Ensimmäinen integroitu piiri. Integroidun piirin keksinnön historia. alentaa laitteiden kustannuksia

Johdanto

Ensimmäisten tietokoneiden ilmestymisen jälkeen ohjelmistokehittäjät ovat haaveilleet laitteistosta, joka on suunniteltu ratkaisemaan heidän ongelmansa. Siksi ajatus erityisten integroitujen piirien luomisesta, joita voidaan teroittaa tietyn tehtävän tehokkaaseen toteuttamiseen, on ilmestynyt jo kauan sitten. Tässä on kaksi kehityspolkua:

• Ns. erikoistuneiden räätälöityjen integroitujen piirien käyttö (ASIC - Application Specific Integrated Circuit). Kuten nimestä voi päätellä, valmistajat valmistavat tällaisia ​​mikropiirejä laitteisto tietyn tehtävän tai tehtäväalueen tehokkaan täytäntöönpanon mukaisesti. Niillä ei ole universaalisuutta, kuten perinteisillä mikropiireillä, mutta ne ratkaisevat niille osoitetut tehtävät monta kertaa nopeammin, joskus suuruusluokittain.
• Sirujen luominen uudelleenkonfiguroitavalla arkkitehtuurilla. Ajatuksena on, että tällaiset sirut tulevat ohjelmistokehittäjälle tai käyttäjälle ohjelmoimattomassa tilassa ja hän voi toteuttaa niille itselleen parhaiten sopivan arkkitehtuurin. Katsotaanpa tarkemmin niiden kehitysprosessia.

Ajan myötä ilmestyi suuri määrä erilaisia ​​mikropiirejä uudelleenkonfiguroitavalla arkkitehtuurilla (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 tehtävien ratkaisemiseen tarvittavat toiminnot täydellisen disjunktiivin muodossa normaali muoto(täydellinen DNF). Ensimmäiset vuonna 1970 ilmestyivät PROM-mikropiirit, jotka kuuluvat nimenomaan PLD-laitteiden luokkaan. Jokaisessa piirissä oli kiinteä JA-logiikkafunktioiden joukko, joka oli kytketty ohjelmoitaviin TAI-logiikkatoimintoihin. Tarkastellaan esimerkiksi PROM-laitetta, jossa on 3 tuloa (a,b ja c) ja 3 lähtöä (w,x ja y) (kuva 2).

Riisi. 2. PROM-siru

Ennalta määritellyn taulukon AND avulla toteutetaan kaikki mahdolliset konjunktiot syöttömuuttujiin, joita voidaan sitten mielivaltaisesti yhdistää OR-elementeillä. Siten lähdössä mikä tahansa kolmen muuttujan funktio voidaan toteuttaa täydellisenä DNF:nä. Jos esimerkiksi ohjelmoit ne TAI-elementit, jotka on ympyröity punaisella kuvassa 2, tulosteet ovat funktioita w=a x=(a&b) ; y=(a&b)^c.

Alun perin PROM-sirut suunniteltiin tallentamaan ohjelmakäskyjä ja vakioarvoja, ts. suorittaa tietokoneen muistin toimintoja. Kehittäjät käyttävät niitä kuitenkin myös yksinkertaisten logiikkatoimintojen toteuttamiseen. Itse asiassa sirun PROM:ia voidaan käyttää minkä tahansa logiikkalohkon toteuttamiseen, kunhan siinä on pieni määrä tuloja. Tämä ehto seuraa siitä tosiasiasta, että elementtien AND matriisi on tiukasti määritelty EPROM-mikropiireissä - siinä toteutuvat kaikki mahdolliset konjunktiot tuloista, eli elementtien AND määrä on yhtä suuri kuin 2 * 2 n, missä n on luku tuloista. On selvää, että luvun n kasvaessa taulukon koko kasvaa hyvin nopeasti.

Seuraavaksi vuonna 1975 ilmestyivät niin sanotut ohjelmoitavat logiikkataulukot (PLM). Ne ovat jatkoa PROM-mikropiirien idealle - PLA koostuu myös AND- ja OR-taulukoista, mutta toisin kuin PROM, molemmat taulukot ovat ohjelmoitavia. Tämä mahdollistaa suuremman joustavuuden tällaisissa mikropiireissä, mutta ne eivät ole koskaan olleet yleisiä, koska signaalien kulkeminen ohjelmoitavien yhteyksien kautta kestää paljon kauemmin kuin ennalta määritettyjen vastineidensa kautta.

PLA:n nopeusongelman ratkaisemiseksi 1970-luvun lopulla ilmestyi seuraava laiteluokka, nimeltään Programmable Array Logic (PAL - Programmable Array Logic). PAL-sirujen idean jatkokehitys oli GAL (Generic Array Logic) -laitteiden ilmestyminen - monimutkaisempia PAL-lajikkeita käyttämällä CMOS-transistoreita. Tässä käytetään ideaa, joka on täsmälleen päinvastainen kuin PROM-mikropiirien idea - ohjelmoitava JA-elementtien ryhmä on kytketty ennalta määritettyyn OR-elementtien joukkoon (kuva 3).

