Ensimmäinen integroitu piiri. Integroidun piirin keksinnön historia. laitekustannusten aleneminen

Johdanto

Ensimmäisten tietokoneiden ilmestymisen jälkeen ohjelmistokehittäjät ovat haaveilleet laitteistosta, joka on suunniteltu ratkaisemaan juuri heidän ongelmansa. Siksi ajatus erityisten integroitujen piirien luomisesta, jotka voidaan räätälöidä tehokkaasti suorittamaan tietty tehtävä, on ollut esillä jo jonkin aikaa. Tässä on kaksi kehityspolkua:

• Ns. erikoistuneiden räätälöityjen integroitujen piirien käyttö (ASIC - Application Specific Integrated Circuit). Kuten nimestä voi päätellä, tällaiset sirut ovat valmistajien valmistamia laitteisto räätälöity tietyn tehtävän tai tehtävien tehokkaaseen suorittamiseen. Niissä ei ole perinteisten mikropiirien monipuolisuutta, mutta ne ratkaisevat niille osoitetut tehtävät monta kertaa nopeammin, joskus suuruusluokittain.
• Uudelleenkonfiguroitavissa olevien mikropiirien luominen. Ideana on, että tällaiset sirut saapuvat kehittäjälle tai ohjelmiston käyttäjälle ohjelmoimattomassa tilassa ja hän voi toteuttaa niille itselleen parhaiten sopivan arkkitehtuurin. Katsotaanpa tarkemmin niiden muodostumisprosessia.

Ajan myötä ilmestyi suuri määrä erilaisia ​​siruja, joilla oli uudelleenkonfiguroitava arkkitehtuuri (kuva 1).

Kuva 1 Erilaisia ​​siruja, joissa on uudelleenkonfiguroitava arkkitehtuuri

Markkinoilla oli pitkään vain PLD (Programmable Logic Device) -laitteita. Tähän luokkaan kuuluvat laitteet, jotka toteuttavat osoitettujen ongelmien ratkaisemiseen tarvittavat toiminnot täydellisen disjunktiivin muodossa normaali muoto(täydellinen DNF). Ensimmäiset vuonna 1970 ilmestyivät EEPROM-sirut, jotka kuuluvat nimenomaan PLD-laitteiden luokkaan. Jokaisessa piirissä oli kiinteä JA-logiikkafunktioiden joukko, joka oli kytketty ohjelmoitaviin TAI-logiikkatoimintoihin. Ajatellaan esimerkiksi PROM:ia, jossa on 3 tuloa (a, b ja c) ja 3 lähtöä (w, x ja y) (kuva 2).

Riisi. 2. PROM-siru

Ennalta määritettyä AND-taulukkoa käyttämällä toteutetaan kaikki mahdolliset konjunktiot syötemuuttujien yli, joita voidaan sitten mielivaltaisesti yhdistää OR-elementeillä. Siten lähdössä voit toteuttaa minkä tahansa kolmen muuttujan funktion täydellisen DNF:n muodossa. Jos esimerkiksi ohjelmoit ne TAI-elementit, jotka on ympyröity punaisella kuvassa 2, tulosteet tuottavat funktiot w=a x=(a&b) ; y=(a&b)^c.

Alun perin PROM-sirut oli tarkoitettu tallentamaan ohjelmakäskyjä ja vakioarvoja, ts. suorittaa tietokoneen muistitoimintoja. Kehittäjät käyttävät niitä kuitenkin myös yksinkertaisten logiikkatoimintojen toteuttamiseen. Itse asiassa sirun PROM:ää voidaan käyttää minkä tahansa loogisen lohkon toteuttamiseen, jos siinä on pieni määrä tuloja. Tämä ehto johtuu siitä, että EEPROM-mikropiireissä JA-elementtien matriisi on tiukasti määritelty - siinä on toteutettu kaikki mahdolliset konjunktiot tuloista, eli AND-elementtien lukumäärä on 2 * 2 n, missä n on tulojen määrä. On selvää, että luvun n kasvaessa taulukon koko kasvaa hyvin nopeasti.

Seuraavaksi vuonna 1975 ilmestyivät niin sanotut ohjelmoitavat logiikkataulukot (PLM). Ne ovat jatkoa mikropiirien PROM-idealle - PLM:t koostuvat myös AND- ja OR-matriiseista, mutta toisin kuin PROM:t, molemmat taulukot ovat ohjelmoitavia. Tämä tarjoaa suuremman joustavuuden tällaisille siruille, mutta ne eivät ole koskaan olleet yleisiä, koska signaalien kulkeminen ohjelmoitavien yhteyksien kautta kestää paljon kauemmin kuin ennalta määritettyjen vastineidensa kautta.

PLM:ien luontaisen nopeusongelman ratkaisemiseksi 1970-luvun lopulla ilmestyi toinen laiteluokka, jota kutsutaan ohjelmoitavaksi taulukkologiikaksi (PAL). PAL-sirujen idean jatkokehitys oli GAL (Generic Array Logic) -laitteiden ilmestyminen - monimutkaisempia PAL-lajikkeita käyttämällä CMOS-transistoreita. Tässä käytetty idea on täysin päinvastainen kuin PROM-sirujen idea - ohjelmoitava JA-elementtien ryhmä on kytketty ennalta määritettyyn OR-elementtien matriisiin (kuva 3).

Riisi. 3. Ohjelmoimaton PAL-laite

Tämä asettaa rajoituksia toimivuudelle, mutta tällaiset laitteet vaativat huomattavasti pienempiä ryhmiä kuin EPROM-siruissa.

Looginen jatko yksinkertaisille PLD:ille oli ns. kompleksisten PLD:ien syntyminen, jotka koostuvat useista yksinkertaisten PLD:iden lohkoista (yleensä PAL-laitteita käytetään yksinkertaisina PLD:inä), joita yhdistää ohjelmoitava kytkentämatriisi. Itse PLD-lohkojen lisäksi oli mahdollista ohjelmoida myös niiden väliset yhteydet tällä kytkinmatriisilla. Ensimmäiset monimutkaiset PLD:t ilmestyivät 1970-luvun lopulla ja 1980-luvun alussa, mutta tämän alueen tärkein kehitys tapahtui vuonna 1984, kun Altera esitteli monimutkaisen PLD:n, joka perustuu CMOS- ja EPROM-tekniikoiden yhdistelmään.

FPGA:n tulo

1980-luvun alussa digitaalisessa ASIC-ympäristössä avautui kuilu päälaitteiden välillä. Toisaalta oli olemassa PLD:itä, jotka voidaan ohjelmoida jokaiseen tehtävään ja jotka ovat melko helppoja valmistaa, mutta niillä ei voi toteuttaa monimutkaisia ​​toimintoja. Toisaalta on olemassa ASIC-kortteja, jotka voivat toteuttaa erittäin monimutkaisia ​​toimintoja, mutta joilla on tiukasti kiinteä arkkitehtuuri ja jotka ovat aikaa vieviä ja kalliita valmistaa. Tarvittiin välilinkki, ja FPGA-laitteista (Field Programmable Gate Arrays) tuli sellainen linkki.

