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집적 회로 기판 생성의 역사. 일련의 미세 회로. IC 및 테스트 회로의 기능 제어

소개

최초의 컴퓨터가 등장한 이래로 소프트웨어 개발자들은 특정 문제를 해결하도록 설계된 하드웨어를 꿈꿔왔습니다. 따라서 특정 작업의 효과적인 구현을 위해 날카롭게 할 수 있는 특수 집적 회로를 만드는 아이디어는 꽤 오래 전에 나타났습니다. 여기에는 두 가지 개발 경로가 있습니다.

소위 특수 맞춤형 집적 회로(ASIC - Application Specific Integrated Circuit)의 사용. 이름에서 알 수 있듯이 이러한 미세 회로는 제조업체에서 만듭니다. 하드웨어특정 작업 또는 작업 범위의 효과적인 구현을 위한 명령에 따라. 그들은 기존의 마이크로 회로와 같은 보편성을 가지고 있지 않지만 할당된 작업을 몇 배 더 빠르게, 때로는 수십 배로 해결합니다.
재구성 가능한 아키텍처로 칩 생성. 아이디어는 그러한 칩이 프로그래밍되지 않은 상태에서 소프트웨어 개발자나 사용자에게 제공되고 그가 가장 적합한 아키텍처를 칩에 구현할 수 있다는 것입니다. 개발 과정을 자세히 살펴보겠습니다.

시간이 지남에 따라 재구성 가능한 아키텍처를 가진 다양한 미세 회로가 많이 등장했습니다(그림 1).

그림 1 재구성 가능한 아키텍처를 가진 다양한 칩

꽤 오랫동안 시장에는 PLD(Programmable Logic Device) 장치만 존재했습니다. 이 클래스에는 완벽한 분리형 형태로 작업을 해결하는 데 필요한 기능을 구현하는 장치가 포함됩니다. 정규형(완벽한 DNF). 1970년에 처음 등장한 것은 정확히 PLD 장치 클래스에 속하는 PROM 마이크로 회로였습니다. 각 회로에는 프로그래밍 가능한 OR 논리 기능 세트에 연결된 AND 논리 기능의 고정 어레이가 있습니다. 예를 들어, 3개의 입력(a,b 및 c)과 3개의 출력(w,x 및 y)이 있는 PROM을 고려하십시오(그림 2).

쌀. 2. 무도회 칩

미리 정의된 배열 AND의 도움으로 가능한 모든 결합이 입력 변수에서 구현되며 OR 요소를 사용하여 임의로 결합될 수 있습니다. 따라서 출력에서 세 변수의 함수는 완벽한 DNF로 구현될 수 있습니다. 예를 들어 그림 2에서 빨간색 원으로 표시된 OR 요소를 프로그래밍하면 출력은 w=a x=(a&b) 함수가 됩니다. y=(a&b)^c.

처음에 PROM 칩은 프로그램 명령과 상수 값을 저장하도록 설계되었습니다. 컴퓨터 메모리의 기능을 수행합니다. 그러나 개발자는 이를 사용하여 간단한 논리 기능을 구현하기도 합니다. 실제로 칩의 PROM은 입력 수가 적기만 하면 모든 논리 블록을 구현하는 데 사용할 수 있습니다. 이 조건은 요소의 매트릭스 AND가 EPROM 마이크로 회로에서 엄격하게 정의된다는 사실에서 따릅니다. 입력에서 가능한 모든 연결이 실현됩니다. 즉, 요소의 수 AND는 2 * 2 n과 같습니다. 여기서 n은 숫자입니다. 입력의. 숫자 n이 증가함에 따라 어레이의 크기가 매우 빠르게 증가한다는 것은 분명합니다.

다음으로 1975년에는 소위 PLM(프로그래머블 로직 어레이)이 등장했습니다. 그것들은 PROM 마이크로 회로의 아이디어의 연속입니다. PLA도 AND 및 OR 어레이로 구성되지만 PROM과 달리 두 어레이 모두 프로그래밍이 가능합니다. 이것은 그러한 미세 회로에서 더 큰 유연성을 허용하지만 신호가 미리 정의된 상대를 통해 이동하는 것보다 프로그래밍 가능한 연결을 통해 이동하는 데 훨씬 더 오래 걸리기 때문에 일반적이지 않습니다.

PLA 고유의 속도 문제를 해결하기 위해 1970년대 후반에 PAL(Programmable Array Logic)이라고 하는 다음과 같은 종류의 장치가 등장했습니다. PAL 칩 아이디어의 추가 개발은 GAL(Generic Array Logic) 장치의 출현이었습니다. CMOS 트랜지스터를 사용하는 보다 복잡한 PAL입니다. 여기서는 PROM 마이크로 회로의 개념과 정확히 반대되는 아이디어가 사용됩니다. AND 요소의 프로그래밍 가능한 배열이 사전 정의된 OR 요소 배열에 연결됩니다(그림 3).

쌀. 3. 프로그래밍되지 않은 PAL 장치

이것은 기능에 제한을 두지만 이러한 장치에는 PROM 마이크로 회로보다 훨씬 작은 크기의 어레이가 필요합니다.

단순 PLD의 논리적 연속은 프로그래밍 가능한 스위칭 매트릭스로 통합된 단순 PLD(일반적으로 PAL 장치는 단순 PLD로 사용됨)의 여러 블록으로 구성된 소위 복합 PLD의 출현이었습니다. PLD 블록 자체 외에도 이 스위칭 매트릭스를 사용하여 블록 간의 연결을 프로그래밍하는 것도 가능했습니다. 최초의 복잡한 PLD는 20세기의 70년대 후반과 80년대 초반에 등장했지만 이 방향의 주요 발전은 1984년 알테라가 CMOS와 EPROM 기술의 조합을 기반으로 하는 복합 PLD를 도입하면서 이루어졌습니다.

FPGA의 출현

1980년대 초반에는 디지털 ASIC 환경에서 주요 장치 유형 간에 격차가 있었습니다. 한편으로는 특정 작업별로 프로그래밍할 수 있고 제조가 매우 쉬운 PLD가 있었지만 복잡한 기능을 구현하는 데 사용할 수는 없었습니다. 반면에 ASIC은 매우 복잡한 기능을 구현할 수 있지만 견고하게 고정된 아키텍처를 가지고 있지만 제조하는 데 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 듭니다. 중간 링크가 필요했고 FPGA(Field Programmable Gate Arrays) 장치가 그러한 링크가 되었습니다.

PLD와 같은 FPGA는 프로그래밍 가능한 장치입니다. FPGA와 PLD의 주요 근본적인 차이점은 FPGA의 기능이 DNF의 도움이 아니라 프로그래밍 가능한 조회 테이블(LUT-tables)의 도움으로 구현된다는 것입니다. 이 테이블에서 함수 값은 멀티플렉서를 사용하여 필요한 결과가 선택되는 진리표를 사용하여 지정됩니다(그림 4).

쌀. 4. 대응표

각 FPGA 장치는 프로그래밍 가능한 논리 블록(Configurable Logic Blocks - CLB)으로 구성되며 연결로 상호 연결되며 역시 프로그래밍 가능합니다. 이러한 각 블록은 일부 기능 또는 그 일부를 프로그래밍하기 위한 것이지만 메모리와 같은 다른 용도로 사용할 수 있습니다.

80년대 중반에 개발된 최초의 FPGA 장치에서 논리 블록은 매우 단순했으며 하나의 3입력 LUT 테이블, 하나의 플립플롭 및 소수의 보조 요소를 포함했습니다. 최신 FPGA 장치는 훨씬 더 복잡합니다. 각 CLB 블록은 1-4개의 "슬라이스"(슬라이스)로 구성되며, 각 블록에는 여러 LUT 테이블(일반적으로 6개 입력), 여러 트리거 및 많은 서비스 요소가 포함됩니다. 다음은 현대적인 "컷"의 예입니다.

쌀. 5. 현대적인 "컷" 장치

결론

PLD 장치는 복잡한 기능을 구현할 수 없기 때문에 계속해서 간단한 기능을 구현하는 데 사용됩니다. 휴대용 장치 1000 게이트(1985년에 개발된 최초의 FPGA)부터 이 순간 1,000만 밸브를 초과했습니다(Virtex-6 제품군). 그들은 적극적으로 개발 중이며 이미 ASIC 칩을 대체하고 있으므로 재 프로그래밍 가능성을 잃지 않고 다양한 매우 복잡한 기능을 구현할 수 있습니다.

이제 덜 발전된 휴대폰마이크로 프로세서 없이는 할 수 없습니다. 태블릿, 휴대용 및 데스크탑에 대해 무엇을 말할 수 있습니까? 개인용 컴퓨터. 마이크로 프로세서 란 무엇이며 그 제작 역사는 어떻게 발전 했습니까? 일반 언어로 말하면 마이크로프로세서는 더 복잡하고 다기능적인 집적 회로입니다.

미세회로(집적회로)의 역사가 시작되다 1958년부터, 미국 회사 Texas Instruments의 직원 인 Jack Kilby가 하나의 패키지에 도체로 연결된 여러 트랜지스터를 포함하는 일종의 반도체 장치를 발명했을 때. 첫 번째 마이크로회로(마이크로프로세서의 시조)는 6개의 트랜지스터만 포함하고 금 트랙이 적용된 얇은 게르마늄 판이었습니다.이 모든 것이 유리 기판에 위치했습니다. 비교를 위해 오늘날 법안은 단위와 심지어 수천만 개의 반도체 요소로 이동합니다.

1970년까지많은 제조업체가 다양한 용량과 다양한 기능적 방향의 집적 회로 개발 및 생성에 참여했습니다. 그러나 올해는 최초의 마이크로프로세서가 탄생한 해라고 할 수 있습니다. 올해 Intel은 용량이 1Kbit에 불과한 메모리 칩을 만들었습니다. 최신 프로세서에서는 무시할 수 있지만 그 당시에는 엄청나게 컸습니다. 그 당시 이것은 엄청난 성과였습니다. 메모리 칩은 최대 128 바이트의 정보를 저장할 수 있었으며 유사한 아날로그보다 훨씬 높았습니다. 또한 거의 동시에 일본 계산기 제조업체인 Busicom은 다양한 기능 방향의 동일한 Intel 12 칩을 주문했습니다. 인텔 전문가들은 하나의 칩에 12개의 기능 영역을 모두 구현했습니다. 또한 생성 된 미세 회로는 물리적 구조를 변경하지 않고도 프로그래밍 방식으로 기능을 변경할 수 있기 때문에 다기능으로 판명되었습니다. 마이크로 회로는 제어 출력에 주어진 명령에 따라 특정 기능을 수행했습니다.

