- •Назовите 4 критических технологии
- •1.Какая технология лежит в основе современного общества.
- •2.Можно ли и как избавиться от вибровоздействий на нанотехнологические машины
- •Назовите области ближайшего применения изделий, создаваемых по mems –технологии
- •Опишите технологические и социальные достижения первой и второй научно-технической революций
- •Квантовое ограничение
- •1. В чем состоят основные базовые операции технологии изготовления интегральных схем.
- •2. Что определяет физические свойства нанотрубок, используемых в качестве проводников, полупроводников и диэлектриков.
- •Существуют ли пределы и какова сейчас степень интеграции микросхем.
- •Степень интеграции
- •Технологии изготовления
- •Какие конструкции наноэлектронных приборов (диодов, транзисторов) вам известны.
- •Полупроводниковые диоды
- •Специальные типы диодов
- •Что такое литография. Какими средствами и какие разрешения достигаются сегодня.
- •Сравните предельные частотные и радиационные свойства нано- и микроэлектронных элементов.
- •Имеет ли какое-либо значение степень очистки воздуха от пыли в производстве микросхем.
- •Почему необходимо жестко стабилизировать температуру микроэлектронных процессов.
- •Каковы мировые объемы производства ультрадисперсных материалов. В каких областях материального производства они используются.
- •Известны ли вам примеры молекулярных и биодвигателей. Нарисуйте их схемы и поясните принцип действия. Молекулярные двигатели
- •Что такое анизотропное травление.
- •Вопрос 1
- •Как связаны био- и нанотехнология Могут ли эти области развиваться независимо? Каковы перспективы их синтеза.
- •Вопрос 1
- •Вопрос 2
- •Туннельный эффект. В чем физическая суть этого процесса. Кто первым предложил его физико-математическую интерпретацию.
- •Что такое биочипы: Как устроена система диагностики на основе биочипов.
- •Сканирующий зондовый микроскоп. Нарисуйте и поясните принцип его работы.
- •Система управления стм
- •Конструкции сканирующих туннельных микроскопов
- •Какие двигатели используются в сканирующих зондовых микроскопах. Каково их быстродействие, разрешающая способность и недостатки.
- •2. Назовите и обоснуйте области гражданского применения наноситем.
- •Что такое углеродные нанотрубки. Можно ли использовать их в качестве зондов стм? а как еще используют нанотрубки?
- •Назовите перспективы и основные цели национальных нанотехнологических программ сша, ес, и Японии
- •История развития, настоящее положение дел, стратегии и перспективы бизнеса
2. Что определяет физические свойства нанотрубок, используемых в качестве проводников, полупроводников и диэлектриков.
Физические свойства УНТ в значительной степени определяются их хиральностью (свойство молекулы быть несовместимым со своим зеркальным отражением любой комбинацией вращений и перемещений в трёхмерном пространстве). Многочисленные теоретические расчеты дают общее правило для определения типа проводимости УНТ:
трубки с (n, n) всегда металлические и если n – m= 3j, где j – нуль или целое число;
трубки с n – m= 3j, где j не нулевое целое число, являются полупроводниками с малой шириной запрещенной зоны; а все остальные являются полупроводниками с большой шириной запрещенной зоны.
БИЛЕТ № 9
-
Существуют ли пределы и какова сейчас степень интеграции микросхем.
Степень интеграции микросхемы зависит от размера кристалла и количества помещенных на нем транзисторов. Основным фактором, определяющим возможность увеличения числа транзисторов сверхбольшой интегральной схемы, являются минимальные топологические размеры элементов, называемые также проектными нормами. Обычно эта величина измеряется в микронах (мкм). По мере уменьшения проектных норм могут быть увеличены и тактовые частоты работы микропроцессора.
Сетевой график развития индустрии исключает проектные нормы 0,15 мкм для производства полупроводниковых микросхем. Стандартными проектными нормами в 2002 г. должны стать 0,13 мкм, 2005 г. - 0,1, 2008 г. - 0,07 и в 2014 г. - 0,035 мкм. Последние цифры, в частности, означают, что при производстве терабитных микросхем на 1 кв. см будет расположено до 390 млн. транзисторов. Заметим, однако, что потребляемая мощность - один из основных факторов, ограничивающих сложность кристалла.
Степень интеграции
В СССР были предложены следующие названия микросхем в зависимости от степени интеграции (в скобках количество элементов для цифровых схем):
-
МИС — малая интегральная схема (до 100 элементов в кристалле);
-
СИС — средняя интегральная схема (до 1 000);
-
БИС — большая интегральная схема (до 10 000);
-
СБИС — сверхбольшая интегральная схема (до 1 миллиона);
-
УБИС — ультрабольшая интегральная схема (до 1 миллиарда);
-
ГБИС — гигабольшие (более 1 миллиарда).
В настоящее время название ГБИС практически не используется (например, последние версии процессоров Pentium 4 содержат пока несколько сотен миллионов транзисторов), и все схемы с числом элементов, превышающим 10 000, относят к классу СБИС, считая УБИС его подклассом.
Технологии изготовления
Основным элементом аналоговых микросхем являются транзисторы (биполярные или полевые). Разница в технологии изготовления транзисторов существенно влияет на характеристики микросхем. Поэтому нередко в описании микросхемы указывают технологию изготовления, чтобы подчеркнуть тем самым общую характеристику свойств и возможностей микросхемы. В современных технологиях объединяют технологии биполярных и полевых транзисторов, чтобы добиться улучшения характеристик микросхем.
-
Микросхемы на униполярных (полевых) транзисторах — самые экономичные (по потреблению тока):
-
МОП-логика (металл-окисел-полупроводник логика) — микросхемы формируются из полевых транзисторов n-МОП или p-МОП типа;
-
КМОП-логика (комплементарная МОП-логика) — каждый логический элемент микросхемы состоит из пары взаимодополняющих (комплементарных) полевых транзисторов (n-МОП и p-МОП).
-
-
Микросхемы на биполярных транзисторах:
-
РТЛ — резисторно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);
-
ДТЛ — диодно-транзисторная логика (устаревшая, заменена на ТТЛ);
-
ТТЛ — транзисторно-транзисторная логика — микросхемы сделаны из биполярных транзисторов с многоэмиттерными транзисторами на входе;
-
ТТЛШ — транзисторно-транзисторная логика с диодами Шотки — усовершенствованная ТТЛ, в которой используются биполярные транзисторы с эффектом Шотки.
-
ЭСЛ — эмиттерно-связанная логика — на биполярных транзисторах, режим работы которых подобран так, чтобы они не входили в режим насыщения, — что существенно повышает быстродействие.
-
КМОП и ТТЛ (ТТЛШ) технологии являются наиболее распротранёнными логиками микросхем. Где небходимо экономить потребление тока, применяют КМОП-технологию, где важнее скорость и не требуется экономия потребляемой мощности применяют ТТЛ-технологию. Слабым местом КМОП-микросхем является уязвимость от статического электричества — достаточно коснуться рукой вывода микросхемы и ее целостность уже не гарантируется. С развитием технологий ТТЛ и КМОП микросхемы по параметрам сближаются и как следствие, например, серия микросхем 1564 — сделана по технологии КМОП, а функциональность и размещение в корпусе как у ТТЛ технологии.
Мискросхемы, изготовленные по ЭСЛ-технологии являются самыми быстрыми, но наиболее энергопотребляющими и применялась при производстве вычислительной техники, когда важнейшим параметром была скорость вычисления. В СССР самые производительные ЭВМ типа ЕС106х изготавливались на ЭСЛ-микросхемах. Сейчас эта технология используется редко.