Бірінші интегралдық схема. Интегралдық микросхеманы ойлап табу тарихы. жабдықтың құнын төмендету

Кіріспе

Алғашқы компьютерлер пайда болғаннан бері бағдарламалық жасақтаманы жасаушылар өздерінің нақты мәселесін шешуге арналған аппараттық құралдарды армандады. Сондықтан, белгілі бір тапсырманы тиімді орындау үшін өткірленетін арнайы интегралды схемаларды жасау идеясы бұрыннан пайда болды. Мұнда дамудың екі жолы бар:

• Арнайы тапсырыс бойынша жасалған интегралды схемаларды (ASIC - Application Specific Integrated Circuit) пайдалану. Аты айтып тұрғандай, мұндай микросұлбаларды өндірушілер жасайды аппараттық құралбелгілі бір тапсырманы немесе міндеттер ауқымын тиімді жүзеге асыру үшін тапсырыс бойынша. Олар кәдімгі микросұлбалар сияқты әмбебаптылыққа ие емес, бірақ олар өздеріне жүктелген тапсырмаларды бірнеше есе жылдамырақ, кейде шамалардың ретімен шешеді.
• Қайта конфигурацияланатын архитектурасы бар чиптерді құру. Идея мынада: мұндай чиптер бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушіге немесе пайдаланушыға бағдарламаланбаған күйде келеді және ол оларға ең қолайлы архитектураны жүзеге асыра алады. Олардың даму процесін толығырақ қарастырайық.

Уақыт өте келе қайта конфигурацияланатын архитектурасы бар әртүрлі микросұлбалардың үлкен саны пайда болды (1-сурет).

1-сурет Қайта конфигурацияланатын архитектурасы бар чиптердің әртүрлілігі

Ұзақ уақыт бойы нарықта тек PLD (бағдарламаланатын логикалық құрылғы) құрылғылары болды. Бұл сыныпқа мінсіз дизъюнктивтік түрдегі тапсырмаларды шешуге қажетті функцияларды жүзеге асыратын құрылғылар кіреді қалыпты пішін(мінсіз DNF). 1970 жылы бірінші болып PLD құрылғыларының класына жататын PROM микросұлбалары пайда болды. Әрбір схемада НЕМЕСЕ логикалық функциялардың бағдарламаланатын жиынына қосылған ЖӘНЕ логикалық функцияларының бекітілген массиві болды. Мысалы, 3 кірісі (a,b және c) және 3 шығысы (w,x және y) бар PROM-ды қарастырайық (Cурет 2).

Күріш. 2. PROM чипі

Алдын ала анықталған AND массивінің көмегімен барлық мүмкін болатын конъюнкциялар кіріс айнымалыларында жүзеге асырылады, кейін оларды НЕМЕСЕ элементтерін пайдаланып ерікті түрде біріктіруге болады. Осылайша, шығу кезінде үш айнымалының кез келген функциясын тамаша DNF ретінде жүзеге асыруға болады. Мысалы, 2-суретте қызыл түспен шеңберленген НЕМЕСЕ элементтерін бағдарламаласаңыз, онда нәтижелер w=a x=(a&b) функциялары болады; y=(a&b)^c.

Бастапқыда PROM чиптері бағдарлама нұсқаулары мен тұрақты мәндерді сақтауға арналған, яғни. компьютер жадысының функцияларын орындау үшін. Дегенмен, әзірлеушілер оларды қарапайым логикалық функцияларды жүзеге асыру үшін де пайдаланады. Шындығында, микросхеманың PROM-ын кез келген логикалық блокты жүзеге асыру үшін пайдалануға болады, тек оның кіріс саны аз болса. Бұл шарт AND элементтерінің матрицасы EPROM микросұлбаларында қатаң анықталғандығынан туындайды - онда кірістерден барлық мүмкін қосылыстар жүзеге асырылады, яғни AND элементтерінің саны 2 * 2 n-ге тең, мұндағы n - сан кірістер. n саны өскен сайын массивтің өлшемі өте тез өсетіні анық.

Содан кейін, 1975 жылы бағдарламаланатын логикалық массивтер (PLM) пайда болды. Олар PROM микросұлбалары идеясының жалғасы болып табылады - PLA сонымен қатар ЖӘНЕ және НЕМЕСЕ массивтерінен тұрады, алайда, PROM-дан айырмашылығы, екі массив де бағдарламаланады. Бұл мұндай микросұлбаларда үлкен икемділікке мүмкіндік береді, бірақ олар ешқашан кең тараған емес, өйткені сигналдар алдын ала анықталған аналогтары арқылы жүруге қарағанда бағдарламаланатын қосылымдар арқылы жүруге әлдеқайда көп уақыт алады.

PLA-ға тән жылдамдық мәселесін шешу үшін 1970 жылдардың соңында Programmable Array Logic (PAL - Programmable Array Logic) деп аталатын құрылғылардың келесі класы пайда болды. PAL чиптері идеясының одан әрі дамуы GAL (Generic Array Logic) құрылғыларының пайда болуы болды - CMOS транзисторларын қолданатын PAL күрделі сорттары. Мұнда PROM микросұлбалары идеясына мүлдем қарама-қарсы идея қолданылады - ЖӘНЕ элементтерінің бағдарламаланатын массиві НЕМЕСЕ элементтерінің алдын ала анықталған массивіне қосылған (3-сурет).

Күріш. 3. Бағдарламаланбаған PAL құрылғысы

Бұл функционалдылыққа шектеу қояды, дегенмен мұндай құрылғылар PROM микросұлбаларына қарағанда әлдеқайда аз өлшемді массивтерді қажет етеді.

Қарапайым PLD логикалық жалғасы бағдарламаланатын коммутация матрицасымен біріктірілген қарапайым PLD бірнеше блоктарынан (әдетте PAL құрылғылары қарапайым PLD ретінде пайдаланылады) тұратын күрделі PLD деп аталатындардың пайда болуы болды. PLD блоктарының өзінен басқа, осы коммутациялық матрицаны пайдалана отырып, олардың арасындағы байланыстарды бағдарламалау да мүмкін болды. Алғашқы күрделі PLDs 20 ғасырдың 70-ші жылдарының аяғы мен 80-ші жылдарының басында пайда болды, бірақ бұл бағыттағы негізгі даму 1984 жылы, Altera CMOS және EPROM технологияларының комбинациясына негізделген күрделі PLD ұсынған кезде келді.

FPGA-ның пайда болуы

1980 жылдардың басында сандық ASIC ортасында құрылғылардың негізгі түрлері арасында алшақтық болды. Бір жағынан, әрбір нақты тапсырма үшін бағдарламаланатын және өндіруге оңай болатын PLD-лер болды, бірақ оларды күрделі функцияларды орындау үшін пайдалану мүмкін емес. Екінші жағынан, өте күрделі функцияларды жүзеге асыра алатын, бірақ қатаң бекітілген архитектурасы бар ASIC бар, бірақ оларды жасау ұзақ және қымбат. Аралық сілтеме қажет болды және FPGA (Field Programmable Gate Arrays) құрылғылары осындай сілтеме болды.