벌써 1년 후 1971년인텔은 코드명 4004인 최초의 4비트 마이크로프로세서를 출시합니다. 최초의 6트랜지스터 칩과 비교하면 무려 230만 개의 반도체 소자를 포함하고 초당 6만 번의 연산을 수행했습니다. 그 당시 마이크로 전자 공학 분야에서 엄청난 돌파구였습니다. 4비트는 4004가 한 번에 4비트 데이터를 처리할 수 있음을 의미했습니다. 2년 후 1973년이 회사는 이미 8비트 데이터로 작업한 8비트 프로세서 8008을 생산합니다. 시작 1976년부터, 회사는 8086 마이크로 프로세서의 16 비트 버전을 개발하기 시작했으며 최초의 IBM 개인용 컴퓨터에 사용되기 시작한 사람은 실제로 벽돌 중 하나를

아날로그 및 디지털 미세 회로는 직렬로 생산됩니다. 시리즈는 단일 설계 및 기술 설계를 가지며 공동 사용을 목적으로 하는 미세 회로 그룹입니다. 일반적으로 동일한 시리즈의 미세 회로는 전원 공급 장치의 전압이 동일하며 입력 및 출력 저항, 신호 레벨 측면에서 일치합니다.

군단

미세 회로는 포장 및 포장되지 않은 두 가지 건설적인 버전으로 생산됩니다.

마이크로 회로 하우징은 캐리어 시스템이며 외부 영향으로부터 보호하고 리드를 통해 외부 회로와 전기적으로 연결하도록 설계된 구조의 일부입니다. 완제품의 제조 기술을 단순화하기 위해 케이스를 표준화합니다.

프레임리스 마이크로 회로는 하이브리드 마이크로 회로 또는 마이크로 어셈블리에 장착하도록 설계된 반도체 크리스탈입니다(인쇄 회로 기판에 직접 장착 가능).

특정 제목

Intel은 마이크로 프로세서 (영어 마이크로 프로세서)-Intel 4004의 기능을 수행하는 칩을 최초로 제조했습니다. 개선 된 8088 및 8086 마이크로 프로세서를 기반으로 IBM은 잘 알려진 개인용 컴퓨터를 출시했습니다.

마이크로프로세서는 컴퓨터의 핵심을 이루고 있으며, 주변과의 통신과 같은 부가 기능은 특별히 설계된 칩셋을 사용하여 수행되었습니다. 첫 번째 컴퓨터의 경우 세트의 미세 회로 수는 수십에서 수백으로 계산되었습니다. 현대 시스템이것은 하나, 둘 또는 세 개의 칩 세트입니다. 최근에는 칩셋 기능(메모리 컨트롤러, PSI Express 버스 컨트롤러)을 프로세서로 점진적으로 이전하는 추세입니다.

RAM 및 ROM이 내장된 마이크로프로세서, 메모리 및 I/O 컨트롤러, 기타 추가 기능을 마이크로컨트롤러라고 합니다.

법적 보호

러시아 법률은 집적 회로의 토폴로지에 대한 법적 보호를 제공합니다. 토폴로지 집적 회로집적 회로 요소 세트의 공간적 및 기하학적 배열과 재료 캐리어에 고정된 요소 사이의 연결입니다(러시아 연방 민법 1448조).

토폴로지에 대한 배타적 권리는 10년 동안 유효합니다. 권리 보유자는 이 기간 내에 지적 재산, 특허 및 상표에 대한 연방 서비스에 토폴로지를 등록할 수 있습니다.

창조의 역사

1952년 5월 7일, 영국의 라디오 엔지니어 제프리 더머(Geoffrey Dummer)는 모놀리식 반도체 크리스털에 많은 표준 전자 부품을 통합하는 아이디어를 처음으로 제시했으며, 1년 후 하빅 존슨(Harvick Johnson)은 프로토타입 집적 회로(IC ). 기술 개발이 불충분하여 해당 연도에 이러한 제안을 구현할 수 없었습니다.

1958년 말과 1959년 상반기에 반도체 산업에 돌파구가 마련되었습니다. 세 개의 미국 민간 기업을 대표하는 세 사람이 집적 회로 생성을 방해하는 세 가지 근본적인 문제를 해결했습니다. Texas Instruments의 Jack Kilby는 통합 원리에 대한 특허를 취득하고 최초의 불완전한 IC 프로토타입을 만들어 대량 생산에 적용했습니다. Sprague Electric Company의 Kurt Lehovec은 단일 반도체 칩에 형성된 부품을 전기적으로 분리하는 방법(p-n 접합 분리)을 발명했습니다. Fairchild Semiconductor의 Robert Noyce는 IC 부품(알루미늄 도금)을 전기적으로 연결하는 방법을 발명했으며 Jean Ernie의 최신 평면 기술을 기반으로 부품 분리의 향상된 버전을 제안했습니다. 1960년 9월 27일, Jay Last의 그룹은 최초의 실행 가능한 반도체 Noyce와 Ernie의 아이디어에 대한 IP. Kilby의 발명에 대한 특허를 소유한 Texas Instruments는 경쟁업체와 특허 전쟁을 일으켰고 1966년 기술 교차 라이선스에 대한 화해 계약으로 끝났습니다.

언급된 시리즈의 초기 로직 IC는 문자 그대로 기준기술 프로세스에 의해 지정된 치수 및 구성의 구성 요소. 특정 제품군의 논리 IC를 설계한 회로 엔지니어는 동일한 일반 다이오드 및 트랜지스터로 작동했습니다. 1961-1962년 Sylvania의 수석 개발자인 Tom Longo가 처음으로 하나의 IC를 사용하여 설계 패러다임을 깨뜨렸습니다. 다양한회로의 기능에 따라 트랜지스터 구성. 1962년 말 Sylvania는 Longo가 개발한 최초의 TTL(트랜지스터-트랜지스터 로직) 제품군을 출시했습니다. 이는 역사적으로 시장에서 영구적인 발판을 마련한 최초의 통합 로직 유형이었습니다. 아날로그 회로에서 이 수준의 돌파구는 1964-1965년에 Fairchild 연산 증폭기 개발자인 Bob Widlar에 의해 만들어졌습니다.

소련 최초의 반도체 집적 회로는 나중에 NIIME(Mikron)로 이전된 팀이 NII-35(당시 Pulsar 연구소로 개명)에서 1960년 초에 개발한 평면 기술을 기반으로 만들어졌습니다. 최초의 국내 실리콘 집적 회로의 생성은 일련의 통합 실리콘 회로 TC-100(37개 요소 - 미국 IC 시리즈의 아날로그인 트리거의 회로 복잡성과 동일)의 군용 수용으로 개발 및 생산에 중점을 두었습니다. Texas Instruments의 SN-51). 복제용 실리콘 집적 회로의 프로토타입 및 생산 샘플은 미국에서 입수했습니다. 이 작업은 탄도 미사일 유도 시스템의 자율 고도계에 사용하기 위한 국방 명령에 따라 NII-35(Trutko 이사)와 Fryazinsky Semiconductor Plant(Kolmogorov 이사)에서 수행되었습니다. 개발에는 TS-100 시리즈의 6개의 일반적인 통합 실리콘 평면 회로가 포함되었으며 파일럿 생산 조직과 함께 NII-35에서 3년(1962년부터 1965년까지)이 걸렸습니다. Fryazino(1967)에서 군대 승인을 받아 공장 생산을 마스터하는 데 2년이 더 걸렸습니다.

최초의 집적 회로

공식일정 50주년 기념

B. 말라셰비치

1958년 9월 12일, 텍사스 인스트루먼트(TI) Jack Kilby의 직원은 11.1 × 1.6mm 크기의 실리콘 두 조각으로 유리 기판에 밀랍으로 접착된 세 가지 이상한 장치를 경영진에게 시연했습니다(그림 1). 이것들은 단일 반도체 재료를 기반으로 모든 회로 요소를 제조할 수 있는 가능성을 입증하는 발전기의 집적 회로(IC) 프로토타입인 3차원 레이아웃이었습니다. 이 날짜는 집적 회로의 탄생일로 전자 제품의 역사에서 기념됩니다. 하지만 그렇습니까?

쌀. 1. J. Kilby의 첫 번째 IS 모델. http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html의 사진

1950년대 말까지 개별 요소에서 무선 전자 장비(REA)를 조립하는 기술은 그 가능성을 소진했습니다. 세계는 REA의 가장 심각한 위기에 이르렀고 급진적 인 조치가 필요했습니다. 그때까지 반도체 장치와 후막 및 박막 세라믹 기판의 생산을 위한 통합 기술은 이미 미국과 소련에서 산업적으로 마스터되었습니다. 즉, 다중 요소를 만들어 이 위기를 극복하기 위한 전제 조건이 무르익었습니다. 표준 제품 - 집적 회로.

집적 회로(마이크로 회로, IC)에는 동일한 유형의 모든 요소가 단일 기술 주기에서 동시에 제조되는 다양한 복잡성의 전자 장치가 포함됩니다. 통합 기술로 인쇄 회로 기판(모든 연결 컨덕터가 통합 기술을 사용하여 단일 주기로 동시에 제조됨)과 달리 저항, 커패시터, (반도체 IC에서) 다이오드 및 트랜지스터는 IC에서 유사하게 형성됩니다. 또한 수십 개에서 수천 개에 이르는 많은 IC가 동시에 제조됩니다.

IC는 전자 장비에서 공동으로 사용하도록 의도된 다양한 기능적 목적의 여러 미세 회로를 결합한 일련의 형태로 업계에서 개발 및 생산됩니다. 시리즈 IC는 표준 설계와 전기 및 기타 특성의 통합 시스템을 갖추고 있습니다. IC는 표준화된 요구 사항의 특정 시스템을 충족하는 독립적인 상용 제품으로 제조업체에서 다양한 소비자에게 공급합니다. IC는 수리 불가능한 제품으로 분류되어 전자 장비를 수리할 때 고장난 IC를 교체합니다.

집적 회로에는 하이브리드와 반도체의 두 가지 주요 그룹이 있습니다.

하이브리드 IC(HIC)에서 모든 도체와 수동 소자는 통합 기술을 사용하여 미세 회로 기판(일반적으로 세라믹으로 만들어짐)의 표면에 형성됩니다. 패키징이 없는 다이오드, 트랜지스터 및 반도체 IC 크리스탈 형태의 능동 소자는 개별적으로, 수동 또는 자동으로 기판에 설치됩니다.

반도체 IC에서 연결, 수동 및 능동 요소는 반도체 재료(일반적으로 실리콘)의 표면에 확산 방법에 의해 볼륨에 부분적으로 침투하여 단일 기술 주기로 형성됩니다. 동시에 장치의 복잡성과 결정 및 웨이퍼의 크기에 따라 하나의 반도체 웨이퍼에서 수십에서 수천 개의 IC가 제조됩니다. 업계에서는 표준 패키지, 개별 칩 형태 또는 분할되지 않은 웨이퍼 형태로 반도체 IC를 생산합니다.

하이브리드(GIS) 및 반도체 IC의 세계 현상은 서로 다른 방식으로 발생했습니다. GIS는 마이크로 모듈과 세라믹 보드 기술의 진화적 발전의 산물입니다. 따라서 그들은 눈에 띄지 않게 나타 났으며 일반적으로 인정되는 GIS의 생년월일과 일반적으로 인정되는 저자가 없습니다. 반도체 IC는 반도체 기술의 발전에 따른 자연스럽고 필연적인 결과였지만, 이를 위해서는 고유한 연도와 저자가 있는 새로운 아이디어와 새로운 기술의 생성이 필요했습니다. 최초의 하이브리드 및 반도체 IC는 소련과 미국에서 거의 동시에 독립적으로 나타났습니다.