FPGA:t, kuten PLD:t, ovat ohjelmoitavia laitteita. Suurin perustavanlaatuinen ero FPGA:n ja PLD:n välillä on, että FPGA:n toiminnot toteutetaan ei DNF:n avulla, vaan ohjelmoitavien hakutaulukoiden (LUT) avulla. Näissä taulukoissa funktioarvot määritellään totuustaulukolla, josta valitaan haluttu tulos multiplekserin avulla (kuva 4):

Riisi. 4. Kirjeenvaihtotaulukko

Jokainen FPGA-laite koostuu ohjelmoitavista logiikkalohkoista (Configurable Logic Blocks - CLB:t), jotka on yhdistetty toisiinsa myös ohjelmoitavilla yhteyksillä. Jokainen tällainen lohko on tarkoitettu tietyn toiminnon tai sen osan ohjelmoimiseen, mutta sitä voidaan käyttää muihin tarkoituksiin, esimerkiksi muistina.

Ensimmäisissä FPGA-laitteissa, jotka kehitettiin 80-luvun puolivälissä, logiikkalohko oli hyvin yksinkertainen ja sisälsi yhden 3-tuloisen LUT:n, yhden flip-flopin ja pienen määrän apuelementtejä. Nykyaikaiset FPGA-laitteet ovat paljon monimutkaisempia: jokainen CLB-lohko koostuu 1-4 "slicestä", joista jokainen sisältää useita LUT-taulukoita (yleensä 6-tuloisia), useita triggereitä ja suuren määrän palveluelementtejä. Tässä on esimerkki modernista "viipaleesta":

Riisi. 5. Nykyaikaisen "leikkauksen" laite

Johtopäätös

Koska PLD-laitteet eivät voi toteuttaa monimutkaisia ​​toimintoja, niitä käytetään edelleen yksinkertaisten toimintojen toteuttamiseen kannettavat laitteet ja viestintä, kun taas FPGA-laitteet vaihtelevat 1000 portin koosta (ensimmäinen FPGA kehitettiin vuonna 1985) Tämä hetki ylitti 10 miljoonan portin rajan (Virtex-6 perhe). Ne kehittävät aktiivisesti ja korvaavat jo ASIC-siruja, mikä mahdollistaa useiden erittäin monimutkaisten toimintojen toteuttamisen menettämättä kykyä ohjelmoida uudelleen.

Näiden ehdotusten toteuttaminen ei näinä vuosina voinut toteutua tekniikan riittämättömän kehityksen vuoksi.

Vuoden 1958 lopussa ja vuoden 1959 alkupuoliskolla puolijohdeteollisuudessa tapahtui läpimurto. Kolme miestä, jotka edustivat kolmea yksityistä amerikkalaista yritystä, ratkaisivat kolme perusongelmaa, jotka estivät integroitujen piirien luomisen. Jack Kilby alkaen Texas Instruments patentoi yhdistelmäperiaatteen, loi ensimmäiset, epätäydelliset IP-prototyypit ja toi ne massatuotantoon. Kurt Lehovec alkaen Sprague Electric Company keksi menetelmän yhdelle puolijohdesirulle muodostettujen komponenttien sähköiseksi eristämiseksi (p-n liitoseristys). P–n-liitoksen eristys)). Robert Noyce alkaen Fairchild Semiconductor keksi tavan Sähköliitäntä IC-komponentit (alumiinimetallointi) ja ehdotti parannettua versiota komponenttieristyksestä, joka perustuu Jean Hernin uusimpaan tasotekniikkaan. Jean Hoerni). 27. syyskuuta 1960 Jay Lastin bändi Jay Last) luotu Fairchild Semiconductor ensimmäinen toimiva puolijohde IP perustuu Noycen ja Ernien ideoihin. Texas Instruments, joka omisti patentin Kilbyn keksinnölle, vapautui kilpailijoita vastaan patenttisota, joka päättyi vuonna 1966 maailmanlaajuiseen ristiinlisensointitekniikoita koskevaan sopimukseen.

Mainitun sarjan varhaiset logiikkapiirit rakennettiin kirjaimellisesti standardi komponentit, joiden koot ja kokoonpanot on määritelty tekninen prosessi. Piirisuunnittelijat, jotka suunnittelivat tietyn perheen logiikkapiirit, toimivat samoilla standardidiodeilla ja transistoreilla. Vuosina 1961-1962 johtava kehittäjä rikkoi suunnitteluparadigman Sylvania Tom Longo, ensimmäistä kertaa käyttämällä erilaisia ​​IC:itä yhdessä transistorien kokoonpanot riippuen niiden toiminnoista piirissä. Vuoden 1962 lopussa Sylvania lanseerasi Longon kehittämän ensimmäisen transistori-transistorilogiikkaperheen (TTL), joka oli historiallisesti ensimmäinen integroitu logiikka, joka onnistui saamaan pitkän jalansijan markkinoilla. Analogisissa piireissä operaatiovahvistimien kehittäjä teki tämän tason läpimurron vuosina 1964-1965. Fairchild Bob Widlar.

Ensimmäinen kotimainen mikropiiri luotiin vuonna 1961 TRTI:ssä (Taganrog Radio Engineering Institute) L. N. Kolesovin johdolla. Tämä tapahtuma herätti maan tiedeyhteisön huomion, ja TRTI hyväksyttiin korkeakoulutusministeriön järjestelmän johtajaksi erittäin luotettavien mikroelektronisten laitteiden luomisen ja sen tuotannon automatisoinnin ongelmassa. L.N. Kolesov itse nimitettiin tämän ongelman koordinointineuvoston puheenjohtajaksi.

Ensimmäinen paksu hybridikalvo Neuvostoliitossa integroitu virtapiiri(sarja 201 "Trail") kehitettiin vuosina 1963-65 Tarkkuustekniikan tutkimuslaitoksessa ("Angstrem"), massatuotantoa vuodesta 1965. NIEM:n (nykyinen Argon Research Institute) asiantuntijat osallistuivat kehittämiseen.

Neuvostoliiton ensimmäinen integroitu puolijohdepiiri luotiin tasotekniikan pohjalta. Sen kehitti NII-35:ssä (silloin uudelleen nimeltään Pulsar Research Institute) 1960-luvun alussa ryhmä, joka siirrettiin myöhemmin NIIME:hen (Mikron). Ensimmäisen kotimaisen piiintegroidun piirin luominen keskittyi integroitujen piipiirien TS-100-sarjan (37 elementtiä - vastaa amerikkalaisen analogin flip-flopin piirin monimutkaisuutta) kehittämiseen ja tuotantoon sotilaallisella hyväksynnällä. IC-sarja SN-51 yritystä Texas Instruments). Prototyyppinäytteet ja tuotantonäytteet piin integroitujen piirien kopiointia varten hankittiin Yhdysvalloista. Työ suoritettiin NII-35:ssä (johtaja Trutko) ja Fryazino Semiconductor Plantissa (johtaja Kolmogorov) puolustusmääräyksen saamiseksi käytettäväksi ballististen ohjusten ohjausjärjestelmän autonomisessa korkeusmittarissa. Kehitys sisälsi kuusi standardia integroitua piitasopiiriä TS-100-sarjasta, ja pilotituotannon järjestämisen kanssa kesti kolme vuotta NII-35:ssä (1962-1965). Kesti vielä kaksi vuotta kehittää tehdastuotantoa sotilaallisella hyväksynnällä Fryazinossa (1967).