Riisi. 3. Ohjelmoimaton PAL-laite

Tämä asettaa rajoituksia toimivuudelle, mutta tällaiset laitteet vaativat paljon pienempiä ryhmiä kuin PROM-mikropiireissä.

Yksinkertaisten PLD:iden looginen jatko 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 kytkentämatriisilla. Ensimmäiset monimutkaiset PLD:t ilmestyivät 1970-luvun lopulla ja 1980-luvun alussa, mutta suurin kehitys tähän suuntaan tapahtui vuonna 1984, kun Altera esitteli monimutkaisen PLD:n, joka perustuu CMOS- ja EPROM-tekniikoiden yhdistelmään.

FPGA:n tulo

1980-luvun alussa digitaalisen ASIC-ympäristön päälaitteiden välillä oli kuilu. Toisaalta oli 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, vaikka ne ovat pitkiä 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 toimintoja ei toteuteta DNF:n, vaan ohjelmoitavien hakutaulukoiden (LUT-taulukoiden) avulla. Näissä taulukoissa funktioarvot määritetään totuustaulukolla, josta valitaan haluttu tulos multiplekserin avulla (kuva 4):

Riisi. 4. Kirjeenvaihtotaulukko

Jokainen FPGA-laite koostuu ohjelmoitavista logiikkalohkoista (Configurable Logic Blocks - CLB), jotka on yhdistetty toisiinsa yhteyksillä, myös ohjelmoitavissa. Jokainen tällainen lohko on tarkoitettu jonkin 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-taulukon, yhden kiikun ja pienen määrän apuelementtejä. Nykyaikaiset FPGA-laitteet ovat paljon monimutkaisempia: jokainen CLB-lohko koostuu 1-4 "viipaleesta" (slice), joista jokainen sisältää useita LUT-taulukoita (yleensä 6 tuloa), useita triggereitä ja suuren määrän palveluelementtejä. Tässä on esimerkki modernista "leikkauksesta":

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 portista (ensimmäinen FPGA, kehitetty vuonna 1985) Tämä hetki yli 10 miljoonaa venttiiliä (Virtex-6-perhe). He kehittävät aktiivisesti ja korvaavat jo ASIC-siruja, jolloin voit toteuttaa useita erittäin monimutkaisia ​​toimintoja menettämättäta.

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

Vuoden 1958 lopussa ja vuoden 1959 alkupuoliskolla puolijohdeteollisuudessa tapahtui läpimurto. Kolme henkilöä, jotka edustivat kolmea yksityistä amerikkalaista yritystä, ratkaisivat kolme perusongelmaa, jotka estivät integroitujen piirien luomisen. Jack Kilby Texas Instruments patentoi yhdistämisperiaatteen, loi ensimmäiset, epätäydelliset IS-prototyypit ja toi ne massatuotantoon. Kurt Lehovec Sprague Electric Company keksi menetelmän yhdelle puolijohdekiteelle muodostettujen komponenttien sähköiseksi eristämiseksi (eristys p-n-liitoksella (eng. P–n-liitoksen eristys)). Robert Noyce Fairchild Semiconductor keksi tavan Sähköliitäntä IC-komponentit (alumiinipinnoitus) ja ehdottivat parannettua versiota komponenttien eristyksestä, joka perustuu Jean Ernien (eng. Jean Hoerni). 27. syyskuuta 1960 Jay Lastin bändi Jay Last) luotu Fairchild Semiconductor ensimmäinen työssä puolijohde IP Noycen ja Ernien ideoista. Texas Instruments, joka omisti patentin Kilbyn keksinnölle, käynnisti patenttisodan kilpailijoita vastaan, joka päättyi vuonna 1966 teknologian ristiinlisensointia koskevaan sovintosopimukseen.

Mainitun sarjan varhaiset logiikkapiirit rakennettiin kirjaimellisesti standardi komponentit, joiden mitat ja kokoonpanot on määritelty tekninen prosessi. Piiri-insinöörit, jotka suunnittelivat tietyn perheen logiikkapiirit, käyttivät samoja tyypillisiä diodeja ja transistoreja. Vuosina 1961-1962 pääkehittäjä rikkoi suunnitteluparadigman Sylvania Tom Longo, ensimmäistä kertaa käyttämällä erilaisia transistorien kokoonpano riippuen niiden toiminnoista piirissä. Vuoden 1962 lopussa Sylvania lanseerasi Longon kehittämän ensimmäisen transistori-transistorilogiikkaperheen (TTL), joka oli historiallisesti ensimmäinen integroitu logiikkatyyppi, joka onnistui saamaan jalansijaa markkinoilla pitkään. 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 korkean luotettavuuden mikroelektronisten laitteiden luomisen ja sen tuotannon automatisoinnin ongelmassa. L. N. Kolesov itse nimitettiin tämän ongelman koordinointineuvoston puheenjohtajaksi.

Ensimmäinen Neuvostoliiton hybridi paksukalvo integroitu virtapiiri(sarja 201 "Path") kehitettiin vuosina 1963-65 Tarkkuustekniikan tutkimuslaitoksessa ("Angstrem"), sarjatuotannossa vuodesta 1965. Kehitykseen osallistuivat asiantuntijat NIEM:stä (nykyisin Argon Research Institute).