최초의 하이브리드 IC

하이브리드 IC에는 수동 소자 제조를 위한 통합 기술과 능동 소자 설치 및 장착을 위한 개별(수동 또는 자동화) 기술이 결합된 IC가 포함됩니다.

1940년대 후반에 미국의 Centralab 회사는 후막 세라믹 기반 인쇄 회로 기판의 제조를 위한 기본 원칙을 개발했으며, 이후 다른 회사에서 이를 개발했습니다. 인쇄회로기판과 세라믹 커패시터 제조 기술을 기반으로 했다. 인쇄 회로 기판에서 연결 도체의 토폴로지 형성을위한 통합 기술인 실크 스크린 인쇄를 사용했습니다. 커패시터 - 기판 재료 (세라믹, 더 자주 시탈), 페이스트 재료 및 기판에 고정하는 열 기술.

그리고 1950년대 초에 RCA는 박막 기술을 발명했습니다. 진공 상태에서 다양한 재료를 분사하고 마스크를 통해 특수 기판에 증착하여 단일 세라믹 기판에 도체, 저항 및 커패시터를 연결하는 많은 소형 필름을 동시에 생산하는 방법을 배웠습니다.

후막 기술에 비해 박막 기술은 더 작은 토폴로지 요소를 더 정확하게 제조할 수 있는 가능성을 제공했지만 더 복잡하고 값비싼 장비가 필요했습니다. 후막 또는 박막 기술을 사용하여 세라믹 기판에서 제조된 장치를 "하이브리드 회로"라고 합니다. 하이브리드 회로는 자체 생산의 구성 요소로 생산되었으며 제조업체마다 설계, 치수 및 기능적 목적이 다르며 자유 시장에 진입하지 않았기 때문에 거의 알려지지 않았습니다.

하이브리드 회로도 마이크로모듈을 침범했습니다. 처음에는 전통적인 인쇄 배선과 결합된 개별 수동 및 능동 소형 요소를 사용했습니다. 조립 기술은 복잡했고 수작업의 비중이 매우 컸습니다. 따라서 마이크로 모듈은 매우 비싸고 온보드 장비로 사용이 제한되었습니다. 그런 다음 후막 미니어처 세라믹 스카프를 사용했습니다. 더 나아가 후막 기술이 저항기를 생산하기 시작했습니다. 그러나 다이오드와 트랜지스터는 여전히 개별적으로 개별 포장되어 사용되었습니다.

마이크로모듈은 패키지 없는 트랜지스터와 다이오드가 사용되고 구조가 공통 하우징에 봉인되는 순간 하이브리드 집적 회로가 되었습니다. 이를 통해 조립 프로세스를 크게 자동화하고 가격을 대폭 낮추며 적용 범위를 확장할 수 있었습니다. 수동소자의 형성 방식에 따라 후막 GIS와 박막 GIS로 구분된다.

소련 최초의 GIS

소련 최초의 GIS("Kvant" 유형의 모듈, 나중에 IS 시리즈 116으로 지정됨)는 1963년 NIIRE(이후 NPO Leninets, Leningrad)에서 개발되었으며 같은 해 파일럿 공장에서 대량 생산을 시작했습니다. 이들 GIS에는 1962년 반도체 소자 리가 공장에서 개발한 반도체 IC 'R12-2'가 능동소자로 사용됐다. 이러한 IC의 생성 역사와 그 특성의 불가분성으로 인해 P12-2 섹션에서 함께 고려할 것입니다.

의심 할 여지없이 Kvant 모듈은 2 단계 통합을 갖춘 GIS 세계 최초의 모듈이었습니다. 능동 요소로 개별 프레임리스 트랜지스터가 아니라 반도체 IC를 사용했습니다. 이들은 세계 최초의 GIS였을 가능성이 높습니다. 구조적, 기능적으로 완전한 다중 요소 제품이 독립적인 상용 제품으로 소비자에게 공급되었습니다. 저자가 확인한 최초의 외국 유사 제품은 아래에 설명된 IBM SLT 모듈이지만 이듬해인 1964년에 발표되었습니다.

미국 최초의 GIS

후막 GIS가 새로운 IBM System /360 컴퓨터의 주요 요소 기반으로 등장한 것은 1964년에 IBM이 처음 발표한 것입니다. 이것은 소련 외부에서 GIS를 처음 적용한 것으로 보이며 저자는 이전 사례를 찾을 수 없었습니다.

당시 전문가 집단에서 이미 알려진 Fairchild의 "Micrologic" 시리즈와 TI의 "SN-51"(아래에서 설명)의 반도체 IC는 여전히 접근이 불가능하고 상업적 용도로 사용하기에는 엄청나게 비쌌습니다. 메인프레임 컴퓨터의 건설. 따라서 IBM Corporation은 평면 마이크로모듈의 설계를 기반으로 자체 후막 GIS 시리즈를 개발했으며 일반 이름("마이크로모듈"과 반대) - "SLT-모듈"(Solid Logic Technology - 솔리드 로직 기술. 일반적으로 "솔리드"라는 단어는 러시아어로 "솔리드"로 번역되며 이는 절대적으로 비논리적입니다. 실제로 "SLT-모듈"이라는 용어는 "마이크로 모듈"이라는 용어에 대한 반대 개념으로 IBM에서 도입했으며 차이점을 반영해야 합니다. . 그러나 두 모듈 모두 "고체"입니다. 즉, 이 번역은 그렇지 않습니다. 불가분, 수리 불가능, 즉 "전체". 따라서 러시아어로 비표준 번역을 사용했습니다: Solid Logic Technology - solid logic technology).

SLT 모듈은 압입된 수직 핀이 있는 0.5인치 정사각형 후막 세라믹 마이크로플레이트였습니다. 연결 도체와 저항은 실크 스크린 인쇄로 표면에 적용되었으며 (구현 된 장치의 구성에 따라) 패키지리스 트랜지스터가 설치되었습니다. 필요한 경우 장치 보드의 SLT 모듈 옆에 커패시터를 설치했습니다. 외부가 거의 동일(마이크로모듈이 약간 더 높음, 그림 2) SLT 모듈은 요소 밀도가 더 높고 전력 소모가 적으며 속도가 빠르고 신뢰성이 높다는 점에서 평면 마이크로모듈과 다릅니다. 또한 SLT 기술은 자동화가 상당히 쉬웠기 때문에 상용 장비에 사용할 수 있을 만큼 저렴한 비용으로 대량 생산이 가능했습니다. 이것이 바로 IBM이 필요로 했던 것입니다. 이 회사는 SLT 모듈을 제조하기 위해 뉴욕 근처의 East Fishkill에 자동화 공장을 건설하여 수백만 부를 생산했습니다.

쌀. 2. 소련 마이크로모듈 및 SLT 모듈 f. IBM. http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm의 STL 사진

IBM에 이어 GIS는 상용 제품이 된 다른 회사에서 생산하기 시작했습니다. IBM Corporation의 플랫 마이크로 모듈 및 SLT 모듈의 일반적인 설계는 하이브리드 IC의 표준 중 하나가 되었습니다.

최초의 반도체 IC

1950년대 말까지 업계는 값싼 전자 부품을 생산할 수 있는 좋은 위치에 있었습니다. 그러나 트랜지스터나 다이오드가 게르마늄과 실리콘으로 만들어졌다면 저항과 축전기는 다른 재료로 만들어졌습니다. 그런 다음 많은 사람들은 하이브리드 회로를 만들 때 별도로 만든 이러한 요소를 조립하는 데 문제가 없을 것이라고 믿었습니다. 그리고 표준 크기와 모양의 모든 요소를 제조하여 조립 공정을 자동화할 수 있다면 장비 비용이 크게 절감될 것입니다. 이러한 추론을 바탕으로 하이브리드 기술 지지자들은 이를 마이크로 전자 공학 개발의 일반적인 방향으로 간주했습니다.

그러나 모든 사람이 이 의견을 공유한 것은 아닙니다. 사실 그 기간에 이미 생성된 메사 트랜지스터, 특히 평면 트랜지스터는 하나의 기판 플레이트에 많은 트랜지스터를 제조하기 위한 여러 작업이 동시에 수행되는 배치 처리에 적합했습니다. 즉, 하나의 반도체 웨이퍼에 많은 트랜지스터가 한 번에 제조되었습니다. 그런 다음 플레이트를 개별 트랜지스터로 절단하여 개별 케이스에 배치했습니다. 그런 다음 하드웨어 제조업체는 트랜지스터를 하나로 결합했습니다. 인쇄 회로 기판. 이 접근 방식이 우스꽝스럽다고 생각하는 사람들이 있었습니다. 트랜지스터를 분리한 다음 다시 결합해야 하는 이유입니다. 반도체 웨이퍼에서 즉시 결합할 수 있습니까? 동시에 복잡하고 비용이 많이 드는 여러 작업을 제거하십시오! 이 사람들은 반도체 IC를 발명했습니다.

아이디어는 매우 간단하고 완전히 명백합니다. 그러나 종종 그렇듯이 누군가가 먼저 발표하고 증명한 후에야 발생합니다. 이 경우처럼 단순히 발표하는 것만으로는 충분하지 않은 경우가 많다는 것을 증명했습니다. IC에 대한 아이디어는 반도체 소자 제조를 위한 배치 방식이 등장하기 전인 1952년에 이미 발표되었습니다. ~에 연례 회의 Geoffrey Dummer는 Malvern에 있는 British Royal Radar Office에서 Washington DC에서 개최된 Electronic Components에서 레이더 장비 구성 요소의 신뢰성에 대한 보고서를 발표했습니다. 보고서에서 그는 예언적인 진술을 했습니다. 트랜지스터의 출현과 반도체 기술 분야에서의 작업으로 일반적으로 연결 와이어가 포함되지 않은 단단한 블록 형태의 전자 장비를 상상할 수 있습니다. 블록은 전기적 기능을 직접 수행할 수 있도록 특정 영역을 잘라낸 절연, 전도성, 정류 및 보강 재료의 층으로 구성될 수 있습니다.”. 그러나이 예측은 전문가들에게 눈에 띄지 않았습니다. 그들은 최초의 반도체 IC가 등장한 후에야, 즉 오랫동안 발표된 아이디어의 실제적인 증명이 있은 후에야 그것을 기억했습니다. 누군가는 반도체 IC의 아이디어를 처음으로 재구성하고 구현해야 했습니다.

트랜지스터의 경우와 마찬가지로 일반적으로 받아들여지는 반도체 IC 빌더는 어느 정도 성공적인 전임자가 있었습니다. 1956년 Dammer 자신이 그의 아이디어를 구현하려는 시도가 있었지만 실패했습니다. 1953년 RCA의 Harvick Johnson은 단일 칩 발진기에 대한 특허를 받았으며 1958년에는 Thorkel Wallmark와 함께 "반도체 집적 소자"의 개념을 발표했습니다. 1956년 Bell Labs의 직원인 Ross는 다음을 사용하여 이진 카운터 회로를 만들었습니다. 기초 n-p-n-p단결정의 구조. 1957년 일본 MITI 회사의 Yasuro Taru는 단일 칩에 서로 다른 트랜지스터를 결합하는 특허를 받았습니다. 그러나 이러한 모든 개발 및 기타 유사한 개발은 사적인 성격을 띠고 생산되지 않았으며 통합 전자 장치 개발의 기초가 되지 않았습니다. 산업 생산에서 IP 개발에 기여한 프로젝트는 세 개뿐입니다.

