Что такое интегральная схема: ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА | это… Что такое ИНТЕГРАЛЬНАЯ СХЕМА?

Что такое интегральная схема | значение термина

Физика — конспекты, новости, репетиторы » Техническая энциклопедия

Опубликовано 03.03.2020

интегральная схема это
(ИС, интегральная микросхема), микроэлектронное устройство, содержащее большое число объединённых конструктивно и электрически связанных между собой транзисторов, полупроводниковых диодов, конденсаторов, резисторов и др., изготовленных в едином технологическом цикле. Идея создания ИС впервые была выдвинута английским учёным Д. Даммером в 1952 г. Первыми в сер. 1950-х гг. были созданы гибридные схемы. При их изготовлении использовался опыт создания на одной диэлектрической подложке нескольких соединённых между собой конденсаторов. Обкладки конденсаторов и соединительные провода наносились на подложку напылением через трафарет (маску) или методом трафаретной печати. Таким же способом стали создавать резисторы. В результате была освоена технология получения резистивно-ёмкостных схем (RC-схем). Первые гибридные ИС появились, когда на подложку с RC-схемой установили навесные транзисторы, полупроводниковые диоды, конденсаторы и катушки индуктивности. В 1960-х гг. были предприняты попытки создать плёночные транзисторы и диоды, но они оказались неудачными. И поныне активные элементы для гибридных схем изготавливают отдельно, а затем закрепляют на подложке с плёночными пассивными элементами. Наряду с гибридными существуют ИС, у которых все элементы выполнены на основе плёночной технологии, – т. н. плёночные ИС. Они содержат обычно только резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, соединительные проводники; используются как делители напряжения, резистивно-ёмкостные фильтры и др.
В 1959 г. в США была разработана технология создания монолитных, или полупроводниковых, ИС, получившая название планарной.
По этой технологии как отдельные полупроводниковые приборы, так и ИС в целом изготавливаются путём формирования в тонком (5—10 мкм) приповерхностном слое полупроводниковой монокристаллической пластины (чаще всего из Si) областей с различным типом проводимости (дырочной и электронной) или с разной концентрацией примесей, в совокупности образующих структуру полупроводникового прибора или ИС. Такие области создаются локальным введением в рабочий слой примесей через маску (трафарет), обычно из оксида кремния (SiО₂), формируемую при помощи фотолитографии. Характерной особенностью планарной технологии является многократное повторение процессов оксидирования (создание изолирующего слоя SiО₂), избирательного травления оксидного слоя (изготовление маски), легирования примесями незащищённых участков поверхности, нанесения токопроводящих металлических дорожек (металлизация). В результате в приповерхностном слое пластины формируется нужное количество граничащих между собой областей любой конфигурации с различными типами проводимости, изолирующих слоёв и межсоединений, образующих активные и пассивные элементы ИС. Все эти элементы имеют выход на одну сторону пластины, что позволяет через окна в SiО₂ соединять их в соответствии с заданной схемой металлическими (обычно Al) проводниками, наносимыми методом осаждения в вакууме. Таким образом на одной полупроводниковой пластине (в виде диска диаметром 120–200 мм и толщиной в несколько сотен микрон) можно создать несколько сотен и даже тысяч ИС, после чего пластину разрезают на отдельные кристаллы – чипы (от английского chip – осколок), каждый из которых содержит одну ИС. Каждый чип заключают в герметичный металлокерамический, керамический, металлостеклянный или пластмассовый корпус; выпускают и бескорпусные ИС с герметизирующим покрытием. Для установки ИС на их корпусах имеются электрические выводы (иногда до нескольких сотен) под пайку или сварку.
Сложность ИС характеризуется её степенью интеграции. Все ИС условно делят на малые (МИС – до 10² элементов на кристалл), средние (СИС – до 103), большие (БИС – до 10⁴), сверхбольшие (СБИС – до 106) и ультрабольшие (УБИС – до 109 элементов на кристалл). Плотность размещения элементов на поверхности кристалла ограничивается возможностью отвода тепла, выделяемого при работе ИС; на 1 смІ полупроводниковой пластины можно разместить до 106 транзисторов.
По выполняемым функциям ИС делятся на два основных класса: аналоговые и цифровые. Аналоговые ИС бывают монолитными и гибридными. На их основе создают операционные усилители, усилители низких, промежуточных и высоких частот, компараторы и стабилизаторы напряжения, ограничители, фильтры частотной селекции, устройства для перемножения, деления, модуляции, калибровки сигналов и др. Цифровые ИС предназначены для преобразования сигналов, выраженных в двоичном и ином цифровом коде. Они представляют собой множество транзисторных ключей, обладающих двумя устойчивыми состояниями (разомкнутым и замкнутым). На основе цифровых ИС строят запоминающие устройства, дешифраторы, мультиплексоры, устройства выборки, интерфейсные и другие устройства вычислительной техники вплоть до микропроцессоров и однокристальных ЭВМ. Особым видом ИС являются аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи, служащие для преобразования аналоговых сигналов в цифровые и наоборот. Такие ИС широко применяют в устройствах обработки информации, автоматического управления, передачи данных, в измерительно-информационных системах, автоматических регистрирующих приборах и др. ИС различного функционального назначения позволяют создавать разнообразную электронную аппаратуру на принципах комплексной миниатюризации с существенным уменьшением массы и энергопотребления, повышением быстродействия, надёжности и качества и увеличением массового промышленного выпуска аппаратуры.

