «за его участие в изобретении интегральной схемы».[4] Нойс умер в 1990 году и поэтому не мог быть номинирован; когда его еще при жизни спросили о перспективах получения Нобелевской премии, он ответил: «Нобелевские премии не присуждают ни за разработку, ни за реальную работу». Из-за конфиденциальности процедуры номинации на Нобелевскую премию неизвестно, рассматривались ли другие изобретатели НК. Саксена утверждал, что вклад Килби был чистой инженерией, а не фундаментальной наукой, и, таким образом, его назначение нарушило волю Альфреда Нобеля.

Версия с двумя изобретателями сохранялась на протяжении 2010-х годов.[147] Его вариант ставит Килби впереди и рассматривает Нойса как инженера, улучшившего изобретение Килби.[148]Фред Каплан в своей популярной книге «1959: Год, когда все изменилось» (2010) посвящает восемь страниц изобретения IC и приписывает его Килби, упоминание Нойса только в сноске и пренебрегая Хорни и Ластом.

Редакция канонической версии

С конца 1980-х годов ряд ученых подчеркивали вклад других пионеров полупроводников, которые привели к изобретению интегральной схемы. В 1988 г. Fairchild Semiconductor инженер Чи-Тан Сах описанный Мохамед Аталлапроцесс пассивация поверхности к термическое окисление в конце 1950-х как «самый важный и значительный технологический прогресс, проложивший путь», который привел к кремниевой интегральной схеме;[71][70][28] Процесс окисления поверхности Аталлы был основой для планарный процесс[28] и изоляция p – n перехода.[70]

В конце 1990-х и 2000-х годах серия книг представила изобретение IC, выходящее за рамки упрощенной истории двух лиц:

В 1998 году Майкл Риордан и Лилиан Ходдсон подробно описали события, приведшие к изобретению Килби, в своей книге «Хрустальный огонь: рождение информационного века». Однако остановились на этом изобретении.

Лесли Берлин в своей биографии Роберта Нойса (2005) включила события, разворачивающиеся в Fairchild, и критически оценила вклад Килби. По словам Берлина, соединительные провода «не позволяли производить устройство в любых количествах», о чем «Килби был хорошо осведомлен». Саксена 2009, п. ix: «… преобладающая точка зрения вводила в заблуждение и сохранялась в течение долгого времени, например, более четырех десятилетий в этом случае изобретения ИС … Почти все в области микроэлектроники, включая физику, химию, инженерию и т.д. Весь мир, похоже, принимал ошибочную информацию об изобретении ИС на протяжении более четырех десятилетий, потому что до сих пор они ничего не сделали, чтобы исправить это ».

Библиография

  • Берлин, Л. (2005). Человек за микрочипом: Роберт Нойс и изобретение Кремниевой долины. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 9780199839773.
  • Brock, D .; Лекуйе, К. (2010). Lécuyer, C .; и другие. (ред.). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor. MIT Press. ISBN 9780262014243.
  • Керуцци, П. Э. (2003). История современных вычислений. MIT Press. ISBN 9780262532037.
  • Фламм, К. (1996). Неуправляемая торговля: стратегическая политика и полупроводниковая промышленность. Издательство Брукингского института. ISBN 9780815728467.
  • Хабнер, Курт (1998). «Четырехслойный диод в колыбели Кремниевой долины». In Tsuya, H .; Хафф, Говард Р .; GöSele, U. (ред.). Кремниевое материаловедение и технология: материалы восьмого международного симпозиума по кремниевым материаловедению и технологиям. Электрохимическое общество. С. 99–115. ISBN 978-1-56677-193-1.

Перевод %d0%b8%d0%bd%d1%82%d0%b5%d0%b3%d1%80%d0%b0%d0%bb%d1%8c%d0%bd%d0%b0%d1%8f%20%d1%81%d1%85%d0%b5%d0%bc%d0%b0 на итальянский

Я знала, как высоко Бог ценит человека и его тело, но даже это не останавливало меня. Дженнифер, 20 лет

So che per Dio il corpo umano è prezioso, ma ciò non mi ha impedito di farlo”. — Jennifer, 20 anni.

jw2019

Спорим на 20 баксов, что ты не сможешь провести целый день одна.

Scommetto venti dollari che non riuscirai a stare tutto il giorno da sola.

OpenSubtitles2018.v3

Когда мы помогаем другим, мы и сами в какой-то мере испытываем счастье и удовлетворение, и наше собственное бремя становится легче (Деяния 20:35).

Quando ci prodighiamo per i nostri simili non solo aiutiamo loro, ma noi stessi proviamo una certa felicità e soddisfazione, e questo rende più sopportabili i nostri pesi. — Atti 20:35.

jw2019

Речь и обсуждение со слушателями, основанные на «Сторожевой башне» от 15 июля 2003 года, с. 20.

Discorso con partecipazione dell’uditorio basato sulla Torre di Guardia del 15 luglio 2003, pagina 20.

jw2019

Ну, в то время, мы говорим о 80-х, в то время это было модно.

Beh, all’epoca, parliamo degli anni’80, erano molto di moda.

OpenSubtitles2018.v3

Он уехал 20 минут назад.

Se ne e’andato 20 minuti fa.

OpenSubtitles2018.v3

В 1996 году Ланге вступился за противоречивую работу исследователя ВИЧ/СПИДА Дэвида Хо, который лечил инфицированных пациентов, прописывая им по 20 таблеток в день, как одну из процедур режима по приему «коктейля» из множества лекарств.