이미 언급한 Texas Instruments(TI)의 Jack Kilby, Fairchild의 Robert Noyce(둘 다 미국 출신), Riga Semiconductor Devices Plant(USSR) 설계국의 Yuri Valentinovich Osokin은 운이 좋은 것으로 나타났습니다. 미국인들은 집적 회로의 실험적 모델을 만들었습니다 : J. Kilby - 발전기 IC 모델 (1958), 메사 트랜지스터 트리거 (1961), R. Noyce - 평면 기술 트리거 (1961) 및 Yu. Osokin - 즉시 연속 생산에 들어간 독일의 논리 IC "2NOT-OR"(1962). 이 회사들은 1962년에 거의 동시에 IC의 연속 생산을 시작했습니다.

미국 최초의 반도체 IC

IP 잭 킬비. IS 시리즈 " SN-51”

1958년 J. Kilby(트랜지스터 사용의 선구자) 보청기) 텍사스 인스트루먼트로 옮겼습니다. 회로 엔지니어인 Newcomer Kilby는 마이크로 모듈의 대안을 만들어 로켓의 마이크로 모듈 충전을 개선하기 위해 "투척"되었습니다. 부품에서 블록을 조립하는 옵션이 고려되었습니다. 표준 양식, LEGO 피규어에서 장난감 모델을 조립하는 것과 유사합니다. 그러나 Kilby는 다른 것에 매료되었습니다. "신선한 모양"효과가 결정적인 역할을했습니다. 첫째, 그는 즉시 마이크로 모듈이 막 다른 골목이라고 말했고 둘째, 메사 구조에 감탄한 후 회로를 하나의 재료로 구현해야한다는 결론에 도달했습니다. - 반도체. Kilby는 1956년 Dummer의 아이디어와 구현 실패를 알고 있었습니다. 분석 후 그는 실패의 원인을 이해하고 이를 극복할 방법을 찾았습니다. “ 저의 장점은 이 아이디어를 가지고 그것을 현실로 만들었다는 것입니다."라고 J. Kilby는 나중에 그의 노벨 연설에서 말했습니다.

아직 떠날 권리를 얻지 못한 그는 모두가 쉬는 동안 실험실에서 간섭없이 일했습니다. 1958년 7월 24일 킬비는 모놀리식 아이디어라는 실험실 저널에 개념을 공식화했습니다. 그 본질은 "였습니다. .. 저항, 커패시터, 분산 커패시터 및 트랜지스터와 같은 회로 요소는 동일한 재료로 만들어진 경우 하나의 칩으로 통합될 수 있습니다. 저항은 실리콘 볼륨 저항을 사용하고 커패시터는 p-n 접합의 커패시턴스를 사용합니다.” . "단일체의 아이디어"는 반도체에서 트랜지스터, 저항기 및 커패시터를 제조할 수 있는 가능성과 이러한 요소로 조립된 회로의 작동 가능성에 대한 증거를 요구한 Texas Instruments 경영진의 거만하게 아이러니한 태도를 보였습니다.

1958년 9월, Kilby는 자신의 아이디어를 실현했습니다. 그는 11.1 x 1.6mm 크기의 게르마늄 두 조각으로 유리 기판에 밀랍으로 접착된 생성기를 만들고 두 가지 유형의 확산 영역을 포함했습니다(그림 1). 그는 이러한 영역과 사용 가능한 접점을 사용하여 열압착 용접을 통해 직경 100미크론의 가는 금선으로 요소를 연결하는 발전기 회로를 만들었습니다. 한 영역에서 메트랜지스터가 생성되고 다른 영역에서 RC 체인이 생성되었습니다. 조립된 발전기 3대는 회사 경영진에게 시연되었습니다. 전원이 연결되면 1.3MHz의 주파수에서 작동했습니다. 1958년 9월 12일에 일어난 일입니다. 일주일 후 Kilby는 비슷한 방식으로 증폭기를 만들었습니다. 그러나 이들은 아직 통합 구조가 아니었고 반도체 IC의 3차원 레이아웃으로 모든 회로 요소를 하나의 재료인 반도체로 제조한다는 아이디어를 입증했습니다.

쌀. 3. 502 트리거 J. Kilby를 입력합니다. http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html의 사진

단일 모놀리식 게르마늄 조각으로 만들어진 Kilby의 최초의 진정한 집적 회로는 Type 502 실험용 트리거 IC였습니다(그림 3). 게르마늄의 벌크 저항과 p-n 접합의 정전 용량을 모두 사용했습니다. 프레젠테이션은 1959년 3월에 있었습니다. 소수의 그러한 IC가 실험실에서 만들어졌고 450달러의 가격에 좁은 범위에서 판매되었습니다. IC에는 직경 1cm의 실리콘 웨이퍼에 배치된 4개의 메사 트랜지스터와 2개의 저항 등 6개의 요소가 포함되어 있지만 Kilby IC에는 심각한 결점이 있었습니다. 나머지는 수정의 "수동적" 부분입니다. Kilby IS에서 메사 기둥을 서로 연결하는 것은 모든 사람이 싫어하는 "털이 많은 기술"인 얇은 금선을 끓여서 수행되었습니다. 이러한 상호 연결을 통해 많은 수의 요소가 있는 미세 회로를 만들 수 없다는 것이 분명해졌습니다. 와이어 웹이 끊어지거나 다시 닫힐 것입니다. 예, 그 당시 게르마늄은 이미 유망하지 않은 물질로 간주되었습니다. 돌파구는 일어나지 않았습니다.

이때까지 평면 실리콘 기술은 Fairchild에서 개발되었습니다. 이 모든 것을 고려할 때 Texas Instruments는 Kilby가 수행한 모든 작업을 제쳐두고 Kilby 없이 평면 실리콘 기술을 기반으로 일련의 IC 개발을 진행해야 했습니다. 1961년 10월 회사는 SN-51 유형의 일련의 IC 생성을 발표했으며 1962년부터 미국 국방부와 NASA의 이익을 위해 대량 생산 및 공급을 시작했습니다.

로버트 노이스의 IP. IS 시리즈 "마이크로로직”

1957년 접합 트랜지스터의 발명가인 W. Shockley는 여러 가지 이유로 자신의 아이디어를 구현하고자 하는 8명의 젊은 엔지니어 그룹을 떠났습니다. R. Noyce와 G. Moore가 이끄는 Shockley가 그들을 "Eight of Traitors"라고 불렀고 Fairchild Semiconductor("아름다운 아이")를 설립했습니다. 회사는 당시 23세였던 Robert Noyce가 이끌었습니다.

1958년 말, Fairchild Semiconductor에서 일했던 물리학자 D. Horney는 트랜지스터 제조를 위한 평면 기술을 개발했습니다. 그리고 Sprague Electric에서 일했던 체코 태생의 물리학자 Kurt Lehovek은 부품을 전기적으로 분리하기 위해 역 n-p 접합을 사용하는 기술을 개발했습니다. 1959년 Kilby의 IC 레이아웃에 대해 들은 Robert Noyce는 Horney와 Lehovek이 제안한 프로세스를 결합하여 집적 회로를 구축하기로 결정했습니다. 그리고 상호 연결의 "모발 같은 기술" 대신 Noyce는 절연층에 남아 있는 구멍을 통해 요소의 접점에 연결하여 이산화규소로 절연된 반도체 구조 위에 얇은 금속층을 선택적으로 증착할 것을 제안했습니다. 이를 통해 활성 요소를 반도체 본체에 "침지"하여 실리콘 산화물로 절연한 다음 이러한 요소를 스퍼터링된 알루미늄 또는 금 트랙과 연결할 수 있습니다. 제품 제조. 따라서 구성 요소를 단일 회로로 결합하기 위한 진정한 "모놀리식" 옵션을 얻었고 이 새로운 기술을 "평면형"이라고 했습니다. 그러나 먼저 아이디어를 테스트해야 했습니다.

쌀. 4. 실험적 방아쇠 R. Noyce. http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html의 사진

쌀. 5. 라이프 매거진에 실린 Micrologic IC의 사진. http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html의 사진

1959년 8월 R. Noyce는 Joey Last에게 평면 기술에 기반한 IC의 변형을 개발하도록 지시했습니다. 첫째, Kilby와 마찬가지로 그들은 4개의 트랜지스터와 5개의 저항이 만들어진 여러 실리콘 결정에 트리거 레이아웃을 만들었습니다. 그런 다음 1960년 5월 26일에 최초의 단일 칩 방아쇠가 제조되었습니다. 그것의 요소를 분리하려면 반대쪽실리콘 웨이퍼는 에폭시 수지로 채워진 깊은 홈으로 에칭되었습니다. 1960년 9월 27일에 세 번째 버전의 방아쇠가 만들어졌습니다(그림 4). 여기서 요소는 후면 연결된 p-n 접합으로 분리되었습니다.

그때까지 Fairchild Semiconductor는 트랜지스터만 취급했으며 반도체 IC를 만드는 회로 엔지니어는 없었습니다. 따라서 Sperry Gyroscope의 Robert Norman이 회로 설계자로 초대되었습니다. Norman은 그의 제안에 따라 회사가 Minuteman 로켓 장비에서 처음으로 적용한 미래 Micrologic IC 시리즈의 기반으로 선택한 저항-트랜지스터 논리에 대해 잘 알고 있었습니다. 1961년 3월, 페어차일드는 이 시리즈의 첫 번째 실험용 IC(6개의 요소를 포함하는 F-플립플롭: 4개의 바이폴라 트랜지스터와 1cm 플레이트에 배치된 2개의 저항기)를 발표하면서 사진(그림 5)을 잡지 삶(1961년 3월 10일자). 또 다른 5개의 IC가 10월에 발표되었습니다. 그리고 1962년 초부터 Fairchild는 미국 국방부와 NASA의 이익을 위해 IC의 대량 생산과 공급을 시작했습니다.

Kilby와 Noyce는 그들의 혁신에 대해 많은 비판을 들어야 했습니다. 적합한 집적 회로의 실질적인 수율은 매우 낮을 것이라고 믿었습니다. 트랜지스터보다 낮아야 한다는 것이 분명합니다(트랜지스터가 여러 개 포함되어 있기 때문에). 당시에는 15%를 넘지 않았습니다. 둘째, 많은 사람들은 집적 회로가 부적절한 재료를 사용했다고 믿었습니다. 그 당시에는 저항과 축전기가 반도체로 만들어지지 않았기 때문입니다. 셋째, 많은 사람들이 IP의 수리 불가능성에 대한 생각을 받아들일 수 없었습니다. 많은 요소 중 하나만 실패한 제품을 버리는 것은 그들에게 불경스럽게 보였습니다. 집적 회로가 미군과 우주 프로그램에 성공적으로 사용되면서 모든 의심은 점차 사라졌습니다.

