تاريخ إنشاء مجلس متكامل. تاريخ المعالجات الدقيقة. حيث k هو المعامل الذي يحدد درجة التكامل، مقربًا إلى أقرب عدد صحيح أكبر، وN هو عدد العناصر والمكونات المضمنة في IS

تعد الإلكترونيات الدقيقة أهم إنجاز علمي وتقني في عصرنا، كما يعتقد الكثيرون. ويمكن مقارنتها بنقاط التحول في تاريخ التكنولوجيا مثل اختراع الطباعة في القرن السادس عشر، وإنشاء المحرك البخاري في القرن الثامن عشر، وتطور الهندسة الكهربائية في القرن التاسع عشر. وعندما نتحدث اليوم عن الثورة العلمية والتكنولوجية، فإننا نعني في المقام الأول الإلكترونيات الدقيقة. ومثل أي إنجاز تقني آخر في أيامنا هذه، فهو يتخلل جميع مجالات الحياة ويصنع واقعًا لم يكن من الممكن تصوره بالأمس. وللاقتناع بذلك، يكفي أن نتذكر الآلات الحاسبة الجيبية وأجهزة الراديو المصغرة وأجهزة التحكم الإلكترونية في الأجهزة المنزلية والساعات وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر القابلة للبرمجة. وهذا ليس سوى جزء صغير من مجال تطبيقه!

تدين الإلكترونيات الدقيقة بظهورها ووجودها في حد ذاته إلى إنشاء عنصر إلكتروني جديد صغير - دائرة متكاملة. في الواقع، لم يكن ظهور هذه الدوائر نوعًا من الاختراع الجديد بشكل أساسي - بل كان يتبع مباشرة منطق تطوير أجهزة أشباه الموصلات. في البداية، عندما كانت عناصر أشباه الموصلات قد دخلت حيز الاستخدام للتو، تم استخدام كل ترانزستور أو مقاوم أو صمام ثنائي بشكل منفصل، أي أنه تم وضعه في حالته الفردية وإدراجه في الدائرة باستخدام جهات الاتصال الفردية الخاصة به. وقد تم ذلك حتى في الحالات التي كان من الضروري فيها تجميع العديد من الدوائر المماثلة من نفس العناصر. ولكن تدريجيا، جاء الفهم أنه كان أكثر عقلانية عدم جمع مثل هذه الأجهزة من العناصر الفردية، ولكن لتصنيعها على الفور على بلورة مشتركة واحدة، خاصة وأن إلكترونيات أشباه الموصلات خلقت جميع المتطلبات الأساسية لذلك. في الواقع، جميع عناصر أشباه الموصلات متشابهة جدًا في بنيتها، ولها نفس مبدأ التشغيل وتختلف فقط في الموضع النسبي لمناطق p-n. يتم إنشاء مناطق p-n هذه، كما نتذكر، عن طريق إدخال شوائب من نفس النوع إلى الطبقة السطحية لبلورة أشباه الموصلات. علاوة على ذلك، يتم ضمان التشغيل الموثوق والمرضي من جميع وجهات النظر للغالبية العظمى من عناصر أشباه الموصلات بسماكة طبقة العمل السطحية التي تبلغ أجزاء من الألف من المليمتر. تستخدم أصغر الترانزستورات عادةً الطبقة العليا من شريحة أشباه الموصلات، والتي لا تتجاوز 1% من سمكها. أما الـ 99% المتبقية فتعمل كحامل أو ركيزة، لأنه بدون الركيزة يمكن للترانزستور أن ينهار ببساطة عند أدنى لمسة. وبالتالي، باستخدام التكنولوجيا المستخدمة في تصنيع المكونات الإلكترونية الفردية، من الممكن إنشاء دائرة كاملة على الفور مكونة من عدة عشرات أو مئات أو حتى آلاف من هذه المكونات على شريحة واحدة. الفوائد من هذا ستكون ضخمة. أولا، ستنخفض التكاليف على الفور (تكلفة الدائرة الدقيقة عادة ما تكون أقل بمئات المرات من التكلفة الإجمالية لجميع العناصر الإلكترونية لمكوناتها). ثانيا، سيكون مثل هذا الجهاز أكثر موثوقية (كما تظهر التجربة، آلاف وعشرات الآلاف من المرات)، وهذا له أهمية هائلة، لأن العثور على خطأ في دائرة تتكون من عشرات أو مئات الآلاف من المكونات الإلكترونية يتحول إلى مشكلة معقدة للغاية. ثالثًا، نظرًا لأن جميع العناصر الإلكترونية في الدائرة المتكاملة أصغر بمئات وآلاف المرات من نظيراتها في الدائرة التقليدية، فإن استهلاكها للطاقة أقل بكثير وأدائها أعلى بكثير.

كان الحدث الرئيسي الذي بشر بوصول التكامل في مجال الإلكترونيات هو اقتراح المهندس الأمريكي ج. كيلبي من شركة Texas Instruments للحصول على عناصر مكافئة للدائرة بأكملها، مثل السجلات والمكثفات والترانزستورات والثنائيات، في قطعة متجانسة من السيليكون النقي . أنشأ كيلبي أول دائرة متكاملة لأشباه الموصلات في صيف عام 1958. وفي عام 1961، أصدرت شركة Fairchild Semiconductor Corporation أول شرائح تسلسلية لأجهزة الكمبيوتر: دائرة صدفة، وسجل نصف التحول، والمشغل. وفي العام نفسه، أتقنت شركة تكساس إنتاج الدوائر المنطقية المتكاملة لأشباه الموصلات. وفي العام التالي، ظهرت دوائر متكاملة من شركات أخرى. وفي وقت قصير، تم إنشاء أنواع مختلفة من مكبرات الصوت بتصميم متكامل. في عام 1962، طورت شركة RCA شرائح مصفوفة الذاكرة المتكاملة لأجهزة تخزين الكمبيوتر. تدريجيا، تم إنشاء إنتاج الدوائر الدقيقة في جميع البلدان - بدأ عصر الإلكترونيات الدقيقة.

عادة ما تكون المادة الأولية للدائرة المتكاملة عبارة عن رقاقة خام من السيليكون النقي. إنه ذو حجم كبير نسبيًا ، حيث يتم تصنيع عدة مئات من نفس النوع من الدوائر الدقيقة عليه في وقت واحد. العملية الأولى هي أنه تحت تأثير الأكسجين عند درجة حرارة 1000 درجة، يتم تشكيل طبقة من ثاني أكسيد السيليكون على سطح هذه اللوحة. يتميز أكسيد السيليكون بمقاومة كيميائية وميكانيكية كبيرة وله خصائص عازلة ممتازة، مما يوفر عزلًا موثوقًا للسيليكون الموجود تحته. والخطوة التالية هي إدخال الشوائب لإنشاء نطاقات التوصيل p أو n. للقيام بذلك، تتم إزالة فيلم الأكسيد من تلك الأماكن الموجودة على اللوحة التي تتوافق مع المكونات الإلكترونية الفردية. يتم اختيار المناطق المرغوبة باستخدام عملية تسمى الطباعة الحجرية الضوئية. أولاً، يتم تغليف طبقة الأكسيد بأكملها بمركب حساس للضوء (مقاوم للضوء)، والذي يلعب دور الفيلم الفوتوغرافي - ويمكن تعريضه وتطويره. بعد ذلك، ومن خلال قناع ضوئي خاص يحتوي على نمط سطح بلورة أشباه الموصلات، يتم إضاءة اللوحة بالأشعة فوق البنفسجية. تحت تأثير الضوء، يتشكل نمط مسطح على طبقة الأكسيد، مع بقاء المناطق غير المكشوفة فاتحة اللون وجميع المناطق الأخرى داكنة. في المكان الذي يتعرض فيه المقاوم الضوئي للضوء، يتم تشكيل مناطق غير قابلة للذوبان من الفيلم مقاومة للحمض. تتم بعد ذلك معالجة الرقاقة بمذيب يزيل مقاوم الضوء من المناطق المكشوفة. من المناطق المكشوفة (ومنها فقط)، يتم حفر طبقة أكسيد السيليكون باستخدام الحمض. ونتيجة لذلك، يذوب أكسيد السيليكون في الأماكن الصحيحة وتنفتح "نوافذ" السيليكون النقي، وتكون جاهزة لإدخال الشوائب (الربط). للقيام بذلك، يتعرض سطح الركيزة عند درجة حرارة 900-1200 درجة للشوائب المطلوبة، على سبيل المثال، الفوسفور أو الزرنيخ، للحصول على الموصلية من النوع n. تخترق ذرات الشوائب عمق السيليكون النقي، ولكن يتم صدها بواسطة أكسيده. بعد معالجة الرقاقة بنوع واحد من الشوائب، يتم تحضيرها للربط بنوع آخر - يتم تغطية سطح الرقاقة مرة أخرى بطبقة من الأكسيد، ويتم إجراء طباعة حجرية ضوئية جديدة ونقش، ونتيجة لذلك يتم إنشاء "نوافذ" جديدة. يتم فتح السيليكون. ويتبع ذلك ربط جديد، على سبيل المثال مع البورون، للحصول على موصلية من النوع p. لذلك، يتم تشكيل مناطق p و n على كامل سطح البلورة في الأماكن الصحيحة. (يمكن إنشاء العزل بين العناصر الفردية بعدة طرق: يمكن أن تكون طبقة من أكسيد السيليكون بمثابة عزل، أو يمكن أيضًا إنشاء تقاطعات p-n في الأماكن الصحيحة. ) وترتبط المرحلة التالية من المعالجة بتطبيق التوصيلات الموصلة (الخطوط الموصلة) بين عناصر الدائرة المتكاملة، وكذلك بين هذه العناصر والملامسات لتوصيل الدوائر الخارجية. للقيام بذلك، يتم رش طبقة رقيقة من الألومنيوم على الركيزة، والتي تستقر على شكل فيلم رقيق. إنه يخضع للمعالجة الحجرية الضوئية والحفر المماثل لتلك الموصوفة أعلاه. ونتيجة لذلك، تبقى خطوط موصلة رفيعة ومنصات اتصال فقط من الطبقة المعدنية بأكملها. أخيرًا، يتم تغطية السطح الكامل لشريحة أشباه الموصلات بطبقة واقية (غالبًا زجاج السيليكات)، والتي يتم إزالتها بعد ذلك من وسادات التلامس. تخضع جميع الدوائر الدقيقة المصنعة لأدق الاختبارات على منصة التحكم والاختبار. يتم تمييز الدوائر المعيبة بنقطة حمراء. وأخيرًا، يتم تقطيع البلورة إلى شرائح رقاقات فردية، يتم وضع كل منها في غلاف متين مزود بأسلاك للتوصيل بالدوائر الخارجية.