Samanaikaisesti Voronezh Semiconductor Devices -tehtaan (nyt -) keskussuunnittelutoimistossa suoritettiin integroidun piirin kehitystyötä. Vuonna 1965 A.I. Shokin vieraillessaan VZPP:ssä tehdasta käskettiin suorittamaan tutkimustyötä piimonoliittisen piirin - R&D "Titan" - luomiseksi (ministeriön määräys nro 92, 16. elokuuta, 1965), joka valmistui ennen aikataulua ja valmistui vuoden loppuun mennessä. Aihe toimitettiin onnistuneesti osavaltion komissiolle, ja 104 dioditransistorilogiikan mikropiirin sarjasta tuli ensimmäinen kiinteä saavutus solid-state-mikroelektroniikan alalla, mikä näkyi Euroopan parlamentin jäsenen 30. joulukuuta 1965 antamassa määräyksessä nro 403.

Suunnittelutasot

Tällä hetkellä (2014) suurin osa integroiduista piireistä on suunniteltu erityisillä CAD-järjestelmillä, jotka mahdollistavat tuotantoprosessien automatisoinnin ja merkittävästi nopeuttamisen, esimerkiksi topologisten fotomaskien saamisen.

Luokittelu

Integraation aste

Integrointiasteesta riippuen käytetään seuraavia integroitujen piirien nimiä:

• pieni integroitu piiri (MIS) - jopa 100 elementtiä sirua kohti,
• keskikokoinen integroitu piiri (SIS) - jopa 1000 elementtiä sirua kohti,
• suuri integroitu piiri (LSI) - jopa 10 tuhatta elementtiä sirua kohti,
• ultra-suuren mittakaavan integroitu piiri (VLSI) - yli 10 tuhatta elementtiä kiteessä.

Aikaisemmin käytettiin myös vanhentuneita nimiä: ultra-large-scale integrated circuit (ULSI) - 1-10 miljoonasta 1 miljardiin elementtiin kiteessä ja joskus giga-suuren mittakaavan integroitu piiri (GBIC) - yli 1 miljardia elementtiä kristallissa. Tällä hetkellä, 2010-luvulla, nimiä "UBIS" ja "GBIS" ei käytännössä käytetä, ja kaikki mikropiirit, joissa on yli 10 tuhatta elementtiä, luokitellaan VLSI:ksi.

Valmistustekniikka

Hybridi mikrokokoonpano STK403-090, poistettu kotelosta

• Puolijohdesiru - kaikki elementit ja elementtien väliset liitännät tehdään yhdelle puolijohdekiteelle (esimerkiksi pii, germanium, galliumarsenidi).

• Kalvon integroitu piiri - kaikki elementit ja elementtien väliset liitännät tehdään kalvojen muodossa:
  • paksu kalvo integroitu piiri;
  • ohutkalvo integroitu piiri.
• Hybridisiru (kutsutaan usein mikrokokoonpano), sisältää useita diodeja, transistoreita ja/tai muita aktiivisia elektronisia komponentteja. Mikrokokoonpano voi sisältää myös pakkaamattomia integroituja piirejä. Passiiviset mikrokokoonpanokomponentit (vastukset, kondensaattorit, induktorit) valmistetaan yleensä ohutkalvo- tai paksukalvotekniikoilla yleiselle, yleensä keraamiselle, hybridisirualustalle. Koko substraatti komponentteineen sijoitetaan yhteen suljettuun koteloon.
• Sekoitettu mikropiiri - puolijohdekiteen lisäksi se sisältää ohutkalvoisia (paksukalvoisia) passiivisia elementtejä, jotka sijaitsevat kiteen pinnalla.

Käsitellyn signaalin tyyppi

• Analoginen-digitaalinen.

Valmistustekniikat

Logiikan tyypit

Analogisten mikropiirien pääelementti ovat transistorit (bipolaarinen tai kenttäefekti). Transistorin valmistustekniikan ero vaikuttaa merkittävästi mikropiirien ominaisuuksiin. Siksi valmistustekniikka mainitaan usein mikropiirin kuvauksessa korostamiseksi Yleiset luonteenpiirteet mikropiirin ominaisuudet ja ominaisuudet. SISÄÄN nykyaikaiset tekniikat yhdistä kaksisuuntainen mieliala ja kenttätransistorit mikropiirien paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi.

• Yksinapaisiin (kenttävaikutteisiin) transistoreihin perustuvat mikropiirit ovat taloudellisimpia (virrankulutuksen suhteen):
  • MOS-logiikka (metallioksidi-puolijohdelogiikka) - mikropiirit muodostetaan kenttätransistoreista n-MOS tai s-MOS-tyyppi;
  • CMOS-logiikka (täydentävä MOS-logiikka) - jokainen logiikka elementti Mikropiiri koostuu parista komplementaarisista (komplementaarisista) kenttätransistoreista ( n-MOS ja s-MOPPI).
• Bipolaarisiin transistoreihin perustuvat mikropiirit:
  • RTL - vastus-transistori logiikka (vanhentunut, korvattu TTL:llä);
  • DTL - diodi-transistorilogiikka (vanhentunut, korvattu TTL:llä);
  • TTL - transistori-transistorilogiikka - mikropiirit on valmistettu bipolaarisista transistoreista, joissa on moniemitteritransistorit sisääntulossa;
  • TTLSh - transistori-transistorilogiikka Schottky-diodeilla - parannettu TTL, joka käyttää bipolaarisia transistoreita Schottky-efektillä;
  • ECL - emitterikytketty logiikka - bipolaarisissa transistoreissa, joiden toimintatila valitaan siten, että ne eivät mene kyllästystilaan - mikä lisää merkittävästi suorituskykyä;
  • IIL - kiinteä ruiskutuslogiikka.
• Mikropiirit, joissa käytetään sekä kenttä- että bipolaarisia transistoreita:

Käyttämällä samantyyppisiä transistoreja siruja voidaan luoda eri menetelmillä, kuten staattisilla tai dynaamisilla.

CMOS- ja TTL (TTLS) -tekniikat ovat yleisimpiä logiikkapiirejä. Kun virrankulutusta on tarpeen säästää, käytetään CMOS-tekniikkaa, missä nopeus on tärkeämpi ja virrankulutuksen säästöä ei vaadita, käytetään TTL-tekniikkaa. CMOS-mikropiirien heikko kohta on niiden haavoittuvuus staattiselle sähkölle - kosketa vain mikropiirin lähtöä kädelläsi, niin sen eheyttä ei enää taata. TTL- ja CMOS-teknologioiden kehittymisen myötä mikropiirien parametrit lähentyvät ja sen seurauksena esimerkiksi 1564-sarjan mikropiirit valmistetaan CMOS-tekniikalla ja toiminnallisuus ja sijoitus kotelossa on TTL-tekniikan kaltaisia.

ESL-teknologialla valmistetut mikropiirit ovat nopeimpia, mutta myös eniten energiaa kuluttavia, ja niitä käytettiin tuotannossa. tietokone teknologia tapauksissa, joissa tärkein parametri oli laskentanopeus. Neuvostoliitossa tuottavimmat ES106x-tyypin tietokoneet valmistettiin ESL-mikropiireillä. Nykyään tätä tekniikkaa käytetään harvoin.