Neuvostoliiton ensimmäinen integroitu puolijohdepiiri luotiin tasotekniikan pohjalta, jonka ryhmä kehitti vuoden 1960 alussa NII-35:ssä (silloin nimettiin uudelleen Pulsar Research Instituteksi), joka siirrettiin myöhemmin NIIME:lle ("Mikron"). . Ensimmäisen kotimaisen piiintegroidun piirin luominen keskittyi integroitujen piipiirien TC-100 sarjan (37 elementtiä - vastaa amerikkalaisen analogin flip-flopin piirin monimutkaisuutta) kehittämiseen ja tuotantoon sotilaallisella hyväksynnällä. IC-sarja SN-51 yritystä Texas Instruments). Pii-integroitujen piirien prototyypit ja tuotantonäytteet toistoa varten hankittiin Yhdysvalloista. Työ tehtiin NII-35:ssä (johtaja Trutko) ja Fryazinsky Semiconductor Plantissa (johtaja Kolmogorov) puolustusmääräyksen mukaisesti käytettäväksi ballististen ohjusten ohjausjärjestelmän autonomisessa korkeusmittarissa. Kehitys sisälsi kuusi tyypillistä TS-100-sarjan integroitua piitasopiiriä, ja pilotituotannon järjestämisen kanssa kesti kolme vuotta NII-35:ssä (1962-1965). Kesti vielä kaksi vuotta hallita tehdastuotanto ja sotilaallinen hyväksyntä Fryazinossa (1967).

Samanaikaisesti Voronežin puolijohdelaitteiden tehtaan (nyt -) keskussuunnittelutoimistossa suoritettiin integroidun piirin kehitystyötä. Vuonna 1965, kun A. I. Shokin vieraili VZPP:ssä, tehdasta käskettiin suorittamaan tutkimustyötä piimonoliittisen piirin - T & K "Titan" - luomiseksi (ministeriön määräys nro 92, 16. elokuuta , 1965), joka valmistui aikataulua edellä vuoden loppuun mennessä. Aihe toimitettiin onnistuneesti osavaltion komissiolle, ja 104 diodi-transistorilogiikan sarjasta tuli ensimmäinen kiinteä saavutus solid-state-mikroelektroniikan alalla, mikä näkyi talouskehitysministeriön määräyksessä 30. joulukuuta, 1965 nro 403.

Suunnittelutasot

Tällä hetkellä (2014) suurin osa integroiduista piireistä on suunniteltu erityisillä CAD-järjestelmillä, joiden avulla voit automatisoida ja nopeuttaa merkittävästi tuotantoprosesseja, esimerkiksi topologisten fotomaskien hankkimista.

Luokittelu

Integraation aste

Integrointiasteesta riippuen käytetään seuraavia integroitujen piirien nimiä:

• pieni integroitu piiri (MIS) - jopa 100 elementtiä kiteessä,
• keskikokoinen integroitu piiri (SIS) - jopa 1000 elementtiä kiteessä,
• suuri integroitu piiri (LSI) - jopa 10 tuhatta elementtiä kiteessä,
• erittäin suuri integroitu piiri (VLSI) - yli 10 tuhatta elementtiä kiteessä.

Aikaisemmin käytettiin myös vanhentuneita nimiä: ultra-large-scale integroitu piiri (ULSI) - 1-10 miljoonasta 1 miljardiin elementtiin kiteessä ja joskus giga-suuri integroitu piiri (GBIS) - 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

Hybridimikrokokoonpano STK403-090 poistettu kotelosta

• Puolijohdemikropiiri - kaikki elementit ja liitännät on tehty yhdelle puolijohdekiteelle (esimerkiksi pii, germanium, galliumarsenidi).

• Kalvon integroitu piiri - kaikki elementit ja liitännät on tehty kalvojen muodossa:
  • paksu kalvo integroitu piiri;
  • ohutkalvo integroitu piiri.
• Hybridisiru (kutsutaan usein nimellä mikrokokoonpano), sisältää useita paljaita diodeja, paljaita transistoreita ja/tai muita aktiivisia elektronisia komponentteja. Mikrokokoonpano voi sisältää myös pakkaamattomia integroituja piirejä. Passiiviset mikrokokoonpanokomponentit (vastukset, kondensaattorit, induktorit) valmistetaan tavallisesti ohutkalvo- tai paksukalvoteknologioita käyttäen hybridipiirin yleiselle, tavallisesti keraamiselle alustalle. Koko substraatti komponentteineen sijoitetaan yhteen suljettuun koteloon.
• Sekoitettu mikropiiri - puolijohdekiteen lisäksi se sisältää ohutkalvoisia (paksukalvoisia) passiivisia elementtejä, jotka on sijoitettu kiteen pinnalle.

Käsitellyn signaalin tyyppi

• Analoginen-digitaalinen.