يتميز تعقيد الدائرة المتكاملة بمؤشر يسمى درجة التكامل. تسمى الدوائر المتكاملة التي تحتوي على أكثر من 100 عنصر بالدوائر منخفضة التكامل؛ دوائر تحتوي على ما يصل إلى 1000 عنصر - دوائر متكاملة بدرجة متوسطة من التكامل؛ تسمى الدوائر التي تحتوي على ما يصل إلى عشرات الآلاف من العناصر بالدوائر المتكاملة الكبيرة. يتم بالفعل تصنيع دوائر تحتوي على ما يصل إلى مليون عنصر (يطلق عليها اسم فائقة الضخامة). وقد أدت الزيادة التدريجية في التكامل إلى حقيقة أن المخططات أصبحت مصغرة أكثر فأكثر كل عام، وبالتالي أكثر تعقيدًا. عدد كبير من الأجهزة الإلكترونية التي كانت ذات أبعاد كبيرة أصبحت الآن تتسع لرقاقة سيليكون صغيرة. كان الحدث المهم للغاية على هذا المسار هو إنشاء شركة Intel الأمريكية في عام 1971 لدائرة متكاملة واحدة لإجراء العمليات الحسابية والمنطقية - معالج دقيق. وقد أدى ذلك إلى اختراق هائل في مجال الإلكترونيات الدقيقة في مجال تكنولوجيا الكمبيوتر.

لم يكن من الممكن تنفيذ هذه المقترحات في تلك السنوات بسبب عدم كفاية تطوير التكنولوجيا.

في نهاية عام 1958 وفي النصف الأول من عام 1959، حدثت طفرة في صناعة أشباه الموصلات. قام ثلاثة رجال، يمثلون ثلاث شركات أمريكية خاصة، بحل ثلاث مشكلات أساسية كانت تمنع إنشاء دوائر متكاملة. جاك كيلبي من شركة Texas Instrumentsحصل على براءة اختراع لمبدأ الجمع، وأنشأ النماذج الأولية غير الكاملة للملكية الفكرية وأدخلها إلى الإنتاج الضخم. كورت ليهوفيتش من شركة سبراغ للكهرباءاخترع طريقة لعزل المكونات الكهربائية المتكونة على شريحة شبه موصلة واحدة (عزل الوصلة p-n). عزل تقاطع P-n)). روبرت نويس من فيرتشايلد لأشباه الموصلاتاخترع طريقة لتوصيل مكونات IC كهربائيًا (معدنة الألومنيوم) واقترح نسخة محسنة من عزل المكونات بناءً على أحدث التقنيات المستوية لجان هيرني. جان هورني). في 27 سبتمبر 1960، فرقة جاي لاست جاي لاست) تم إنشاؤها على فيرتشايلد لأشباه الموصلاتأول واحد يعمل أشباه الموصلات IP يعتمد على أفكار نويس وإيرني. شركة Texas Instruments، التي تمتلك براءة اختراع كيلبي، شنت حرب براءات الاختراع ضد المنافسين، والتي انتهت في عام 1966 باتفاقية تسوية بشأن تقنيات الترخيص المتبادل.

تم إنشاء المرحلية المنطقية المبكرة للسلسلة المذكورة حرفيًا من معيارالمكونات التي تم تحديد أحجامها وتكويناتها من خلال العملية التكنولوجية. مصممو الدوائر الذين صمموا الدوائر المتكاملة المنطقية لعائلة معينة يعملون بنفس الثنائيات والترانزستورات القياسية. في 1961-1962 المطور الرائد كسر نموذج التصميم سيلفانياتوم لونغو، لأول مرة يستخدم دوائر متكاملة مختلفة في جهاز واحد تكوينات الترانزستورات اعتمادا على وظائفها في الدائرة. في نهاية عام 1962 سيلفانياأطلقت أول عائلة من منطق الترانزستور-الترانزستور (TTL) التي طورها لونغو - تاريخيًا النوع الأول من المنطق المتكامل الذي تمكن من الحصول على موطئ قدم على المدى الطويل في السوق. في الدوائر التناظرية، تم تحقيق اختراق هذا المستوى في 1964-1965 من قبل مطور مكبرات الصوت التشغيلية فيرتشايلدبوب ويدلار.

تم إنشاء أول دائرة كهربائية صغيرة محلية في عام 1961 في TRTI (معهد Taganrog لهندسة الراديو) تحت قيادة L. N. Kolesov. جذب هذا الحدث انتباه المجتمع العلمي في البلاد، وتمت الموافقة على TRTI كشركة رائدة في نظام وزارة التعليم العالي فيما يتعلق بمشكلة إنشاء معدات إلكترونية دقيقة موثوقة للغاية وأتمتة إنتاجها. تم تعيين L. N. Kolesov نفسه رئيسًا لمجلس التنسيق بشأن هذه المشكلة.

تم تطوير أول دائرة متكاملة هجينة ذات غشاء سميك في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (السلسلة 201 "Trail") في الفترة من 1963 إلى 1965 في معهد أبحاث التكنولوجيا الدقيقة ("Angstrem")، وتم إنتاجها بكميات كبيرة منذ عام 1965. شارك متخصصون من NIEM (الآن معهد أبحاث الأرجون) في التطوير.

تم إنشاء أول دائرة متكاملة لأشباه الموصلات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية على أساس التكنولوجيا المستوية، والتي تم تطويرها في أوائل عام 1960 في NII-35 (ثم أعيدت تسميتها بمعهد أبحاث بولسار) من قبل فريق تم نقله لاحقًا إلى NIIME (ميكرون). تركز إنشاء أول دائرة متكاملة محلية الصنع من السيليكون على التطوير والإنتاج مع القبول العسكري لسلسلة TS-100 من دوائر السيليكون المتكاملة (37 عنصرًا - أي ما يعادل تعقيد الدائرة فليب فلوب، وهو نظير للدائرة الأمريكية سلسلة اي سي SN-51 شركة شركة Texas Instruments). تم الحصول على عينات أولية وعينات إنتاج لدوائر السيليكون المتكاملة للتكاثر من الولايات المتحدة الأمريكية. تم تنفيذ العمل في NII-35 (مدير Trutko) ومصنع Fryazino لأشباه الموصلات (مدير Kolmogorov) للحصول على أمر دفاعي لاستخدامه في مقياس الارتفاع المستقل لنظام توجيه الصواريخ الباليستية. شمل التطوير ستة دوائر مستوية متكاملة من السيليكون من سلسلة TS-100، ومع تنظيم الإنتاج التجريبي، استغرق الأمر ثلاث سنوات في NII-35 (من 1962 إلى 1965). استغرق الأمر عامين آخرين لتطوير إنتاج المصنع بقبول عسكري في فريازينو (1967).