Tekninen prosessi

Mikropiirien valmistuksessa käytetään fotolitografiamenetelmää (projektio, kosketus jne.), jossa piiri muodostetaan substraatille (yleensä pii), joka on saatu leikkaamalla piikiteitä timanttilevyillä ohuiksi kiekoiksi. Mikropiirielementtien pienistä lineaarisista mitoista johtuen näkyvän valon ja jopa lähellä ultraviolettisäteilyn käytöstä valaistukseen luovuttiin.

Seuraavat prosessorit valmistettiin käyttämällä UV-valoa (ArF excimer laser, aallonpituus 193 nm). Alan johtajat ottivat ITRS-suunnitelman mukaisesti käyttöön uusia teknologisia prosesseja keskimäärin kahden vuoden välein, jolloin transistorien määrä pinta-alayksikköä kohti kaksinkertaistui: 45 nm (2007), 32 nm (2009), 22 nm (2011), 14 nm:n tuotanto aloitettiin. vuonna 2014 10 nm:n prosessien kehitystä odotetaan vuoden 2018 tienoilla.

Vuonna 2015 arvioitiin uusien teknologisten prosessien käyttöönoton hidastuvan.

Laadunvalvonta

Integroitujen piirien laadun valvomiseksi käytetään laajalti niin kutsuttuja testirakenteita.

Tarkoitus

Integroidulla piirillä voi olla täydellinen, vaikka kuinka monimutkainen tahansa, toiminnallisuus - jopa koko mikrotietokone (yksisiruinen mikrotietokone).

Analogiset piirit

Analoginen integroitu (mikro)järjestelmä (AIS, TAVOITTEET) - integroitu piiri, jonka tulo- ja lähtösignaalit vaihtelevat jatkuvan funktion lain mukaan (eli ne ovat analogisia signaaleja).

Texas Instruments loi laboratorioprototyypin analogisesta IC:stä Yhdysvalloissa vuonna 1958. Se oli vaihesiirtogeneraattori. Vuonna 1962 ilmestyi ensimmäinen sarja analogisia mikropiirejä - SN52. Se sisälsi pienitehoisen matalataajuisen vahvistimen, operaatiovahvistimen ja videovahvistimen.

Neuvostoliitossa saatiin laaja valikoima analogisia integroituja piirejä 1970-luvun loppuun mennessä. Niiden käyttö on mahdollistanut laitteiden luotettavuuden lisäämisen, laitteiden asennuksen yksinkertaistamisen ja usein jopa poistamisen tarpeen. Huolto operaation aikana.

Alla on osittainen luettelo laitteista, joiden toiminnot voidaan suorittaa analogisilla IC:illä. Usein yksi mikropiiri korvaa useita niistä kerralla (esimerkiksi K174XA42 sisältää kaikki superheterodyne-FM-radiovastaanottimen komponentit).

• Suodattimet (mukaan lukien pietsosähköinen vaikutus).
• Analogiset kertoimet.
• Analogiset vaimentimet ja säädettävät vahvistimet.
• Virtalähteen stabilisaattorit: jännitteen ja virran stabilisaattorit.
• Hakkuriteholähteen ohjausmikropiirit.
• Signaalin muuntimet.
• Erilaisia ​​antureita.

Analogisia mikropiirejä käytetään äänenvahvistus- ja äänentoistolaitteissa, videonauhureissa, televisioissa, viestintälaitteissa, mittauslaitteissa, analogisissa tietokoneissa jne.

Analogisissa tietokoneissa

• Operaatiovahvistimet (LM101, μA741).

Virtalähteissä

Jännitteen stabilointisiru KR1170EN8

• Lineaariset jännitteen stabilisaattorit (KR1170EN12, LM317).
• Kytkentäjännitteen stabilisaattorit (LM2596, LM2663).

Videokameroissa ja kameroissa

• CCD-matriisit (ICX404AL).
• CCD-ryhmät (MLX90255BA).

Äänenvahvistus- ja äänentoistolaitteissa

• Äänitaajuustehovahvistimet (LA4420, K174UN5, K174UN7).
• Dual UMZCH stereofonisille laitteille (TDA2004, K174UN15, K174UN18).
• Erilaiset säätimet (K174UN10 - kaksikanavainen UMZCH elektronisella taajuusvasteen säädöllä, K174UN12 - kaksikanavainen äänenvoimakkuuden ja tasapainon säätö).

Mittauslaitteissa Radiolähetys- ja vastaanottolaitteissa

• AM-signaalin ilmaisimet (K175DA1).
• FM-signaalin ilmaisimet (K174UR7).
• Sekoittimet (K174PS1).
• Suurtaajuusvahvistimet (K157ХА1).
• Välitaajuusvahvistimet (K157ХА2, K171UR1).
• Yksisiruiset radiovastaanottimet (K174ХА10).

televisioissa

• Radiokanavalla (K174UR8 - vahvistin AGC:llä, IF-kuva- ja äänitunnistin, K174UR2 - IF-kuvajännitevahvistin, synkroninen ilmaisin, esivahvistin videosignaali, näppäin automaattinen vahvistuksen säätöjärjestelmä).
• Kromaattisuuskanavassa (K174AF5 - värillisten R-, G-, B-signaalien muotoilija, K174ХА8 - elektroninen kytkin, vahvistin-rajoitin ja väritietosignaalien demodulaattori).
• Skannausyksiköissä (K174GL1 - kehysskannausgeneraattori).
• Kytkentä-, synkronointi-, korjaus- ja ohjauspiireissä (K174AF1 - amplitudin tahdistussignaalin valitsin, vaakataajuuspulssigeneraattori, signaalin automaattisen taajuuden ja vaiheen säätöyksikkö, vaakasuuntainen pääpulssigeneraattori, K174UP1 - kirkkaussignaalin vahvistin, elektroninen säädin lähtösignaalin heilahdus ja mustan taso).

Tuotanto

Siirtyminen submikronin kokoisiin integroitujen elementtien kokoon vaikeuttaa AIMS:n suunnittelua. Esimerkiksi MOS-transistoreilla, joilla on lyhyt porttipituus, on useita ominaisuuksia, jotka rajoittavat niiden käyttöä analogisissa lohkoissa: korkea matalataajuinen välkyntäkohina; kynnysjännitteen ja kaltevuuden voimakas leviäminen, mikä johtaa differentiaali- ja operaatiovahvistimien suuren esijännitteen ilmaantumiseen; Pienen signaalin vastuksen pieni arvo ja kaskadien vahvistus aktiivisella kuormalla; p-n-liitosten alhainen läpilyöntijännite ja nielulähdeväli, mikä aiheuttaa syöttöjännitteen laskun ja laskun dynaaminen alue.

Tällä hetkellä analogisia mikropiirejä valmistavat monet yritykset: Analog Devices, Analog Microelectronics, Maxim Integrated Products, National Semiconductor, Texas Instruments jne.

Digitaaliset piirit

Digitaalinen integroitu piiri(digitaalinen mikropiiri) on integroitu piiri, joka on suunniteltu muuntamaan ja käsittelemään signaaleja, jotka muuttuvat diskreetin funktion lain mukaan.