Источник: Энциклопедия «Техника». — М.: Росмэн. 2006.

Интегральные схемы (микросхемы) — сложная логика внутри маленького чипа

Интегральная схема: Начало

Технология изготовления МДП интегральных схем

[электроника для начинающих] Микросхемы, подробно: История, Практика. Что такое микросхема?

Что Такое Микросхема?

Как Производят и делают Процессоры? И из Чего? // #Полезные FiшКi

ЧТО ТАКОЕ МИКРОСХЕМА? [РадиолюбительTV 64]

КРИМИНАЛЬНЫЙ ФИЛЬМ ИЗ КАЗАХСТАНА! Бизнесмены. Фильм. Кино

Как Устроены Микросхемы Документальный фильм

Производство микросхем

Пленочные и гибридные интегральные схемы

«Фотонные интегральные микросхемы». Леонид Бабак (ТУСУР)

Производство микросхем. MADE.BY

КРИМИНАЛЬНЫЙ ФИЛЬМ ИЗ КАЗАХСТАНА! Бизнесмены. Фильм. Кино

ЧТО ТАКОЕ МИКРОСХЕМА?

Дизайн Центр Союз | Программируемая аналого-цифровая интегральная схема 5400ТР094 (ПАЦИС) | Урок №1

[Основы электротехники] Интегральные микросхемы #24

ЧТО ТАКОЕ ТРИГГЕР В ЭЛЕКТРОНИКЕ И НЕ ТОЛЬКО

Проектирование и конструирование интегральных микросхем | Электроника и наноэлектроника | МИЭТ

Производство интегральных микросхем

Поделиться или сохранить к себе:

Кто изобрёл интегральную схему? | Блог COMSOL

Год 1952: только что была представлена концепция интегральной схемы, которая изменит вектор развития электроники навсегда…

Начало революции в микроэлектронике

В 1940-50-е годы транзисторы, используемые для усиления, управления или создания электрических сигналов, считались основой электронного оборудования. Однако по мере развития технологий устройства становились все меньше, а транзисторы были недостаточно компактными, чтобы соответствовать этому тренду. Данная проблема привлекла большой интерфейс многих исследователей и инженеров и запустила волну инновационных разработок.

Одним из таких инженеров был Джеффри Даммер, который работал над радиолокационными системами в НИИ связи Соединенного Королевства, ныне Научно-исследовательском центре радиолокации Великобритании. Работая над радарами, он высоко оценил их конструкцию и надежность их компонентов. В своих исследованиях он пришел к выводу, что многие сбои в электронике происходят из-за неисправных проводов или паяных соединений, соединяющих различные компоненты контуров.

У Даммера родилась новаторская идея: единая плата, которая могла бы включать в себя все элементы схемы. Так он сформулировал концепцию интегральной схемы (ИС) или микрочипа.

Джеффри Даммер. Фотография сделана Робертом Кэтлзом. Распространяется по лицензии CC BY-SA 2. 5, CC BY-SA 2.0 и CC BY-SA 1.0 через Wikimedia Commons.

