Микроэлектроника / Electronics and Microelectronics(перевод)

Электроника и Микроэлектроника

(I) Интенсивное усилие электроники, чтобы увеличить надежность и работу(выполнение) ее изделий при сокращении их размера и стоимости вело к результатам, что едва любой смел бы (зд. осмелился), чтобы предсказать.

Развитие электронной технологии иногда называют революцией. Верный, была реальная революция: количественное изменение(замена) в технологии вызвало к качественному изменению(замене) в человеческих способностях. Там появился меньшие и меньшие электронные компоненты, выполняющие все более и более сложные электронные функции в когда-либо более высоких скоростях.

Это все началось с развития транзистора.

До изобретения транзистора в 1947, его функция в электронном кругообороте могла быть выполнена только вакуумной трубой.

Первые транзисторы не имели никакого поразительного преимущества в размере по наименьшим трубам, и они были более дорогостоящие. Одно большое преимущество, которое транзистор имел по лучшим вакуумным трубам, было чрезвычайно низким потреблением власти(мощи). Кроме того они обещали большую надежность и более длинную жизнь. Однако, требуется годы, чтобы демонстрировать другие преимущества транзистора.

С изобретением транзистора все существенные функции кругооборота могли быть выполнены в твердых телах(органах). Цель создания электронных кругооборотов с компонентами полностью твердого тела была наконец понята.

Однако, ранние транзисторы были фактически огромны в масштабе, в котором электронные события имеют место. Они могли ответить по норме(разряду) нескольких миллионов времен секунде; это было быстро достаточно, чтобы обслужить в радио и слуховом аппарате (слуховой аппарат) кругообороты, но далеко ниже скорости, необходимой для быстродействующих компьютеров или для микроволновых систем связи. Кроме того, ранние транзисторы были медленны.

Усилие состояло в том, чтобы уменьшить размер транзисторов так, чтобы они могли работать в более высоких скоростях. Это вызвало к целой технологии микроэлектроники.

Микроэлектронная технология сократила транзисторы и другие элементы кругооборота к измерениям, почти невидимым для лишённого помощи глаза (зд. невооруженный глаз).

Пункт(Точка) этой экстраординарной миниатюризации не такой большой, чтобы делать кругообороты маленькими в se (лат. сами по себе), чтобы делать кругообороты, способные к выполнению электронных функций в чрезвычайно высоких скоростях.

Известно, что скорость ответа зависит прежде всего от размера транзистора: чем меньший транзистор, тем быстрее это.

Выгода работы(выполнения), следующая из микроэлектроники происходит непосредственно от сокращения расстояний между компонентами кругооборота. Если кругооборот должен использовать несколько миллиардов времен секунда проводники, которые связывают кругооборот, вместе должен быть измерен во фракциях(долях) дюйма. Технология микроэлектроники делает близкое сцепление достижимым.

В течение прошлого десятилетия работа(выполнение) электронных систем увеличила коллектор при помощи когда-либо больших чисел(номеров) компонентов, и они продолжают развиваться. Современные научные и деловые компьютеры, электронные системы переключения содержат больше чем миллион компонентов.

Проблема обработки многих дискретных электронных устройств начала касаться ученых уже 1950. Полная надежность электронной системы связана с числом(номером) индивидуальных компонентов.

Более серьезный недостаток был то, что это было однажды универсальная практика, чтобы произвести каждый из компонентов отдельно и затем собрать полное устройство, телеграфируя(связывая) компоненты вместе с металлическими проводниками. Это не имело смысла (зд. это не помогло): чем больше компонентов и взаимодействий, тем менее надежный система.

Что в конечном счете, если решение было интегральной схемой полупроводника, понятие(концепция) которой начало брать форму спустя несколько лет после изобретения транзистора. Грубо (приблизительно) между 1960 и 1963, новая технология кругооборота стала действительностью. Это было развитие микроэлектроники, которое решило проблему.

Появление микроэлектронных кругооборотов, главным образом, не изменило(не заменило) характер(природу) основных функциональных единиц: микроэлектронные устройства все еще составлялись из транзисторов, резисторов, конденсаторов, и подобных компонентов. Главное различие - то, что все эти элементы и их взаимосвязи теперь изготовлены на единственном(отдельном) основании(подложке) в единственном(отдельном) ряде действий.

(II) Несколько ключевых событий требовались прежде, чем захватывающий потенциал интегральных схем мог быть понят.

Развитие микроэлектроники зависело от изобретения методов чтобы делать различные функциональные единицы или на кристалле материалов полупроводника. В частности растущему числу(номеру) функций передали к элементам кругооборота, которые исполняют лучше всего: транзисторы. Несколько видов микроэлектронных транзисторов были развиты, и для каждого из них, семейства связанных элементов кругооборота и образцов кругооборота развились.