FPGA, PLD сияқты, бағдарламаланатын құрылғылар болып табылады. FPGA мен PLD арасындағы негізгі принципті айырмашылық - FPGA-дағы функциялар DNF көмегімен емес, бағдарламаланатын іздеу кестелерінің (LUT-кестелері) көмегімен жүзеге асырылады. Бұл кестелерде функция мәндері ақиқат кестесі арқылы көрсетіледі, оның ішінен мультиплексор арқылы қажетті нәтиже таңдалады (4-сурет):

Күріш. 4. Корреспонденциялар кестесі

Әрбір FPGA құрылғысы бағдарламаланатын логикалық блоктардан (Configurable Logic Blocks - CLB) тұрады, олар қосылымдар арқылы өзара байланысқан, сонымен қатар бағдарламаланатын. Әрбір мұндай блок қандай да бір функцияны немесе оның бір бөлігін бағдарламалауға арналған, бірақ оны басқа мақсаттарда, мысалы, жад ретінде пайдалануға болады.

80-жылдардың ортасында жасалған алғашқы FPGA құрылғыларында логикалық блок өте қарапайым болды және оның құрамында бір 3 кірісті LUT кестесі, бір флип-флоп және қосалқы элементтердің аз саны болды. Қазіргі заманғы FPGA құрылғылары әлдеқайда күрделі: әрбір CLB блогы 1-4 «кесектерден» (кесектерден) тұрады, олардың әрқайсысында бірнеше LUT кестелері (әдетте 6 кіріс), бірнеше триггерлер және қызмет көрсету элементтерінің үлкен саны бар. Міне, қазіргі заманғы «кесудің» мысалы:

Күріш. 5. Қазіргі заманғы «кесу» құрылғысы

Қорытынды

PLD құрылғылары күрделі функцияларды орындай алмайтындықтан, олар қарапайым функцияларды іске асыру үшін қолданыла береді портативті құрылғыларжәне байланыс, ал FPGA құрылғылары 1000 қақпадан (1985 жылы жасалған бірінші FPGA) дейін. осы сәт 10 миллион клапаннан асты (Virtex-6 отбасы). Олар белсенді түрде дамып келеді және қазірдің өзінде қайта бағдарламалау мүмкіндігін жоғалтпай, әртүрлі өте күрделі функцияларды жүзеге асыруға мүмкіндік беретін ASIC чиптерін алмастыруда.

Бұл ұсыныстарды жүзеге асыру сол жылдары технологияның жеткіліксіз дамуы салдарынан орын ала алмады.

1958 жылдың аяғы мен 1959 жылдың бірінші жартысында жартылай өткізгіш өнеркәсібінде серпіліс болды. Үш жеке американдық корпорацияның өкілдері болып табылатын үш адам интегралдық микросхемаларды құруға кедергі келтіретін үш іргелі мәселені шешті. Джек Килби Texas Instrumentsбіріктіру принципін патенттеп, бірінші жетілмеген, АЖ прототиптерін жасап, оларды жаппай өндіріске шығарды. Курт Леховец Sprague Electric компаниясыбір жартылай өткізгішті кристалда түзілген компоненттерді электрлік оқшаулау әдісін ойлап тапты (p-n өту арқылы оқшаулау (ағыл. P–n өткелінің оқшаулануы)). Роберт Нойс Fairchild Semiconductorжолын ойлап тапты электр қосылымы IC компоненттері (алюминий жабыны) және Жан Эрнидің (Eng. Жан Хоерни). 1960 жылдың 27 қыркүйегі Джей Ласттың тобы Джей Ласт) жасалған Fairchild Semiconductorбірінші жұмыс жартылай өткізгішНойс пен Эрнидің идеялары бойынша IP. Texas Instruments, Килбидің өнертабысына патентке ие болған, бәсекелестерге қарсы патент соғысын бастады, ол 1966 жылы технологияларды кросс-лицензиялау бойынша бітімгершілік келісімімен аяқталды.

Аталмыш серияның ерте логикалық IC-лері сөзбе-сөз құрастырылған стандарттыөлшемдері мен конфигурациялары көрсетілген құрамдас бөліктер технологиялық процесс. Белгілі бір отбасының логикалық ИК-терін құрастырған инженер-конструкторлар бірдей типтік диодтармен және транзисторлармен жұмыс істеді. 1961-1962 жж дизайн парадигмасын жетекші әзірлеуші ​​бұзды СильванияТом Лонго, алғаш рет әртүрлі пайдаланады транзисторлардың схемадағы атқаратын қызметіне байланысты конфигурациясы. 1962 жылдың аяғында СильванияЛонго әзірлеген транзисторлы-транзисторлық логиканың (TTL) бірінші тобын іске қосты - тарихи түрде нарықта ұзақ уақыт бойы өз орнын ала алған интеграцияланған логиканың бірінші түрі. Аналогтық схемада бұл деңгейдің серпілісін 1964-1965 жылдары операциялық күшейткіштерді жасаушы жасады. ФэрчайлдБоб Уидлар.

Бірінші отандық микросұлба 1961 жылы ТРТИ-де (Таганрог радиотехникалық институты) Л.Н.Колесовтың жетекшілігімен жасалды. Бұл оқиға еліміздің ғылыми қауымдастығының назарын аударды және TRTI жоғары сенімді микроэлектрондық жабдықты құру және оның өндірісін автоматтандыру мәселесі бойынша Жоғары білім министрлігі жүйесінде көшбасшы болып бекітілді. Осы мәселе бойынша Үйлестіру кеңесінің төрағасы болып Л.Н.Колесовтың өзі тағайындалды.

КСРО-да бірінші гибридті қалың пленка интегралдық схема(«Жол» сериясы 201) 1963-65 жылдары Дәлдік технология ғылыми-зерттеу институтында («Ангстрем») әзірленді, 1965 жылдан сериялық өндірісі. Әзірлеуге NIEM (қазіргі Аргон ғылыми-зерттеу институты) мамандары қатысты.

КСРО-дағы алғашқы жартылай өткізгішті интегралды схема 1960 жылдың басында NII-35 (ол кезде Пульсар ғылыми-зерттеу институты деп өзгертілді) ұжымымен әзірленген, кейінірек NIIME («Микрон») ауыстырылған жазық технология негізінде жасалды. . Бірінші отандық кремний интегралды схемасын құру TC-100 интегралды кремний схемаларының сериясын (37 элемент - флип-флоптың схема күрделілігінің баламасы, американдық аналогы) әскери қабылдаумен әзірлеуге және өндіруге бағытталған. IC сериясы SN-51 фирма Texas Instruments). Көбейту үшін кремний интегралдық схемаларының прототиптері мен өндірістік үлгілері АҚШ-тан алынды. Жұмыс NII-35 (директоры Трутько) және Фрязинский жартылай өткізгіш зауытында (директоры Колмогоров) баллистикалық зымырандарды басқару жүйесінің автономды биіктік өлшегішінде пайдалану үшін қорғаныс тапсырысы бойынша жүргізілді. Әзірлеуге TS-100 сериясының алты типтік интегралды кремний жазық схемалары кірді және тәжірибелік өндірісті ұйымдастырумен NII-35-те үш жыл (1962 жылдан 1965 жылға дейін) өтті. Фрязинодағы әскери қабылдаумен зауыттық өндірісті игеруге тағы екі жыл қажет болды (1967).