Nel 1996, Lange ha difeso il lavoro di David Ho, controverso ricercatore sull’HIV e l’AIDS, che trattava i pazienti infetti facendogli assumere 20 pillole al giorno all’interno di un regime terapeutico costituito da un «cocktail» di molti farmaci.

WikiMatrix

Я был женат 20 лет.

Sono stato sposato per vent’anni.

OpenSubtitles2018.v3

Их высота варьирует от 2 до 20 м. Листья перистые, длиной 2—12 м. По информации базы данных The Plant List, род включает 25 видов: Arenga australasica (H.Wendl. & Drude) S.T.Blake ex H.E.Moore Arenga brevipes Becc.

Comprende palme generalmente di dimensioni piccole o medie, alte da 2 a 20 m e con foglie lunghe da 2 a 12 m. Comprende le seguenti specie: Arenga australasica (H.Wendl. & Drude) S.T.Blake ex H.E.Moore Arenga brevipes Becc.

WikiMatrix

20 Оставлена родителями, но любима Богом

20 Abbandonata dai genitori, amata da Dio

jw2019

Когда в 80-х годах люди якудзы увидели, как легко брать ссуды и «делать» деньги, они создали компании и занялись операциями с недвижимым имуществом и куплей-продажей акций.

Quando la Yakuza vide quanto era facile ottenere prestiti e far soldi negli anni ’80, costituì delle società e si tuffò nelle operazioni immobiliari e nelle speculazioni in borsa.

jw2019

Обычно проводят связь между этим древним городом и современной Газой (Газза, Азза), расположенной примерно в 80 км к З.-Ю.-З. от Иерусалима.

In genere l’antica città viene identificata con l’odierna Gaza (Ghazzeh; ʽAzza), circa 80 km a OSO di Gerusalemme.

jw2019

20 Даже преследование или заключение в тюрьму не может закрыть уста преданных Свидетелей Иеговы.

20 Neanche la persecuzione o la prigionia possono chiudere la bocca ai testimoni di Geova devoti.

jw2019

Это длится около 20 секунд, потом Сноу и Пит возвращаются.

Dura circa venti secondi, prima che Snow e Peeta tornino sullo schermo.

Literature

С 2002 по 2010 годы из $56 млрд финансовой помощи, предоставленной Афганистану, 82% было потрачено через негосударственные институты.

Tra il 2002 e il 2010, l’82% dei 56 miliardi di dollari forniti all’Afghanistan è stato speso per il tramite di organismi non statali.

ProjectSyndicate

Ты был в отключке минут 20.

Sei stato privo di sensi per quasi 20 minuti.

OpenSubtitles2018.v3

Есть ещё кое- что в начале 20— го века, что усложняло вещи ещё сильнее.

Ora c’è qualcos ́altro all’inizio del 20° secolo che rendeva le cose ancora più complicate.

QED

Лайнер «МД-80» компании «Америкэн Эйрлайнс» совершил посадку в аэропорту Майами и подрулил к зданию аэропорта.

Il volo MD-80 atterrò all’aeroporto internazionale di Miami e rullò verso il terminale.

Literature

Она не опускается глубже 10 м в летний период и 20 м зимой.

In estate non si inoltra in acque più profonde di 10 metri, in inverno di 20 metri.

WikiMatrix

«К одинадцати Апостолам» был причислен Матфий, чтобы служить с ними (Деяния 1:20, 24—26).

Fu nominato Mattia perché prestasse servizio “con gli undici apostoli”. — Atti 1:20, 24-26.

jw2019

Роберт Коэмс, доцент Торонтского университета, обобщает их взгляды: «Рак легких — через 20 лет.

Robert Coambs, assistente universitario presso l’Università di Toronto, ha riassunto così il loro modo di ragionare: “Il cancro del polmone mi verrà tra 20 anni.

jw2019

Большинство местных органов при планировании развития на следующие 5, 10, 15, 20 лет начинают с предпосылки, что можно ожидать больше энергии, больше автомобилей, больше домов, больше рабочих мест, больше роста и т.д.

La maggior parte delle autorità locali, quando decidono di pianificare per i successivi 10, 15, 20 anni la propria comunità ancora partono dall’assunto che ci sarà maggiore disponibilità di energia, più auto, più edifici, più lavoro, più crescita e così via.

ted2019

Поскольку 2 маленькие птицы стоят 20 долларов, то цена одной маленькой птицы равняется 10 долларам.

Così due uccelli piccoli valgono venti dollari, il che vuol dire che un uccello piccolo vale dieci dollari.

Literature

Именно это приводит к счастью, как было сказано царем Соломоном: «Кто надеется на Господа, тот блажен [счастлив, НМ]» (Притчи 16:20).

Questo contribuisce alla felicità, come spiegò il re Salomone: “Felice è chi confida in Geova”. — Proverbi 16:20.

jw2019

Будьте щедрыми и заботьтесь о благополучии других (Деяния 20:35).