Valmistustekniikat

Logiikkatyypit

Analogisten piirien pääelementti ovat transistorit (kaksinapainen tai kenttä). Transistorin valmistustekniikan ero vaikuttaa merkittävästi mikropiirien ominaisuuksiin. Siksi usein mikropiirin kuvauksessa valmistustekniikka on osoitettu korostamiseksi Yleiset luonteenpiirteet mikropiirin ominaisuudet ja ominaisuudet. SISÄÄN nykyaikaiset tekniikat yhdistää kaksisuuntaisen ja kaksisuuntaisen mielialan tekniikat kenttäefektitransistorit parantaaksesi sirujen suorituskykyä.

• Unipolaaristen (kenttävaikutteisten) transistoreiden mikropiirit ovat taloudellisimpia (virrankulutuksen suhteen):
  • MOS-logiikka (metallioksidi-puolijohdelogiikka) - mikropiirit muodostetaan kenttätransistoreista n-MOS tai s-MOS-tyyppi;
  • CMOS-logiikka (täydentävä MOS-logiikka) - jokainen looginen elementti mikropiiri koostuu parista komplementaarisista (komplementaarisista) kenttätransistoreista ( n-MOS ja s-MOS).
• Mikropiirit bipolaarisissa transistoreissa:
  • 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;
  • ESL - emitterikytketty logiikka - bipolaarisissa transistoreissa, joiden toimintatapa valitaan siten, että ne eivät mene kyllästymistilaan, mikä lisää merkittävästi nopeutta;
  • IIL - integraali-injektiologiikka.
• Mikropiirit, joissa käytetään sekä kenttä- että bipolaarisia transistoreita:

Käyttämällä samantyyppisiä transistoreja mikropiirejä voidaan rakentaa eri menetelmillä, kuten staattisilla tai dynaamisilla.

CMOS- ja TTL (TTLS) -tekniikat ovat yleisimpiä sirulogiikoita. Kun virrankulutusta on tarpeen säästää, käytetään CMOS-tekniikkaa, missä nopeus on tärkeämpi eikä virrankulutusta vaadita, käytetään TTL-tekniikkaa. CMOS-mikropiirien heikko kohta on haavoittuvuus staattiselle sähkölle - riittää, että kosketat mikropiirin lähtöä kädelläsi, eikä sen eheyttä enää taata. TTL- ja CMOS-teknologioiden kehittymisen myötä mikropiirit lähestyvät parametrien suhteen ja sen seurauksena esimerkiksi 1564-sarjan mikropiirit valmistetaan CMOS-tekniikalla ja toiminnallisuus ja sijoitus kotelossa on samanlainen kuin TTL:ssä. teknologiaa.

ESL-teknologialla valmistetut sirut ovat nopeimpia, mutta myös eniten virtaa kuluttavia, ja niitä käytettiin mm. tietokone Tiede 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.), kun taas piiri muodostetaan substraatille (yleensä pii), joka saadaan leikkaamalla piin yksikiteitä ohuiksi kiekoiksi timanttilevyillä. Mikropiirielementtien lineaaristen mittojen pienuuden vuoksi luoputtiin näkyvän valon ja jopa lähellä ultraviolettisäteilyn käytöstä valaistuksen aikana.

Seuraavat prosessorit valmistettiin käyttämällä UV-valoa (ArF excimer laser, aallonpituus 193 nm). Alan johtajat ottivat ITRS-suunnitelman mukaisesti käyttöön uusia teknisiä prosesseja keskimäärin kahden vuoden välein, samalla kun 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 teknisten prosessien käyttöönoton hidastuvan.

Laadunvalvonta

Integroitujen piirien laadun valvomiseksi käytetään laajasti ns. testirakenteita.

Tarkoitus

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

Analogiset piirit

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

Texas Instruments loi laboratorionäytteen analogisesta IC:stä Yhdysvalloissa vuonna 1958. Se oli vaihesiirtogeneraattori. Vuonna 1962 ilmestyi ensimmäinen sarja analogisia mikropiirejä - SN52. Siinä oli pienitehoinen matalataajuinen vahvistin, operaatiovahvistin ja videovahvistin.

Neuvostoliitossa saatiin suuri valikoima analogisia integroituja piirejä 1970-luvun loppuun mennessä. Niiden käyttö mahdollisti 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 solmut).

• Suodattimet (mukaan lukien ne, jotka perustuvat pietsosähköiseen vaikutukseen).
• analogiset kertoimet.
• Analogiset vaimentimet ja säädettävät vahvistimet.
• Virtalähteen stabilisaattorit: Jännitteen ja virran stabilisaattorit.
• Ohjaa hakkuriteholähteiden mikropiirejä.
• Signaalin muuntimet.
• Erilaisia ​​antureita.

Analogisia mikropiirejä käytetään äänenvahvistus- ja äänentoistolaitteissa, videonauhureissa, televisioissa, viestintätekniikassa, 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-anturit (ICX404AL).
• CCD-viivaimet (MLX90255BA).