Сонымен қатар, Воронеж жартылай өткізгіш құрылғылар зауытында (қазір -) Орталық конструкторлық бюрода интегралды схеманы әзірлеу бойынша жұмыс жүргізілді. 1965 жылы Электрондық өнеркәсіп министрі А.И.Шокиннің ВЗПП-ға сапары кезінде зауытқа кремний монолитті схемасын – «Титан» ҒЗТКЖ құру бойынша ғылыми-зерттеу жұмыстарын жүргізу тапсырылды (Министрліктің 16 тамыздағы № 92 бұйрығы. , 1965), жыл аяғына дейін мерзімінен бұрын орындалды. Тақырып Мемлекеттік комиссияның қарауына сәтті ұсынылды және 104 диод-транзисторлық логикалық схемалар сериясы қатты дененің микроэлектроникасы саласындағы бірінші тіркелген жетістік болды, ол Экономикалық даму министрлігінің 30 желтоқсандағы бұйрығында көрсетілген, 1965 жылғы N 403.

Дизайн деңгейлері

Қазіргі уақытта (2014 ж.) интегралды микросхемалардың көпшілігі өндірістік процестерді автоматтандыруға және айтарлықтай жылдамдатуға мүмкіндік беретін мамандандырылған CAD жүйелерін қолдану арқылы құрастырылған, мысалы, топологиялық фотомаскаларды алу.

Классификация

Интеграция дәрежесі

Интегралдау дәрежесіне байланысты интегралдық микросхемалардың келесі атаулары қолданылады:

• шағын интегралдық схема (MIS) - кристалда 100 элементке дейін,
• орташа интегралдық схема (SIS) - кристалда 1000 элементке дейін,
• үлкен интегралдық схема (LSI) - кристалда 10 мыңға дейін элемент,
• өте үлкен интегралдық схема (VLSI) – кристалдағы 10 мыңнан астам элементтер.

Бұрын, қазір ескірген атаулар да қолданылды: ультра-үлкен интегралдық схема (ULSI) - кристалдағы 1-10 миллионнан 1 миллиардқа дейін элементтер және кейде гига-үлкен интегралдық схема (GBIS) - 1-ден астам. кристалдағы миллиард элементтер. Қазіргі уақытта 2010 жылдары «UBIS» және «GBIS» атаулары іс жүзінде қолданылмайды және 10 мыңнан астам элементтері бар барлық микросұлбалар VLSI ретінде жіктеледі.

Өндіріс технологиясы

STK403-090 гибридті микрожинақтау корпустан шығарылды

• Жартылай өткізгішті микросұлба - барлық элементтер мен өзара байланыстар бір жартылай өткізгіш кристалда (мысалы, кремний, германий, галлий арсениді) жасалады.

• Пленкалық интегралдық схема – барлық элементтер мен өзара байланыстар пленка түрінде жасалады:
  • қалың пленкалы интегралдық схема;
  • жұқа пленкалы интегралдық схема.
• Гибридті чип (жиі деп аталады микроқұрастыру), құрамында бірнеше ашық диодтар, жалаң транзисторлар және/немесе басқа электрондық белсенді компоненттер бар. Микрожинақтама қапталмаған интегралдық схемаларды да қамтуы мүмкін. Пассивті микроқұрастыру компоненттері (резисторлар, конденсаторлар, индукторлар) әдетте гибридті микросұлбаның жалпы, әдетте керамикалық субстратында жұқа пленка немесе қалың пленка технологиялары арқылы жасалады. Құрамдас бөліктері бар бүкіл субстрат бір мөрленген корпусқа орналастырылған.
• Аралас микросұлба – жартылай өткізгіш кристалдан басқа кристалдың бетіне орналастырылған жұқа қабықшалы (қалың пленкалы) пассивті элементтерден тұрады.

Өңделген сигнал түрі

• Аналогтық-цифрлық.

Өндірістік технологиялар

Логика түрлері

Аналогтық схемалардың негізгі элементі транзисторлар (биполярлы немесе өріс). Транзисторларды өндіру технологиясының айырмашылығы микросхемалардың сипаттамаларына айтарлықтай әсер етеді. Сондықтан көбінесе микросұлбаның сипаттамасында өндіріс технологиясын атап өту үшін көрсетіледі. жалпы сипаттамалармикросұлбаның қасиеттері мен мүмкіндіктері. IN заманауи технологияларбиполярлы және технологияларын біріктіреді өрістік эффект транзисторларычиптердің өнімділігін жақсарту үшін.

• Бірполярлы (өрістік) транзисторлардағы микросұлбалар ең үнемді болып табылады (ток тұтынуы бойынша):
  • MOS логикасы (металл-оксид-жартылай өткізгіш логикасы) – өрістік транзисторлардан микросұлбалар түзіледі. n-MOS немесе б-MOS түрі;
  • CMOS логикасы (қосымша MOS логикасы) - әрқайсысы логикалық элементмикросұлба қосымша (комплементарлы) өрістік транзисторлар жұбынан тұрады ( n-MOS және б-MOS).
• Биполярлы транзисторлардағы микросұлбалар:
  • RTL - резистор-транзисторлық логика (ескірген, ТТЛ ауыстырылған);
  • DTL - диод-транзисторлық логика (ескірген, ТТЛ ауыстырылған);
  • ТТЛ – транзисторлы-транзисторлық логика – микросұлбалар кірісінде көп эмиттерлі транзисторлары бар биполярлы транзисторлардан жасалған;
  • TTLSh - Schottky диодтары бар транзисторлы-транзисторлық логика - Шоттки эффектісі бар биполярлы транзисторларды қолданатын жақсартылған TTL;
  • ESL - эмиттермен байланысқан логика - биполярлы транзисторларда, олардың жұмыс режимі қанықтыру режиміне кірмейтіндей етіп таңдалады, бұл жылдамдықты айтарлықтай арттырады;
  • IIL – интегралды-инъекциялық логика.
• Өрісті және биполярлы транзисторларды қолданатын микросұлбалар:

Бір типті транзисторларды пайдалана отырып, микросұлбаларды статикалық немесе динамикалық сияқты әртүрлі әдістемелер арқылы құрастыруға болады.

CMOS және TTL (TTLS) технологиялары ең көп тараған чип логикасы болып табылады. Ағымдағы тұтынуды үнемдеу қажет болған жағдайда CMOS технологиясы қолданылады, жылдамдық маңыздырақ және қуатты үнемдеу қажет емес жерде TTL технологиясы қолданылады. CMOS микросұлбаларының әлсіз жері статикалық электр тогының осалдығы болып табылады - микросұлбаның шығыс бөлігін қолыңызбен ұстау жеткілікті, ал оның тұтастығына бұдан былай кепілдік берілмейді. TTL және CMOS технологияларының дамуымен микросұлбалар параметрлері бойынша жақындап келеді және нәтижесінде, мысалы, CMOS технологиясының көмегімен микросұлбалардың 1564 сериясы жасалады, ал корпустағы функционалдығы мен орналасуы TTL-ге ұқсас. технология.

ESL технологиясы бойынша жасалған чиптер ең жылдам, бірақ сонымен бірге ең көп қуат тұтынатын және өндірісте қолданылған. есептеу техникасыең маңызды параметр есептеу жылдамдығы болған жағдайларда. КСРО-да ES106x типті ең өнімді компьютерлер ESL микросұлбаларында шығарылды. Қазір бұл технология сирек қолданылады.