Даммер представил эту концепцию на технической конференции в Вашингтоне, округ Колумбия, 7 мая 1952 года. Представляя эту радикальную концепцию, Даммер отметил следующее:

«С появлением транзистора и с развитием полупроводников в целом, представляется возможным создание электронных устройств в массиве [полупроводника] без использования монтажных соединений. [Полупроводниковый] блок может состоять из проводящих, изолирующих, выпрямляющих, усиливающих слоёв. Отдельные функциональные компоненты [этих слоёв] соединяются между собой через вырезы в соответствующих слоях.»

Даммер принялся за воплощение своей идеи в жизнь, но его исследования вскоре были прерваны, т.к. британское правительство прекратило финансирование его проекта. Хотя он не смог успешно разработать работающую интегральную схему, работа Даммера помогла проложить путь к революции в микроэлектронике.

Прорывные исследования для технологии интегральных схем

Инженеры по всему миру быстро осознали перспективность концепции интегральных схем и попытались самостоятельно создать функционирующий прототип. Однако разработка первой практической микросхемы оказалась чрезвычайно сложной задачей, поскольку каждый компонент схемы должен был идеально работать вместе.

1958 год можно считать вехой в исследованиях интегральных схем, т.к. в это время инженер Джек Килби обнаружил, что все части микросхемы могут быть изготовлены из полупроводникового материала. В то время Килби только начал работать в компании Texas Instruments (TI) в Техасе и хотел произвести впечатление на своего босса инновационной идеей. Он и не подозревал, что его открытие позже станет известно как Концепция монолитной интегральной схемы (в англ. Monolithic Idea), упоминание которого можно найти во множестве популярных учебников и монографий.

В том же году Килби воплотил свою идею в первый рабочий прототип микросхемы, который состоял из нескольких компонентов схемы на кристалле германия. Новое устройство Килби имело размеры 1.6 х 11.1 мм, что делало его меньше почтовой марки США! В 1959 году он подал патентную заявку, в которой утверждалось: «Это изобретение относится к миниатюрным электронным схемам и, в частности, к уникальным интегральным электронным схемам, изготовленным из полупроводникового материала. «

Инженеры компании Texas Instruments, Даллас, штат Техас, начало 1960-х годов. Слева направо: Чарльз Фиппс и Джо Уивер (стоят), Джеймс Р. Биард, Джек Килби и Джеймс Фишер (сидят). Фотография сделана Джеймсом Р. Биардом — Собственная работа. Распространяется по лицензии CC BY-SA 4.0 через Wikimedia Commons.

Как и Килби, инженер Роберт Нойс также понимал важность изготовления всей схемы на одном чипе. Их проекты были схожими, но не идентичными. Килби пытался усовершенствовать компоненты интегральной схемы, в то время как Нойс думал о наилучшем способе соединения всех её частей. Нойс проводил свои исследования в полупроводниковой компании Fairchild Semiconductor из Калифорнии, которую он основал в 1957 году.

Нойс составил очень подробную заявку на изобретения на интегральную схему на основе кремния, что гарантировало, что она не будет нарушать патент на очень близкое по сути устройство от Килби. Хотя Нойс написал свою заявку на патент на интегральную схему после Килби, но фактически он был выдан в 1961 году (а патент Килби был выдан в 1964 году).

Роберт Нойс. Фотография предоставлена Intel Free Press. Распространяется по лицензии CC BY-SA 2.0 через Flickr Creative Commons.

Сегодня и Килби, и Нойсу приписывают создание первой работающей интегральной схемы. Есть даже книга об их совместном открытии под названием «The Chip: How Two Americans Invented the Microchip and Launched a Revolution» (1984), написанная Т.Р. Ридом. После своей работы в Fairchild Semiconductor Нойс стал соучредителем другой компании по производству полупроводников, Intel (обе эти компании сыграли важную роль в создании Силиконовой долины). Страсть Килби к инновациям сопровождала его на протяжении всей жизни, что привело его к совместному изобретению портативного калькулятора и термопринтера. В 2000 году Килби получил Нобелевскую премию по физике за свою роль в изобретении интегральной схемы.

Наследие технологии интегральных схем

Спустя каких-то 60 лет интегральную схему можно найти практически в каждом электронном устройстве, от умных часов до мобильных телефонов и телевизоров. По сравнению с первыми коммерчески доступными интегральными схемами по цене 450 долларов США, микрочипы сегодня стоят в сто раз меньше – и они намного более продвинутые и производительные.