Биполярный транзистор был изобретен в 1948 Джоном Бардином, Уолтером Х. Браттэйном и Уильямом Шоклеем Лабораторий Телефона Звонка. В биполярных транзисторах обвиняют, что курьеры(транспорты) обеих полярностей вовлечены в их действие. Они также известны как транзисторы соединения(перехода). N-p-n-структура и pnp транзисторы составляют класс устройств названных транзисторами соединения(перехода).

Второй вид транзистора был фактически задуман почти за 25 лет до биполярных устройств, но его изготовления в количестве не становился практическим до начала 1960-ых. Это - транзистор полевого эффекта. Тот, который является обычным в микроэлектронике - транзистор полевого эффекта металлического окисного полупроводника. Срок(термин) обращается(относится) к трем материалам, используемым в его строительстве и - сокращенный MOSFET (транзистор полевого эффекта металлического окисного полупроводника).

Два основных типа транзистора, биполярного и MOSFET, делят микроэлектронные кругообороты на два больших семейства. Сегодня самая большая плотность элементов кругооборота perchip48 может быть достигнута с более новой технологией MOSFET.

Индивидуальная интегральная схема (IС) на чипе теперь может охватить (зд. включать) больше электронных элементов чем самые сложные части электронного оборудования, которое могло быть построено в 1950.

За первые 15 лет начиная с начала (зд. появление) интегральных схем, число(номер) транзисторов, которые могли быть помещены в единственный(отдельный) чип, удвоилось каждый год. 1980 государство(состояние) искусства - плотность приблизительно 70 КБ в чип. В настоящее время мы можем поместить миллионы транзисторов на единственном(отдельном) чипе.

Первые поколения коммерчески произведенных микроэлектронных устройств упоминаются теперь как интегральные схемы маленького масштаба (ПЕРВАЯ СТЕПЕНЬ ИНТЕГРАЦИИ). Они включали несколько ворот. Схема, определяющая логическое множество должна была быть обеспечена внешними проводниками.

Устройства с больше чем приблизительно 10 воротами на чипе, но меньше чем приблизительно 200 - интегральные схемы среднего масштаба (MSI). Верхняя граница технологии интегральных схем среднего масштаба отмечена чипами, которые содержат полную арифметическую и логическую единицу (ALU). Эта единица принимает как входы(вклады) два операнда и может исполнить любое приблизительно из дюжины действий на них. Действия включают дополнение, sub-straction, сравнение, логичное "и" и "или" и перемену(перемещение) одного бита налево или права.

Крупномасштабная интегральная схема (LSI) содержит десятки тысяч элементов, все же каждый элемент является настолько маленьким, что полный кругооборот является типично меньше чем четверть(квартал) дюйма на стороне.

Интегральные схемы развиваются от крупномасштабного до очень-крупного-масштаба (VLSI) и интеграции масштаба вафли (WSI).

Изменение(Замена) в масштабе может быть измерено, считая число(номер) транзисторов, которые могут быть приспособлены на чип.

Длительное развитие микрокомпьютера требует далее увеличения в упаковочной плотности.

Там появился новый способ интегральных схем, микроволновых интегральных схем. В самом широком смысле(чувстве), микроволновая интегральная схема - любая комбинация функций кругооборота, которые упакованы вместе без пользовательского доступного интерфейса.

Развитие микроволновых интегральных схем должно начаться с развития плоских линий передачи.

Поскольку мы двигались в 1970-ые, stripline, и собрания микрополосы стали банальными и приняли как каждодневный метод строить микроволновые интегральные схемы. Новые формы линий передачи были на горизонте, однако. В 1974 новые компоненты интегральной схемы на линии передачи, названной fineline появились. Другие более экзотические методы, типа диэлектрических интегральных схем волновода появляются. Главные усилия в настоящее время направлены на такие области как гид(руководящий принцип) изображения(образа), компланарный волновод, fineline и диэлектрический волновод, все с акцентом на методах, которые могут быть применены к монолитным интегральным схемам. Эти монолитные кругообороты охватывают все традиционные микроволновые функции аналоговых кругооборотов так же как новых цифровых заявлений(применений).

Микроэлектронная техника продолжит перемещать(замещать) другие способы. Поскольку предел оптического решения теперь достигнут, новым литографским, и методы изготовления требуются. Образцы кругооборота должны будут быть сформированы с радиацией, имеющей длину волны короче чем таковые из света, и методы изготовления, способные к большему определению будут необходимы.

Электроника расширила(продлила) интеллектуальную власть(мощь) человека(мужчины). Микроэлектроника расширяет(продлевает) ту власть(мощь) все еще далее.