Fairchild Semiconductor의 창립자 중 한 명인 G. Moore는 집적 회로 칩의 트랜지스터 수가 매년 두 배로 증가하는 실리콘 마이크로 전자 공학 개발을 위한 기본 법칙을 공식화했습니다. "무어의 법칙"이라고 불리는 이 법칙은 처음 15년 동안(1959년 시작) 상당히 잘 작동했고, 그 후 약 1년 반 만에 두 배가 되었습니다.

또한 미국의 IP 산업은 빠른 속도로 발전하기 시작했습니다. 미국에서는 독점적으로 "평면 아래"를 지향하는 기업 출현의 눈사태와 같은 과정이 시작되었으며 때로는 일주일에 12 개의 회사가 등록되는 지점에 도달했습니다. 재향 군인 (W. Shockley 및 R. Noyce 회사)을 추구하고 세금 인센티브와 Stanford University에서 제공하는 서비스 덕분에 "신규 이민자"는 주로 Santa Clara Valley (California)에 모여 들었습니다. 따라서 1971년 기술 혁신을 대중화하는 언론인 Don Hofler의 가벼운 손길로 "실리콘 밸리"의 낭만적인 기술 이미지가 유통되어 영원히 반도체 기술의 메카와 동의어가 된 것은 놀라운 일이 아닙니다. 혁명. 그건 그렇고, 그 지역에는 이전에 Shockley가 등장하기 전에는 다른 더 유쾌한 이름을 가졌던 수많은 살구, 체리 및 자두 과수원으로 유명했던 계곡이 있습니다. 지금은 불행히도 거의 거의 잊었다.

1962년에 집적 회로의 대량 생산이 미국에서 시작되었지만 고객에게 인도된 양은 수천 개에 불과했습니다. 기구제조업과 전자공업을 새로운 기초 위에서 발전시킨 가장 강력한 자극제는 로켓과 우주기술이었다. 당시 미국은 소련과 같은 강력한 대륙간 탄도 미사일을 보유하지 않았으며 충전량을 늘리기 위해 제어 시스템을 포함한 항공 모함의 질량을 최대한 줄이기 위해 전자 기술의 최신 발전. 텍사스 인스트루먼트(Texas Instrument)와 페어차일드 반도체(Fairchild Semiconductor)는 미국 국방부 및 NASA와 집적 회로 개발 및 제조를 위한 대규모 계약을 체결했습니다.

소련 최초의 반도체 IC

1950년대 말까지 소비에트 산업은 반도체 다이오드와 트랜지스터가 너무 많이 필요했기 때문에 과감한 조치가 필요했습니다. 1959년에는 Aleksandrov, Bryansk, Voronezh, Riga 등에 반도체 장치 공장이 설립되었습니다. 1961년 1월 소련 공산당 중앙위원회와 소련 각료회의는 "반도체 산업 발전에 관한" 또 다른 법령을 채택했습니다. Kiev, Minsk, Yerevan, Nalchik 및 기타 도시에 공장 및 연구소 건설을 제공했습니다.

우리는 새로운 공장 중 하나 인 위에서 언급 한 Riga Semiconductor Plant (RZPP, 단순성을 위해 이름을 여러 번 변경했으며 현재 가장 유명하고 운영중인 공장을 사용함)에 관심을 가질 것입니다. 발판으로 신공장에는 5300m2 면적의 건설 중인 협동기술학교 건물이 주어졌고 동시에 특수 건물 건설이 시작됐다. 1960년 2월까지 32개의 서비스, 11개의 실험실 및 파일럿 생산이 공장에서 이미 생성되었으며, 첫 번째 장비 생산을 준비하기 위해 4월에 시작되었습니다. 이 공장은 이미 350명의 직원을 고용했으며, 그 중 260명은 올해 모스크바 연구소-35(이후 Pulsar 연구소)와 레닌그라드 스베틀라나 공장에서 공부하도록 파견되었습니다. 그리고 1960년 말에는 직원 수가 1900명에 달했습니다. 처음에 기술 라인은 협동 기술 학교 건물의 재건된 스포츠 홀에 있었고 실험 설계국 실험실은 이전 교실에 있었습니다. 첫 번째 장치 (NII-35에서 개발 한 합금 확산 및 변환 게르마늄 트랜지스터 P-401, P-403, P-601 및 P-602)는 생성시 주문 서명 후 9 개월 후 공장에서 생산되었습니다. 1960년 3월. 그리고 7월 말까지 그는 처음으로 천 개의 P-401 트랜지스터를 생산했습니다. 그런 다음 그는 생산에서 다른 많은 트랜지스터와 다이오드를 마스터했습니다. 1961년 6월에는 반도체 소자의 양산이 시작된 특수건물이 준공되었다.

1961년부터 이 공장은 포토리소그래피를 기반으로 한 트랜지스터 생산의 기계화 및 자동화를 포함하여 독립적인 기술 및 개발 작업을 시작했습니다. 이를 위해 국내 최초의 포토 리피터 (포토 스탬프)가 개발되었습니다. 사진 인쇄 결합 및 접촉 설치 (A.S. Gotman 개발). KB-1(이후 NPO Almaz, Moscow) 및 NIIRE를 포함한 라디오 산업부의 기업은 고유한 장비의 자금 조달 및 제조에 큰 지원을 제공했습니다. 그런 다음 자체 기술 반도체 기반이없는 가장 활동적인 소형 무선 장비 개발자는 새로 만들어진 반도체 공장과 창의적으로 상호 작용할 방법을 찾고있었습니다.

RZPP에서는 공장에서 만든 Ausma 생산 라인을 기반으로 P401 및 P403 유형의 게르마늄 트랜지스터 생산을 자동화하기 위한 적극적인 작업이 수행되었습니다. 수석 디자이너(GK) A.S. Gotman은 케이스에 트랜지스터 리드를 더 쉽게 용접하기 위해 게르마늄 표면에 트랜지스터 전극에서 결정 주변까지 전류가 흐르는 트랙을 만들 것을 제안했습니다. 그러나 가장 중요한 것은 이러한 트랙이 보드에 패키지(연결 및 수동 요소 포함) 없이 조립되었을 때 트랜지스터의 외부 단자로 사용될 수 있으며 해당 접촉 패드에 직접 납땜할 수 있다는 것입니다(실제로 하이브리드 IC를 만드는 기술 제안했다). 크리스탈의 전류 전달 경로가 그대로 보드의 접촉 패드에 키스하는 제안 된 방법은 "키싱 기술"이라는 원래 이름을 받았습니다. 그러나 주로 인쇄 회로 기판에서 접촉을 얻는 정확도 문제와 관련하여 그 당시 해결되지 않은 것으로 판명된 여러 기술적 문제로 인해 "키스 기술"을 실제로 구현하는 것은 불가능했습니다. 몇 년 후 유사한 아이디어가 미국과 소련에서 구현되었으며 소위 "볼 리드"와 "칩 온 보드" 기술에서 광범위하게 적용되었습니다.

그럼에도 불구하고 NIIRE를 비롯해 RZPP와 협력하는 하드웨어 업체들은 '키스 기술'을 기대하며 이를 활용할 계획이었다. 1962년 봄, 구현이 무기한 연기되고 있음이 분명해졌을 때 NIIRE 수석 엔지니어 V.I. Smirnov는 RZPP S.A의 이사에게 물었습니다. Bergman은 디지털 장치 구축에 보편적인 2NOT-OR 유형의 다중 요소 회로를 구현하는 다른 방법을 찾았습니다.

쌀. 7. IS R12-2(1LB021)의 등가 회로. 1965년 IP 설명서에서 발췌

Yuri Osokin의 첫 번째 IS 및 GIS. 솔리드 회로 R12-2(IC 시리즈 102 그리고 116 )

RZPP의 책임자는 이 작업을 젊은 엔지니어 Yuri Valentinovich Osokin에게 맡겼습니다. 우리는 기술 실험실, 포토마스크 개발 및 제조를 위한 실험실, 측정 실험실 및 파일럿 생산 라인으로 구성된 부서를 조직했습니다. 당시 게르마늄 다이오드와 트랜지스터 제조 기술을 RZPP에 전달했고, 이를 새로운 개발의 기반으로 삼았다. 그리고 이미 1962년 가을에 게르마늄 고체 회로 2NE-OR의 첫 번째 프로토타입을 얻었습니다(당시에는 IP라는 용어가 없었기 때문에 당시의 업무를 존중하기 위해 "솔리드 회로"라는 이름을 유지할 것입니다) - 공장 지정 "P12-2"를 받은 TS). 1965년 P12-2의 광고 소책자가 보존되어 있으며(그림 6), 정보와 삽화를 사용할 것입니다. TS R12-2에는 분산형 p형 게르마늄 저항기 형태의 총 부하가 있는 2개의 게르마늄 p-n-p 트랜지스터(P401 및 P403 유형의 수정된 트랜지스터)가 포함되어 있습니다(그림 7).

쌀. 8. IS R12-2의 구조. 1965년 IP 설명서에서 발췌

쌀. 9. 차량 R12-2의 치수 도면. 1965년 IP 설명서에서 발췌

외부 리드는 TC 구조의 게르마늄 영역과 리드선의 금 사이를 열압착 용접하여 형성됩니다. 이것은 열대 및 해무 조건에서 외부 영향 하에서 회로의 안정적인 작동을 보장하며, 이는 이 개발에도 관심이 있는 VEF Riga 공장에서 제조한 해군 준전자 자동 전화 교환기 작업에 특히 중요합니다.

구조적으로 TS R12-2(및 후속 R12-5)는 직경 3mm, 높이 0.8mm의 둥근 금속 컵에서 "정제"(그림 9) 형태로 만들어졌습니다. 그 안에 TS 결정을 놓고 고분자 화합물로 채웠고, 여기에서 결정에 용접된 직경 50μm의 연질 금선으로 만든 리드의 짧은 외부 끝이 나왔습니다. P12-2의 중량은 25mg을 초과하지 않았다. 이 설계에서 RH는 주변 온도 40°C에서 80% 상대 습도와 -60°에서 60°C까지의 온도 순환에 대한 내성을 가졌습니다.

1962년 말까지 RZPP의 파일럿 생산은 약 5,000대의 R12-2 차량을 생산했으며 1963년에는 수만 대의 차량이 생산되었습니다. 따라서 1962년은 미국과 소련에서 마이크로 전자 산업이 탄생한 해였습니다.

쌀. 10. TC R12-2 그룹

쌀. 11. R12-2의 주요 전기적 특성

당시 반도체 기술은 초기 단계였으며 아직 매개변수의 엄격한 반복성을 보장하지 못했습니다. 따라서 작동 가능한 장치는 매개 변수 그룹으로 분류되었습니다 (이는 종종 우리 시대에 수행됨). Riga의 주민들도 똑같이 8가지 유형의 TS R12-2를 설치했습니다(그림 10). 다른 모든 전기 및 기타 특성은 모든 등급에서 동일합니다(그림 11).

TS R12-2의 생산은 1964년에 종료된 R&D "Hardness"와 동시에 시작되었습니다(GK Yu.V. Osokin). 이 작업의 틀 내에서 포토마스크를 통한 합금의 포토리소그래피 및 갈바닉 증착을 기반으로 하는 게르마늄 TC의 연속 생산을 위한 개선된 그룹 기술이 개발되었습니다. 주요 기술 솔루션은 Osokin Yu.V.의 발명품으로 등록되어 있습니다. 및 Mikhalovich D.L. (A.S. 번호 36845). Yu.V. KB-1 전문가 I.V.와 공동으로 Osokina. 아무것도 아니야, G.G. Smolko와 Yu.E. R12-2 차량(및 후속 R12-5 차량)의 설계 및 특성에 대한 설명과 함께 Naumov.