Essere generosi e impegnarsi per la felicità degli altri. — Atti 20:35.

jw2019

1959: Запатентована практическая концепция монолитной интегральной схемы | Кремниевый двигатель

Патентный поверенный Джон Раллс предложил определить другие способы использования планарного процесса Хорни (1959 Milestone), соучредитель Fairchild Роберт Нойс задумал идею монолитной интегральной схемы (ИС). Соединяя диоды, транзисторы, резисторы и конденсаторы, диффундирующие в кремний, с металлическими алюминиевыми линиями, нанесенными поверх защитного оксидного покрытия, можно было сконфигурировать полные электрические схемы на одном кремниевом чипе.За счет устранения соединений «летучих проводов» это дало бы практичный метод изготовления твердотельных схем Джека Килби. (Веха 1958 года)

Нойс подал заявку на патент «Полупроводниковое устройство и структура выводов» в июле 1959 г., а в мае 1960 г. группа инженеров Fairchild изготовила первые работающие монолитные ИС. (Веха 1960 г.) кремниевая пластина. В конце концов они выбрали метод pn-перехода с обратным смещением, запатентованный Куртом Леховеком из Sprague Electric.Планарный метод остается основным подходом, используемым для производства ИС сегодня.

Fairchild и TI ведут судебный процесс по делу I.C. патенты на долгие годы. В конце концов суды вынесли решение в пользу Нойса, но к тому времени компании уже заключили соглашение о взаимном лицензировании, которое включало чистый платеж в пользу Fairchild. Килби и Нойс оба получили Национальную медаль науки и сегодня известны как соавторы интегральной схемы. Килби приписывают создание первой рабочей схемы со всеми компонентами, изготовленными из полупроводникового материала; Нойса со схемой соединения металл-оксид, которая дает монолитную структуру.Поскольку Нойс умер в 1990 году, он не получил Нобелевскую премию вместе с Килби в 2000 году, но многие считают, что если бы он был жив, он бы получил ее.

  • Нойс, Роберт Н. «Структура полупроводникового устройства и выводов», , патент США 2981877 (подана 30 июля 1959 г., выдана 25 апреля 1961 г.).
  • Леговец, Курт. «Multiple Semiconductor Assembly» , патент США 3029366 (подана 22 апреля 1959 г.).Выдан 10 апреля 1962 г.).
  • Нойс, Роберт. «Микроэлектроника», Scientific American , Vol. 237, номер 3 (сентябрь 1977 г.), стр. 63–69.
  • Рид, Т. Р. Чип: как два американца изобрели микрочип и совершили революцию . (Нью-Йорк: Саймон и Шустер, 1984). Пересмотренное и обновленное издание, опубликованное Random House, 2001 г.
  • Мур, GE, «Роль Fairchild в кремниевых технологиях.» Proceedings of IEEE , Vol.86 Issue, 1 (Jan 1998) pp.53-62.
  • Berlin, L. Человек за микрочипом . (Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета, 2005 г.) стр. 104.
  • Лекюйе, Кристоф. Создание Силиконовой долины: инновации и рост высоких технологий, 1930-1970 гг. . (Кембридж: MIT Press, 2006) стр. 157.
  • Саксена, Арджун Н. «Монолитная концепция и изобретения интегральных схем Килби и Нойса» Технические материалы конференции и торговой выставки по нанотехнологиям 2007 г. Vol.3 (20-24 мая 2007 г.), стр. 460-474.
  • Риордан., Михаил. «Раствор диоксида кремния: как физик Жан Хорни построил мост от транзистора к интегральной схеме» IEEE Spectrum (декабрь 2007 г.), стр. 44–50
  • .
  • Саксена, Арджун Н. Изобретение интегральных схем . (Сингапур: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2009 г.).
  • Лекуйер, Кристоф и Брок, Дэвид С. Создатели микрочипа : документальная история Fairchild Semiconductor The MIT Press (30 сентября 2010 г.)
  • Нойс, Роберт.Инженер-электрик , устная история, проведенная в 1975 году Майклом Вольфом, Центр истории IEEE, Университет Рутгерса, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США.
  • Мур, Гордон Э. Инженер-электрик, устная история, проведенная в 1975 году Майклом Вольфом, Исторический центр IEEE, Университет Рутгерса, Нью-Брансуик, Нью-Джерси, США.

Интегральная схема — 1959

Транзисторы представляли собой значительное улучшение по сравнению с электронными лампами, но не обошлось без собственных проблем. Транзисторы поставлялись упакованными по одному транзистору на каждый маленький «горшочек».«Горшки были намного меньше, чем вакуумные трубки, поэтому в одно и то же пространство можно было втиснуть больше устройств. Но по мере того, как желаемая сложность межсоединений устройств продолжала расти, проводка всех этих небольших устройств превратилась в кошмар межсоединений и очень дорого. С 1952 по 1959 годы фирмы и правительства по всему миру искали решение проблемы взаимосвязей.

История революционного решения, интегральной схемы, начинается в Bell Labs спустя годы после изобретения транзистора.Как уже говорилось, Bell Labs придерживалась открытой политики распространения транзисторных технологий. Невольно они также служили самым важным источником обученного персонала; персонал, который видел экономические последствия транзистора. Двумя самыми знаменитыми уехавшими были Гордон Тил в 1952 году и Уильям Шокли в 1956 году.