بالتوازي، تم تنفيذ العمل على تطوير دائرة متكاملة في مكتب التصميم المركزي في مصنع أجهزة أشباه الموصلات في فورونيج (الآن -). في عام 1965، أثناء زيارة وزير صناعة الإلكترونيات A. I. Shokin إلى VZPP، تم توجيه المصنع لإجراء أعمال بحثية حول إنشاء دائرة متجانسة من السيليكون - R&D "Titan" (أمر الوزارة رقم 92 بتاريخ 16 أغسطس 1965). 1965)، والذي تم الانتهاء منه قبل الموعد المحدد بحلول نهاية العام. تم تقديم الموضوع بنجاح إلى لجنة الدولة، وأصبحت سلسلة من 104 دوائر دقيقة منطقية للترانزستور الثنائي أول إنجاز ثابت في مجال الإلكترونيات الدقيقة ذات الحالة الصلبة، وهو ما انعكس في أمر MEP رقم 403 بتاريخ 30 ديسمبر 1965.

مستويات التصميم

حاليًا (2014)، تم تصميم معظم الدوائر المتكاملة باستخدام أنظمة CAD المتخصصة، والتي تجعل من الممكن أتمتة عمليات الإنتاج وتسريعها بشكل كبير، على سبيل المثال، الحصول على أقنعة ضوئية طوبولوجية.

تصنيف

درجة التكامل

اعتمادًا على درجة التكامل، يتم استخدام الأسماء التالية للدوائر المتكاملة:

دائرة متكاملة صغيرة (MIS) - ما يصل إلى 100 عنصر لكل شريحة،
دائرة متكاملة متوسطة (SIS) - ما يصل إلى 1000 عنصر لكل شريحة،
دائرة متكاملة كبيرة (LSI) - ما يصل إلى 10 آلاف عنصر لكل شريحة،
دائرة متكاملة واسعة النطاق (VLSI) - أكثر من 10 آلاف عنصر في البلورة.

في السابق، تم استخدام الأسماء القديمة أيضًا: الدائرة المتكاملة واسعة النطاق (ULSI) - من 1-10 مليون إلى 1 مليار عنصر في الدائرة المتكاملة البلورية، وأحيانًا جيجا واسعة النطاق (GBIC) - أكثر من 1 مليار عنصر في البلورة. حاليًا، في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، لم يتم استخدام الأسماء "UBIS" و"GBIS" عمليًا، وتم تصنيف جميع الدوائر الدقيقة التي تحتوي على أكثر من 10 آلاف عنصر على أنها VLSI.

تكنولوجيا التصنيع

تم إزالة التجميع الدقيق الهجين STK403-090 من العلبة

شريحة أشباه الموصلات - يتم تصنيع جميع العناصر والوصلات بين العناصر على بلورة واحدة من أشباه الموصلات (على سبيل المثال، السيليكون والجرمانيوم وزرنيخيد الغاليوم).

الدائرة المتكاملة للفيلم - يتم تصنيع جميع العناصر والوصلات بين العناصر على شكل أفلام:
- دائرة متكاملة للفيلم السميك ؛
- الدائرة المتكاملة ذات الأغشية الرقيقة.
شريحة هجينة (تسمى غالبًا التجميع الدقيق)، يحتوي على العديد من الثنائيات والترانزستورات و/أو المكونات الإلكترونية النشطة الأخرى. قد يشتمل التجميع الدقيق أيضًا على دوائر متكاملة غير معبأة. عادةً ما يتم تصنيع مكونات التجميع الجزئي المنفعل (المقاومات، والمكثفات، والمحاثات) باستخدام تقنيات الأغشية الرقيقة أو الأغشية السميكة على ركيزة هجينة شائعة، عادةً ما تكون سيراميكية. يتم وضع الركيزة بأكملها مع المكونات في مبيت واحد مغلق.
دائرة كهربائية دقيقة مختلطة - بالإضافة إلى بلورة أشباه الموصلات، تحتوي على عناصر سلبية ذات غشاء رقيق (سميكة) موجودة على سطح البلورة.

نوع الإشارة المعالجة

التناظرية الرقمية.

تقنيات التصنيع

أنواع المنطق

العنصر الرئيسي للدوائر الدقيقة التناظرية هو الترانزستورات (ثنائية القطب أو التأثير الميداني). يؤثر الاختلاف في تكنولوجيا تصنيع الترانزستور بشكل كبير على خصائص الدوائر الدقيقة. ولذلك، غالبا ما يشار إلى تكنولوجيا التصنيع في وصف الدائرة الدقيقة، وبالتالي التأكيد على الخصائص العامة لخصائص وقدرات الدائرة الدقيقة. تجمع التقنيات الحديثة بين تقنيات الترانزستور ثنائي القطب والتأثير الميداني لتحقيق أداء محسن للدوائر الدقيقة.

تعتبر الدوائر الدقيقة المعتمدة على الترانزستورات أحادية القطب (ذات التأثير الميداني) هي الأكثر اقتصادا (من حيث الاستهلاك الحالي):
- منطق MOS (منطق أشباه الموصلات بأكسيد المعدن) - يتم تشكيل الدوائر الدقيقة من ترانزستورات التأثير الميداني ن-موس أو ص-نوع موس؛
- منطق CMOS (منطق MOS التكميلي) - يتكون كل عنصر منطقي في الدائرة الدقيقة من زوج من الترانزستورات ذات التأثير الميداني التكميلي (التكميلي) ( ن-موس و ص-ممسحة).
الدوائر الدقيقة القائمة على الترانزستورات ثنائية القطب:
- RTL - منطق الترانزستور المقاوم (عفا عليه الزمن، تم استبداله بـ TTL)؛
- DTL - منطق الترانزستور الثنائي (عفا عليه الزمن، تم استبداله بـ TTL)؛
- TTL - منطق الترانزستور - الترانزستور - الدوائر الدقيقة مصنوعة من ترانزستورات ثنائية القطب مع ترانزستورات متعددة الباعث عند الإدخال ؛
- TTLSh - منطق الترانزستور-الترانزستور مع ثنائيات شوتكي - TTL محسّن يستخدم الترانزستورات ثنائية القطب مع تأثير شوتكي؛
- ECL - المنطق المقترن بالباعث - على الترانزستورات ثنائية القطب، والتي يتم تحديد وضع التشغيل الخاص بها بحيث لا تدخل في وضع التشبع - مما يزيد الأداء بشكل كبير؛
- IIL - منطق الحقن المتكامل.
الدوائر الدقيقة التي تستخدم كلا من الترانزستورات ذات التأثير الميداني والترانزستورات ثنائية القطب:

باستخدام نفس النوع من الترانزستورات، يمكن إنشاء الرقائق باستخدام منهجيات مختلفة، مثل ثابتة أو ديناميكية.

تعد تقنيات CMOS وTTL (TTLS) من أكثر الرقائق المنطقية شيوعًا. عندما يكون من الضروري توفير الاستهلاك الحالي، يتم استخدام تقنية CMOS، حيث تكون السرعة أكثر أهمية ولا يشترط توفير استهلاك الطاقة، يتم استخدام تقنية TTL. نقطة الضعف في دوائر CMOS الدقيقة هي قابلية تعرضها للكهرباء الساكنة - ما عليك سوى لمس مخرج الدائرة الدقيقة بيدك ولن تكون سلامتها مضمونة بعد الآن. مع تطور تقنيات TTL وCMOS، تقترب معلمات الدوائر الدقيقة، ونتيجة لذلك، على سبيل المثال، يتم تصنيع سلسلة 1564 من الدوائر الدقيقة باستخدام تقنية CMOS، وتتشابه الوظائف والوضع في العلبة مع تقنية TTL.

تعد الدوائر الدقيقة المصنعة باستخدام تقنية ESL هي الأسرع، ولكنها أيضًا الأكثر استهلاكًا للطاقة، وقد تم استخدامها في إنتاج أجهزة الكمبيوتر في الحالات التي كانت فيها سرعة الحساب هي العامل الأكثر أهمية. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم تصنيع أجهزة الكمبيوتر الأكثر إنتاجية من النوع ES106x على دوائر ESL الدقيقة. في الوقت الحاضر نادرا ما تستخدم هذه التكنولوجيا.