P12-2의 디자인은 한 가지를 제외하고 모두에게 좋았습니다. 소비자는 가장 얇은 결론으로 이러한 작은 제품을 사용하는 방법을 몰랐습니다. 일반적으로 하드웨어 회사에는 이에 대한 기술이나 장비가 없었습니다. R12-2 및 R12-5가 출시되는 동안 NIIRE, 라디오 산업부의 Zhiguli 라디오 플랜트, VEF, NIIP(1978년 NPO Radiopribor 이후) 및 기타 여러 기업에서 사용을 마스터했습니다. 문제를 이해한 TS 개발자는 NIIRE와 함께 즉시 장비 레이아웃의 밀도를 높이는 동시에 두 번째 수준의 디자인을 생각했습니다.

쌀. 12. 차량 4대 모듈 R12-2

1963년 R&D "Kvant"(GK A.N. Pelipenko, E.M. Lyakhovich 참여)의 프레임워크 내에서 NIIRE에서 4개의 TS R12-2가 결합된 모듈 설계가 개발되었습니다(그림 12). 2개에서 4개의 R12-2 TS(케이스에 포함)를 얇은 유리 섬유로 만든 마이크로보드에 놓고 함께 특정 기능을 구현합니다. 기능 노드. 최대 17개의 리드가 4mm 길이의 보드(특정 모듈에 따라 숫자가 다름)에 압착되었습니다. 마이크로플레이트는 21.6 × 10 크기의 스탬핑 금속 컵에 넣었습니다. 6.6mm, 깊이 3.1mm이고 고분자 화합물로 채워져 있습니다. 그 결과 이중 밀봉 요소가 있는 하이브리드 집적 회로(GIS)가 탄생했습니다. 그리고 우리가 말했듯이 그것은 2단계 통합을 갖춘 세계 최초의 GIS였으며 아마도 일반적으로 최초의 GIS일 것입니다. 다양한 논리적 기능을 수행하는 "Quantum"이라는 통칭으로 8가지 유형의 모듈이 개발되었습니다. 이러한 모듈의 일부로 R12-2 차량은 최대 150g의 일정한 가속과 최대 15g의 가속으로 5–2000Hz 주파수 범위의 진동 부하의 영향을 받아 작동 상태를 유지했습니다.

Kvant 모듈은 처음에 NIIRE의 실험 생산으로 생산된 후 소련 라디오 산업부의 Zhiguli 라디오 공장으로 이전되어 VEF 공장을 비롯한 다양한 소비자에게 공급되었습니다.

이를 기반으로 하는 TS R12-2 및 Kvant 모듈은 잘 입증되었으며 널리 사용되었습니다. 1968년에 국가의 집적 회로에 대한 통합 지정 시스템을 구축하는 표준이 발표되었으며 1969년에는 - 반도체(NP0.073.004TU) 및 하이브리드(NP0.073.003TU) IC에 대한 일반 사양 통합 시스템요구 사항. 이러한 요구 사항에 따라 1969년 2월 6일 집적 회로 응용 중앙국(Central Bureau for the Application of Integrated Circuits, 이후 Zelenograd의 Dayton Central Design Bureau)은 TS ShT3.369.001-1TU에 대한 새로운 기술 조건을 승인했습니다. 동시에 102 시리즈의 "집적 회로"라는 용어는 제품 지정에 처음 등장했습니다. 사실 출력 전압과 부하 용량에 따라 4개의 그룹으로 분류된 하나의 IC였습니다.

쌀. 13. IC 시리즈 116 및 117

그리고 1970년 9월 19일, 116 시리즈의 IS 지정을 받은 Kvant 모듈의 기술 사양 AB0.308.014TU가 TsBPIMS에서 승인되었습니다(그림 13). 이 시리즈에는 9개의 IC가 포함되어 있습니다. 1KhL161, 1KhL162 및 1KhL163 - 다기능 디지털 회로; 1LE161 및 1LE162 - 2개 및 4개의 논리 요소 2NOT-OR; 1TP161 및 1TP1162 - 하나 및 두 개의 트리거; 1UP161 - 전력 증폭기 및 1LP161 - 논리적 요소 4개의 입력과 4개의 출력에 대한 "금지". 각 IC는 출력 신호 전압과 부하 용량이 다른 4개에서 7개의 버전이 있으며 총 58개의 IC 등급이 있습니다. 실행은 IS 지정의 디지털 부분 뒤에 문자로 표시되었습니다(예: 1ХЛ161Ж). 앞으로 모듈의 범위가 확장되었습니다. 116 시리즈 IC는 실제로는 하이브리드였지만 RZPP의 요청에 따라 반도체로 레이블이 지정되었습니다(지정의 첫 번째 숫자는 "1"이고 하이브리드는 "2"여야 함).

1972년 전자 산업부와 라디오 산업부의 공동 결정에 따라 모듈 생산이 Zhiguli 무선 공장에서 RZPP로 이전되었습니다. 따라서 102 시리즈 IC를 장거리로 운반할 필요가 없으므로 각 IC의 다이를 캡슐화할 필요가 없습니다. 결과적으로 102 및 116 시리즈의 IC 설계가 단순화되었습니다. 화합물로 채워진 금속 컵에 102 시리즈의 IC를 패키징할 필요가 없었습니다. 포장되지 않은 102 시리즈 IC는 기술 컨테이너에 담겨 116 시리즈 IC 조립을 위해 인근 공장으로 배송되어 마이크로보드에 직접 장착되고 모듈 케이스에 밀봉되었습니다.

1970년대 중반에 IP 표기법에 대한 새로운 표준이 발표되었습니다. 그 후 예를 들어 IS 1LB021V는 102LB1V라는 명칭을 받았습니다.

Yuri Osokin의 두 번째 IS 및 GIS. 솔리드 회로 R12-5(IC 시리즈 103 그리고 117 )

1963년 초, 고주파 n-p-n 트랜지스터 개발에 대한 진지한 작업의 결과로 Yu.V. Osokina는 원래 n-게르마늄 웨이퍼에 p-층을 사용하여 많은 경험을 축적했습니다. 이것과 필요한 모든 기술 구성 요소의 가용성으로 인해 Osokin은 1963년에 TS의 더 빠른 버전을 위한 새로운 기술과 디자인을 개발하기 시작했습니다. 1964년 NIIRE의 지시에 따라 R12-5 TS 및 이를 기반으로 한 모듈 개발이 완료되었습니다. 결과에 따르면 1965 년 Palanga R & D가 열렸습니다 (GK Yu.V. Osokin, 그의 대리인-D.L. Mikhalovich, 1966 년 완료). P12-5 기반 모듈은 P12-2 기반 모듈과 동일한 R&D "Kvant" 프레임워크 내에서 개발되었습니다. 102 및 116 시리즈의 기술 사양과 동시에 103 시리즈 IC(R12-5)의 기술 사양 ShT3.369.002-2TU 및 117 시리즈 IC(103 시리즈 IC 기반 모듈)의 AV0.308.016TU는 승인되었습니다. TS R12-2, 모듈 및 IS 102 및 116 시리즈의 유형 및 표준 등급의 명명법은 각각 TS R12-5 및 IS 시리즈 103 및 117의 명명법과 동일했습니다. 그들은 IC 칩의 속도와 제조 기술에서만 달랐습니다. 117 시리즈의 일반적인 전파 지연 시간은 55ns이고 116 시리즈의 경우 200ns입니다.

구조적으로 R12-5 TS는 n형 기판과 p+형 이미터가 공통 접지 버스에 연결된 4층 반도체 구조(그림 14)였습니다. R12-5 TS 건설을 위한 주요 기술 솔루션은 Osokin Yu.V., Mikhalovich D.L.의 발명품으로 등록되어 있습니다. Kaidalova Zh.A.와 Akmensa Ya.P. (A.S. 번호 248847). TS R12-5의 4층 구조 제조에서 중요한 노하우는 원래의 게르마늄 판에 n형 p층을 형성하는 것이었다. 이것은 플레이트가 약 900 ° C의 온도에 위치하고 아연이 약 500 ° C의 온도에서 앰플의 다른 쪽 끝에 위치한 밀봉된 석영 앰플에서 아연의 확산에 의해 달성되었습니다. 생성된 p-층에서 TS 구조의 형성은 TS R12-2와 유사하다. 새로운 기술은 TS 크리스탈의 복잡한 형태에서 벗어나는 것을 가능하게 했습니다. P12-5가 포함된 웨이퍼도 원래 웨이퍼의 일부를 보존하면서 뒷면에서 약 150μm의 두께로 연마한 다음 별도의 직사각형 IC 칩에 낙서했습니다.

쌀. 14. AS 번호 248847의 TS P12-5의 결정 구조. 1 및 2 - 접지, 3 및 4 - 입력, 5 - 출력, 6 - 전원

첫 번째 후 긍정적인 결과실험용 R12-5 차량의 생산, KB-1의 주문에 따라 4대의 R12-5가 장착된 차량을 만드는 것을 목표로 하는 Mezon-2 R&D가 열렸습니다. 1965년에 평평한 세라믹 금속 케이스에서 작동 샘플을 얻었습니다. 그러나 P12-5는 원래 n-Ge 웨이퍼에 아연이 도핑된 p층을 형성하는 것이 어려웠기 때문에 제조하기 어려운 것으로 판명되었습니다. 크리스탈은 제조에 노동 집약적인 것으로 판명되었고 수율이 낮으며 TS 비용이 높습니다. 같은 이유로 R12-5 TS는 소량 생산되었으며 느리지만 기술적으로 진보된 R12-2를 대체할 수 없었습니다. 그리고 R&D "Mezon-2"는 상호 연결 문제를 포함하여 전혀 지속되지 않았습니다.

그때까지 Pulsar 연구소와 NIIME는 이미 평면 실리콘 기술을 개발하기 위해 광범위한 작업을 진행하고 있었습니다. 이 기술은 게르마늄에 비해 여러 가지 장점이 있으며, 그 주된 이유는 더 높은 작동 온도 범위(실리콘의 경우 +150°C 및 + 실리콘의 경우 70°C), 게르마늄) 및 실리콘은 천연 보호 필름 SiO2. 그리고 RZPP의 전문화는 아날로그 IC 생성으로 방향이 변경되었습니다. 따라서 RZPP 전문가들은 IC 생산을 위한 게르마늄 기술 개발이 부적절하다고 생각했습니다. 그러나 트랜지스터와 다이오드 생산에서 게르마늄은 한동안 그 자리를 포기하지 않았다. Yu.V. RZPP는 이미 1966년 이후에 게르마늄 평면 저잡음 마이크로파 트랜지스터 GT329, GT341, GT 383 등을 개발 및 생산했습니다. 이들의 창작물은 라트비아 소련 국가상을 수상했습니다.