Патрик Хаггерти, генеральный директор Texas Instruments (TI), нанял Тила в 1953 году на должность директора Центральной исследовательской лаборатории TI. Задача состояла в том, чтобы разработать недорогие транзисторы массового производства.79 Тил, разработавший некоторые из первых методов очистки германия, сразу же приступил к разработке достаточно чистого кремния и производству кремниевых транзисторов. В 1954 г. TI начала продавать кремний другим компаниям и к 1956 г. усовершенствовала относительно недорогой кремниевый транзистор.80 (В 1954 г. один кремниевый транзистор продавался за 23,95 доллара, тогда как единственная альтернатива, транзистор из германия, продавалась за 3,56 доллара. цель создания транзистора за 2,50 доллара была достигнута до 1963 года.81 )82

В 1958 году TI приняла удачное решение нанять Джека Килби.В течение двух месяцев он придумал решение для соединения большого количества транзисторов и других компонентов. Идея Килби стала известна как «монолитная идея» — «полная схема будет состоять из одной части — единого («монолитного») блока полупроводникового материала, содержащего все компоненты и все взаимосвязи самых сложных схем. К сентябрю 1958 года Килби вручную изготовил «интегральную схему». TI подала заявку на патент в феврале 1959 года. Но Килби был не одинок.За эту революционную инновацию больше всех заслуживает похвалы Роберт Нойс.

История Роберта Нойса также начинается в Bell Labs. В начале 1956 года Уильям Б. Шокли покинул Bell Labs, чтобы основать Shockley Transistor Laboratories в Пало-Альто, Калифорния — будущей Силиконовой долине. Затем Шокли нанял легендарных людей в истории полупроводников, в том числе Роберта Нойса, Гордона Мура и Джин Эрни, которые присоединились к его фирме. Но Шокли не был руководителем, и вскоре восемь новобранцев были ужасно недовольны и дали понять, что предпочитают новый дом.Однако новый дом появился не в результате работы в существующей компании, а в качестве владельцев новой фирмы, финансируемой за счет венчурного капитала. Это должно было стать легендарным виртуальным источником будущих полупроводниковых компаний, Fairchild Semiconductor Corporation, созданной в начале 1957 года.84

Нойс считается отцом интегральной схемы, потому что он не только придумал монолитную идею, как это сделал Килби, но также и средства производства — планарный процесс. Патент Fairchild был подан в июле 1959 года.Проблема соединения транзисторов была решена. С тех пор путь инноваций заключался в том, чтобы сделать устройства и функции межсоединений меньше, а результирующие интегральные схемы или чипы больше.

Интегральная схема не стала успешной по одной простой причине: ее производство стоило слишком дорого. Затем, в мае 1961 года, президент Джон Ф. Кеннеди бросил вызов воображению американской общественности, отправив человека на Луну. Для этого потребовалось бы использование интегральных схем.В течение 1964 года закупки интегральных схем для компьютера космического корабля «Аполлон» и компьютера управления межконтинентальной баллистической ракетой ВВС «Минитмен» стимулировали рынок интегральных схем85. См. таблицу ниже. В очередной раз государственная поддержка оказалась необходимой для выхода на рынок.

Доказательство 2.23 Государственная закупка интегральных микросхем, 1962–1968 гг.

Год Общий объем поставок интегральных схем (млн долл. США) Поставки федеральному правительству (млн долларов) Доля государства в общем объеме поставок (%)
1962 4 4 100%
1963 16 15 94
1964 41 35 85
1965 79 57 72
1966 148 78 53
1967 228 98 43
1968 312 115 37

Источник: Ричард Р.Нельсон, Правительство и технический прогресс: межотраслевой анализ, 63.

Несмотря на то, что правительство поручило две важные программы по интегральным схемам, в 1963 г. продолжались острые споры о том, являются ли интегральные схемы окончательным решением. Но к тому времени затраты на производство интегральных схем резко упали из-за оптовых закупок государством, и все сомнения относительно их производства или надежности рассеялись.

Новая компьютерная компания Scientific Data Systems, основанная в 1961 году Максом Палевским, первой представила компьютер, использующий интегральные схемы.SDS 92 был выпущен в 1964 году.86 IBM не поставляла компьютеры, использующие интегральные схемы, до 1969 года.87 Истории решения SDS и IBM использовать интегральные схемы будут рассказаны ниже.

Тем временем перед руководителями корпораций — клиентами, арендовавшими или покупающими компьютеры на растущем компьютерном рынке, — стояла задача изменить то, как они управляют «современной» корпорацией, и как использовать для этого компьютеры. Эта история следующая.

Этот месяц в истории технологий: февраль 1959 г. — запатентована интегральная схема

.

6 февраля 1959 г. — Джек Килби подает патент на интегральную схему

Вопрос о том, кто изобрел интегральную схему, кажется несколько спорным.Блуждая по Интернету, я нашел множество сайтов, на которых Джек Килби приветствовался как изобретатель, в том числе, что неудивительно, Texas Instruments, где Килби работал в то время. Однако другие, в том числе Музей компьютерной истории, признают, что прототип, созданный Килби в 1958 году, «был всего лишь одной из многих попыток создать такое устройство, которые предпринимались в течение нескольких лет». Однако ясно, что 6 февраля 1959 года Джек Килби подал заявку на патент под названием «миниатюрные электронные схемы» для своей работы над многотранзисторным устройством.

 

Что такое интегральные схемы и откуда они взялись?

Интегральные схемы (ИС), или компьютерный чип/микрочип, являются основным строительным блоком современных технологий. Физически это аналоговая и/или цифровая схема с внутренними соединениями на едином куске полупроводникового материала.

