|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
HISTÓRIA DA TECNOLOGIA, TECNOLOGIA, OBJETOS AO REDOR DE NÓS
Circuito integrado. História da invenção e produção
Diretório / A história da tecnologia, tecnologia, objetos ao nosso redor Circuito (micro) integrado (IC, IC, m / s, circuito integrado inglês, IC, microcircuito), chip, microchip (microchip inglês, chip de silício, chip - uma placa fina - o termo originalmente se referia a uma placa de cristal de microcircuito) - dispositivo microeletrônico - um circuito eletrônico de complexidade arbitrária (cristal), feito sobre um substrato semicondutor (placa ou filme) e colocado em uma caixa inseparável, ou sem ela, se incluída no microconjunto.
A microeletrônica é a mais significativa e, como muitos acreditam, a mais importante conquista científica e tecnológica de nosso tempo. Pode ser comparado com pontos de virada na história da tecnologia como a invenção da impressão no século XNUMX, a criação da máquina a vapor no século XNUMX e o desenvolvimento da engenharia elétrica no século XNUMX. E quando hoje se trata da revolução científica e tecnológica, é principalmente a microeletrônica que se refere. Como nenhuma outra conquista técnica de nossos dias, ela permeia todas as esferas da vida e torna realidade o que era simplesmente impossível imaginar ontem. Para se convencer disso, basta pensar em calculadoras de bolso, rádios em miniatura, controles eletrônicos em eletrodomésticos, relógios, computadores e computadores programáveis. E isso é apenas uma pequena parte de seu escopo! A microeletrônica deve sua origem e existência à criação de um novo elemento eletrônico subminiatura - um microcircuito integrado. O aparecimento desses circuitos, de fato, não foi uma espécie de invenção fundamentalmente nova - seguiu diretamente a lógica do desenvolvimento de dispositivos semicondutores. No início, quando os elementos semicondutores estavam entrando em vida, cada transistor, resistor ou diodo era usado separadamente, ou seja, era fechado em sua própria caixa individual e incluído no circuito usando seus contatos individuais. Isso foi feito mesmo nos casos em que era necessário montar muitos circuitos semelhantes dos mesmos elementos. Gradualmente, veio o entendimento de que era mais racional não montar esses dispositivos a partir de elementos separados, mas fabricá-los imediatamente em um chip comum, especialmente porque a eletrônica de semicondutores criou todos os pré-requisitos para isso. De fato, todos os elementos semicondutores são muito semelhantes em sua estrutura entre si, têm o mesmo princípio de operação e diferem apenas no arranjo mútuo das regiões pn. Essas regiões pn, como lembramos, são criadas pela introdução de impurezas do mesmo tipo na camada superficial de um cristal semicondutor. Além disso, confiável e de todos os pontos de vista, a operação satisfatória da grande maioria dos elementos semicondutores é garantida com uma espessura da camada de trabalho superficial de milésimos de milímetro. Os transistores menores costumam usar apenas a camada superior de um cristal semicondutor, que tem apenas 1% de sua espessura. Os 99% restantes atuam como um portador ou substrato, pois sem um substrato, o transistor pode simplesmente entrar em colapso ao menor toque. Portanto, usando a tecnologia usada para fabricar componentes eletrônicos individuais, é possível criar imediatamente um circuito completo de várias dezenas, centenas e até milhares desses componentes em um único chip. O benefício disso será enorme. Em primeiro lugar, os custos diminuirão imediatamente (o custo de um microcircuito geralmente é centenas de vezes menor que o custo total de todos os elementos eletrônicos de seus componentes). Em segundo lugar, esse dispositivo será muito mais confiável (como mostra a experiência, milhares e dezenas de milhares de vezes), e isso é de tremenda importância, pois a solução de problemas em um circuito de dezenas ou centenas de milhares de componentes eletrônicos se torna um problema extremamente difícil . Em terceiro lugar, devido ao fato de que todos os elementos eletrônicos de um circuito integrado são centenas e milhares de vezes menores que seus equivalentes em um circuito combinado convencional, seu consumo de energia é muito menor e sua velocidade é muito maior. O evento chave que anunciou a chegada da integração na eletrônica foi a proposta do engenheiro americano J. Kilby, da Texas Instruments, de obter elementos equivalentes para todo o circuito, como registradores, capacitores, transistores e diodos em uma peça monolítica de silício puro. Kilby criou o primeiro circuito integrado de semicondutores no verão de 1958. E já em 1961, a Fairchild Semiconductor Corporation produziu os primeiros microcircuitos seriais para computadores: um circuito de coincidência, um registrador de semi-deslocamento e um flip-flop. No mesmo ano, a produção de circuitos lógicos integrados de semicondutores foi dominada pelo Texas. No ano seguinte, surgiram circuitos integrados de outras empresas. Em pouco tempo, vários tipos de amplificadores foram criados em design integrado. Em 1962, a RCA desenvolveu circuitos integrados de matriz de memória para dispositivos de armazenamento de computador. Gradualmente, a produção de microcircuitos foi estabelecida em todos os países - a era da microeletrônica começou. O material de partida para um circuito integrado é geralmente uma pastilha de silício bruto. Ele tem um tamanho relativamente