Digitaaliset integroidut piirit perustuvat transistorikytkimiin, jotka voivat olla kahdessa vakaassa tilassa: auki ja kiinni. Transistorikytkimien käyttö mahdollistaa erilaisten loogisten, laukaisu- ja muiden integroitujen piirien luomisen. Digitaalisia integroituja piirejä käytetään elektronisten tietokoneiden (tietokoneiden), automaatiojärjestelmien jne. erillisissä tietojenkäsittelylaitteissa.

• Puskurimuuntimet
• (Mikro)prosessorit (mukaan lukien tietokoneiden suorittimet)
• Sirut ja muistimoduulit
• FPGA:t (ohjelmoitavat integroidut logiikkapiirit)

Digitaalisilla integroiduilla piireillä on useita etuja analogisiin verrattuna:

• Pienempi virrankulutus liittyvät pulssittujen sähköisten signaalien käyttöön digitaalisessa elektroniikassa. Vastaanottaessa ja muunnettaessa tällaisia ​​signaaleja elektronisten laitteiden (transistorien) aktiiviset elementit toimivat "avain"-tilassa, eli transistori on joko "avoin" - mikä vastaa korkean tason signaalia (1) tai "suljettu". ” - (0), ensimmäisessä tapauksessa Transistorissa ei ole jännitehäviötä, toisessa sen läpi ei kulje virtaa. Molemmissa tapauksissa virrankulutus on lähellä nollaa, toisin kuin analogisissa laitteissa, joissa transistorit ovat suurimman osan ajasta välitilassa (aktiivisessa) tilassa.
• Korkea melunsieto digitaalisiin laitteisiin liittyy suuri ero korkean (esimerkiksi 2,5-5 V) ja matalan (0-0,5 V) signaalin välillä. Tilavirhe on mahdollinen sellaisella häiriötasolla, että korkea taso tulkitaan matalaksi ja päinvastoin, mikä on epätodennäköistä. Sitä paitsi sisään digitaaliset laitteet Virheiden korjaamiseen on mahdollista käyttää erikoiskoodeja.
• Suuri ero korkean ja matalan tason signaalitilojen tasoissa (looginen "0" ja "1") ja melko laaja valikoima niiden sallittuja muutoksia tekee digitaalitekniikasta herkän elementtiparametrien väistämättömälle hajaantumiselle integroidussa tekniikassa, eliminoi tarve valita komponentteja ja konfiguroida säätöelementtejä digitaalisissa laitteissa.

Analogi-digitaalipiirit

Analogista digitaaliseen integroitu piiri(analogi-digitaalinen mikropiiri) - integroitu piiri, joka on suunniteltu muuttamaan diskreetin funktion lain mukaan vaihtelevat signaalit signaaleiksi, jotka vaihtelevat jatkuvan funktion lain mukaan ja päinvastoin.

Usein yksi siru suorittaa useiden laitteiden toimintoja kerralla (esimerkiksi peräkkäiset approksimaatio-ADC:t sisältävät DAC:n, joten ne voivat suorittaa kaksisuuntaisia ​​muunnoksia). Luettelo laitteista (epätäydellinen), joiden toiminnot voidaan suorittaa analogisesta digitaaliseen IC:t:

• digitaali-analogia (DAC) ja analogia-digitaalimuuntimet (ADC);
• analogiset multiplekserit (kun taas digitaaliset (de)multiplekserit ovat puhtaasti digitaalisia IC:itä, analogiset multiplekserit sisältävät digitaalisia logiikkaelementtejä (yleensä dekooderin) ja voivat sisältää analogisia piirejä);
• lähetin-vastaanottimet (esimerkiksi verkkoliitännän lähetin-vastaanotin Ethernet);
• modulaattorit ja demodulaattorit;
  • radiomodeemit;
  • Teksti-TV, VHF-radiotekstin dekooderit;
  • Nopeat Ethernet- ja optiset linjalähetin-vastaanottimet;
  • Puhelinverkkoyhteys modeemit;
  • digitaaliset TV-vastaanottimet;
  • optinen tietokoneen hiiri anturi;
• virtalähteen mikropiirit elektronisille laitteille - stabilisaattorit, jännitemuuntimet, virtakytkimet jne.;
• digitaaliset vaimentimet;
• vaihelukitun silmukan (PLL) piirit;
• kellon synkronoinnin generaattorit ja taajuuden palauttajat;
• perusmatriisikiteet (BMC): sisältää sekä analogisia että digitaalisia piirejä.

Chip sarja

Analogisia ja digitaalisia mikropiirejä valmistetaan sarjassa. Sarja on ryhmä mikropiirejä, joilla on yksi suunnittelu ja tekninen suunnittelu ja jotka on tarkoitettu yhteiskäyttöön. Saman sarjan mikropiireillä on pääsääntöisesti samat virtalähteen jännitteet ja ne on sovitettu tulo- ja lähtöresistanssien ja signaalitasojen suhteen.

Asunnot

Pinta-asennettavat IC-paketit

Mikrokokoonpano avoimen kehyksen mikropiirillä, joka on hitsattu painettuun piirilevyyn

Tarkkoja nimiä

Maailmanmarkkinat

Vuonna 2017 globaalien integroitujen piirien markkinoiden arvo oli 700 miljardia dollaria.

Syyskuun 12. päivänä 1958 Texas Instrumentsin (TI) työntekijä Jack Kilby esitteli johdolle outoa laitetta - laitetta, joka tehtiin kahdesta 11,1 x 1,6 mm:n piipalasta, jotka oli liimattu mehiläisvahalla lasialustalle. Se oli kolmiulotteinen malli - generaattorin integroidun piirin (IC) prototyyppi, joka osoitti mahdollisuuden valmistaa kaikki piirielementit yhdestä puolijohdemateriaalista. Tätä päivämäärää vietetään elektroniikan historiassa integroitujen piirien syntymäpäivänä.

Integroidut piirit (sirut, IC:t) sisältävät elektroniset laitteet vaihtelevan monimutkaisuuden, jossa kaikki samanlaiset elementit valmistetaan samanaikaisesti yhdessä teknisessä syklissä, ts. integroidun teknologian avulla. Toisin kuin painetut piirilevyt(jossa kaikki liitäntäjohtimet valmistetaan samanaikaisesti yhdellä jaksolla integroidun teknologian avulla), vastukset, kondensaattorit, diodit ja transistorit muodostetaan samalla tavalla IC:issä. Lisäksi useita IC:itä valmistetaan samanaikaisesti, kymmenistä tuhansiin

Aikaisemmin erotettiin kaksi IC-ryhmää: hybridi ja puolijohde

Hybridi-IC:issä (HIC) kaikki johtimet ja passiiviset elementit muodostetaan mikropiirisubstraatin (yleensä keraamisen) pinnalle integroidun teknologian avulla. Aktiiviset elementit pakattujen diodien, transistorien ja puolijohde-IC-kiteiden muodossa asennetaan alustalle yksitellen, manuaalisesti tai automaattisesti

Puolijohde-IC:issä yhdistävät, passiiviset ja aktiiviset elementit muodostetaan yhdessä teknisessä syklissä puolijohdemateriaalin pinnalle tunkeutumalla osittain sen tilavuuteen diffuusiomenetelmillä. Samaan aikaan yhdelle puolijohdekiekolle valmistetaan useista kymmenistä useisiin tuhansiin IC:itä

Ensimmäiset hybridi-IC:t.