Попытки интегрировать электронные схемы в единое устройство начались за десять лет до подачи заявки на патент Килби. Немецкий физик и инженер Вернер Якоби [Герман] был первым, у кого возникла эта идея, когда он разработал и запатентовал первый известный интегрированный транзисторный усилитель в 1949 году.Несколько лет спустя британский радиоинженер Джеффри Даммер предложил интегрировать ряд стандартных электронных компонентов в монолитный полупроводниковый кристалл, а еще через год, в 1953 году, Харвик Джонсон подал патент на прототип интегральной схемы.

Однако, несмотря на великие идеи, только в 1958 году прорыв означал, что идеи могли стать реальностью. Три человека из трех американских компаний решили три фундаментальные проблемы, и Джек Килби был лишь одной из них. В то время как он запатентовал принцип интеграции, создал первые прототипы ИС и начал их коммерциализацию, Курт Леховец из Sprague Electric Company придумал, как электрически изолировать компоненты на полупроводниковом кристалле, а Роберт Нойс (который стал соучредителем Intel) из Fairchild Компания Semiconductor решила проблему соединения компонентов ИС и предложила улучшенный вариант изоляции (на основе планарной технологии члена «предательской восьмерки» Жана Хорни).

 

Патенты на интегральные схемы

В 1959 году Джек Килби и Texas Instruments, а также Роберт Нойс и Fairchild Semiconductor Corporation подали заявки на патенты. Килби и TI получили патент США № 3 138 743 на миниатюрные электронные схемы. Нойс и Fairchild Semiconductor Corporation получили патент США № 2 981 877 на интегральную схему на основе кремния. Между двумя компаниями началась патентная война, продолжавшаяся несколько лет, прежде чем они решили перекрестно лицензировать технологии, создав глобальный рынок стоимостью около 1 триллиона долларов в год.

 

Коммерческий выпуск

Сейчас интегральные схемы могут быть повсюду, но в первые дни они были очень дорогими, и не все видели преимущества.

Но на что… годится?

Инженер отдела передовых вычислительных систем IBM комментирует микрочип

Первые коммерчески доступные ИС были выпущены Fairchild Semiconductor Corporation в 1961 году, когда все компьютеры начали производиться с использованием микросхем.Компания Texas Instruments впервые использовала микросхемы в компьютерах ВВС и ракете Minuteman II в 1962 году. Первоначальная ИС имела только один транзистор, три резистора и один конденсатор и была размером с мизинец взрослого человека. Сегодня микросхема размером меньше пенни может содержать 125 миллионов транзисторов.

Почти во всех современных продуктах используется чиповая технология.

Нойс создает плоскую ИС, 23 января 1959 г.

23 января 1959 года Роберт Нойс задокументировал свое видение планарной интегральной схемы.Сейчас ему приписывают существенное переосмысление идей Джека Килби и Курта Леховека на основе плоскостного процесса Жана Эрни, но эта идея была недооценена при ее зарождении.

Нойс (фото) задумал планарную ИС после того, как он и остальные члены «предательской восьмерки» покинули лабораторию Shockley Semiconductor в сентябре 1957 года, чтобы сформировать Fairchild Semiconductor.

Как свидетельствуют исторические данные, 14 января 1959 года Хорни представил свою последнюю версию планарного процесса Нойсу и патентному поверенному в Fairchild.(Записка для этой встречи, написанная Хорни, позже станет основой патентной заявки на изобретение планарного процесса, поданной в мае 1959 года и реализованной в патенте США 3 025 589 на планарный процесс и в патенте США 3 064 167 на планарный транзистор. )

Затем, 20 января, менеджеры Fairchild встретились с Эдвардом Кеонджианом, разработчиком бортового компьютера для ракеты «Атлас», чтобы обсудить совместную разработку гибридных цифровых ИС для его компьютера. Считается, что эти события заставили Нойса сосредоточиться на идее интеграции.

Три дня спустя Нойс задокументировал свои мысли о планарной ИС, но, будучи руководителем Fairchild, он не готовил патентную заявку в течение шести месяцев. К тому времени Леговец подал аналогичную идею, и Патентное ведомство США отклонило заявку Нойса.

Нойс переделывал файл, отмечая, что, в отличие от решения Леговека, его подход позволял создавать двумерные структуры с потенциально неограниченным количеством устройств на чипе. Он утверждал, что в январе 1959 года не знал о работе Леговца.Нойс получил патент США 2 981 877 на структуру полупроводникового устройства и выводов в 1961 году, а также патент США 3 150 299 (полупроводниковый схемный комплекс со средствами изоляции) и патент США 3 117 260 (полупроводниковые схемные комплексы) в 1964 году.


Через четыре года после получения этих патентов Нойс вместе с Гордоном Муром и Энди Гроувом основал Intel.

Работа

Нойса, а также работы других авторов, на которых она основывалась, в то время были недооценены. В октябре 1960 года работа была скудно описана в EDN как «микрологические элементы, разрабатываемые».Действительно, только годы спустя была осознана полная ценность и потенциал планарной ИС. Планарная ИС, возможно, оказала наибольшее влияние на индустрию высоких технологий и, возможно, на наше общество, потому что электроника лежит в основе достижений практически во всем.

Статьи по теме:

 


Другие моменты из истории технологий см. в этом блоге. EDN стремится быть исторически точным в этих публикациях. Если вы видите ошибку, пожалуйста, сообщите нам.