Äänenvahvistus- ja äänentoistolaitteissa

• Äänitaajuustehovahvistimet (LA4420, K174UN5, K174UN7).
• Dual UMZCH stereolaitteille (TDA2004, K174UN15, K174UN18).
• Erilaisia ​​säätimiä (K174UN10 - kaksikanavainen UMZCH elektronisella taajuusvasteen säädöllä, K174UN12 - kaksikanavainen äänenvoimakkuuden ja tasapainon säätö).

Mittauslaitteissa Radiolähettimissä ja vastaanottimissa

• AM-signaalin ilmaisimet (K175DA1).
• FM-signaalin ilmaisimet (K174UR7).
• Sekoittimet (K174PS1).
• Korkeataajuiset vahvistimet (K157XA1).
• Välitaajuusvahvistimet (K157XA2, K171UR1).
• Yksisiruiset radiovastaanottimet (K174XA10).

televisioissa

• Radiokanavalla (K174UR8 - vahvistin AGC:llä, IF-kuva- ja äänitunnistin, K174UR2 - IF-kuvajännitevahvistin, synkroninen ilmaisin, esivahvistin videosignaali, näppäin automaattinen vahvistuksen säätöjärjestelmä).
• Värikanavassa (K174AF5 - väri R-, G-, B-signaalien muotoilija, K174XA8 - elektroninen kytkin, rajoitusvahvistin ja väritietosignaalien demodulaattori).
• Skannauksen solmuissa (K174GL1 - kehysskannausgeneraattori).
• Kytkentä-, synkronointi-, korjaus- ja ohjauspiireissä (K174AF1 - tahdistussignaalin amplitudin valitsin, vaakataajuuspulssigeneraattori, automaattinen taajuuden ja vaiheen signaalin säätöyksikkö, vaakasuuntainen pyyhkäisyohjainpulssigeneraattori, K174UP1 - kirkkaussignaalin vahvistin, elektroninen säädin lähtösignaalin heilahdus ja mustan taso).

Tuotanto

Siirtyminen submikronin kokoisiin integroitujen elementtien kokoon vaikeuttaa AIMS:n suunnittelua. Esimerkiksi MOSFETeillä, 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 offset-jännitteen ilmaantumiseen; matalan tehon matalan signaalin vastus 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 mikropiiri, 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 logiikka-, 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 (ohjelmoitava logiikka integroidut piirit)

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 transistorilla 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 on mahdollista käyttää erityistä koodisallowingia virheiden korjaamiseen.
• Suuri ero korkean ja matalan tason signaalien (looginen "0" ja "1") tilojen tasoissa ja melko laaja valikoima niiden sallittuja muutoksia tekee digitaalitekniikasta herkkää elementtiparametrien väistämättömälle leviämiselle integroidussa tekniikassa, eliminoi tarve valita komponentteja ja konfiguroida säätöelementtejä digitaalisissa laitteissa.

Analogi-digitaalipiirit

Analoginen-digitaalinen integroitu piiri(analoginen-digitaalinen mikropiiri) - integroitu piiri, joka on suunniteltu muuttamaan diskreetin funktion lain mukaan muuttuvat signaalit signaaleiksi, jotka muuttuvat jatkuvan funktion lain mukaan ja päinvastoin.

Usein yksi mikropiiri 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 analogisista digitaalisiin IC:illä:

• 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:n, VHF-radiotekstin dekooderit;
  • Nopeat Ethernet-lähetin-vastaanottimet ja optiset linjat;
  • puhelinverkkoyhteys modeemit;
  • digitaaliset TV-vastaanottimet;
  • optinen tietokoneen hiiri anturi;
• virtalähdesirut elektronisille laitteille - stabilaattorit, jännitteenmuuntimet, virtakytkimet jne.;
• digitaaliset vaimentimet;
• vaihelukitun silmukan (PLL) piirit;
• kellojen generaattorit ja restauraattorit;
• 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 virtalähteiden jännitteet, ne on sovitettu tulo- ja lähtöresistanssien, signaalitasojen suhteen.

Corps

Pinta-asennukseen tarkoitetut integroitujen piirien paketit

Mikrokokoonpano piirilevylle hitsatulla kehyksettömällä mikropiirillä

Tietyt otsikot

Maailmanmarkkinat

Vuonna 2017 integroitujen piirien globaalien markkinoiden arvoksi arvioitiin 700 miljardia dollaria.

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

Integroidut piirit (mikropiirit, IC:t) sisältävät elektroniset laitteet vaihtelevan monimutkaisuuden, jossa kaikki samantyyppiset elementit valmistetaan samanaikaisesti yhdessä teknisessä syklissä, ts. integroidulla tekniikalla. 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

Aiemmin erotettiin kaksi integroitujen piirien ryhmää: hybridi ja puolijohde

Hybridi-IC:issä (HIC) kaikki johtimet ja passiiviset elementit muodostetaan mikropiirisubstraatin (yleensä keramiikkaa) pinnalle integroidun teknologian avulla. Aktiiviset elementit paketittomien diodien, transistorien ja puolijohde-IC-sirujen 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 teknologian kehitystyön tuote. Siksi ne ilmestyivät huomaamattomasti, GIS:llä ei ole yleisesti hyväksyttyä syntymäaikaa ja yleisesti tunnustettua kirjailijaa.