GIS on mikromoduulien ja keraamisten levyjen asennusteknologian kehitystyön tuote. Siksi ne ilmestyivät huomaamatta; GIS:llä ei ole yleisesti hyväksyttyä syntymäaikaa eikä yleisesti tunnustettua kirjoittajaa.

Puolijohde-IC:t olivat luonnollinen ja väistämätön seuraus puolijohdeteknologian kehityksestä, mutta ne vaativat uusien ideoiden ja uuden teknologian luomista, joilla on sekä syntymäaikansa että tekijänsä.

Ensimmäiset hybridi- ja puolijohdepiirit ilmestyivät Neuvostoliitossa ja Yhdysvalloissa lähes samanaikaisesti ja toisistaan ​​riippumatta

1940-luvun lopulla yhdysvaltalainen Centralab-yhtiö kehitti perusperiaatteet paksukalvokeraamipohjaisten piirilevyjen valmistukseen.

Ja 1950-luvun alussa RCA-yhtiö keksi ohutkalvoteknologian: ruiskuttamalla erilaisia ​​materiaaleja tyhjiössä ja kerrostamalla ne maskin kautta erityisille substraateille, he oppivat valmistamaan samanaikaisesti useita miniatyyrikalvoja, jotka yhdistävät johtimia, vastuksia ja kondensaattoreita yhdelle. keraaminen alusta

Paksukalvoteknologiaan verrattuna ohutkalvotekniikka tarjosi mahdollisuuden pienempikokoisten topologiaelementtien tarkempaan valmistukseen, mutta vaati monimutkaisempia ja kalliimpia laitteita. Paksukalvo- tai ohutkalvotekniikalla keraamisille levyille valmistettuja laitteita kutsutaan "hybridipiireiksi".

Mutta mikromoduulista tuli hybridi-integroitu piiri sillä hetkellä, kun siinä käytettiin pakkaamattomia transistoreita ja diodeja ja rakenne suljettiin yhteiseen koteloon

Neuvostoliitossa

Ensimmäiset GIS-moduulit ("Kvant"-tyyppiset moduulit, myöhemmin nimetty IS-sarjaksi 116) Neuvostoliitossa kehitettiin vuonna 1963 NIIRE:ssä (myöhemmin NPO Leninets, Leningrad) ja samana vuonna sen koetehdas aloitti sarjatuotannon. Näissä GIS:issä käytettiin aktiivisina elementteinä puolijohde-IC:itä "R12-2", jotka Riga Semiconductor Devices Plant kehitti vuonna 1962.

Kvant-moduulit olivat epäilemättä ensimmäiset GIS-maailmassa kaksitasoiset integraatiot - ne käyttivät puolijohde-IC:itä erillisten pakattujen transistoreiden sijaan aktiivisina elementteinä.

YHDYSVALLOISSA

IBM ilmoitti ensimmäisen kerran vuonna 1964 paksukalvoisen GIS:n ilmestymisestä uuden IBM System / 360 -tietokoneen pääelementtipohjaksi.

Fairchildin ”Micrologic”-sarjan puolijohdepiirit ja TI:n ”SN-51”-sarjan puolijohdepiirit olivat edelleen saavuttamattoman harvinaisia ​​ja kohtuuttoman kalliita kaupalliseen käyttöön suuren tietokoneen rakentamisessa. Siksi IBM Corporation, joka otti pohjaksi litteän mikromoduulin suunnittelun, kehitti paksukalvoisten GIS-sarjansa, jonka yleisnimi (toisin kuin "mikromodulit") on "SLT-moduulit" (Solid Logic Technology - solid logic technology. Yleensä sana "solid" käännetään venäjäksi "kiinteäksi". ”, mikä on täysin epäloogista. Itse asiassa IBM otti käyttöön termin "SLT-moduulit" vastakohtana termille "mikromoduuli", ja sen pitäisi kuvastaa niiden eroa. Sanalla "kiinteä" on muita merkityksiä - "kiinteä", " kokonainen", joka korostaa onnistuneesti eroa "SLT-moduulien" ja "mikromoduulien" välillä

SLT-moduuli oli neliömäinen keraaminen paksukalvomikrolevy, jossa oli sisään painetut pystytapit. Liitosjohtimet ja vastukset levitettiin sen pinnalle silkkipainatuksella ja pakkaamattomat transistorit asennettiin. SLT-moduulin viereen asennettiin tarvittaessa kondensaattoreita

Vaikka SLT-moduulit ovat ulkoisesti lähes identtisiä (mikromoduulit ovat hieman korkeampia), ne eroavat litteistä mikromoduuleista suuremman elementtitiheyden, alhaisen virrankulutuksen, korkean suorituskyvyn ja korkean luotettavuuden suhteen.

Lisäksi SLT-tekniikka oli melko helppo automatisoida, joten niitä pystyttiin valmistamaan riittävän alhaisilla kustannuksilla käytettäväksi kaupallisissa laitteissa. Juuri tätä IBM tarvitsi. IBM:n jälkeen muut yritykset alkoivat tuottaa GIS:ää, jolle GIS:stä tuli kaupallinen tuote.

Helmikuun alussa 2014, 55 vuotta siitä, kun maailmanyhteisöön ilmestyi sellainen olennainen osa modernia piiritekniikkaa kuin integroitu piiri.

Muistutamme, että vuonna 1959 Yhdysvaltain liittovaltion patenttivirasto myönsi Texas Instrumentsille patentin integroidun piirin luomiseksi.

Tämä tapahtuma huomattiin elektroniikan aikakauden ja kaikkien sen käytöstä koituvien etujen syntymäksi.

Itse asiassa integroitu piiri on useimpien tuntemiemme sähkölaitteiden perusta.

Ajatus integroidun piirin luomisesta syntyi ensimmäisen kerran viime vuosisadan 50-luvun alussa. Tärkein argumentti sen ulkonäön puolesta oli sähkölaitteiden pienentäminen ja kustannusten alentaminen. Ajatukset sen toteuttamisesta olivat pitkään yksinkertaisesti ilmassa huolimatta siitä, että piiritekniikan alat, kuten televisio ja radio, sekä tietokonetekniikka kehittyivät aktiivisesti maailmassa.

Integroidun piirin luominen merkitsi tarpeettomien johtojen, asennuspaneeleiden ja eristyksen luopumista diodeja ja puolijohdetransistoreja käyttävien piirien tuotannossa. Pitkään aikaan kukaan ei kuitenkaan onnistunut toteuttamaan tällaisia ​​ajatuksia. Ensimmäinen mikropiiri esiteltiin vuonna 1958 vasta sellaisen lahjakkaan ja moderneille tiedemiehille tunnetun insinöörin aktiivisen työn jälkeen, kuten Jack Kilby (fysiikan Nobel-palkinnon voittaja integroidun piirin keksimisestä vuonna 2000). Melkein kuusi kuukautta myöhemmin yritys, jolle Kilby työskenteli (Texas Instruments), patentoi keksinnön.