Технологиялық процесс

Микросұлбаларды өндіруде фотолитография әдісі (проекция, контакт және т.б.) қолданылады, ал схема кремний монокристалдарын алмаз дискілері бар жұқа пластинкаларға кесу арқылы алынған субстратта (әдетте кремний) қалыптасады. Микросұлба элементтерінің сызықтық өлшемдерінің аздығына байланысты жарықтандыру кезінде көрінетін жарықты және тіпті ультракүлгін сәулеленуді пайдаланудан бас тартылды.

Келесі процессорлар ультракүлгін сәуленің көмегімен жасалды (ArF эксимер лазері, толқын ұзындығы 193 нм). Орташа алғанда, ITRS жоспары бойынша сала басшыларының жаңа техникалық процестерді енгізуі әрбір 2 жыл сайын орын алып отырды, бұл ретте аудан бірлігіне транзисторлар саны екі есеге өсті: 45 нм (2007), 32 нм (2009), 22 нм (2011). , 14 нм өндірісі 2014 жылы басталды, 10 нм процестердің дамуы шамамен 2018 жылы күтілуде.

2015 жылы жаңа техникалық процестерді енгізу баяулайды деген есептер болды.

Сапа бақылауы

Интегралдық схемалардың сапасын бақылау үшін сынақ құрылымдары деп аталатындар кеңінен қолданылады.

Мақсат

Интегралды схема толық, ерікті түрде күрделі функцияға ие болуы мүмкін - тұтас микрокомпьютерге дейін (бір чипті микрокомпьютер).

Аналогтық тізбектер

Аналогты біріктірілген (микро)схема (AIS, МАҚСАТТАРЫ) - кіріс және шығыс сигналдары үздіксіз функция заңына сәйкес өзгеретін интегралдық схема (яғни олар аналогтық сигналдар).

Аналогтық IC зертханалық үлгісін 1958 жылы АҚШ-тағы Texas Instruments компаниясы жасаған. Бұл фазалық ауысу генераторы болды. 1962 жылы аналогтық микросұлбалардың бірінші сериясы пайда болды - SN52. Оның төмен қуатты төмен жиілікті күшейткіші, операциялық күшейткіші және бейне күшейткіші болды.

КСРО-да аналогтық интегралдық схемалардың үлкен ассортименті 1970 жылдардың аяғында алынды. Оларды пайдалану құрылғылардың сенімділігін арттыруға, жабдықты орнатуды жеңілдетуге және жиі тіпті қажеттілікті жоюға мүмкіндік берді. Техникалық қызмет көрсетужұмыс кезінде.

Төменде функцияларын аналогтық IC орындай алатын құрылғылардың ішінара тізімі берілген. Көбінесе бір микросұлба олардың бірнешеуін бірден ауыстырады (мысалы, K174XA42 супергетеродинді FM радиоқабылдағышының барлық түйіндерін қамтиды).

• Сүзгілер (соның ішінде пьезоэлектрлік әсерге негізделген).
• аналогтық көбейткіштер.
• Аналогты аттенюаторлар және айнымалы күшейткіштер.
• Қуат көзі тұрақтандырғыштары: кернеу мен ток тұрақтандырғыштары.
• Коммутациялық қоректендіру көздерінің микросұлбаларын басқару.
• Сигнал түрлендіргіштері.
• Әртүрлі сенсорлар.

Аналогтық микросұлбалар дыбысты күшейту және дыбысты жаңғырту аппаратураларында, бейнемагнитофондарда, теледидарларда, байланыс техникасында, өлшеу аспаптарында, аналогтық компьютерлерде және т.б.

Аналогтық компьютерлерде

• Операциялық күшейткіштер (LM101, μA741).

Қуат көздерінде

Кернеу тұрақтандырғыш микросхемасы KR1170EN8

• Сызықтық кернеу тұрақтандырғыштары (KR1170EN12, LM317).
• Ауыстыру кернеуінің тұрақтандырғыштары (LM2596, LM2663).

Бейнекамералар мен камераларда

• CCD сенсорлары (ICX404AL).
• CCD сызғыштары (MLX90255BA).

Дыбысты күшейту және дыбыс шығару аппаратурасында

• Дыбыс жиілігінің қуат күшейткіштері (LA4420, K174UN5, K174UN7).
• Стерео жабдыққа арналған қос UMZCH (TDA2004, K174UN15, K174UN18).
• Әртүрлі басқару құралдары (K174UN10 - электронды жиілікті реттеуі бар екі арналы UMZCH, K174UN12 - екі арналы дыбыс пен теңгерімді басқару).

Өлшеу аспаптарында Радиотаратқыштар мен қабылдағыштарда

• AM сигнал детекторлары (K175DA1).
• FM сигнал детекторлары (K174UR7).
• Араластырғыштар (K174PS1).
• Жоғары жиілікті күшейткіштер (K157XA1).
• Аралық жиілікті күшейткіштер (K157XA2, K171UR1).
• Бір чипті радиоқабылдағыштар (K174XA10).

Теледидарда

• Радиоарнада (K174UR8 - AGC, IF кескіні мен дыбыс детекторы бар күшейткіш, K174UR2 - IF кескін кернеуінің күшейткіші, синхронды детектор, алдын ала күшейткішбейне сигнал, кілтті автоматты күшейтуді басқару жүйесі).
• Түс арнасында (K174AF5 - түсті R-, G-, B-сигналдарды пішіндеуші, K174XA8 - электронды қосқыш, шектеу күшейткіші және түсті ақпарат сигналдарының демодуляторы).
• Сканерлеу түйіндерінде (K174GL1 - кадрды сканерлеу генераторы).
• Коммутация, синхрондау, түзету және басқару тізбектерінде (K174AF1 – синхрондау сигналының амплитудалық селекторы, көлденең жиілік импульсінің генераторы, жиілікті және фазалық сигналды автоматты реттеу блогы, көлденең сыпырғыш драйвері импульс генераторы, K174UP1 – жарықтық сигналының күшейткіші, электрондық реттегішшығыс сигналының ауытқуы және қара деңгейі).

Өндіріс

Интегралдық элементтердің микронша өлшемдерге көшуі БААЖ жобалауды қиындатады. Мысалы, қысқа қақпа ұзындығы бар MOSFET-тер аналогтық блоктарда пайдалануды шектейтін бірқатар мүмкіндіктерге ие: төмен жиілікті жыпылықтау шуының жоғары деңгейі; дифференциалды және операциялық күшейткіштердің үлкен ауытқу кернеуінің пайда болуына әкелетін шекті кернеу мен көлбеудің күшті таралуы; төмен шығыс төмен сигналдық кедергі және белсенді жүктемемен каскадтарды күшейту; қоректену кернеуінің төмендеуіне және төмендеуіне әкелетін p-n өткелдерінің және ағызу көзінің саңылауларының төмен бұзылу кернеуі динамикалық диапазон.

Қазіргі уақытта аналогтық микросұлбаларды көптеген фирмалар шығарады: Analog Devices, Analog Microelectronics, Maxim Integrated Products, National Semiconductor, Texas Instruments және т.б.