Puolijohde-IC:t olivat luonnollinen ja väistämätön seuraus puolijohdeteknologian kehityksestä, mutta vaativat uusien ideoiden luomista ja uusien teknologioiden luomista, joilla on omat syntymäaikansa ja omat tekijänsä.

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

Yhdysvalloissa Centralab kehitti 1940-luvun lopulla perusperiaatteet paksukalvokeraamipohjaisten painettujen piirilevyjen valmistukseen.

Ja 1950-luvun alussa RCA 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 keraamiselle alustalle. .

Paksukalvoteknologiaan verrattuna ohutkalvotekniikka tarjosi mahdollisuuden pienempien topologiaelementtien tarkempaan valmistukseen, mutta vaati monimutkaisempia ja kalliimpia laitteita. Keraamisille levyille paksukalvo- tai ohutkalvoteknologialla valmistettuja laitteita kutsutaan "hybridipiireiksi".

Mutta mikromoduulista tuli hybridi-integroitu piiri sillä hetkellä, kun siinä käytettiin pakkauksettomia transistoreja 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 massatuotannon. Näissä GIS:issä käytettiin aktiivisina elementteinä puolijohde-IC:itä "P12-2", jotka Riian puolijohdelaitteiden tehdas kehitti vuonna 1962.

Kvant-moduulit olivat epäilemättä ensimmäinen GIS maailmassa, jossa oli kaksitasoinen integraatio - aktiivisina elementteinä ne eivät käyttäneet diskreettejä kehyksettömiä transistoreja, vaan puolijohde-IC:itä.

YHDYSVALLOISSA

IBM Corporation 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 keskustietokonetta rakennettaessa. Siksi IBM kehitti litteän mikromoduulin suunnittelun perustana. oma sarja paksukalvoisia GIS-järjestelmiä, jotka julkistettiin yleisellä nimellä (toisin kuin "mikromodulit") - "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" , jotka onnistuneesti korostavat eroa "SLT-moduulien" ja "mikromoduulien" välillä

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

Lähes identtisellä ulkonäöllä (mikromoduulit ovat jonkin verran korkeampia) SLT-moduulit erosivat litteistä mikromoduuleista suuremmalla elementtitiheydellä, alhaisella virrankulutuksella, suurella nopeudella ja korkealla luotettavuudella.

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

Helmikuun 2014 ensimmäisinä päivinä vietettiin 55-vuotispäivää sellaisen modernin piirin olennaisen osan kuin integroidun piirin ilmestymisestä maailmanyhteisöön.

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 synnyttämiseksi.

Itse asiassa integroitu piiri on useimpien tuntemiemme sähkölaitteiden perusta.

Ensimmäistä kertaa ajatus integroidun piirin luomisesta syntyi 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 sellaiset piirien alat kuin televisio ja radio sekä tietokonetekniikka kehittyivät aktiivisesti maailmassa.

Integroidun piirin luominen merkitsi ylimääräisten johtojen, asennuspaneelien ja eristyksen hylkäämistä diodeihin ja puolijohdetransistoreihin perustuvien piirien tuotannossa. Pitkään aikaan kukaan ei kuitenkaan kyennyt toteuttamaan tällaisia ​​ideoita. Vasta sellaisen lahjakkaan ja tunnetun insinöörin kuin Jack Kilbyn (Nobelin fysiikan palkinnon voittaja integroidun piirin keksimisestä vuonna 2000) aktiivisen työn jälkeen vuonna 1958 otettiin käyttöön ensimmäinen mikropiiri. Lähes kuusi kuukautta myöhemmin Kilbyn palveluksessa oleva yritys (Texas Instruments) patentoi keksinnön.

Tietenkin nyt voimme todeta, että saksalaisen tiedemiehen Kilbyn ensimmäinen mikropiiri oli täysin käyttökelvoton. Sen pohjalta luotiin kuitenkin kaikki myöhemmät integroidut piirit, joista yksi oli Robert Noycen tekniikka - piitasoinen mikropiiri.

R. Noyce oli korkeassa asemassa Fairchald Semiconductorissa, tarkemmin sanottuna, hän oli yksi sen perustajista. Noycen työ patentoitiin melkein heti Kilbyn patentin myöntämisen jälkeen. Toisin kuin Kilby-siru, Noycen suunnittelulla oli kysyntää tärkeimpien sähkövalmistajien joukossa. Tämä aiheutti kiistan Texas Instrumentsin ja Fairchald Semiconductorin välillä ja sitä seuranneen oikeudenkäynnin vuoteen 1969 asti. Tämän seurauksena Noyce nimettiin ensimmäiseksi mikropiirien keksijäksi. Vaikka tällainen olosuhteiden yhdistelmä ei häirinnyt kummankaan yrityksen omistajia ollenkaan. Muutamaa vuotta aiemmin he päätyivät yksimieliseen päätökseen ja tunnustivat molemmat tutkijat integroidun piirin perustajiksi, joilla on samat oikeudet, ja antoivat heille korkeimmat palkinnot Yhdysvaltain tiede- ja insinööriyhteisöiltä - National Medal of Science ja National Medal of Science. Tekniikka.