Tietenkin nyt voimme todeta, että saksalaisen tiedemiehen Kilbyn ensimmäinen mikropiiri oli täysin käyttökelvoton. Sen pohjalta luotiin kuitenkin yhä enemmän myöhempiä integroituja piirejä, joista yksi oli Robert Noycen tekniikka - piitasoinen siru.

R. Noyce toimi korkeassa asemassa Fairchald Semiconductorissa, tarkemmin sanottuna, hän oli yksi sen perustajista. Noycen työ patentoitiin melkein heti Kilbyn patentin saamisen jälkeen. Toisin kuin Kilbyn siru, Noycen kehitys on kuitenkin saavuttanut suosiota suurten sähkölaitteiden valmistajien keskuudessa. Tämä aiheutti kiistan Texas Instrumentsin ja Fairchald Semiconductorin välillä ja sitä seuranneen oikeudenkäynnin vuoteen 1969 asti. Tämän seurauksena Noyce nimettiin ensimmäiseksi mikropiirien keksijäksi. Vaikka tämä olosuhteiden yhteensattuma ei häirinnyt kummankaan yrityksen omistajia ollenkaan. Muutamaa vuotta aiemmin he päätyivät yksimieliseen päätökseen ja tunnustivat molemmat tutkijat integroidun piirin perustajiksi yhtäläisin oikeuksin ja antoivat heille Yhdysvaltain tiede- ja insinööriyhteisöjen korkeimmat palkinnot - National Medal of Science ja National Medal of Technology. .

Jos kaivaat syvälle menneisyyteen, voit sanoa varmuudella, että ennen kuin Noyce ja Kilby esittelivät mikropiirin maailmalle, melko suuri joukko tutkijoita työskenteli tämän idean parissa ja ehdotti yhtä edistyneitä malleja. Heidän joukossaan on insinööri Werner Jacobi (Saksa). Hänen kehitystyönsä jopa patentoitiin vuonna 1949. Patentissa insinööri luonnosteli mikropiirin suunnittelun, joka koostuu 5 transistorista yhteisellä substraatilla. Myöhemmin, vuonna 1952, englantilainen insinööri D. Dammer kuvasi periaatteen piirikomponenttien integroimisesta yhdeksi yksiköksi. Toisen viiden vuoden kuluttua Jeffrey Dummer julkisti ensimmäisen toimivan esimerkin integroidun piirin flip-flopista, joka perustuu neljään transistoriin. Valitettavasti englantilaiset sotilasasiantuntijat eivät arvostaneet Dummerin keksintöä, vaikka heidän olisi pitänyt. Tämän seurauksena kaikki tiedemiehen työ keskeytettiin. Myöhemmin Dummerin keksintöä kutsuttiin nykyaikaisten mikropiirien esi-isäksi, ja itse tiedemiestä kutsuttiin integroidun piirin profeetoksi.

Vuonna 1957 Yhdysvallat hyväksyi toisen insinöörin, Bernard Oliverin, patenttihakemuksen hänen kuvaamalleen tekniikalle monoliittisen lohkon valmistamiseksi kolmea tasotransistoria käyttäen.

Nykyaikaisen mikropiirin profeettojen nimien joukossa ovat insinööri Harvick Johnsonin nimikirjaimet, joka patentoi useita tyyppejä piirien elektronisten komponenttien luomiseen yhdelle sirulle, mutta ei koskaan saanut yhtä asiakirjaa, joka mahdollistaisi hänen löytöjensä toteuttamisen. Yhtä näistä menetelmistä käytti Jack Kilby, joka sai kaikki Johnsonin laakerit.

6. helmikuuta 1959, tasan 55 vuotta sitten, Yhdysvaltain liittovaltion patenttivirasto on myöntänyt Texas Instrumentsille patentin integroidun piirin keksinnölle. Siten tekniikan synty tunnustettiin virallisesti, jota ilman meillä ei tänään olisi käsillämme valtaosaa tuntemistamme elektronisista laitteista ja niihin liittyvistä ominaisuuksista.

Ajatus integroidusta piiristä 50-luvun lopulla, kuten sanotaan, oli ilmassa. Transistori on jo luotu; nopeasti kehittyvät radio- ja televisiopiirit, tietokonetekniikasta puhumattakaan, vaativat ratkaisujen etsimistä miniatyrisointiin; Kuluttajamarkkinat tarvitsivat halvempia laitteita. Ajatus heittää kaikki tarpeeton pois piiristä, jossa käytetään puolijohdetransistoreja ja -diodeja (kiinnityspaneelit, johdot, kotelot ja eristimet), kokoamalla sen olemus yhdeksi "tiileksi" - n-p-liitoksiksi - joutui väistämättä jonkun mieleen.

Ja niin kävi. Hän on saapunut. Lisäksi useita lahjakkaita insinöörejä kerralla, mutta vain yhtä heistä pidetään nykyään "integroidun piirin isänä" - Jack Kilby, Texas Instrumentsin työntekijä, jolle myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto vuonna 2000 sen keksimisestä. integroitu piiri. 24. heinäkuuta 1958 hän kirjoitti idean uudesta laitteesta työpäiväkirjaansa, 12. syyskuuta hän esitteli mikropiiristä toimivaa näytettä, valmistettiin ja haki patenttia ja vastaanotti sen 6. helmikuuta 1959. .

Rehellisyyden nimissä on myönnettävä, että Kilbyn germaniumsirun muotoilu ei käytännössä sovellu teolliseen kehittämiseen, mitä ei voida sanoa Robert Noycen kehittämästä piitasoisesta sirusta.

Robert Noyce, joka työskenteli Fairchald Semiconductorissa (hän ​​oli yksi tämän yrityksen perustajista), lähes samanaikaisesti ja Kilbystä riippumatta, kehitti oman versionsa integroidusta piirisuunnittelusta, patentoi sen ja... syöksyi Texas Instrumentsin ja Fairchald Semiconductorin osaksi 10 vuotta kestänyt jatkuva patenttisota, joka päättyi 6. marraskuuta 1969 Yhdysvaltain patentti- ja tullioikeuden hovioikeuden päätös, jonka mukaan mikropiirin ainoana keksijänä tulisi katsoa... Robert Noyce! Yhdysvaltain korkein oikeus vahvisti tämän päätöksen.

Kuitenkin jo ennen tuomioistuimen tuomiota, vuonna 1966, yritykset sopivat tunnustavansa toistensa yhtäläisiksi oikeuksiksi integroituun piiriin, ja molemmat keksijät, Kilby ja Noyce, saivat samat korkeimmat palkinnot Yhdysvaltain tiede- ja insinööriyhteisöiltä: National Medal. tiede ja kansallinen teknologiamitali.

Mutta oli muita, jotka paljon aikaisemmin kuin Kilby ja Noyce muotoilivat suunnitteluperiaatteen ja jopa patentoivat integroidun piirin. Saksalainen insinööri Werner Jacobi piirtää vuoden 1949 patentissaan 5 transistorin mikropiirin yhteiselle alustalle. Englantilainen radioinsinööri Geoffrey Dummer kuvasi 7. toukokuuta 1952 periaatetta piirikomponenttien integroimisesta yhdeksi yksiköksi julkisessa puheessaan elektroniikkakomponentteja käsittelevässä symposiumissa Washingtonissa (Jack Kilby, muuten, oli myös läsnä tässä symposiumissa); vuonna 1957 hän esitteli toimivan esimerkin maailman ensimmäisestä integroidusta piirilaukaisimesta, jossa on 4 transistoria. Britannian sotilasosaston asiantuntijat eivät ymmärtäneet uutta tuotetta eivätkä arvostaneet sen mahdollisuuksia. Työ suljettiin. Myöhemmin Dummeria kutsuttiin "integroidun piirin profeetoksi" kotimaassaan; hänet kutsuttiin osallistumaan moniin kansallisiin ja kansainvälisiin elektroniikkateknologian kehittämishankkeisiin.