애플리케이션

쌀. 15. 고체 회로 모듈의 산술 단위. 1965년 TS 소책자의 사진

쌀. 16. 릴레이와 차량에 만들어진 자동 교환기 제어 장치의 치수 비교. 1965년 TS 소책자의 사진

R12-2 TS 및 모듈의 고객 및 최초 소비자는 특정 시스템의 제작자였습니다. 온보드 항공기 시스템 Kupol(NIIRE, GK Lyakhovich E.M.)용 Gnom 컴퓨터(그림 15) 및 해군 및 민간 자동 전화 교환기(공장 VEF, GK Misulovin L.Ya.). R12-2, R12-5 차량 및 모듈과 KB-1 제작의 모든 단계에 적극적으로 참여했으며, KB-1에서 이 협력의 주요 큐레이터는 N.A였습니다. Barkanov. 그들은 자금 조달, 장비 제조, 다양한 모드 및 작동 조건에서 TS 및 모듈 연구를 도왔습니다.

TS R12-2 및 이를 기반으로 한 모듈 "Quantum"은 미국 최초의 마이크로 회로였습니다. 예, 세계에서 그들은 처음이었습니다. 미국에서만 Texas Instruments와 Fairchild Semiconductor에서 첫 번째 반도체 IC를 생산하기 시작했으며 1964 년 IBM은 컴퓨터 용 후막 하이브리드 IC를 생산하기 시작했습니다. 다른 국가에서는 IP에 대해 아직 생각하지 않았습니다. 따라서 집적 회로는 대중에게 호기심이었고 응용 프로그램의 효율성은 놀라운 인상을 주었고 광고에 사용되었습니다. 1965년 R12-2 차량의 살아남은 소책자(이미 실제 응용 프로그램을 기반으로 함)에는 다음과 같이 나와 있습니다. 온보드 컴퓨팅 장치에 R12-2 솔리드 회로를 사용하면 이러한 장치의 무게와 크기를 10~20배 줄이고 전력 소비를 줄이며 작동 안정성을 높일 수 있습니다. ... 자동 전화 교환 정보 전송 경로의 제어 및 스위칭 시스템에서 R12-2 솔리드 회로를 사용하면 제어 장치의 볼륨을 약 300배 줄일 수 있을 뿐만 아니라 전력 소비를 크게 줄일 수 있습니다(30- 50회)” . 이 진술은 Gnom 컴퓨터의 산술 장치 사진 (그림 15)과 소녀의 손바닥에 작은 블록이있는 릴레이를 기반으로 당시 VEF 공장에서 제조 한 ATS 랙의 비교 (그림 16)로 설명되었습니다. ). 첫 번째 Riga IC의 다른 수많은 응용 프로그램이 있습니다.

생산

이제 수년 동안 102 및 103 시리즈 IC의 생산량에 대한 완전한 그림을 복원하기가 어렵습니다(오늘날 RZPP는 대규모 공장에서 소규모 생산으로 바뀌었고 많은 아카이브가 손실되었습니다). 그러나 Yu.V. 1960년대 후반에 Osokin의 생산량은 1970년대에 연간 수십만, 수백만에 달했습니다. 그의 개인 기록에 따르면 1985년에 102 시리즈의 IC가 4,100,000개, 116 시리즈의 모듈이 1,025,000개, 103 시리즈의 IC가 700,000개, 117 시리즈의 모듈이 175,000개 발행되었습니다.

1989년 말 Yu.V. 당시 Alpha 소프트웨어의 총책임자였던 Osokin은 노후화로 인해 시리즈 102, 103, 116 및 117을 생산에서 제거해 달라는 요청과 함께 소련 각료회의(VPK) 산하 군사 산업 위원회의 지도부에 의지했습니다. 그리고 높은 노동 강도 (25 년 동안 마이크로 전자 공학은 앞서 나가지 못했습니다)는 단호한 거절을 받았습니다. 군사 산업 단지 V.L. Koblov는 그에게 비행기가 안정적으로 비행하고 있으며 교체는 불가능하다고 말했습니다. 소련 붕괴 후 102, 103, 116 및 117 시리즈의 IC는 1990년대 중반 이전, 즉 30년 이상 동안 생산되었습니다. 컴퓨터 "Gnome"은 여전히 "Il-76"과 다른 항공기의 항법 조종석에 있습니다. “이건 슈퍼컴퓨터다.” 해외 동료들이 한 번도 본 적 없는 유닛에 관심을 보이는 것에 놀라는 우리 조종사들은 당황하지 않는다.

우선 순위 정보

J. Kilby와 R. Noyce가 전임자가 있었음에도 불구하고 그들은 집적 회로의 발명가로 세계 공동체에서 인정 받고 있습니다.

R. Kilby와 J. Noyce는 회사를 통해 집적 회로 발명에 대한 특허를 신청했습니다. Texas Instruments는 1959년 2월에 특허를 신청했지만 Fairchild는 그해 7월에야 신청했습니다. 그러나 특허 번호 2981877은 1961년 4월 R. Noyce에게 발급되었습니다. J. Kilby는 소송을 제기했고 1964 년 6 월에만 그의 특허 번호 3138743을 받았습니다. 그런 다음 10 년 간의 우선 순위 전쟁이 있었고 그 결과 (드물게) "우정이 승리했습니다." 궁극적으로 항소 법원은 기술의 우위에 대한 R. Noyce의 주장을 지지했지만 J. Kilby가 최초의 작동하는 마이크로칩을 만든 사람이라고 판결했습니다. 그리고 Texas Instruments와 Fairchild Semiconductor는 기술 교차 라이선스 계약을 체결했습니다.

소련에서 저자를위한 특허 발명은 문제, 일회성 지불 및 도덕적 만족 외에는 아무것도주지 않았기 때문에 많은 발명이 전혀 공식화되지 않았습니다. 그리고 Osokin도 서두르지 않았습니다. 그러나 기업의 경우 발명의 수가 지표 중 하나였으므로 여전히 등록해야 했습니다. 따라서 Yu. Osokina와 D. Mikhalovich는 1966년 6월 28일에야 TS R12-2의 발명에 대한 소련 저자 인증서 번호 36845를 받았습니다.

그리고 J. Kilby는 2000년 IP 발명으로 노벨상을 수상했습니다. R. Noyce는 세계적 인정을 기다리지 않고 1990 년에 사망했으며 상황에 따라 노벨상은 사후에 수여되지 않습니다. 이 경우 모든 마이크로 전자 공학이 R. Noyce가 시작한 경로를 따랐기 때문에 완전히 공평하지 않습니다. 전문가들 사이에서 Noyce의 권위는 너무 높아서 "실리콘 밸리 시장"이라는 별명을 얻었습니다. 당시 그는 실리콘 밸리라는 비공식적 인 이름을받은 캘리포니아 지역에서 일하는 과학자 중 가장 인기가 있었기 때문입니다 (W. Shockley는 "실리콘 밸리의 모세"라고 함) . 그리고 J. Kilby ( "hairy"게르마늄)의 길은 막 다른 골목으로 판명되었고 그의 회사에서도 구현되지 않았습니다. 그러나 인생은 항상 공평하지 않습니다.

노벨상은 3명의 과학자에게 수여되었습니다. 그 중 절반은 77세의 잭 킬비가 받았고, 나머지 절반은 러시아 과학 아카데미 조레스 알페로프(Zhores Alferov) 학자와 독일계 미국인 허버트 크레머(Herbert Kremer) 산타바바라에 있는 캘리포니아 대학교 교수가 " 고속 광전자 공학에 사용되는 반도체 이종 구조의 개발."

전문가들은 이러한 작업을 평가하면서 "집적 회로는 물론 사회와 세계 경제에 큰 영향을 미친 세기의 발견"이라고 언급했습니다. 잊혀진 J. Kilby에게 노벨상은 놀라운 일이었습니다. 한 잡지 인터뷰에서 유로피직스 뉴스그는 " 그 당시 나는 경제적인 관점에서 전자공학의 발전에 무엇이 중요할 것인가에 대해서만 생각하고 있었습니다. 하지만 그때는 전자 제품 가격의 하락이 전자 기술의 급격한 성장을 가져올 것이라는 사실을 이해하지 못했습니다.”.

그리고 Yu.Osokin의 작업은 노벨위원회뿐만 아니라 평가되지 않았습니다. 그들은 또한 우리나라에서 잊혀지고 마이크로 일렉트로닉스 생성에 대한 국가의 우선 순위는 보호되지 않습니다. 그리고 그는 확실히 그랬다.

1950년대에 하나의 모놀리식 크리스탈 또는 하나의 세라믹 기판에 다중 요소 제품(집적 회로)을 형성하기 위한 재료 기반이 만들어졌습니다. 따라서 거의 동시에 많은 전문가의 마음에 IP 아이디어가 독립적으로 등장한 것은 놀라운 일이 아닙니다. 그리고 새로운 아이디어를 도입하는 속도는 저자의 기술적 능력과 제조업체의 관심, 즉 첫 번째 소비자의 존재에 달려 있습니다. 이와 관련하여 Yu.Osokin은 미국 동료보다 더 나은 위치에있었습니다. Kilby는 TI를 처음 접했고 레이아웃을 만들어 모놀리식 회로를 구현할 수 있는 근본적인 가능성을 회사 경영진에게 증명해야 했습니다. 실제로 IS 창설에서 J. Kilby의 역할은 TI의 리더십을 재교육하고 R. Noyce가 행동을 취하도록 도발하는 것으로 귀결됩니다. Kilby의 발명품은 연속 생산되지 않았습니다. 젊고 아직 강하지 않은 회사의 R. Noyce는 실제로 후속 마이크로 전자 공학의 기초가 된 새로운 평면 기술을 개발했지만 저자는 즉시 굴복하지 않았습니다. 앞서 언급한 것과 관련하여 그들과 그들의 회사는 직렬 가능한 IC를 구축하기 위한 아이디어를 실제 구현하기 위해 많은 노력과 시간을 소비해야 했습니다. 그들의 첫 번째 샘플은 실험적으로 남아 있었고 그들에 의해 개발되지 않은 다른 미세 회로는 대량 생산에 들어갔습니다. 생산과 거리가 먼 킬비와 노이스와는 달리 공장 노동자 유오소킨은 산업적으로 발전한 RZPP의 반도체 기술에 의존했고, NIIRE와 인근 VEF 개발의 창시자 형태로 최초의 TS를 소비자에게 보장했다. 이 작업에 도움이 된 식물. 이러한 이유로 그의 차량의 첫 번째 버전은 즉시 실험에 들어갔고 순조롭게 대량 생산으로 전환되었으며 30년 이상 계속되었습니다. 따라서 Kilby와 Noyce보다 늦게 TS 개발을 시작한 Yu.Osokin (이 경쟁에 대해 알지 못함)은 빠르게 따라 잡았습니다. 또한 Yu.Osokin의 작업은 미국인의 작업과 전혀 관련이 없으며 이에 대한 증거는 그의 TS와 Kilby 및 Noyce 마이크로 회로에 구현된 솔루션의 절대적인 차이점입니다. Texas Instruments(Kilby의 발명품이 아님), Fairchild 및 RZPP는 1962년에 거의 동시에 IC 생산을 시작했습니다. 이것은 Yu.Osokin을 R. Noyce 및 J. Kilby와 동등한 집적 회로의 발명가 중 한 명으로 간주할 수 있는 완전한 권리를 부여하며 J. Kilby의 노벨상의 일부를 다음과 공유하는 것이 공정할 것입니다. Yu.Osokin. 2단계 통합을 갖춘 최초의 GIS(및 일반적으로 GIS)의 발명에 관해서는 여기에서 우선 순위가 A입니다. NIIRE의 Pelipenko는 절대적으로 논쟁의 여지가 없습니다.