Дальновидные и смелые новаторы, такие как Даммер, Килби и Нойс, помогли сформировать технически подкованный и постоянно меняющийся мир, в котором мы живем сегодня.

Дополнительные материалы

Узнайте больше об интегральных схемах в корпоративном блоге COMSOL:

• Проектирование интегральных схем и процесс фотолитографии: Фотолитография – это технологический процесс, используемый для изготовления интегральных схем, он включает в себя травление полупроводниковой пластины, на которой изготавливается интегральная схема
• Как смоделировать мокрое химическое травление в COMSOL®: Мокрое химическое травление используется при промышленном производстве интегральных схем

404: Страница не найдена

Страница, которую вы пытались открыть по этому адресу, похоже, не существует. Обычно это результат плохой или устаревшей ссылки. Мы приносим свои извинения за доставленные неудобства.

Что я могу сделать сейчас?

Если вы впервые посещаете TechTarget, добро пожаловать! Извините за обстоятельства, при которых мы встречаемся. Вот куда вы можете пойти отсюда:

Поиск

• Пожалуйста, свяжитесь с нами, чтобы сообщить, что эта страница отсутствует, или используйте поле выше, чтобы продолжить поиск
• Наша страница «О нас» содержит дополнительную информацию о сайте, на котором вы находитесь, WhatIs.com.
• Посетите нашу домашнюю страницу и просмотрите наши технические темы

Просмотр по категории

ПоискСеть

• восточно-западный трафик

  Трафик Восток-Запад в контексте сети — это передача пакетов данных с сервера на сервер в центре обработки данных.

• CBRS (Гражданская широкополосная радиослужба)

  Гражданская широкополосная радиослужба, или CBRS, представляет собой набор операционных правил, заданных для сегмента общего беспроводного спектра и . ..

• частный 5G

  Private 5G — это технология беспроводной сети, которая обеспечивает сотовую связь для случаев использования частных сетей, таких как частные …

ПоискБезопасность

• Что такое модель безопасности с нулевым доверием?

  Модель безопасности с нулевым доверием — это подход к кибербезопасности, который по умолчанию запрещает доступ к цифровым ресурсам предприятия и …

• RAT (троянец удаленного доступа)

  RAT (троян удаленного доступа) — это вредоносное ПО, которое злоумышленник использует для получения полных административных привилегий и удаленного управления целью …

• атака на цепочку поставок

  Атака на цепочку поставок — это тип кибератаки, нацеленной на организации путем сосредоточения внимания на более слабых звеньях в организации …

ПоискCIO

• пространственные вычисления

  Пространственные вычисления широко характеризуют процессы и инструменты, используемые для захвата, обработки и взаимодействия с трехмерными данными.

• Пользовательский опыт

  Дизайн взаимодействия с пользователем (UX) — это процесс и практика, используемые для разработки и реализации продукта, который обеспечит позитивное и …

• соблюдение конфиденциальности

  Соблюдение конфиденциальности — это соблюдение компанией установленных правил защиты личной информации, спецификаций или …

SearchHRSoftware

• Поиск талантов

  Привлечение талантов — это стратегический процесс, который работодатели используют для анализа своих долгосрочных потребностей в талантах в контексте бизнеса …
• удержание сотрудников

  Удержание сотрудников — организационная цель сохранения продуктивных и талантливых работников и снижения текучести кадров за счет стимулирования …

• гибридная рабочая модель

  Гибридная модель работы — это структура рабочей силы, включающая сотрудников, работающих удаленно, и тех, кто работает на месте, в офисе компании. ..

SearchCustomerExperience

• CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) аналитика

  Аналитика CRM (управление взаимоотношениями с клиентами) включает в себя все программные средства, которые анализируют данные о клиентах и ​​представляют…

• разговорный маркетинг
  Диалоговый маркетинг — это маркетинг, который вовлекает клиентов посредством диалога.

• цифровой маркетинг

  Цифровой маркетинг — это общий термин для любых усилий компании по установлению связи с клиентами с помощью электронных технологий.