Примечание редактора : эта статья была первоначально опубликована 23 января 2013 г. и отредактирована 23 января 2019 г.

Изобретение чипа

Изобретатели современного компьютера
Интегральная схема (ИС)
Джек Килби и Роберт Нойс

» Что мы не понимали тогда, что интегральная схема уменьшит стоимость электронных функций в миллион к одному, ничего когда-либо делал это для чего-либо до » — Джек Килби

Это кажется, что интегральной схеме суждено было быть изобретено.Два отдельных изобретатели, не подозревая о деятельности друг друга, изобрели практически идентичные интегральные схемы или ИС почти одновременно.

Джек Килби, инженер с опытом работы в области трафаретной печати на керамической основе. платы и слуховые аппараты на основе транзисторов, начал работать в Texas Instruments в 1958 году. Годом ранее инженер-исследователь Роберт Нойс был соучредителем Fairchild Semiconductor Corporation. От С 1958 по 1959 год оба инженера-электрика работали над ответом на та же дилемма: как сделать больше из меньшего.

В проектирование сложной электронной машины, такой как компьютер, всегда было необходимо увеличить количество задействованных компонентов, чтобы сделать технические достижения. Монолитная (сформированная из одного кристалла) интегральная схема разместил ранее разобранные транзисторы, резисторы, конденсаторы и вся соединительная проводка на одном кристалле (или «чип») из полупроводникового материала. Килби использовал германий и Нойса. использовали кремний для полупроводникового материала.

В 1959 г. обе стороны подали заявки на патенты. Джек Килби и Texas Instruments получил патент США № 3 138 743 на миниатюрные электронные схемы. Роберт Нойс и Fairchild Semiconductor Corporation получили патент США № 2 981 877 для интегральной схемы на основе кремния. Две компании мудро решили перекрестно лицензировать свои технологии после нескольких лет юридических битв, создавая глобальный рынок стоимостью около 1 триллиона долларов в год.

В В 1961 году компания выпустила первые коммерчески доступные интегральные схемы. Корпорация Fairchild Semiconductor.Все компьютеры тогда начали производиться использование чипов вместо отдельных транзисторов и сопутствующих им части. Компания Texas Instruments впервые использовала эти чипы в компьютерах ВВС США. Minuteman Missile в 1962 году. Позже они использовали чипы для производства первые электронные портативные калькуляторы. Первоначальная ИС имела только один транзистор, три резистора и один конденсатор и был размером с мизинец взрослого человека. Палец. Сегодня микросхема размером меньше пенни может содержать 125 миллионов транзисторов.

Джек Килби в настоящее время имеет патенты на более чем шестьдесят изобретений, а также хорошо известен как изобретатель портативного калькулятора (1967). В 1970 году он был награжден Национальная медаль науки. Роберт Нойс с шестнадцатью патентами на свою имя, основанное Intel, компанией, ответственной за изобретение микропроцессора, в 1968 году. Но для обоих мужчин изобретение интегральной схемы стоит исторически как одно из важнейших изобретений человечества. Почти во всех современных продуктах используется чиповая технология.

Далее Чтение:
История интегральных схем, патентные чертежи, фото, биографии истории изобретателей и компании.

все работы ©MaryBellis


Предыдущий Функции

Интегральные схемы — Веннер Шипли

Чтобы отпраздновать 60-летие изобретения интегральной схемы, Роб Корк вспоминает новаторскую работу двух американских изобретателей, Джека Килби и Роберта Нойса, чьи исследования проложили путь практически для всех современных электронных устройств.

Чтобы оценить значение индивидуального вклада Килби и Нойса в разработку современных интегральных схем (ИС), полезно начать с краткого урока истории. В начале 20 века изобретение вакуумной лампы помогло запустить зарождающуюся электронную промышленность. Из-за своего физического размера устройства, основанные на электронных лампах, были чрезвычайно громоздкими и потребляли большое количество энергии. Например, в 1945 году армия США разработала компьютер ENIAC для расчета таблиц артиллерийского огня, который мог за 30 секунд рассчитать траекторию, на прохождение которой у человека обычно уходит 20 часов.Однако ENIAC содержал около 20 000 электронных ламп, примерно 5 000 000 спаянных вручную соединений, весил 60 000 фунтов и потреблял около 150 кВт электроэнергии. В то время ходили слухи, что свет в Филадельфии гаснет всякий раз, когда включается компьютер. Ясно, что если бы электронные устройства получили широкое распространение, требования к их размеру и мощности должны были бы быть значительно снижены.

В этом контексте в конце 1940-х и начале 1950-х годов был большой интерес к альтернативам ламповой технологии, которые позволили бы миниатюризировать электронные компоненты и схемы.Одним из наиболее многообещающих решений был транзистор, разработанный Bell Labs в 1948 году. Однако самые ранние конструкции транзисторов имели электроды на разных поверхностях (то есть в разных слоях). В результате было непросто сформировать соединения между несколькими транзисторами на одной кремниевой пластине. Вместо этого транзисторы были упакованы в виде отдельных компонентов, которые затем должны были быть прикреплены к печатной плате с помощью пайки, что делало изготовление полных схем трудоемким и подверженным дефектам.