Цифрлық схемалар

Сандық интегралды схема(цифрлық микросұлба) – дискретті функция заңы бойынша өзгеретін сигналдарды түрлендіруге және өңдеуге арналған интегралды микросұлба.

Цифрлық интегралды схемалар екі тұрақты күйде болуы мүмкін транзисторлық ажыратқыштарға негізделген: ашық және жабық. Транзисторлық қосқыштарды қолдану әртүрлі логикалық, триггерлік және басқа интегралдық схемаларды жасауға мүмкіндік береді. Цифрлық интегралдық микросхемалар электрондық есептеуіш машиналардың (компьютерлердің), автоматтандыру жүйелерінің және т.б. дискретті ақпаратты өңдеу құрылғыларында қолданылады.

• Буферлік түрлендіргіштер
• (Микро)процессорлар (соның ішінде компьютерлерге арналған процессорлар)
• Чиптер және жад модульдері
• FPGA (бағдарламаланатын логикалық интегралды схемалар)

Цифрлық интегралдық схемалар аналогтарға қарағанда бірқатар артықшылықтарға ие:

• Қуатты тұтынуды азайтуцифрлық электроникада импульстік электрлік сигналдарды қолданумен байланысты. Мұндай сигналдарды қабылдау және түрлендіру кезінде электрондық құрылғылардың (транзисторлардың) белсенді элементтері «кілт» режимінде жұмыс істейді, яғни транзистор не «ашық» - бұл жоғары деңгейдегі сигналға (1) сәйкес келеді, не «жабық» болады. - (0), бірінші жағдайда транзисторда кернеудің төмендеуі жоқ, екіншісінде - ол арқылы ток өтпейді. Екі жағдайда да транзисторлар көп жағдайда аралық (белсенді) күйде болатын аналогтық құрылғылардан айырмашылығы, қуат тұтынуы 0-ге жақын.
• Жоғары шуға төзімділіксандық құрылғылар жоғары (мысалы, 2,5-5 В) және төмен (0-0,5 В) деңгейдегі сигналдар арасындағы үлкен айырмашылықпен байланысты. Күй қателігі кедергінің осындай деңгейінде мүмкін, бұл жоғары деңгей төмен деңгей ретінде түсіндіріледі және керісінше, бұл екіталай. Сонымен қатар, в сандық құрылғыларқателерді түзету үшін арнайы кодтық рұқсатты қолдануға болады.
• Жоғары және төмен деңгейлі сигналдардың күйлерінің деңгейлерінің үлкен айырмашылығы (логикалық «0» және «1») және олардың рұқсат етілген өзгерістерінің жеткілікті кең диапазоны цифрлық технологияны интегралды технологиядағы элемент параметрлерінің сөзсіз таралуына сезімтал емес етеді, сандық құрылғыларда құрамдастарды таңдау және реттеу элементтерін конфигурациялау қажеттілігі.

Аналогты-цифрлық схемалар

Аналогты-сандық интегралды схема(аналогтық-цифрлық микросұлба) – дискретті функция заңы бойынша өзгеретін сигналдарды үздіксіз функция заңы бойынша өзгеретін сигналдарға және керісінше түрлендіруге арналған интегралды схема.

Көбінесе бір микросұлба бірден бірнеше құрылғылардың қызметін орындайды (мысалы, дәйекті жуықтау ADC-де DAC бар, сондықтан олар екі жақты түрлендіруді орындай алады). Функцияларын аналогты-цифрлық IC орындай алатын құрылғылардың тізімі (толық емес):

• цифрлық-аналогтық (DAC) және аналогты-цифрлық түрлендіргіштер (ADC);
• аналогтық мультиплексорлар (сандық (де)мультиплексорлар таза цифрлық IC болса, аналогтық мультиплексорлар сандық логикалық элементтерді (әдетте декодер) қамтиды және аналогтық схемаларды қамтуы мүмкін);
• трансиверлер (мысалы, желілік интерфейсті қабылдағыш ethernet);
• модуляторлар және демодуляторлар;
  • радиомодемдер;
  • телемәтінге, VHF радиомәтініне арналған декодерлер;
  • Fast Ethernet трансиверлері мен оптикалық желілері;
  • терумодемдер;
  • сандық теледидар қабылдағыштары;
  • компьютерлік тінтуірдің оптикалық сенсоры;
• электрондық құрылғыларды қоректендіру микросхемалар - тұрақтандырғыштар, кернеу түрлендіргіштері, қуат қосқыштары және т.б.;
• цифрлық аттенюаторлар;
• фазалық блокталған контур (PLL) сұлбалары;
• сағат генераторлары мен қалпына келтірушілер;
• негізгі матрицалық кристалдар (BMC): аналогтық және сандық схемаларды қамтиды.

Чиптер сериясы

Аналогтық және цифрлық микросұлбалар сериялы түрде шығарылады. Серия – біртұтас конструкциясы мен технологиялық конструкциясы бар және бірлесіп пайдалануға арналған микросұлбалар тобы. Бір қатардағы микросұлбалар, әдетте, қоректендіру көздерінің кернеулері бірдей, кіріс және шығыс кедергілері, сигнал деңгейлері бойынша сәйкестендіріледі.

Корпусы

Беткейге монтаждауға арналған интегралдық схемалар пакеттері

Баспа платасында дәнекерленген жақтаусыз микросұлбамен микрожинақтау

Арнайы атаулар

Әлемдік нарық

2017 жылы интегралдық микросхемалардың әлемдік нарығы 700 миллиард долларға бағаланды.

1958 жылдың 12 қыркүйегінде Texas Instruments (TI) қызметкері Джек Килби басшылыққа біртүрлі құрылғыны көрсетті - өлшемі 11,1х1,6 мм кремнийдің екі бөлігінен жасалған шыны субстратқа балауызбен желімделген құрылғы. Бұл үш өлшемді макет болды - бір жартылай өткізгіш материал негізінде барлық тізбек элементтерін жасау мүмкіндігін дәлелдейтін генератордың интегралды схемасының (IC) прототипі. Бұл дата электроника тарихында интегралдық микросхемалардың туған күні ретінде тойланады.

Интегралды схемаларға (микросұлбалар, IC) жатады электрондық құрылғыларкүрделілігі әртүрлі, онда бір типті барлық элементтер бір уақытта бір технологиялық циклде өндіріледі, яғни. интеграцияланған технология арқылы. Ұнайды баспа платалары(барлық қосу өткізгіштері бір мезгілде біріктірілген технологияны пайдалана отырып, бір циклде өндіріледі) резисторлар, конденсаторлар, диодтар және транзисторлар ИК-де бірдей қалыптасады. Сонымен қатар, көптеген IC бір уақытта өндіріледі, ондаған мыңнан мыңға дейін

Бұрын интегралдық схемалардың екі тобы бөлінді: гибридті және жартылай өткізгіш

Гибридті СК-да (ГИК) барлық өткізгіштер мен пассивті элементтер біріктірілген технологияны қолдана отырып, микросхема астары (әдетте керамикадан жасалған) бетінде қалыптасады. Пакетсіз диодтар, транзисторлар және жартылай өткізгіш IC чиптер түріндегі белсенді элементтер субстратқа жеке, қолмен немесе автоматты түрде орнатылады.