grande, pois várias centenas do mesmo tipo de microcircuitos são fabricados simultaneamente nele de uma só vez. A primeira operação é que, sob a influência do oxigênio a uma temperatura de 1000 graus, uma camada de dióxido de silício é formada na superfície desta placa. O óxido de silício é caracterizado por alta resistência química e mecânica e possui as propriedades de um excelente dielétrico, proporcionando isolamento confiável ao silício localizado sob ele. O próximo passo é a introdução de impurezas para criar zonas de condução p ou n. Para fazer isso, o filme de óxido é removido dos locais da placa que correspondem aos componentes eletrônicos individuais. A seleção das áreas desejadas ocorre por meio de um processo chamado fotolitografia. Primeiro, toda a camada de óxido é coberta com um composto sensível à luz (fotorresistente), que desempenha o papel de um filme fotográfico - pode ser iluminado e revelado. Depois disso, através de uma fotomáscara especial contendo um padrão de superfície de um cristal semicondutor, a placa é iluminada com raios ultravioleta. Sob a influência da luz, um padrão plano é formado na camada de óxido, com as áreas não iluminadas permanecendo claras e todo o resto - escurecido. No local onde o fotorresistor foi exposto à luz, formam-se áreas insolúveis do filme que são resistentes ao ácido. O wafer é então tratado com um solvente que remove o fotorresistente das áreas expostas. Dos lugares abertos (e apenas deles), a camada de óxido de silício é gravada com ácido. Como resultado, o óxido de silício se dissolve nos lugares certos e as "janelas" de silício puro se abrem, prontas para a introdução de impurezas (ligação). Para fazer isso, a superfície do substrato a uma temperatura de 900-1200 graus é exposta à impureza desejada, por exemplo, fósforo ou arsênico, para obter condutividade do tipo n. Átomos de impureza penetram profundamente no silício puro, mas são repelidos por seu óxido. Tendo processado a placa com um tipo de impureza, ela é preparada para ligação com outro tipo - a superfície da placa é novamente coberta com uma camada de óxido, uma nova fotolitografia e gravação são realizadas, como resultado das novas "janelas" de silício aberto. Isto é seguido por uma nova ligação, por exemplo com boro, para obter a condutividade do tipo p. Assim, as regiões p e n são formadas nos lugares certos em toda a superfície do cristal. O isolamento entre elementos individuais pode ser criado de várias maneiras: uma camada de óxido de silício pode servir como tal isolamento ou junções pn de bloqueio também podem ser criadas nos lugares certos. A próxima etapa de processamento está associada à aplicação de conexões condutoras (linhas condutoras) entre os elementos do circuito integrado, bem como entre esses elementos e contatos para conectar circuitos externos. Para fazer isso, uma fina camada de alumínio é pulverizada sobre o substrato, que é depositado na forma de um filme muito fino. É submetido a processamento fotolitográfico e gravação, semelhantes aos descritos acima. Como resultado, apenas finas linhas condutoras e almofadas permanecem de toda a camada de metal. Em conclusão, toda a superfície do cristal semicondutor é coberta com uma camada protetora (na maioria das vezes, vidro de silicato), que é removida das almofadas. Todos os microcircuitos fabricados são submetidos às mais rigorosas verificações no controle e na bancada de testes. Circuitos defeituosos são marcados com um ponto vermelho. Finalmente, o cristal é cortado em placas de microcircuito separadas, cada uma das quais é colocada em uma caixa robusta com cabos para conexão a circuitos externos. A complexidade de um circuito integrado é caracterizada por um indicador chamado grau de integração. Circuitos integrados com mais de 100 elementos são chamados de microcircuitos com baixo grau de integração; circuitos contendo até 1000 elementos - circuitos integrados com grau médio de integração; circuitos contendo até dezenas de milhares de elementos - grandes circuitos integrados. Já estão sendo feitos circuitos contendo até um milhão de elementos (chamados de super-grandes). O aumento gradual da integração fez com que a cada ano os circuitos se tornassem cada vez mais em miniatura e, consequentemente, cada vez mais complexos. Um grande número de dispositivos eletrônicos que costumavam ter grandes dimensões agora cabem em uma pequena placa de silício. Um evento extremamente importante nesse caminho foi a criação em 1971 pela empresa americana Intel de um único circuito integrado para realizar operações aritméticas e lógicas - um microprocessador. Isso levou a um avanço grandioso da microeletrônica no campo da tecnologia de computadores. Autor: Ryzhov K.V.
▪ Radar
Máquina para desbastar flores em jardins
02.05.2024 Microscópio infravermelho avançado
02.05.2024 Armadilha de ar para insetos
01.05.2024
▪ A teoria dos lasers pode ser revisitada ▪ Processadores de núcleo duplo ▪ Filme plástico que mata vírus
▪ seção do site Nota aos alunos. Seleção de artigos ▪ artigo Caso no chapéu. expressão popular ▪ artigo De onde era Marco Polo? Resposta detalhada ▪ Artigo Termos e Condições para a Distribuição Gratuita de Leite ou Outros Alimentos Equivalentes
Página principal | Biblioteca | Artigos | Mapa do Site | Revisões do site
www.diagrama.com.ua |
Recomendamos artigos interessantes seção 
Veja outros artigos seção 
Últimas notícias de ciência e tecnologia, nova eletrônica:
Todos os idiomas desta página