العملية التكنولوجية

في صناعة الدوائر الدقيقة، يتم استخدام طريقة الطباعة الحجرية الضوئية (الإسقاط، الاتصال، وما إلى ذلك)، حيث يتم تشكيل الدائرة على ركيزة (السيليكون عادة) يتم الحصول عليها عن طريق قطع بلورات مفردة من السيليكون مع أقراص الماس إلى رقائق رقيقة. نظرًا للأبعاد الخطية الصغيرة لعناصر الدوائر الدقيقة، تم التخلي عن استخدام الضوء المرئي وحتى بالقرب من الأشعة فوق البنفسجية للإضاءة.

تم تصنيع المعالجات التالية باستخدام ضوء الأشعة فوق البنفسجية (ليزر ArF excimer، الطول الموجي 193 نانومتر). في المتوسط، قدم قادة الصناعة عمليات تكنولوجية جديدة وفقًا لخطة ITRS كل عامين، مما أدى إلى مضاعفة عدد الترانزستورات لكل وحدة مساحة: 45 نانومتر (2007)، 32 نانومتر (2009)، 22 نانومتر (2011)، بدأ إنتاج 14 نانومتر في عام 2014، من المتوقع تطوير عمليات 10 نانومتر في عام 2018 تقريبًا.

وفي عام 2015، كانت هناك تقديرات تشير إلى أن إدخال العمليات التكنولوجية الجديدة سوف يتباطأ.

رقابة جودة

للتحكم في جودة الدوائر المتكاملة، يتم استخدام ما يسمى بهياكل الاختبار على نطاق واسع.

غاية

يمكن أن تحتوي الدائرة المتكاملة على وظائف كاملة، بغض النظر عن مدى تعقيدها، بما يصل إلى كمبيوتر صغير كامل (كمبيوتر صغير ذو شريحة واحدة).

الدوائر التناظرية

التناظرية متكاملة (مجهري)مخطط (الجيش الإسلامي للإنقاذ, تهدف) - دائرة متكاملة تختلف إشارات دخلها وخرجها حسب قانون الدالة المستمرة (أي أنها إشارات تناظرية).

تم إنشاء نموذج أولي مختبري لدائرة متكاملة تناظرية بواسطة شركة Texas Instruments في الولايات المتحدة الأمريكية في عام 1958. لقد كان مولد تحول الطور. في عام 1962، ظهرت السلسلة الأولى من الدوائر الدقيقة التناظرية - SN52. كان يحتوي على مضخم صوت منخفض الطاقة ومضخم تشغيلي ومضخم فيديو.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم الحصول على مجموعة كبيرة من الدوائر المتكاملة التناظرية بحلول نهاية السبعينيات. وقد أتاح استخدامها إمكانية زيادة موثوقية الأجهزة، وتبسيط إعداد المعدات، وفي كثير من الأحيان إلغاء الحاجة إلى الصيانة أثناء التشغيل.

فيما يلي قائمة جزئية بالأجهزة التي يمكن أداء وظائفها بواسطة الدوائر المتكاملة التناظرية. غالبًا ما تحل دائرة كهربائية صغيرة محل العديد منها في وقت واحد (على سبيل المثال، يحتوي K174XA42 على جميع مكونات جهاز استقبال راديو FM فائق التغاير).

المرشحات (بما في ذلك التأثير الكهرضغطي).
المضاعفات التناظرية.
المخففات التناظرية ومكبرات الصوت المتغيرة.
مثبتات إمدادات الطاقة: مثبتات الجهد والتيار.
تبديل الدوائر الدقيقة التحكم في إمدادات الطاقة.
محولات الإشارة.
أجهزة استشعار مختلفة.

تُستخدم الدوائر الدقيقة التناظرية في تضخيم الصوت ومعدات إعادة إنتاج الصوت ومسجلات الفيديو وأجهزة التلفزيون ومعدات الاتصالات وأدوات القياس وأجهزة الكمبيوتر التناظرية وما إلى ذلك.

في أجهزة الكمبيوتر التناظرية

مكبرات الصوت التشغيلية (LM101، μA741).

في إمدادات الطاقة

رقاقة استقرار الجهد KR1170EN8

مثبتات الجهد الخطي (KR1170EN12، LM317).
تبديل مثبتات الجهد (LM2596، LM2663).

في كاميرات الفيديو والكاميرات

مصفوفات CCD (ICX404AL).
صفائف CCD (MLX90255BA).

في تضخيم الصوت ومعدات إعادة إنتاج الصوت

مضخمات الطاقة ذات التردد الصوتي (LA4420، K174UN5، K174UN7).
Dual UMZCH للمعدات المجسمة (TDA2004، K174UN15، K174UN18).
منظمات مختلفة (K174UN10 - UMZCH ثنائي القناة مع ضبط إلكتروني لاستجابة التردد، K174UN12 - التحكم في مستوى الصوت والتوازن ثنائي القناة).

في أدوات القياس في أجهزة الإرسال والاستقبال الراديوية

أجهزة كشف الإشارة AM (K175DA1).
أجهزة كشف إشارة FM (K174UR7).
خلاطات (K174PS1).
مكبرات الصوت عالية التردد (K157ХА1).
مكبرات الصوت المتوسطة التردد (K157ХА2، K171UR1).
أجهزة استقبال الراديو أحادية الشريحة (K174ХА10).

على أجهزة التلفاز

في قناة الراديو (K174UR8 - مكبر للصوت مع AGC، IF وكاشف الصوت والصورة، K174UR2 - IF مضخم جهد الصورة، كاشف متزامن، مضخم إشارة الفيديو المسبق، نظام التحكم التلقائي في الكسب).
في القناة اللونية (K174AF5 - مُشكل إشارات اللون R-، G-، B، K174ХА8 - مفتاح إلكتروني، محدد مكبر الصوت ومزيل تشكيل إشارات المعلومات الملونة).
في وحدات المسح (K174GL1 - مولد مسح الإطار).
في دوائر التبديل والمزامنة والتصحيح والتحكم (K174AF1 - محدد إشارة تزامن السعة، مولد نبض التردد الأفقي، وحدة الضبط التلقائي لتردد ومرحلة الإشارة، مولد النبض الرئيسي الأفقي، K174UP1 - مضخم إشارة السطوع، المنظم الإلكتروني للإشارة نطاق إشارة الإخراج ومستوى اللون الأسود ").

إنتاج

يؤدي الانتقال إلى أحجام دون الميكرون للعناصر المتكاملة إلى تعقيد تصميم AIMS. على سبيل المثال، تحتوي ترانزستورات MOS ذات البوابة القصيرة على عدد من الميزات التي تحد من استخدامها في الكتل التناظرية: مستوى عالٍ من ضوضاء وميض منخفضة التردد؛ انتشار قوي لجهد العتبة والانحدار، مما يؤدي إلى ظهور جهد متحيز كبير لمكبرات الصوت التفاضلية والتشغيلية؛ انخفاض قيمة مقاومة إشارة الإخراج الصغيرة وكسب الشلالات مع الحمل النشط ؛ انخفاض جهد الانهيار لوصلات p-n وفجوة مصدر الصرف، مما يتسبب في انخفاض جهد الإمداد وانخفاض النطاق الديناميكي.

حاليًا، يتم إنتاج الدوائر الدقيقة التناظرية من قبل العديد من الشركات: الأجهزة التناظرية، والإلكترونيات الدقيقة التناظرية، ومنتجات مكسيم المتكاملة، وشركة أشباه الموصلات الوطنية، وتكساس إنسترومنتس، وما إلى ذلك.

الدوائر الرقمية

الدائرة الرقمية المتكاملة(الدائرة الرقمية الدقيقة) هي دائرة متكاملة مصممة لتحويل ومعالجة الإشارات التي تتغير وفقًا لقانون الوظيفة المنفصلة.

تعتمد الدوائر الرقمية المتكاملة على مفاتيح الترانزستور التي يمكن أن تكون في حالتين مستقرتين: مفتوحة ومغلقة. يتيح استخدام مفاتيح الترانزستور إنشاء العديد من الدوائر المنطقية والمشغلة وغيرها من الدوائر المتكاملة. تُستخدم الدوائر الرقمية المتكاملة في أجهزة معالجة المعلومات المنفصلة لأجهزة الكمبيوتر الإلكترونية (أجهزة الكمبيوتر) وأنظمة التشغيل الآلي وما إلى ذلك.