Jos kaivaat hyvin menneisyyteen, voit sanoa varmuudella, että ennen kuin Noyce ja Kilby esittelivät mikropiirin maailmalle, melko suuri joukko tutkijoita työskenteli tämän idean parissa, jotka tarjosivat yhtä edistyneitä malleja. Heidän joukossaan on insinööri Werner Jacobi (Saksa). Hänen kehitystyönsä jopa patentoitiin vuonna 1949. Patentissa insinööri luonnosteli 5 transistorin mikropiirin suunnittelun yhteiselle alustalle. Myöhemmin, vuonna 1952, englantilainen insinööri D. Dummer kuvasi periaatteen piirikomponenttien integroimisesta yhdeksi yksiköksi. Toisen viiden vuoden kuluttua Jeffrey Dummer julkisti ensimmäisen toimivan näytteen integroidusta flip-flop-piiristä, joka perustuu neljään transistoriin. Valitettavasti brittiläiset sotilasyksiköiden asiantuntijat eivät arvostaneet Dammerin keksintöjä, 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 Yhdysvalloissa toinen insinööri Bernard Oliver haki patenttia kuvaamalleen tekniikalle monoliittisen lohkon valmistamiseksi kolmella tasotransistorilla.

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

6. helmikuuta 1959, tasan 55 vuotta sitten, Yhdysvaltain liittovaltion patenttivirasto myönsi patentin integroidun piirin keksinnölle Texas Instrumentsille. Siten tekniikan synty tunnustettiin virallisesti, jota ilman meillä ei tänään olisi käsillämme valtaosaa meille tutuista 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 pois piiristä puolijohdetransistoreilla ja -diodeilla (asennuspaneelit, johdot, kotelot ja eristimet) kaikki tarpeeton, kokoamalla sen olemuksen - n-p-liitokset - yhdeksi "tiiliksi" - piti väistämättä tulla jonkun päähän.

Ja niin kävi. Tuli. 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 toimivaa näytettä mikropiiristä, valmisteli ja jätti patenttihakemuksen ja sai sen 6. helmikuuta 1959. .

Ollakseni rehellinen, Kilbyn germanium-mikropiirin suunnittelu oli käytännössä sopimaton teolliseen kehittämiseen, mitä ei voida sanoa Robert Noycen kehittämästä piitasomaisesta mikropiiristä.

Robert Noyce, joka työskenteli Fairchald Semiconductorissa (hän ​​oli myös yksi tämän yrityksen perustajista), lähes samanaikaisesti ja Kilbystä riippumatta, kehitti oman versionsa integroidun piirin suunnittelusta, patentoi sen ja ... syöksyi Texas Instrumentsin ja Fairchald Semiconductor osaksi jatkuvaa patenttisotaa 10 vuoden ajan, joka päättyi 6. marraskuuta 1969 Yhdysvaltain patentti- ja tullihovioikeuden päätöksellä, jonka mukaan mikropiirin ainoana keksijänä olisi katsottava... Robert Noyce! Yhdysvaltain korkein oikeus vahvisti tämän päätöksen.

Kuitenkin jo ennen tuomioistuimen tuomiota, vuonna 1966, yritykset sopivat tunnustavansa toisilleen yhtäläiset oikeudet integroituun piiriin, ja molemmat keksijät - Kilby ja Noyce saivat samat korkeimmat palkinnot Yhdysvaltain tiede- ja insinööriyhteisöiltä: National Medal of 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 piirisuunnitelman yhteiselle alustalle. Englantilainen radioinsinööri Jeffrey Dummer kuvasi 7. toukokuuta 1952 periaatetta integroida piirikomponentit yhdeksi yksiköksi julkisessa puheessaan elektroniikkakomponentteja käsitelleessä symposiumissa Washingtonissa (Jack Kilby, muuten, oli myös läsnä tässä symposiumissa); vuonna 1957 hän esitteli toimivan prototyypin maailman ensimmäisestä 4-transistoristisesta integroidusta flip-flopista. Englannin sotilasosaston asiantuntijat eivät ymmärtäneet uutuutta eivätkä arvostaneet sen mahdollisuuksia. Työt suljettiin. Myöhemmin kotimaassaan Dummeria kutsuttiin "integroidun piirin profeettaksi", hänet kutsuttiin osallistumaan moniin kansallisiin ja kansainvälisiin elektronisten tekniikoiden kehittämishankkeisiin.

Yhdysvalloissa saman vuoden lokakuussa Bernard Oliver jätti patenttihakemuksen, jossa hän kuvaili menetelmää kolmen tasotransistorin monoliittisen lohkon valmistamiseksi. Insinööri Harvick Johnson jätti 21. toukokuuta 1953 hakemuksen useista tavoista muodostaa erilaisia ​​elektronisia piirikomponentteja yhdelle sirulle. On hauskaa, että Jack Kilby toteutti ja patentoi itsenäisesti yhden Johnsonin ehdottamista vaihtoehdoista kuusi vuotta myöhemmin. Mahtava!