USA:ssa saman vuoden lokakuussa Bernard Oliver jätti patenttihakemuksen, jossa kuvattiin menetelmä kolmen tasotransistorin monoliittisen lohkon valmistamiseksi. Insinööri Harvick Johnson esitti 21. toukokuuta 1953 ehdotuksen useista tavoista muodostaa erilaisia ​​elektronisia piirikomponentteja yhdelle sirulle. On hauskaa, että Jack Kilby toteutti ja patentoi itsenäisesti yhden Johnsonin ehdottamista vaihtoehdoista kuusi vuotta myöhemmin. Hämmästyttävä!

Yksityiskohtaiset elämäkerrat kaikista integroidun piirin keksijistä, kuvaukset tapahtumista ja olosuhteista suuren, uskallanko sanoa, keksinnöstä löytyy helposti kuka tahansa nykyään: kaikki tämä on Internetissä. Mikropiirin syntymäpäivänä haluaisin "antaa sanan" kaikille kolmelle: Jeffrey Dummerille, Jack Kilbylle ja Robert Noycelle. Eri aikoina haastatteluissa he jakoivat muistoja "kuinka se oli", ajatuksiaan ja kokemuksiaan. Valitsin muutamia sanontoja, jotka olivat mielestäni mielenkiintoisia...

Jeffrey Dummer:
”Transistorin ja puolijohdetyön myötä nykyään näyttää siltä, ​​että kysymys elektronisten laitteiden luomisesta kiinteän lohkon muodossa ilman kytkentäjohtoja voidaan nostaa esiin. Tämä lohko voi koostua kerroksista eristäviä, johtavia, tasasuuntaavia ja signaalia vahvistavia materiaaleja. Komponenttien elektronisten toimintojen määritteleminen ja niiden oikea liittäminen voidaan tehdä leikkaamalla yksittäisistä kerroksista osia."
”Yhdessä kirjassani selitin epäonnistumiseni suureksi väsymykseksi loputtomista byrokraattisista sodista, mutta ehkä tämä ei ole ainoa syy. Tosiasia on, että kukaan ei halunnut ottaa riskejä. Sotaosasto ei tee sopimusta laitteesta, jota ei ole saatettu teolliseen standardiin. Jotkut kehittäjät eivät halunneet ottaa itselleen tuntematonta tehtävää. Kyseessä on kana ja muna -tilanne. Amerikkalaiset ovat taloudellisia seikkailijoita, ja tässä maassa (eli Englannissa. - Yu.R.) kaikki tapahtuu liian hitaasti."

Jack Kilby:
"Transistorin ilmestymisen jälkeen kiinnostus sitä kohtaan, jota vähän aikaa sitten alettiin kutsua "pienoisiksi", heräsi uudelleen. Se ei koskaan ollut itsetarkoitus, mutta suurelle määrälle sovelluksia tuntui erittäin kätevältä kerätä enemmän komponentteja yhteen paikkaan ja pakata ne tiiviisti. Ja sitten laivasto aloitti läheisyyssulakkeiden projektin. He todella tarvitsivat laitteen, jossa kaikki elektroniset komponentit koottiin enintään neliötuuman levylle. He olivat jo käyttäneet melkoisen summan rahaa, mutta eivät silti saaneet mitä halusivat... Transistori ratkaisi kaikki ongelmat. Yleensä silloin ja nyt, jos sinulla on uusi tuote ja se kiinnostaa armeijaa tai voit järjestää sen siten, että se kiinnostaa armeijaa, sinulla on yleensä ei ole ongelmia työskennellä, koska sinulla on rahoitusta. Tämä oli totta noina kaukaisina aikoina, ja se on totta nyt."

”Päämotiivi integroidun piirin parissa työskentelylle oli laitteiden valmistuskustannusten alentaminen. Totta, en tuolloin oikein kuvitellut mahdollisen kustannusten alenemisen laajuutta ja kuinka paljon halpatekijä laajentaisi elektroniikan sovellusaluetta täysin eri alueilla. Vuonna 1958 yksi piitransistori, joka ei myöskään myynyt kovin hyvin, maksoi noin 10 dollaria. Nykyään 10 dollarilla voi ostaa yli 100 miljoonaa transistoria. En olisi voinut ennakoida tätä. Ja olen varma, että kukaan ei kuvitellut tämän olevan mahdollista."

”Aloitimme ensimmäisen mikrolaskimen (kuvassa) kehittämisen laajentaaksemme integroitujen piirien markkinoita: massamarkkinat ovat heille tärkeitä. Ensimmäiset laskimet myimme 500 dollarilla, nykyään ne myydään 4–5 dollarilla ja niistä on tullut kertakäyttötuote. Tässä on kysymys halvemmista hinnoista."

”Onko integroidun piirin keksintö elämäni suurin saavutukseni? Oi, ehdottomasti!..."

Robert Noyce:
"Fairchildissä aloimme työstää suunnitteluprojektia, jota armeija kutsui "molekyylitekniikaksi". Sen rahoitti Ilmavoimat. Oletuksena oli, että meidän pitäisi luoda jonkinlainen rakenne, joka rakennetaan molekyyli-molekyylillä tai jopa atomi-atomin rakenteista. Ja tällaisen rakenteen tulisi suorittaa elektronisen laitteen toimintoja. Tämä ei ollut juuri meidän profiilimme, sillä elektroniikkateollisuuden vahvuus on aina ollut yksinkertaisista elementeistä jotain syntetisoiminen sen sijaan, että yritetään keksiä monimutkaisia ​​elementtejä. Luodaan yksinkertaisia ​​piirielementtejä: kondensaattorit, vastukset, vahvistinelementit, diodit jne., ja sitten niistä syntetisoidaan tarvittava toiminto. Pohjimmiltaan jokin on mennyt pieleen molekyylitekniikassa."

”Kysyt, oliko integroituihin piireihin siirtyminen ensisijaisesti markkinointipäätös. Mielestäni ei. Luulen, että useimpia tämän tyyppisiä edistysaskeleita eivät markkinoijat ennustaneet, eivätkä he ole tietoisesti valmistaneet niitä. Ne syntyivät pikemminkin logiikasta tekninen kehitys. Sitä aikaa voisi luonnehtia seuraavasti: ”Nyt voimme tehdä tämän. Mikset yritä myydä sitä?" Ja tänään tulee joku markkinoinnista ja sanoo: "Jos meillä olisi tämä, voisimme myydä sen." Tunnetko missä ero on? Integroidun piirin tapauksessa jännittävintä oli tunne, että tälle laitteelle on tarvetta. Jokaisella on. Armeija, siviilit... Katsos, kaikki!"