интегральная схема | Типы, использование и функции

интегральная схема

Посмотреть все медиа

Ключевые люди:

Роберт Нойс Джек Килби Моррис Чанг Роберт Х. Деннард

Похожие темы:

микропроцессор звуковая карта компьютерный чип видеокарта диффузионный слой

Просмотреть весь связанный контент →

Резюме

Прочтите краткий обзор этой темы

интегральная схема (ИС) , также называемая микроэлектронная схема , микрочип или микросхема , сборка электронных компонентов, изготовленная как единое целое, в которой миниатюрные активные устройства (например, транзисторы и диоды) и пассивные устройства (например, конденсаторы и резисторы) и их соединения построены на тонкой подложке из полупроводникового материала (обычно кремния).

Таким образом, результирующая схема представляет собой небольшой монолитный «чип», размер которого может составлять всего несколько квадратных сантиметров или всего несколько квадратных миллиметров. Отдельные компоненты схемы обычно имеют микроскопические размеры.

Интегральные схемы появились благодаря изобретению транзистора в 1947 году Уильямом Б. Шокли и его командой в Bell Laboratories Американской телефонной и телеграфной компании. Команда Шокли (включая Джона Бардина и Уолтера Х. Браттейна) обнаружила, что при определенных обстоятельствах электроны образуют барьер на поверхности некоторых кристаллов, и они научились контролировать поток электричества через кристалл, манипулируя этим барьером. Управление потоком электронов через кристалл позволило команде создать устройство, которое могло бы выполнять определенные электрические операции, такие как усиление сигнала, которые ранее выполнялись электронными лампами. Они назвали это устройство транзистором, от сочетания слов 9Передача 0148

и резистор . Изучение методов создания электронных устройств с использованием твердых материалов стало называться твердотельной электроникой. Твердотельные устройства оказались намного прочнее, с ними проще работать, они надежнее, меньше и дешевле, чем электронные лампы. Используя те же принципы и материалы, инженеры вскоре научились создавать другие электрические компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. Теперь, когда электрические устройства можно было сделать такими маленькими, самой большой частью схемы была неудобная проводка между устройствами.

Знать, как работает ICL 2966, мейнфрейм с интегральной схемой

Посмотреть все видео к этой статье

В 1958 году Джек Килби из Texas Instruments, Inc. и Роберт Нойс из Fairchild Semiconductor Corporation независимо друг от друга придумали способ еще больше уменьшить размер схемы . Они прокладывали очень тонкие дорожки из металла (обычно из алюминия или меди) прямо на том же куске материала, что и их устройства. Эти маленькие дорожки действовали как провода. С помощью этого метода вся схема может быть «интегрирована» в единый кусок твердого материала и таким образом создана интегральная схема (ИС). ИС могут содержать сотни тысяч отдельных транзисторов на одном куске материала размером с горошину. Работать с таким количеством электронных ламп было бы нереально неудобно и дорого. Изобретение интегральной схемы сделало возможными технологии информационного века. В настоящее время интегральные схемы широко используются во всех сферах жизни, от автомобилей до тостеров и аттракционов в парках развлечений.

Базовые типы ИС

Аналоговые или линейные схемы обычно используют только несколько компонентов и, таким образом, являются одними из самых простых типов ИС. Как правило, аналоговые схемы подключаются к устройствам, которые собирают сигналы из окружающей среды или отправляют сигналы обратно в окружающую среду. Например, микрофон преобразует изменчивые звуки голоса в электрический сигнал переменного напряжения. Затем аналоговая схема модифицирует сигнал каким-либо полезным образом, например, усиливая его или фильтруя нежелательные шумы. Затем такой сигнал можно было бы подать обратно в громкоговоритель, который воспроизвел бы тоны, первоначально улавливаемые микрофоном. Другим типичным применением аналоговой схемы является управление некоторым устройством в ответ на постоянные изменения в окружающей среде. Например, датчик температуры посылает переменный сигнал на термостат, который можно запрограммировать на включение и выключение кондиционера, обогревателя или духовки, как только сигнал достигнет определенного значения.

Викторина «Британника»

Компьютеры и операционные системы

Как Интернет перемещает информацию между компьютерами? Какая операционная система сделана Microsoft? Войдите в этот тест и проверьте свои знания о компьютерах и операционных системах.

Цифровая схема, с другой стороны, рассчитана на прием только напряжений определенных заданных значений. Схема, которая использует только два состояния, известна как двоичная схема. Схема с двоичными величинами, «включено» и «выключено», представляющими 1 и 0 (т.