محولات المخزن المؤقت
المعالجات (الصغيرة) (بما في ذلك وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر)
الرقائق ووحدات الذاكرة
FPGAs (الدوائر المتكاملة المنطقية القابلة للبرمجة)

تتمتع الدوائر الرقمية المتكاملة بعدد من المزايا مقارنة بالدوائر التناظرية:

انخفاض استهلاك الطاقةالمرتبطة باستخدام الإشارات الكهربائية النبضية في الإلكترونيات الرقمية. عند استقبال مثل هذه الإشارات وتحويلها، تعمل العناصر النشطة للأجهزة الإلكترونية (الترانزستورات) في وضع "المفتاح"، أي أن الترانزستور إما "مفتوح" - وهو ما يتوافق مع إشارة عالية المستوى (1)، أو "مغلق" " - (0) ، في الحالة الأولى عند لا يوجد انخفاض في الجهد في الترانزستور ، وفي الحالة الثانية لا يوجد تيار يتدفق عبره. في كلتا الحالتين، يكون استهلاك الطاقة قريبًا من 0، على عكس الأجهزة التناظرية، حيث تكون الترانزستورات في معظم الأوقات في حالة متوسطة (نشطة).
مناعة عالية للضوضاءترتبط الأجهزة الرقمية بفارق كبير بين إشارات المستوى العالي (على سبيل المثال، 2.5-5 فولت) والمنخفضة (0-0.5 فولت). من الممكن حدوث خطأ في الحالة عند هذا المستوى من التداخل بحيث يتم تفسير المستوى العالي على أنه مستوى منخفض، والعكس صحيح، وهو أمر غير مرجح. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن في الأجهزة الرقمية استخدام رموز خاصة تسمح بتصحيح الأخطاء.
إن الاختلاف الكبير في مستويات حالات الإشارة العالية والمنخفضة المستوى (المنطقية "0" و "1") ونطاق واسع إلى حد ما من التغييرات المسموح بها يجعل التكنولوجيا الرقمية غير حساسة للتشتت الحتمي لمعلمات العناصر في التكنولوجيا المتكاملة، ويلغي الحاجة إلى اختيار المكونات وتكوين عناصر الضبط في الأجهزة الرقمية.

الدوائر التناظرية إلى الرقمية

دائرة متكاملة تناظرية إلى رقمية(دائرة دقيقة تناظرية إلى رقمية) - دائرة متكاملة مصممة لتحويل الإشارات المتغيرة حسب قانون الوظيفة المنفصلة إلى إشارات تختلف حسب قانون الوظيفة المستمرة، والعكس.

في كثير من الأحيان، تؤدي شريحة واحدة وظائف عدة أجهزة في وقت واحد (على سبيل المثال، تحتوي أجهزة ADC التقريبية المتعاقبة على DAC، حتى تتمكن من إجراء تحويلات في اتجاهين). قائمة الأجهزة (غير كاملة) التي يمكن أداء وظائفها عن طريق الدوائر المتكاملة التناظرية إلى الرقمية:

المحولات الرقمية إلى التناظرية (DAC) والمحولات التناظرية إلى الرقمية (ADC)؛
معددات الإرسال التناظرية (في حين أن معددات الإرسال الرقمية (de) هي عبارة عن دوائر متكاملة رقمية بحتة، فإن معددات الإرسال التناظرية تحتوي على عناصر منطقية رقمية (عادةً وحدة فك ترميز) وقد تحتوي على دوائر تناظرية)؛
أجهزة الإرسال والاستقبال (على سبيل المثال، جهاز الإرسال والاستقبال لواجهة الشبكة إيثرنت);
المغيرون والمستخلصات.
- أجهزة المودم الراديوية؛
- السوفت وير، أجهزة فك ترميز النص الراديوي VHF؛
- إيثرنت سريع وأجهزة إرسال واستقبال الخط البصري؛
- اتصال تليفونيأجهزة المودم؛
- أجهزة استقبال التلفزيون الرقمي؛
- مستشعر فأرة الكمبيوتر الضوئية؛
الدوائر الدقيقة لإمدادات الطاقة للأجهزة الإلكترونية - المثبتات ومحولات الجهد ومفاتيح الطاقة وما إلى ذلك؛
المخففات الرقمية؛
دوائر الحلقة المقفلة الطور (PLL)؛
المولدات وأجهزة استعادة التردد لمزامنة الساعة؛
بلورات المصفوفة الأساسية (BMC): تحتوي على دوائر تناظرية ورقمية.

سلسلة رقاقة

يتم إنتاج الدوائر الدقيقة التناظرية والرقمية على التوالي. السلسلة عبارة عن مجموعة من الدوائر الدقيقة التي لها تصميم واحد وتصميم تكنولوجي وهي مخصصة للاستخدام المشترك. تتمتع الدوائر الدقيقة من نفس السلسلة، كقاعدة عامة، بنفس الفولتية لمصدر الطاقة وتتوافق من حيث مقاومة الإدخال والإخراج ومستويات الإشارة.

المساكن

حزم IC للتركيب على السطح

تجميع دقيق باستخدام دائرة كهربائية دقيقة ذات إطار مفتوح ملحومة بلوحة دوائر مطبوعة

أسماء محددة

سوق عالمي

في عام 2017، بلغت قيمة سوق الدوائر المتكاملة العالمية 700 مليار دولار.

في أوائل فبراير 2014، تم الاحتفال بالذكرى الخامسة والخمسين لظهور جزء لا يتجزأ من تكنولوجيا الدوائر الحديثة في المجتمع العالمي مثل الدائرة المتكاملة.

نذكركم أنه في عام 1959، أصدر مكتب براءات الاختراع الفيدرالي بالولايات المتحدة الأمريكية براءة اختراع لشركة Texas Instruments لإنشاء دائرة متكاملة.

تمت الإشارة إلى هذا الحدث باعتباره ولادة عصر الإلكترونيات وجميع الفوائد الناجمة عن استخدامه.

والحقيقة أن الدائرة المتكاملة هي أساس معظم الأجهزة الكهربائية المعروفة لدينا.

ظهرت فكرة إنشاء دائرة متكاملة لأول مرة في بداية الخمسينات من القرن الماضي. كانت الحجة الرئيسية لظهوره هي التصغير وخفض تكلفة الأجهزة الكهربائية. لفترة طويلة، كانت الأفكار حول تنفيذها ببساطة في الهواء، على الرغم من حقيقة أن فروع تكنولوجيا الدوائر، مثل التلفزيون والراديو، وكذلك تكنولوجيا الكمبيوتر، كانت تتطور بنشاط في العالم.

إن إنشاء دائرة متكاملة يعني التخلي عن الأسلاك غير الضرورية وألواح التركيب والعزل في إنتاج الدوائر باستخدام الثنائيات والترانزستورات شبه الموصلة. ومع ذلك، لفترة طويلة لم ينجح أحد في تحقيق مثل هذه الأفكار. فقط بعد العمل النشط الذي قام به مهندس موهوب ومعروف لدى العلماء المعاصرين مثل جاك كيلبي (الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء لاختراعه الدائرة المتكاملة في عام 2000)، تم تقديم أول دائرة كهربائية دقيقة في عام 1958. وبعد ما يقرب من ستة أشهر، تم تسجيل براءة اختراع الاختراع من قبل الشركة التي عمل فيها كيلبي (تكساس إنسترومنتس).

بالطبع، يمكننا الآن أن نذكر حقيقة أن الدائرة الدقيقة الأولى للعالم الألماني كيلبي كانت غير صالحة للاستعمال على الإطلاق. ومع ذلك، تم إنشاء المزيد والمزيد من الدوائر المتكاملة في وقت لاحق على أساسها، واحدة منها كانت تقنية روبرت نويس - شريحة مستوية من السيليكون.

شغل R. Noyce مكانة عالية في شركة Fairchald Semiconductor، وبشكل أكثر دقة، كان أحد مؤسسيها. تم تسجيل براءة اختراع عمل نويس على الفور تقريبًا بعد استلام براءة اختراع كيلبي. ومع ذلك، على عكس شريحة كيلبي، اكتسب تطوير نويس شعبية بين الشركات المصنعة للمعدات الكهربائية الكبرى. تسبب هذا في نزاع بين شركة Texas Instruments وشركة Fairchald Semiconductor والتقاضي اللاحق حتى عام 1969. ونتيجة لذلك، تم تسمية نويس كأول مخترع للدوائر الدقيقة. رغم أن هذه المصادفة للظروف لم تزعج أصحاب الشركتين على الإطلاق. قبل بضع سنوات، توصلوا إلى قرار بالإجماع واعترفوا بالعالمين كمؤسسي الدائرة المتكاملة بحقوق متساوية، ومنحهما أعلى الجوائز في المجتمعات العلمية والهندسية الأمريكية - الميدالية الوطنية للعلوم والميدالية الوطنية للتكنولوجيا .