Жартылай өткізгішті ИС-де диффузиялық әдістермен оның көлеміне ішінара енуімен жартылай өткізгіш материалдың бетінде бір технологиялық циклде байланыстырушы, пассивті және белсенді элементтер түзіледі. Бұл ретте бір жартылай өткізгіш пластинада бірнеше ондаған мыңнан бірнеше мыңға дейін ИК жасалады

Алғашқы гибридті IC.

ГАЖ микромодульдер мен керамикалық тақта технологиясының эволюциялық дамуының өнімі болып табылады. Сондықтан, олар көрінбейтін түрде пайда болды, GIS-тің жалпы қабылданған туған күні және жалпыға бірдей танылған автор жоқ.

Жартылай өткізгішті ИК жартылай өткізгіштер технологиясының дамуының табиғи және сөзсіз нәтижесі болды, бірақ жаңа идеяларды генерациялауды және өздерінің туған күндері мен өз авторлары бар жаңа технологияларды құруды талап етті.

Алғашқы гибридті және жартылай өткізгіш ИС КСРО мен АҚШ-та дерлік бір уақытта және бір-бірінен тәуелсіз пайда болды.

Сонау 1940 жылдардың аяғында АҚШ-тағы Centralab компаниясы қалың қабықшалы керамика негізіндегі баспа платаларын өндірудің негізгі принциптерін әзірледі.

Ал 1950 жылдардың басында RCA жұқа пленка технологиясын ойлап тапты: вакуумда әртүрлі материалдарды бүрку және оларды маска арқылы арнайы субстраттарға қою арқылы олар бір уақытта бір керамикалық субстратта көптеген миниатюралық пленкаларды біріктіретін өткізгіштерді, резисторларды және конденсаторларды қалай шығару керектігін үйренді. .

Қалың пленка технологиясымен салыстырғанда, жұқа пленка технологиясы кішігірім топология элементтерін дәлірек өндіру мүмкіндігін қамтамасыз етті, бірақ күрделі және қымбат жабдықты қажет етті. Қалың пленка немесе жұқа пленка технологиясын қолдана отырып, керамикалық тақталарда жасалған құрылғылар «гибридті схемалар» деп аталады.

Бірақ микромодуль онда пакетсіз транзисторлар мен диодтар қолданылған және құрылым жалпы корпуста тығыздалған кезде гибридті интегралды схемаға айналды.

КСРО-ДА

КСРО-дағы алғашқы ГАЖ («Квант» типті модульдер, кейінірек 116 сериялы АЖ деп аталды) 1963 жылы NIIRE-де (кейінірек Ленинец НПО, Ленинград) әзірленді және сол жылы оның тәжірибелік зауыты олардың сериялық өндірісін бастады. Бұл ГАЖ-да 1962 жылы Рига жартылай өткізгіш құрылғылар зауыты әзірлеген белсенді элементтер ретінде «Р12-2» жартылай өткізгіш IC пайдаланылды.

Сөзсіз, Квант модульдері екі деңгейлі интеграциясы бар әлемдегі алғашқы ГАЖ болды - белсенді элементтер ретінде олар дискретті жақтаусыз транзисторларды емес, жартылай өткізгіш ИКтерді пайдаланды.

АҚШ-та

Жаңа IBM System /360 компьютерінің негізгі элементтік базасы ретінде қалың қабықшалы ГАЖ пайда болуын алғаш рет 1964 жылы IBM корпорациясы жариялады.

Фэйрчайлдтың «Микрологик» сериясының және ТИдің «СН-51» жартылай өткізгішті ИК-тері әлі де қолжетімсіз сирек және коммерциялық пайдалану үшін өте қымбат болды, негізгі компьютерді құрастырады.Сондықтан IBM жазық микромодульдің дизайнын негізге алып, әзірледі. жалпы атаумен жарияланған қалың пленкалы ГАЖ жеке сериясы («микромодульдерге» қарсы) - «SLT-модульдер» (Solid Logic Technology - қатты логикалық технология. Әдетте «қатты» сөзі орыс тіліне «қатты» деп аударылады. , бұл мүлдем қисынсыз. Шынында да, «SLT-модульдер» терминін IBM компаниясы «микромодуль» терминіне қарама-қайшы ретінде енгізді және олардың айырмашылығын көрсетуі керек. «Қатты» сөзінің басқа да мағыналары бар - «қатты», «тұтас» , ол «SLT модульдері» мен «микромодульдер» арасындағы айырмашылықты сәтті көрсетеді

SLT модулі тік түйреуіштері басылған төртбұрышты қалың қабықшалы керамикалық микропластика болды. Оның бетіне жібек экранды басып шығару арқылы байланыстырушы өткізгіштер мен резисторлар қолданылды, ал пакетсіз транзисторлар орнатылды. Қажет болса, конденсаторлар SLT модулінің жанында орнатылды

Сыртқы түрі бірдей дерлік (микромодульдер біршама жоғары) SLT модульдері элементтердің жоғары тығыздығымен, төмен қуат тұтынуымен, жоғары жылдамдықпен және жоғары сенімділікпен жалпақ микромодульдерден ерекшеленді.

Сонымен қатар, SLT технологиясын автоматтандыру өте оңай болды, сондықтан оларды коммерциялық жабдықта пайдалану үшін жеткілікті төмен бағамен өндіруге болады. Бұл дәл IBM-ге қажет болды. IBM-ден кейін ГАЖ-ны басқа компаниялар шығара бастады, олар үшін ГАЖ коммерциялық өнім болды.

2014 жылдың ақпан айының алғашқы күндерінде интегралдық микросхема сияқты заманауи микросхемалардың ажырамас бөлігінің әлемдік қауымдастықта пайда болғанына елу бес жыл толды.

Естеріңізге сала кетейік, 1959 жылы Америка Құрама Штаттарының Федералдық патенттік кеңсесі Texas Instruments компаниясына интегралдық микросхеманы жасау үшін патент берген.

Бұл оқиға электроника дәуірінің тууы және оны пайдаланудан туындайтын барлық артықшылықтар ретінде атап өтілді.

Шынында да, интегралды схема бізге белгілі көптеген электр құрылғыларының негізі болып табылады.

Алғаш рет интегралдық схеманы құру идеясы өткен ғасырдың елуінші жылдарының басында пайда болды. Оның пайда болуының негізгі дәлелі электр құрылғыларының миниатюризациясы және құнының төмендеуі болды. Ұзақ уақыт бойы оны жүзеге асыру туралы ойлар әлемде теледидар мен радио, сондай-ақ компьютерлік технологиялар сияқты схеманың салалары белсенді дамып келе жатқанына қарамастан, жай ғана ауада болды.

Интегралды схеманы құру диодтар мен жартылай өткізгіш транзисторлар негізіндегі схемаларды өндіруде қосымша сымдардан, монтаждық панельдерден, оқшаулаудан бас тартуды білдіреді. Алайда, ұзақ уақыт бойы ешкім мұндай идеяларды жүзеге асыра алмады. Джек Килби (2000 жылы интегралдық схеманы ойлап тапқаны үшін физика бойынша Нобель сыйлығының лауреаты) сияқты дарынды және белгілі инженердің белсенді жұмысынан кейін ғана 1958 жылы алғашқы микросұлба енгізілді. Алты айға жуық уақыттан кейін өнертабысқа Килби жұмыс істеген компания (Texas Instruments) патент алды.