В начале 1950-х англичанин по имени Джефф Даммер был первым, кто предложил теоретическую конструкцию монолитной интегральной схемы, в которой несколько элементов схемы должны были быть изготовлены близко друг к другу на одном блоке кремния и соединены между собой, чтобы сформировать функционирующую схему. Благодаря уменьшению длины соединений между компонентами новая «интегральная» схема Даммера сможет работать быстрее и с меньшим энергопотреблением, чем это можно было бы достичь с помощью существующих технологий, и, несомненно, сможет произвести революцию в зарождающейся электронной промышленности.Однако, поскольку Даммер не описал, как на самом деле изготовить такую ​​схему, не говоря уже о коммерческих масштабах, интегральная схема осталась чисто теоретической концепцией — решением, которое обещало дать так много, но оставалось недостижимым. До тех пор, пока на сцену не прибыли Килби и Нойс.

6 февраля 1959 года Джек Килби и его работодатель, компания Texas Instruments, подали заявку на патент США под названием «Миниатюрные электронные схемы» (серийный номер 791 602). В заявке описывалась схема, в которой такие компоненты, как транзисторы, резисторы и конденсаторы, могли быть изготовлены на одной и той же полупроводниковой пластине и соединены с помощью тонких проволочных петель, концы которых были термически соединены с контактами на поверхности пластины.Это обеспечило технически осуществимое решение для изготовления интегральных схем. Затем, всего несколько месяцев спустя, 30 июня 1959 года, Роберт Нойс и Fairchild Semiconductor Corporation подали заявку на «Полупроводниковую структуру устройства и выводов» (серийный номер 830 507). В заявке Нойса описан альтернативный подход к производству интегральных схем, в котором электрические соединения между различными компонентами имеют форму металлических полосок, нанесенных непосредственно на поверхность пластины.

Схемы Килби и Нойса разделяли общую концепцию формирования ряда компонентов на одной полупроводниковой пластине путем выборочного легирования частей пластины. Уже было известно, что проводимость полупроводника можно увеличить добавлением подходящей примеси. Если используется легирующая примесь, которая добавляет электроны в полупроводник, полученная область называется «n-типом». С другой стороны, добавление легирующей примеси, которая удаляет электроны из полупроводника, оставляя положительно заряженные «дырки», приводит к образованию области «р-типа».Важно отметить, что решения Килби и Нойса были совместимы с известными процессами легирования полупроводников и, таким образом, могли позволить формировать миниатюрные компоненты, имеющие области как n-типа, так и p-типа, на одной полупроводниковой пластине как единое устройство.

Интересно отметить, что после удовлетворения заявки Нойса 25 апреля 1961 г. (2 981 877 долларов США) компания Texas Instruments обжаловала решение о выдаче патента Нойсу на том основании, что Килби сделал изобретение раньше Нойса. В то время патентное законодательство США действовало по принципу «первый изобрел», и компания «Техас Инструментс» предоставила доказательства в виде лабораторного журнала Килби.Утверждалось, что это показывает, что Килби сделал свое изобретение 24 июля 1958 года, когда он нарисовал первый набросок того, что позже стало известно как «монолитная идея». Собственные записи Нойса, с другой стороны, показали, что он пришел к изобретению позже, в январе 1959 года. Затем 23 июня 1964 года ВПТЗ США удовлетворило заявку Килби (3 138 743 доллара США), которая, в свою очередь, была обжалована Fairchild. Texas Instruments и Fairchild в конце концов урегулировали свои разногласия посредством соглашения о перекрестном лицензировании.

В конструкции интегральной схемы, разработанной Килби, компоненты соединялись с помощью так называемых «летающих проводов», изготовленных из золота. На приведенном ниже рисунке, взятом из US 3,138,743, это провода с маркировкой «70», которые охватывают промежутки между компонентами на поверхности пластины. Помимо соединения компонентов поверх пластины друг с другом, золотые провода также можно использовать для подключения к другим частям устройства, таким как входные и выходные выводы под пластиной.

С другой стороны, конструкция Noyce

предусматривала соединения между различными компонентами в виде металлизации поверхности.Нойс предложил использовать металлические полоски поверх изолирующего оксидного слоя для создания электрических соединений между различными областями устройства, при этом изолирующий оксид гарантирует, что металлический слой не закоротит полупроводниковые переходы. На приведенном ниже рисунке транзистора, взятом из US 2,981,877, металлические полоски, обозначенные цифрами «9» и «7», обеспечивают электрические соединения с областями, легированными p- и n-типами, соответственно, в то время как нижележащие оксидные «язычки» (5′ и 5») предотвращают короткое замыкание металлическими полосами других областей, лежащих под каждой полосой.

Например, язычок (5») с правой стороны, который проходит через кольцо из материала p-типа (4), позволяет нанести слой поверхностной металлизации (7) на изолятор для достижения контакта ( 6) в центральную область n-типа (3), без контакта металлизации с окружающим кольцом из материала p-типа. Нойс сформировал изолирующий слой путем окисления поверхности полупроводника с последующим травлением выбранных частей оксида, чтобы обнажить лежащий под ним полупроводник.

Как и в случае со многими великими изобретениями, задним числом идея Нойса может показаться обманчиво очевидной, особенно с учетом того, что сейчас она является рутинной функцией полупроводниковых устройств. Однако в то время это представляло собой технологический прорыв, поскольку позволяло формировать электрические соединения исключительно путем нанесения слоя поверхностной металлизации и при этом изящно преодолело главное препятствие на пути массового производства интегральных схем.