إذا قمت بحفر عميق في الماضي، فيمكنك أن تقول بثقة أنه قبل أن يقدم Noyce و Kilby عالم الدائرة الدقيقة، عمل عدد كبير إلى حد ما من العلماء على هذه الفكرة واقترحوا تصميمات لا تقل تقدما. ومن بينهم المهندس فيرنر جاكوبي (ألمانيا). حتى أن تطوره حصل على براءة اختراع في عام 1949. في براءة الاختراع، رسم المهندس تصميم دائرة كهربائية دقيقة تتكون من 5 ترانزستورات على ركيزة مشتركة. في وقت لاحق، في عام 1952، تم وصف مبدأ دمج مكونات الدائرة في وحدة واحدة من قبل المهندس الإنجليزي د. دامر. وبعد خمس سنوات أخرى، أعلن جيفري دمر عن أول مثال عملي لدائرة متكاملة تعتمد على أربعة ترانزستورات. لسوء الحظ، لم يقدر المتخصصون العسكريون الإنجليز اختراع دومر، على الرغم من أنه كان ينبغي عليهم ذلك. ونتيجة لذلك، تم تعليق جميع أعمال العالم. في وقت لاحق، كان اختراع Dummer يسمى سلف الدوائر الدقيقة الحديثة، وكان العالم نفسه يسمى نبي الدائرة المتكاملة.

وفي عام 1957، قبلت الولايات المتحدة الأمريكية طلبًا مقدمًا من مهندس آخر، هو برنارد أوليفر، للحصول على براءة اختراع للتكنولوجيا التي وصفها لإنتاج كتلة متجانسة باستخدام ثلاثة ترانزستورات مستوية.

ومن بين أسماء أنبياء الدائرة الدقيقة الحديثة الأحرف الأولى من اسم المهندس هارفيك جونسون، الذي حصل على براءة اختراع لعدة أنواع من إنشاء المكونات الإلكترونية للدوائر على شريحة واحدة، لكنه لم يتلق قط وثيقة واحدة تسمح بتنفيذ اكتشافاته. إحدى هذه الأساليب استخدمها جاك كيلبي، الذي حصل على كل أمجاد جونسون.

دائرة متكاملة (IC، دائرة دقيقة)، رقاقة، رقاقة دقيقة (إنجليزية، رقاقة سيليكون، رقاقة - لوحة رقيقة - يشير المصطلح في الأصل إلى لوحة من بلورة دائرة دقيقة) - جهاز إلكتروني دقيق - دائرة إلكترونية ذات تعقيد تعسفي (كريستال)، مصنعة على ركيزة من أشباه الموصلات (رقاقة أو فيلم) ويتم وضعها في مبيت غير قابل للفصل، أو بدونه، إذا تم تضمينه في تجميع دقيق.

تدريجيًا، جاء الفهم أنه من الأكثر عقلانية عدم تجميع مثل هذه الأجهزة من عناصر فردية، ولكن تصنيعها على الفور على بلورة واحدة مشتركة، خاصة وأن إلكترونيات أشباه الموصلات خلقت جميع المتطلبات الأساسية لذلك. في الواقع، جميع عناصر أشباه الموصلات متشابهة جدًا في بنيتها، ولها نفس مبدأ التشغيل وتختلف فقط في الموضع النسبي لمناطق p-n.

يتم إنشاء مناطق p-n هذه، كما نتذكر، عن طريق إدخال شوائب من نفس النوع إلى الطبقة السطحية لبلورة أشباه الموصلات. علاوة على ذلك، يتم ضمان التشغيل الموثوق والمرضي من جميع وجهات النظر للغالبية العظمى من عناصر أشباه الموصلات بسماكة طبقة العمل السطحية التي تبلغ أجزاء من الألف من المليمتر. تستخدم أصغر الترانزستورات عادةً الطبقة العليا من شريحة أشباه الموصلات، والتي لا تتجاوز 1% من سمكها. أما الـ 99% المتبقية فتعمل كحامل أو ركيزة، لأنه بدون الركيزة يمكن للترانزستور أن ينهار ببساطة عند أدنى لمسة. وبالتالي، باستخدام التكنولوجيا المستخدمة في تصنيع المكونات الإلكترونية الفردية، من الممكن إنشاء دائرة كاملة على الفور مكونة من عدة عشرات أو مئات أو حتى آلاف من هذه المكونات على شريحة واحدة.

الفوائد من هذا ستكون ضخمة. أولا، ستنخفض التكاليف على الفور (تكلفة الدائرة الدقيقة عادة ما تكون أقل بمئات المرات من التكلفة الإجمالية لجميع العناصر الإلكترونية لمكوناتها). ثانيا، سيكون مثل هذا الجهاز أكثر موثوقية (كما تظهر التجربة، آلاف وعشرات الآلاف من المرات)، وهذا له أهمية هائلة، لأن العثور على خطأ في دائرة تتكون من عشرات أو مئات الآلاف من المكونات الإلكترونية يتحول إلى مشكلة معقدة للغاية. ثالثًا، نظرًا لأن جميع العناصر الإلكترونية في الدائرة المتكاملة أصغر بمئات وآلاف المرات من نظيراتها في الدائرة التقليدية، فإن استهلاكها للطاقة أقل بكثير وأدائها أعلى بكثير.

وفي العام التالي، ظهرت دوائر متكاملة من شركات أخرى. وفي وقت قصير، تم إنشاء أنواع مختلفة من مكبرات الصوت بتصميم متكامل. في عام 1962، طورت شركة RCA شرائح مصفوفة الذاكرة المتكاملة لأجهزة تخزين الكمبيوتر. تدريجيا، تم إنشاء إنتاج الدوائر الدقيقة في جميع البلدان - بدأ عصر الإلكترونيات الدقيقة.

والخطوة التالية هي إدخال الشوائب لإنشاء نطاقات التوصيل p أو n. للقيام بذلك، تتم إزالة فيلم الأكسيد من تلك الأماكن الموجودة على اللوحة التي تتوافق مع المكونات الإلكترونية الفردية. يتم اختيار المناطق المرغوبة باستخدام عملية تسمى الطباعة الحجرية الضوئية. أولاً، يتم تغليف طبقة الأكسيد بأكملها بمركب حساس للضوء (مقاوم للضوء)، والذي يلعب دور الفيلم الفوتوغرافي - ويمكن تعريضه وتطويره. بعد ذلك، ومن خلال قناع ضوئي خاص يحتوي على نمط سطح بلورة أشباه الموصلات، يتم إضاءة اللوحة بالأشعة فوق البنفسجية.

تحت تأثير الضوء، يتشكل نمط مسطح على طبقة الأكسيد، مع بقاء المناطق غير المكشوفة فاتحة اللون وجميع المناطق الأخرى داكنة. في المكان الذي يتعرض فيه المقاوم الضوئي للضوء، يتم تشكيل مناطق غير قابلة للذوبان من الفيلم مقاومة للحمض. تتم بعد ذلك معالجة الرقاقة بمذيب يزيل مقاوم الضوء من المناطق المكشوفة. من المناطق المكشوفة (ومنها فقط)، يتم حفر طبقة أكسيد السيليكون باستخدام الحمض.

ونتيجة لذلك، يذوب أكسيد السيليكون في الأماكن الصحيحة وتنفتح "نوافذ" السيليكون النقي، وتكون جاهزة لإدخال الشوائب (الربط). للقيام بذلك، يتعرض سطح الركيزة عند درجة حرارة 900-1200 درجة للشوائب المطلوبة، على سبيل المثال، الفوسفور أو الزرنيخ، للحصول على الموصلية من النوع n. تخترق ذرات الشوائب عمق السيليكون النقي، ولكن يتم صدها بواسطة أكسيده. بعد معالجة الرقاقة بنوع واحد من الشوائب، يتم تحضيرها للربط بنوع آخر - يتم تغطية سطح الرقاقة مرة أخرى بطبقة من الأكسيد، ويتم إجراء طباعة حجرية ضوئية جديدة ونقش، ونتيجة لذلك يتم إنشاء "نوافذ" جديدة. يتم فتح السيليكون.

ويتبع ذلك ربط جديد، على سبيل المثال مع البورون، للحصول على موصلية من النوع p. لذلك، يتم تشكيل مناطق p و n على كامل سطح البلورة في الأماكن الصحيحة. يمكن إنشاء العزل بين العناصر الفردية بعدة طرق: يمكن أن تكون طبقة من أكسيد السيليكون بمثابة عزل، أو يمكن أيضًا إنشاء تقاطعات p-n في الأماكن الصحيحة.