Әрине, енді неміс ғалымы Килбидің алғашқы микросхемасы мүлдем жарамсыз болғанын айта аламыз. Дегенмен, оның негізінде кейінгі барлық интегралдық схемалар жасалды, олардың бірі Роберт Нойстың технологиясы – кремнийді жазық микросұлба болды.

Р.Нойс Fairchald Semiconductor компаниясында жоғары қызмет атқарды, дәлірек айтсақ, оның негізін салушылардың бірі болды. Нойстың жұмысы Килбидің патенті берілгеннен кейін бірден дерлік патенттелді. Дегенмен, Kilby чипінен айырмашылығы, Нойстың дизайны негізгі электр өндірушілері арасында сұранысқа ие болды. Бұл Texas Instruments және Fairchald Semiconductor арасында дау тудырды және 1969 жылға дейін кейінгі сот ісін бастады. Нәтижесінде Нойс микросхемалардың алғашқы өнертапқышы аталды. Жағдайлардың мұндай үйлесуі екі компанияның иелерін мүлде ренжітпеді. Бірнеше жыл бұрын олар бірауыздан шешімге келіп, екі ғалымды бірдей құқықтарға ие интегралдық микросхеманың негізін салушылар деп танып, оларға АҚШ-тың ғылыми және инженерлік қауымдастықтарының ең жоғары наградалары – Ұлттық ғылым медалі мен Ұлттық медальді берді. Технология.

Егер сіз өткенді жақсылап зерттесеңіз, Нойс пен Килби микросұлбаны әлемге енгізгенге дейін бұл идеямен кем емес жетілдірілген дизайнды ұсынатын көптеген ғалымдар жұмыс істеді деп сеніммен айта аласыз. Олардың арасында инженер Вернер Якоби (Германия) бар. Оның дамуы тіпті 1949 жылы патенттелген. Патентте инженер жалпы субстратта 5 транзистордан тұратын микросұлбаның эскизін жасады. Кейінірек, 1952 жылы схема компоненттерін бір блокқа біріктіру принципін ағылшын инженері Д.Даммер сипаттады. Тағы бес жылдан кейін Джеффри Даммер төрт транзисторға негізделген интегралды флип-флоп схемасының алғашқы жұмыс үлгісін жариялады. Өкінішке орай, әскери бөлімдердің британдық мамандары Даммердің өнертабыстарын бағаламады, бірақ олар болуы керек еді. Нәтижесінде ғалымның барлық жұмысы тоқтатылды. Кейіннен Даммердің өнертабысы қазіргі микросұлбалардың бастаушысы, ал ғалымның өзі интегралдық схеманың пайғамбары деп аталды.

1957 жылы Америка Құрама Штаттарында тағы бір инженер Бернард Оливер үш жазық транзистордағы монолитті блокты өндіру үшін сипатталған технологияға патент алуға өтініш берді.

Заманауи микросұлбаның пайғамбарларының есімдері қатарында инженер Харвик Джонсонның инициалдары бар, ол бір микросхемада тізбектердің электрондық компоненттерін жасаудың бірнеше түрін бірден патенттеген, бірақ ешқашан өзінің ашқан жаңалықтарын жүзеге асыруға мүмкіндік беретін бірде-бір құжат алмаған. Осы әдістердің бірін Джонсонның барлық жетістіктерін алған Джек Килби қолданған.

Осыдан тура 55 жыл бұрын 1959 жылдың 6 ақпаны, АҚШ-тың Федералдық патенттік кеңсесі Texas Instruments компаниясына интегралды микросхема өнертабысы үшін патент берді. Осылайша, технологияның дүниеге келуі ресми түрде мойындалды, онсыз бүгін бізге таныс электрондық құрылғылардың басым көпшілігі және олармен байланысты мүмкіндіктер болмас еді.

50-ші жылдардың аяғында интегралды схема идеясы, олар айтқандай, ауада болды. Транзистор әлдеқашан жасалған; жылдам дамып келе жатқан радио және теледидар схемасы, компьютерлік технологияны айтпағанда, миниатюризация шешімдерін іздеуді талап етті; тұтыну нарығы арзанырақ жабдықты қажет етті. Жартылай өткізгішті транзисторлар мен диодтардағы (монтаждық панельдер, сымдар, корпустар және изоляторлар) схемасынан артық нәрсені лақтырып тастау идеясы, оның мәнін - n-p түйіспелерін - бір «кірпішке» жинап, сөзсіз біреудің басына келуі керек еді.

Осылайша болды. келді. Сонымен қатар, бірден бірнеше талантты инженерлер, бірақ олардың біреуі ғана бүгінде «интегралдық микросхеманың әкесі» болып саналады - Джек Килби, Texas Instruments компаниясының қызметкері, 2000 жылы физика бойынша Нобель сыйлығының өнертабысы үшін марапатталды. интегралдық схема. 1958 жылы 24 шілдеде ол өзінің жұмыс күнделігіне жаңа құрылғы идеясын жазды, 12 қыркүйекте микросұлбаның жұмыс үлгісін көрсетті, патентке өтінім дайындап берді, ал 1959 жылы 6 ақпанда оны алды. .

Әділ болу үшін, Килбидің германий микросұлбасының дизайны өнеркәсіптік даму үшін іс жүзінде жарамсыз болды, оны Роберт Нойс жасаған кремний жазық микросхемасы туралы айту мүмкін емес.

Fairchald Semiconductor компаниясында жұмыс істеген Роберт Нойс (ол да осы компанияның негізін қалаушылардың бірі болды) дерлік бір уақытта және Килбиден тәуелсіз, интегралды схеманың дизайнының жеке нұсқасын әзірледі, оны патенттеді және ... Texas Instruments және Fairchald Semiconductor 10 жыл бойы үздіксіз патенттік соғысқа айналды, ол 1969 жылы 6 қарашада АҚШ-тың патенттер мен кеден істері жөніндегі апелляциялық сотының шешімімен аяқталды, оған сәйкес микросұлбаның жалғыз өнертапқышы қарастырылуы керек ... Роберт Нойс! АҚШ Жоғарғы соты бұл шешімді қолдады.

Дегенмен, сот үкімі шыққанға дейін, 1966 жылы компаниялар интегралдық микросхемаларға тең құқықтарды мойындауға келісті және екі өнертапқыш - Килби мен Нойс АҚШ-тың ғылыми және инженерлік қоғамдастықтарының бірдей жоғары марапаттарымен марапатталды: Ұлттық медаль. Ғылым және ұлттық технология медалі.

Бірақ Килби мен Нойсқа қарағанда әлдеқайда ертерек дизайн принципін тұжырымдаған және тіпті интегралды схеманы патенттеген басқалар да болды. Неміс инженері Вернер Якоби өзінің 1949 жылғы патентінде жалпы субстратта 5 транзистордан тұратын схеманың жобасын сызады. 1952 жылы 7 мамырда ағылшын радиоинженері Джеффри Даммер Вашингтонда электронды компоненттерге арналған симпозиумда көпшілік алдында сөйлеген сөзінде схема компоненттерін бір блокқа біріктіру принципін сипаттады (Айтпақшы, Джек Килби де осы симпозиумда болды); 1957 жылы ол әлемдегі алғашқы 4 транзисторлы біріктірілген флип-флоптың жұмыс прототипін ұсынды. Англияның әскери кафедрасының мамандары жаңалықты түсінбеді және оның әлеуетін бағаламады. Жұмыстар жабылды. Кейіннен өз елінде Даммер «интегралдық микросхема пайғамбары» деп аталды, ол электронды технологияларды дамыту бойынша көптеген ұлттық және халықаралық жобаларға қатысуға шақырылды.