안타깝게도 박물관에 필요한 TS 및 이를 기반으로 하는 장치의 샘플을 찾을 수 없었습니다. 저자는 그러한 샘플이나 사진에 대해 매우 감사할 것입니다.

집적(마이크로)회로(IC, IC, m/s, 영어 집적 회로, IC, 마이크로 회로), 칩, 마이크로 칩(영어 마이크로 칩, 실리콘 칩, 칩 - 박판 - 원래는 마이크로 회로 결정판을 일컫는 용어) - 마이크로 전자 장치 - 전자 회로반도체 기판(플레이트 또는 필름)에 만들어지고 분리할 수 없는 케이스에 배치되거나 마이크로어셈블리에 포함된 경우 케이스가 없는 임의의 복잡성(크리스탈).

마이크로일렉트로닉스는 많은 사람들이 믿는 것처럼 우리 시대의 가장 중요한 과학 및 기술 성과입니다. 16세기 인쇄술의 발명, 18세기 증기기관의 발명, 19세기 전기공학의 발달과 같은 기술사의 전환점에 비유할 수 있다. 그리고 오늘날 과학 및 기술 혁명에 관해서는 주로 마이크로 전자 공학을 의미합니다. 우리 시대의 다른 어떤 기술적 성취도 아닌 것처럼, 그것은 삶의 모든 영역에 스며들어 어제는 상상할 수 없었던 것을 현실로 만듭니다. 이것을 확신하기 위해서는 휴대용 계산기, 소형 라디오, 가전 제품의 전자 제어 장치, 시계, 컴퓨터 및 프로그래밍 가능한 컴퓨터를 생각하는 것으로 충분합니다. 그리고 이것은 그 범위의 작은 부분일 뿐입니다!

마이크로일렉트로닉스는 새로운 초소형 전자 소자인 통합 마이크로회로의 생성에 기원과 존재를 빚지고 있습니다. 실제로 이러한 회로의 출현은 근본적으로 새로운 발명품이 아니 었습니다. 반도체 장치 개발 논리에서 직접 따랐습니다. 처음에는 반도체 소자가 막 생명을 얻었을 때 각 트랜지스터, 저항 또는 다이오드가 별도로 사용되었습니다. 즉, 개별 케이스에 들어 있고 개별 접점을 사용하여 회로에 포함되었습니다. 이것은 동일한 요소에서 많은 유사한 회로를 조립해야 하는 경우에도 수행되었습니다.

점차적으로 이러한 장치를 별도의 요소로 조립하지 않고 하나의 공통 칩에서 즉시 제조하는 것이 더 합리적이라는 이해가 생겼습니다. 특히 반도체 전자 장치가 이에 대한 모든 전제 조건을 만들었기 때문입니다. 실제로 모든 반도체 요소는 구조가 서로 매우 유사하고 작동 원리가 동일하며 p-n 영역의 상호 배열에서만 다릅니다.

이것들 p-n 영역, 우리가 기억하는 것처럼 반도체 결정의 표면층에 동일한 유형의 불순물을 도입하여 생성됩니다. 또한 신뢰할 수 있고 모든 관점에서 대부분의 반도체 요소의 만족스러운 작동은 천분의 일 밀리미터의 표면 작업 층 두께로 제공됩니다. 가장 작은 트랜지스터는 일반적으로 두께의 1%에 불과한 반도체 결정의 최상층만 사용합니다. 나머지 99%는 캐리어 또는 기판 역할을 합니다. 기판이 없으면 트랜지스터가 살짝 만져도 무너질 수 있기 때문입니다. 따라서 개별 전자 부품을 제조하는 데 사용되는 기술을 사용하면 단일 칩에서 수십, 수백, 심지어 수천 개의 부품으로 완전한 회로를 즉시 생성할 수 있습니다.

이로 인한 이점은 엄청날 것입니다. 첫째, 비용이 즉시 감소합니다 (마이크로 회로 비용은 일반적으로 구성 요소의 모든 전자 요소의 총 비용보다 수백 배 저렴합니다). 둘째, 이러한 장치는 훨씬 더 신뢰할 수 있습니다 (경험에서 알 수 있듯이 수천 및 수만 번). 이는 수만 또는 수십만 개의 전자 부품 회로에서 문제를 해결하는 것이 매우 어려운 문제가 되기 때문에 매우 중요합니다. . 셋째, 집적 회로의 모든 전자 소자는 기존의 결합 회로에 비해 수백, 수천 배 작기 때문에 전력 소비가 훨씬 적고 속도가 훨씬 빠릅니다.

전자제품 통합의 도래를 예고한 주요 사건은 텍사스 인스트루먼트의 미국 엔지니어 J. Kilby가 레지스터, 커패시터, 트랜지스터 및 다이오드와 같은 전체 회로에 대한 등가 요소를 순수 실리콘 모놀리식 조각으로 만들자고 제안한 것입니다. Kilby는 1958년 여름에 최초의 집적 반도체 회로를 만들었습니다. 그리고 이미 1961년에 Fairchild Semiconductor Corporation은 일치 회로, 세미 시프트 레지스터 및 플립플롭과 같은 컴퓨터용 최초의 직렬 마이크로 회로를 생산했습니다. 같은 해 반도체 집적도 생산 논리 회로텍사스 소유.

이듬해 다른 회사의 집적 회로가 등장했습니다. 안에 짧은 시간일체형 디자인으로 만들어졌습니다. 다양한 방식증폭기. 1962년 RCA는 컴퓨터 저장 장치용 메모리 어레이 집적 회로를 개발했습니다. 점차적으로 모든 국가에서 미세 회로 생산이 이루어졌으며 미세 전자 공학 시대가 시작되었습니다.

집적 회로의 시작 재료는 일반적으로 원시 실리콘 웨이퍼입니다. 수백 개의 동일한 유형의 미세 회로가 한 번에 동시에 제조되기 때문에 상대적으로 크기가 큽니다. 첫 번째 작업은 1000도 온도에서 산소의 영향으로 이 판의 표면에 이산화규소 층이 형성되는 것입니다. 실리콘 산화물은 높은 화학적 및 기계적 저항성을 특징으로 하며 우수한 유전체 특성을 가지고 있어 그 아래에 위치한 실리콘에 안정적인 절연을 제공합니다.

다음 단계는 불순물을 도입하여 p 또는 n 전도 구역을 만드는 것입니다. 이를 위해 개별 전자 부품에 해당하는 플레이트의 위치에서 산화막을 제거합니다. 원하는 영역의 선택은 포토리소그래피라는 프로세스를 사용하여 이루어집니다. 첫째, 전체 산화물 층은 사진 필름의 역할을하는 감광성 화합물 (포토 레지스트)로 덮여 있습니다. 조명 및 현상이 가능합니다. 그런 다음 반도체 결정의 표면 패턴을 포함하는 특수 포토마스크를 통해 플레이트에 자외선을 조사합니다.

빛의 영향으로 산화물 층에 평평한 패턴이 형성되고 비 조명 영역은 밝게 유지되고 나머지는 모두 어두워집니다. 포토레지스터가 빛에 노출된 곳에서 필름의 불용성 영역이 형성되어 산에 저항합니다. 그런 다음 웨이퍼는 노출된 영역에서 포토레지스트를 제거하는 용매로 처리됩니다. 열린 장소에서 (그리고 그들에서만) 산화 규소 층이 산으로 에칭됩니다.

그 결과 산화규소가 올바른 위치에 용해되고 순수 실리콘의 "창"이 열려 불순물(결찰)이 도입될 준비가 됩니다. 이를 위해 900-1200 도의 온도에서 기판 표면을 원하는 불순물, 예를 들어 인 또는 비소에 노출시켜 n형 전도성을 얻습니다. 불순물 원자는 순수한 실리콘에 깊숙이 침투하지만 산화물에 의해 반발됩니다. 한 유형의 불순물로 플레이트를 처리한 후 다른 유형과의 연결을 위해 준비합니다. 플레이트의 표면이 다시 산화물 층으로 덮여 있고 새로운 포토리소그래피 및 에칭이 수행되어 새로운 "창"이 생성됩니다. 실리콘 오픈.

이것은 p형 전도도를 얻기 위해 예를 들어 붕소를 사용한 새로운 결찰이 뒤따릅니다. 따라서 p 및 n 영역은 결정 전체 표면의 올바른 위치에 형성됩니다. 개별 요소 사이의 절연은 여러 가지 방법으로 만들 수 있습니다. 실리콘 산화물 층이 그러한 절연 역할을 할 수 있거나 차단 p-n 접합도 올바른 위치에 만들 수 있습니다.

처리의 다음 단계는 집적 회로의 요소 사이뿐만 아니라 이러한 요소와 외부 회로를 연결하기 위한 접점 사이에 전도성 연결(전도선)을 적용하는 것과 관련됩니다. 이를 위해 매우 얇은 필름 형태로 증착되는 기판에 얇은 알루미늄 층이 증착됩니다. 위에서 설명한 것과 유사하게 포토리소그래피 처리 및 에칭 처리됩니다. 결과적으로 얇은 전도성 라인과 패드만이 전체 금속층에서 남습니다.

마지막으로 반도체 결정의 전체 표면을 보호층(대부분 실리케이트 유리)으로 덮은 다음 패드에서 제거합니다. 제조된 모든 초소형 회로는 제어 및 테스트 스탠드에서 가장 엄격한 검사를 받습니다. 결함이 있는 회로는 빨간색 점으로 표시됩니다. 마지막으로 수정은 별도의 미세 회로 판으로 절단되며 각 판은 외부 회로에 연결하기 위한 리드가 있는 견고한 케이스에 들어 있습니다.

집적 회로의 복잡성은 통합 정도라는 지표로 특징지어집니다. 100개 이상의 요소가 있는 집적 회로를 낮은 집적도의 미세 회로라고 합니다. 최대 1000개의 요소를 포함하는 회로 - 평균 집적도를 갖는 집적 회로; 최대 수만 개의 요소를 포함하는 회로 - 대형 집적 회로. 최대 백만 개의 요소를 포함하는 회로가 이미 만들어지고 있습니다(초대형이라고 함). 점진적인 통합 증가로 인해 매년 회로가 점점 더 소형화되고 그에 따라 점점 더 복잡해집니다.

많은 양 전자 기기크기가 컸던 는 이제 작은 실리콘 웨이퍼에 맞습니다. 이 과정에서 매우 중요한 사건은 1971년 미국 회사 인텔이 산술 및 논리 연산을 수행하기 위한 단일 집적 회로인 마이크로프로세서를 만든 것입니다. 이것은 컴퓨터 기술 분야에서 마이크로 전자 공학의 장대 한 돌파구로 이어졌습니다.

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