وترتبط المرحلة التالية من المعالجة بتطبيق التوصيلات الموصلة (خطوط التوصيل) بين عناصر الدائرة المتكاملة، وكذلك بين هذه العناصر وجهات الاتصال لتوصيل الدوائر الخارجية. للقيام بذلك، يتم رش طبقة رقيقة من الألومنيوم على الركيزة، والتي تستقر على شكل فيلم رقيق. إنه يخضع للمعالجة الحجرية الضوئية والحفر المماثل لتلك الموصوفة أعلاه. ونتيجة لذلك، تبقى خطوط موصلة رفيعة ومنصات اتصال فقط من الطبقة المعدنية بأكملها.

أخيرًا، يتم تغطية السطح الكامل لشريحة أشباه الموصلات بطبقة واقية (غالبًا زجاج السيليكات)، والتي يتم إزالتها بعد ذلك من وسادات التلامس. تخضع جميع الدوائر الدقيقة المصنعة لأدق الاختبارات على منصة التحكم والاختبار. يتم تمييز الدوائر المعيبة بنقطة حمراء. وأخيرًا، يتم تقطيع البلورة إلى ألواح شرائح فردية، يتم وضع كل منها في غلاف متين مزود بأسلاك للتوصيل بالدوائر الخارجية.

عدد كبير من الأجهزة الإلكترونية التي كانت ذات أبعاد كبيرة أصبحت الآن تتسع لرقاقة سيليكون صغيرة. كان الحدث المهم للغاية على هذا المسار هو إنشاء شركة Intel الأمريكية في عام 1971 لدائرة متكاملة واحدة لإجراء العمليات الحسابية والمنطقية - معالج دقيق. وقد أدى ذلك إلى اختراق هائل في مجال الإلكترونيات الدقيقة في مجال تكنولوجيا الكمبيوتر.

اقرا و اكتبمفيد

أول الدوائر المتكاملة

مخصص للذكرى الخمسين للتاريخ الرسمي

ب. مالاشيفيتش

في 12 سبتمبر 1958، أظهر جاك كيلبي، الموظف في شركة Texas Instruments (TI) للإدارة ثلاثة أجهزة غريبة - أجهزة مصنوعة من قطعتين من السيليكون بقياس 11.1 × 1.6 مم، تم لصقهما مع شمع العسل على ركيزة زجاجية (الشكل 1). كانت هذه نماذج ثلاثية الأبعاد - نماذج أولية لدائرة متكاملة (IC) للمولد، تثبت إمكانية تصنيع جميع عناصر الدائرة بناءً على مادة واحدة شبه موصلة. يتم الاحتفال بهذا التاريخ في تاريخ الإلكترونيات باعتباره عيد ميلاد الدوائر المتكاملة. ولكن هل هو كذلك؟

أرز. 1. تخطيط عنوان IP الأول بواسطة J. Kilby. صورة من الموقع http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

بحلول نهاية الخمسينيات، كانت تكنولوجيا تجميع المعدات الإلكترونية (REA) من العناصر المنفصلة قد استنفدت قدراتها. لقد وصل العالم إلى أزمة حادة في REA؛ وكان من الضروري اتخاذ تدابير جذرية. بحلول هذا الوقت، كانت التقنيات المتكاملة لإنتاج كل من أجهزة أشباه الموصلات ولوحات الدوائر الخزفية ذات الأغشية السميكة والرقيقة قد تم بالفعل إتقانها صناعيًا في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي، أي أن المتطلبات الأساسية كانت جاهزة للتغلب على هذه الأزمة من خلال إنشاء عناصر متعددة المنتجات القياسية - الدوائر المتكاملة.

تشمل الدوائر المتكاملة (الرقائق، الدوائر المتكاملة) أجهزة إلكترونية متفاوتة التعقيد، حيث يتم تصنيع جميع العناصر المماثلة في وقت واحد في دورة تكنولوجية واحدة، أي. باستخدام التكنولوجيا المتكاملة. على عكس لوحات الدوائر المطبوعة (حيث يتم تصنيع جميع الموصلات المتصلة في وقت واحد في دورة واحدة باستخدام التكنولوجيا المتكاملة)، فإن المقاومات والمكثفات، و(في الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات) تتشكل الثنائيات والترانزستورات بالمثل في الدوائر المتكاملة. بالإضافة إلى ذلك، يتم تصنيع العديد من الدوائر المتكاملة في وقت واحد، من عشرات إلى آلاف.

يتم تطوير وإنتاج الدوائر المتكاملة بواسطة الصناعة في شكل سلسلة، تجمع بين عدد من الدوائر الدقيقة لأغراض وظيفية مختلفة، مخصصة للاستخدام المشترك في المعدات الإلكترونية. تتميز سلسلة ICs بتصميم قياسي ونظام موحد للخصائص الكهربائية وغيرها. يتم توفير الشهادات المرحلية من قبل الشركة المصنعة لمختلف المستهلكين كمنتجات تجارية مستقلة تلبي نظامًا معينًا من المتطلبات الموحدة. الدوائر المتكاملة هي منتجات غير قابلة للإصلاح؛ فعند إصلاح المعدات الإلكترونية، يتم استبدال الدوائر المتكاملة الفاشلة.

هناك مجموعتان رئيسيتان من المرحلية: الهجين وأشباه الموصلات.

في الدوائر المتكاملة الهجينة (HICs)، يتم تشكيل جميع الموصلات والعناصر السلبية على سطح ركيزة الدائرة الدقيقة (عادةً السيراميك) باستخدام التكنولوجيا المتكاملة. يتم تثبيت العناصر النشطة في شكل الثنائيات والترانزستورات وبلورات أشباه الموصلات على الركيزة بشكل فردي أو يدويًا أو تلقائيًا.

في الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات، تتشكل العناصر المتصلة والعناصر السلبية والنشطة في دورة تكنولوجية واحدة على سطح مادة شبه موصلة (عادةً السيليكون) مع غزو جزئي لحجمها باستخدام طرق الانتشار. في الوقت نفسه، يتم تصنيع رقاقة واحدة من أشباه الموصلات، اعتمادًا على مدى تعقيد الجهاز وحجم البلورة والرقاقة، من عدة عشرات إلى عدة آلاف من الدوائر المتكاملة. تنتج الصناعة دوائر متكاملة لأشباه الموصلات في عبوات قياسية، على شكل شرائح فردية أو على شكل رقائق غير مقسمة.

حدث إدخال المرحلية الهجينة (GIS) وأشباه الموصلات إلى العالم بطرق مختلفة. إن نظم المعلومات الجغرافية هي نتاج التطور التطوري للوحدات الدقيقة وتكنولوجيا تركيب الألواح الخزفية. ولذلك، فقد ظهرت دون أن يلاحظها أحد؛ فلا يوجد تاريخ ميلاد مقبول بشكل عام لـ GIS ولا يوجد مؤلف معروف بشكل عام. كانت الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات نتيجة طبيعية وحتمية لتطور تكنولوجيا أشباه الموصلات، ولكنها تطلبت توليد أفكار جديدة وإنشاء تكنولوجيات جديدة لها تواريخ ميلادها الخاصة ومؤلفيها. ظهرت أولى الدوائر المرحلية الهجينة وأشباه الموصلات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية والولايات المتحدة في وقت واحد تقريبًا وبشكل مستقل عن بعضها البعض.

أول المرحلية الهجينة

تتضمن الدوائر المتكاملة الهجينة الدوائر المتكاملة، التي يجمع إنتاجها بين التكنولوجيا المتكاملة لتصنيع العناصر السلبية مع التكنولوجيا الفردية (اليدوية أو الآلية) لتثبيت وتجميع العناصر النشطة.

في أواخر الأربعينيات من القرن الماضي، قامت شركة Centralab في الولايات المتحدة الأمريكية بتطوير المبادئ الأساسية لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ذات الأساس الخزفي السميك، والتي تم تطويرها بعد ذلك من قبل شركات أخرى. كان الأساس هو تكنولوجيا تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة والمكثفات الخزفية. من لوحات الدوائر المطبوعة، أخذنا تقنية متكاملة لتشكيل طوبولوجيا توصيل الموصلات - الطباعة بالشاشة الحريرية. من المكثفات - المواد الأساسية (السيراميك، في كثير من الأحيان سيتال)، وكذلك مواد المعاجين والتكنولوجيا الحرارية لتثبيتها على الركيزة.