Yksityiskohtaiset elämäkerrat kaikista integroidun piirin keksijistä, kuvaukset tapahtumista ja olosuhteista suurten, en pelkää sanaa, keksinnöt nykyään voivat helposti löytää kuka tahansa: kaikki tämä on verkossa. Minä, mikropiirin syntymäpäivänä, haluaisin "antaa sanan" kaikille kolmelle: Jeffrey Dummerille, Jack Kilbylle ja Robert Noycelle. Eri aikoina haastattelussa he jakoivat muistojaan "kuinka se oli", ajatuksiaan ja kokemuksiaan. Valitsin joitain väitteitä, jotka vaikuttivat minusta mielenkiintoisilta...

Geoffrey Dummer:
”Transistorin ja puolijohdetyön myötä nykyään näyttää mahdolliselta nostaa esiin kysymys elektronisten laitteiden luomisesta kiinteän lohkon muodossa ilman kytkentäjohtoja. Tämä lohko voi koostua kerroksista eristäviä, johtavia, tasasuuntaavia ja signaalia vahvistavia materiaaleja. Komponenttien elektronisten toimintojen asettaminen ja oikea liittäminen voidaan tehdä leikkaamalla yksittäisistä kerroksista osia pois."
”Yhdessä kirjassani selitin epäonnistumiseni syyksi hyvin väsyneeksi loputtomiin byrokraattisiin sotiin, mutta ehkä tämä ei ole ainoa asia. Tosiasia on, että kukaan ei halunnut ottaa riskejä. Sotaosasto ei tee sopimusta laitteesta, jota ei ole saatettu teolliseen muotoiluun. Jotkut kehittäjät eivät halunneet ottaa vastaan ​​heille tuntematonta tapausta. Tämä on kana ja muna -tilanne. Amerikkalaiset ovat taloudellisia seikkailijoita, ja tässä maassa (eli Englannissa. - Yu.R.) kaikki menee liian hitaasti."

Jack Kilby:
"Transistorin ilmestymisen jälkeen kiinnostus sitä kohtaan, jota vähän aikaa sitten kutsuttiin "pienoisiksi", heräsi uudelleen. Se ei koskaan ollut itsetarkoitus, mutta valtavan määrän sovelluksia varten tuntui erittäin kätevältä kerätä enemmän komponentteja yhteen paikkaan ja pakata ne tiiviimmin. Ja sitten laivasto aloitti läheisyyssulakkeiden projektin. He todella tarvitsivat laitteen, jossa kaikki elektroniset komponentit on koottu neliötuumaiselle levylle, ei enempää. He olivat jo käyttäneet melkoisen summan rahaa, mutta eivät koskaan saaneet mitä halusivat... Transistori ratkaisi kaikki ongelmat. Yleensä silloin ja nyt, jos sinulla on uusi tuote ja se kiinnostaa armeijaa tai voit järjestää sen niin, että se kiinnostaa armeijaa, niin yleensä työskentelet ilman ongelmia, koska sinulla on rahoitusta. Se oli totta noina kaukaisina aikoina, se on totta nyt."

”Päämotiivi integroidun piirin parissa työskentelylle oli valmistuslaitteiden kustannusten alentaminen. Totta, en tuolloin oikein kuvitellut mahdollisen hinnanalennuksen 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 mahdollisuutta.

”Aloitimme ensimmäisen mikrolaskimen (kuvassa) kehittämisen laajentaaksemme integroitujen piirien markkinoita: massamarkkinat ovat heille tärkeitä. Ensimmäiset laskimet myimme 500 dollarilla, nykyään niitä myydään 4-5 dollarilla ja niistä on tullut kertakäyttötuote. Tässä on kysymys kustannusten vähentämisestä.

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

Robert Noyce:
"Fairchildissä aloimme työstää suunnitteluprojektia, jota armeija kutsui "molekyylitekniikaksi". Sen rahoitti Ilmavoimat. Meidän piti luoda jonkinlainen rakenne, joka rakennettiin molekyyli molekyylin päälle tai jopa atomi atomin päälle. Ja tällaisen rakenteen tulisi suorittaa elektronisen laitteen toimintoja. Se ei ollut aivan meidän profiilimme, koska elektroniikkateollisuuden vahvuus on aina ollut syntetisoida jotain yksinkertaisista elementeistä, eikä yrittää keksiä monimutkaista elementtiä. Luodaan yksinkertaisia ​​piirielementtejä: kondensaattorit, vastukset, vahvistinelementit, diodit jne., ja sitten niistä syntetisoidaan tarvittava toiminto. Yleensä jotain meni pieleen molekyylitekniikassa."

”Kysyt, oliko integroituihin piireihin siirtyminen ensisijaisesti markkinointipäätös. Mielestäni ei. Uskon, että suurinta osaa tämän tyyppisistä saavutuksista eivät markkinoijat ennustaneet, eivätkä he ole tietoisesti valmistaneet niitä. Ne syntyivät pikemminkin logiikasta tekninen kehitys. Sitä aikaa voisi kuvailla 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. Armeijalle, siviileille... Katsos, kaikille!