Сол жылдың қазан айында АҚШ-та Бернард Оливер патентке өтінім берді, онда ол үш жазық транзистордың монолитті блогын жасау әдісін сипаттады. 1953 жылы 21 мамырда инженер Харвик Джонсон бір микросхемада әртүрлі электронды схема құрамдастарын қалыптастырудың бірнеше тәсілдеріне өтінім берді. Джонсон ұсынған нұсқалардың бірін 6 жылдан кейін Джек Килби өз бетінше жүзеге асырып, патенттегені қызық. Тамаша!

Барлық интегралдық микросхеманы өнертапқыштардың егжей-тегжейлі өмірбаяндары, ұлылардың оқиғалары мен жағдайларының сипаттамасы, мен сөзден қорықпаймын, өнертабыстарды бүгінгі күні кез келген адам оңай таба алады: мұның бәрі Интернетте. Мен микросұлбаның туған күнінде үшеуіне де «сөз бергім келеді»: Джеффри Даммер, Джек Килби және Роберт Нойс. Сұхбат барысында олар «бұл қалай болғанын» естеліктерімен, ойларымен және тәжірибелерімен бөлісті. Мен өзіме қызықты болып көрінген мәлімдемелерді таңдадым ...

Джеффри Даммер:
«Транзистордың пайда болуымен және жалпы жартылай өткізгіштердегі жұмыстың арқасында бүгінгі күні ешқандай жалғау сымдары жоқ тұтас блок түріндегі электронды жабдықты жасау туралы мәселені көтеру мүмкін сияқты. Бұл блок оқшаулағыш, өткізгіш, түзеткіш және сигнал күшейтетін материалдардың қабаттарынан тұруы мүмкін. Құрамдас бөліктердің электрондық функцияларын орнату және оларды дұрыс қосуды жеке қабаттардың бөліктерін кесу арқылы жасауға болады.
«Кітаптарымның бірінде мен сәтсіздігімнің себебін шексіз бюрократиялық соғыстардан қатты шаршадым деп түсіндірдім, бірақ бұл жалғыз нәрсе емес шығар. Өйткені, ешкім тәуекелге барғысы келмеді. Соғыс департаменті өнеркәсіптік үлгіге әкелінбеген құрылғыға келісім-шарт жасамайды. Кейбір әзірлеушілер өздеріне белгісіз істі қолға алғылары келмеді. Бұл тауық пен жұмыртқаға қатысты жағдай. Америкалықтар қаржылық авантюрист, және бұл елде (Англия дегенді білдіреді. - Ю.Р.) бәрі тым баяу жүріп жатыр».

Джек Килби:
«Транзистор сахнаға шыққаннан кейін, біраз уақыт бұрын «миниатюризация» деп аталатын нәрсеге қызығушылық қайта артты. Бұл ешқашан өздігінен аяқталмады, бірақ көптеген қосымшалар үшін бір жерде көбірек компоненттерді жинап, оларды тығызырақ орау өте ыңғайлы болып көрінді. Содан кейін Әскери-теңіз күштері жақындық сақтандырғыштары бойынша жобаны бастады. Оларға шын мәнінде барлық электрондық компоненттер төртбұрышты дюймдік пластинаға жиналған құрылғы қажет болды, артық емес. Олар қазірдің өзінде жеткілікті ақша жұмсады, бірақ ешқашан қалағандарын алмады ... Транзистор барлық мәселелерді шешті. Жалпы, сол кезде және қазір, егер сізде жаңа өнім болса және ол әскерилерді қызықтыратын болса немесе оны әскерилер үшін қызықты болатындай етіп реттей алсаңыз, әдетте, сіз жұмыссыз жұмыс істейсіз. проблемалар, өйткені сізде қаржыландыру болады. Сонау бір заманда да солай болған, қазір де солай».

«Интегралдық схемада жұмыс істеудің негізгі мотиві жабдықты өндірудің құнын төмендету болды. Рас, ол кезде мен бағаның ықтимал төмендеуінің ауқымын және арзандық факторы электрониканы мүлдем басқа салаларда қолдану аясын қаншалықты кеңейтетінін елестеткен жоқпын. 1958 жылы бір кремний транзисторы өте жақсы сатылмады, шамамен 10 доллар тұрады. Бүгінде 10 долларға 100 миллионнан астам транзистор сатып алуға болады. Мен мұны болжай алмадым. Бұл мүмкіндікті ешкім елестетпегеніне сенімдімін.

«Біз интегралдық микросхемалар нарығын кеңейту мақсатында бірінші микрокалькуляторды (суретте) әзірлеуді бастадық: олар үшін бұқаралық нарық маңызды. Алғашқы калькуляторларды 500 долларға саттық, бүгінде олар 4-5 доллардан сатылып, бір рет қолданылатын өнімге айналды. Бұл шығындарды азайту мәселесіне қатысты.

«Интегралдық микросхеманы ойлап табу менің өмірдегі ең үлкен жетістігім бе? О, сөзсіз!..»

Роберт Нойс:
«Фэйрчайлдта біз әскерилер «молекулалық инженерия» деп аталатын инженерлік жобамен жұмыс істей бастадық. Оны әуе күштері қаржыландырды. Біз молекулаға-молекулаға немесе тіпті атом-атом конструкцияларына негізделген қандай да бір құрылымды жасауымыз керек еді. Ал мұндай құрылым электронды құрылғының функцияларын орындауы керек. Бұл біздің профиліміз емес еді, өйткені электроника өнеркәсібінің күші әрқашан қарапайым элементтерден бірдеңені синтездеу болды және күрделі элементті ойлап табуға тырыспайды. Қарапайым тізбек элементтері жасалады: конденсаторлар, резисторлар, күшейткіш элементтер, диодтар және т.б., содан кейін олардан қажетті функция синтезделеді. Жалпы, молекулалық инженерияда бірдеңе дұрыс болмады».

«Сіз бұл ең алдымен интегралды микросхемаларға өту маркетингтік шешім болды ма деп сұрайсыз. Жоқ деп ойлаймын. Менің ойымша, мұндай жетістіктердің көпшілігін маркетологтар болжамаған және олар саналы түрде дайындаған жоқ. Олар логикадан пайда болды техникалық прогресс. Бұл уақытты былай сипаттауға болады: «Енді біз мұны істей аламыз. Неге оны сатуға тырыспайсыз?» Ал бүгін маркетингтен біреу келіп: «Осы бізде болса, оны сатар едік» дейді. Айырмашылық қай жерде екенін сезе аласыз ба? Интегралды схема жағдайында ең қызықты нәрсе бұл құрылғыға қажеттілік болды. Барлығында бар. Әскерилер үшін, бейбіт тұрғындар үшін... Көрдіңіз бе, барлығы үшін!