Первоначально было неясно, какой из альтернативных подходов Килби и Нойса в конечном итоге получит широкое распространение, если вообще получит.Как вспоминал Килби в своей речи о вручении Нобелевской премии много лет спустя (8 декабря 2000 г.), после подачи соответствующих патентных заявок в 1959 г.: «Нойс, еще несколько человек и я обеспечивали техническое развлечение на профессиональных встречах в течение следующих пяти лет, как мы описали и обсуждали достоинства различных систем миниатюризации». В конечном счете именно конструкция Нойса оказалась более успешной с коммерческой точки зрения, не в последнюю очередь потому, что она предлагала гораздо более простой процесс изготовления, чем конструкция «летающей проволоки» Килби, и все современные интегральные схемы восходят к оригинальной конструкции Нойса.Нойс основал Intel вместе с Гордоном Муром, который, пожалуй, наиболее известен разработкой одноименного «закона Мура».

Хотя проект Нойса выиграл коммерчески, решение Нобелевского комитета признать изобретение интегральной схемы Нобелевской премией по физике 2000 года, к сожалению, было слишком поздно для Нойса. Премия была присуждена Килби, но ее нельзя было разделить посмертно с Нойсом, поскольку он скончался десятью годами ранее, а Нобелевские премии могут быть присуждены только при жизни получателя.Однако в своей речи о вручении Нобелевской премии Килби отдал дань уважения своему бывшему сопернику, отметив, что «хотя мы с Робертом шли своими путями, мы много работали вместе, чтобы добиться коммерческого признания интегральных схем. Если бы он был еще жив, я не сомневаюсь, что мы разделили бы этот приз».

ИСТОРИЯ ИС (1959) — SOFTLINE INSTITUTE

Изобретение интегральной схемы

Роберт Нойс изобрел первый монолитный чип Integrated-Circuit в Fairchild Semiconductor в 1959 .

В 1958 году пятнадцатилетний Бобби Фишер стал самым молодым гроссмейстером в истории шахмат. Мало кто из зрителей поверил бы, что однажды машина сможет победить его.

После изобретения транзистора электронная техника стала еще сложнее. Для создания схем были соединены вместе тысячи компонентов разного размера. Они заполняли все меньше и меньше места. Это было долго, дорого и ненадежно. Программа Micro-Module, проводимая U.Корпус связи армии Южной Кореи изготовил предварительно смонтированные строительные блоки стандартного размера, которые можно было соединить вместе. Это все еще не решило основной проблемы.

В 1958 году, когда Джек Кибли присоединился к ним, Texas Instruments работала над проектом Micro-Module. Вскоре он увидел лучшее решение. Поскольку пассивные компоненты, такие как конденсаторы и резисторы, могут быть изготовлены из того же полупроводникового материала, что и активные устройства. Такие, как транзисторы, должна быть предусмотрена возможность изготовления их за один процесс из одного блока или «монолита» этого материала, создавая тем самым полную или интегральную схему (ИС).Его прототип на основе германия, состоящий из транзистора, конденсатора и трех резисторов, соединенных тонким золотым проводом, был первой в мире интегральной схемой. Патент выдан в феврале 1959 года. Тем временем Роберт Нойс из Fairchild Semiconductors работал над унитарной схемой, и его идеи относительно нанесения соединений компонентов непосредственно во время производства были ключевыми для разработки ИС. В конечном итоге ИС привела к созданию первого персонального компьютера.

Крупный план 1984 года, показывающий интегральные схемы и разводку ленточных разъемов печатной платы.

РАЗРАБОТКА

Хотя ИС Килби была революционной, она не обошлась без проблем. Одним из самых тревожных моментов было то, что его интегральная схема или микросхема была сделана из германия. Примерно через шесть месяцев после того, как микросхема Килби была впервые запатентована, Роберт Нойс, работавший в Fairchild Semiconductor, осознал ограничения германия и создал свой собственный чип из кремния.

РАЗНЫЕ ТИПЫ

  • Цифровая интегральная схема: – Интегральные схемы, которые работают только на нескольких определенных уровнях, а не на всех уровнях амплитуды сигнала, называются цифровыми ИС.
  • Аналоговая интегральная схема: – Аналоговые ИС — это интегральные схемы, работающие в непрерывном диапазоне сигнала.
  • Смешанные интегральные схемы: Смешанные ИС — это интегральные схемы, полученные путем объединения аналоговых и цифровых ИС на одном кристалле.
  • Логические схемы: Эти ИС, разработанные с использованием логических элементов, которые работают с двоичным вводом и выводом (0 или 1). Они в основном используются в качестве лиц, принимающих решения.
  • Компараторы: – ИС компараторов, используемые в качестве компараторов для сравнения входов, а затем для получения выходных данных на основе сравнения ИС.
  • Коммутационные интегральные схемы: – Переключатели или переключающие ИС, разработанные на основе транзисторов и используемые для выполнения операций переключения.
  • Аудиоусилители: — Аудиоусилители — это один из многих типов ИС, которые используются для усиления звука. обычно используется в аудио-динамиках и телевизионных цепях.
  • Операционные усилители: – Часто используемые ИС, аналогичные аудиоусилителям, которые используются для усиления звука.
  • Интегральная схема таймера: – Таймер: интегральная схема специального назначения, используемая для подсчета и отслеживания времени в предполагаемых приложениях.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.