وفي أوائل الخمسينيات من القرن العشرين، اخترعت شركة RCA تقنية الأغشية الرقيقة: من خلال رش مواد مختلفة في الفراغ وترسيبها من خلال قناع على ركائز خاصة، تعلموا كيفية إنتاج العديد من الأغشية المصغرة التي تربط الموصلات والمقاومات والمكثفات في وقت واحد على قطعة واحدة. الركيزة السيراميك.

بالمقارنة مع تكنولوجيا الأغشية السميكة، قدمت تكنولوجيا الأغشية الرقيقة إمكانية تصنيع أكثر دقة لعناصر طوبولوجيا أصغر حجما، ولكنها تتطلب معدات أكثر تعقيدا وتكلفة. تسمى الأجهزة المصنعة على لوحات الدوائر الخزفية باستخدام تقنية الأغشية السميكة أو الأغشية الرقيقة "الدوائر الهجينة". تم إنتاج الدوائر الهجينة كمكونات لمنتجات من إنتاجها الخاص؛ وكان لكل مصنع تصميمه الخاص وأبعاده وأغراضه الوظيفية؛ ولم تدخل السوق الحرة، وبالتالي فهي غير معروفة كثيرًا.

لقد غزت الدوائر الهجينة أيضًا الوحدات الدقيقة. في البداية، استخدموا عناصر مصغرة منفصلة سلبية ونشطة، متحدة من خلال الأسلاك المطبوعة التقليدية. كانت تكنولوجيا التجميع معقدة، مع حصة كبيرة من العمل اليدوي. ولذلك، كانت الوحدات الدقيقة باهظة الثمن للغاية، وكان استخدامها يقتصر على المعدات الموجودة على متن الطائرة. ثم تم استخدام الأوشحة الخزفية المصغرة ذات الفيلم السميك. بعد ذلك، بدأ تصنيع المقاومات باستخدام تقنية الأغشية السميكة. لكن الثنائيات والترانزستورات المستخدمة كانت لا تزال منفصلة ومعبأة بشكل فردي.

أصبحت الوحدة الدقيقة عبارة عن دائرة متكاملة هجينة في الوقت الذي تم فيه استخدام الترانزستورات والثنائيات غير المعبأة وتم إغلاق الهيكل في غلاف مشترك. هذا جعل من الممكن أتمتة عملية تجميعها بشكل كبير، وخفض الأسعار بشكل حاد وتوسيع نطاق التطبيق. بناءً على طريقة تكوين العناصر السلبية، يتم التمييز بين نظم المعلومات الجغرافية ذات الأغشية السميكة والأغشية الرقيقة.

أول نظم المعلومات الجغرافية في الاتحاد السوفياتي

تم تطوير أول نظم المعلومات الجغرافية (وحدات من نوع "Kvant"، والتي تم تعيينها لاحقًا IS series 116) في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1963 في NIIRE (لاحقًا NPO Leninets، Leningrad) وفي نفس العام بدأ مصنعها التجريبي إنتاجه التسلسلي. في نظم المعلومات الجغرافية هذه، تم استخدام الدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات "R12-2"، التي تم تطويرها في عام 1962 من قبل مصنع ريغا لأجهزة أشباه الموصلات، كعناصر نشطة. نظرًا لعدم قابلية انفصال تاريخ إنشاء هذه المرحلية وخصائصها، سننظر فيها معًا في القسم المخصص لـ P12-2.

مما لا شك فيه أن وحدات Kvant كانت الأولى في عالم نظم المعلومات الجغرافية ذات التكامل على مستويين - فقد استخدمت دوائر متكاملة من أشباه الموصلات بدلاً من الترانزستورات المجمعة المنفصلة كعناصر نشطة. ومن المحتمل أنها كانت أيضًا الأولى في عالم نظم المعلومات الجغرافية - وهي منتجات متعددة العناصر كاملة هيكليًا ووظيفيًا، يتم توفيرها للمستهلك كمنتج تجاري مستقل. أقدم المنتجات الأجنبية المماثلة التي حددها المؤلف هي وحدات IBM Corporation SLT الموضحة أدناه، ولكن تم الإعلان عنها في العام التالي، 1964.

أول نظم المعلومات الجغرافية في الولايات المتحدة الأمريكية

تم الإعلان لأول مرة عن ظهور نظام المعلومات الجغرافية ذو الأغشية السميكة كقاعدة العنصر الرئيسية لجهاز الكمبيوتر الجديد IBM System /360 من قبل شركة IBM في عام 1964. ويبدو أن هذا كان أول استخدام لنظم المعلومات الجغرافية خارج الاتحاد السوفييتي؛ ولم يتمكن المؤلف من العثور على أمثلة سابقة .

كانت سلسلة IC لأشباه الموصلات "Micrologic" من Fairchild و "SN-51" من TI (سنتحدث عنها أدناه) معروفة بالفعل في ذلك الوقت في الدوائر المتخصصة، وكانت لا تزال نادرة للغاية ومكلفة للغاية بالنسبة للتطبيقات التجارية، مثل بناء جهاز كمبيوتر كبير. لذلك، قامت شركة IBM، التي اتخذت أساسًا لتصميم الوحدة الدقيقة المسطحة، بتطوير سلسلتها من نظم المعلومات الجغرافية ذات الأغشية السميكة، والتي تم الإعلان عنها تحت الاسم العام (على عكس "الوحدات الدقيقة") - "وحدات SLT" (تقنية المنطق الصلب - الصلبة التكنولوجيا المنطقية. عادةً ما تُترجم كلمة "صلب" إلى اللغة الروسية على أنها "صلبة"، وهو أمر غير منطقي على الإطلاق. في الواقع، تم تقديم مصطلح "وحدات SLT" بواسطة IBM بدلاً من مصطلح "micromodule" ويجب أن يعكس الفرق بينهما. لكن كلاهما الوحدات "صلبة"، أي أن هذه الترجمة ليست كلمة "صلب" لها معاني أخرى - "صلب" و"كامل"، والتي تؤكد بنجاح على الفرق بين "وحدات SLT" و"الوحدات الصغيرة" - وحدات SLT غير قابلة للتجزئة، غير قابل للإصلاح، أي "كامل". لم نستخدم الترجمة المقبولة عمومًا إلى اللغة الروسية: تقنية المنطق الصلب - تقنية المنطق الصلب).

كانت وحدة SLT عبارة عن صفيحة ميكروية سميكة من السيراميك بقياس نصف بوصة مربعة مع دبابيس عمودية مضغوطة. تم تطبيق موصلات التوصيل والمقاومات على سطحه باستخدام طباعة الشاشة الحريرية (وفقًا لمخطط الجهاز الذي يتم تنفيذه)، وتم تركيب الترانزستورات غير المعبأة. تم تثبيت المكثفات، إذا لزم الأمر، بجوار وحدة SLT على لوحة الجهاز. على الرغم من أنها متطابقة تقريبًا من الخارج (الوحدات الدقيقة أطول قليلاً، الشكل 2.)، إلا أن وحدات SLT تختلف عن الوحدات الدقيقة المسطحة في كثافتها العالية للعناصر، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وأدائها العالي وموثوقيتها العالية. بالإضافة إلى ذلك، كان من السهل جدًا أتمتة تقنية SLT، وبالتالي يمكن إنتاجها بكميات ضخمة بتكلفة منخفضة بما يكفي لاستخدامها في المعدات التجارية. وهذا هو بالضبط ما احتاجته شركة IBM. قامت الشركة ببناء مصنع آلي في إيست فيشكيل بالقرب من نيويورك لإنتاج وحدات SLT، والذي أنتجها بملايين النسخ.

أرز. 2. وحدة اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية الصغيرة ووحدة SLT و. آي بي إم. صورة STL من الموقع http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm

بعد شركة IBM، بدأت شركات أخرى في إنتاج نظم المعلومات الجغرافية، والتي أصبحت نظم المعلومات الجغرافية منتجًا تجاريًا لها. أصبح التصميم القياسي للوحدات الدقيقة المسطحة ووحدات SLT من شركة IBM أحد معايير الدوائر المتكاملة الهجينة.

أول دوائر متكاملة لأشباه الموصلات

بحلول نهاية الخمسينيات، كانت الصناعة لديها كل الفرص لإنتاج عناصر رخيصة من المعدات الإلكترونية. أما إذا كانت الترانزستورات أو الثنائيات مصنوعة من الجرمانيوم والسيليكون، فإن المقاومات والمكثفات مصنوعة من مواد أخرى. ثم اعتقد الكثيرون أنه عند إنشاء دوائر هجينة لن تكون هناك مشاكل في تجميع هذه العناصر المصنعة بشكل منفصل. وإذا كان من الممكن إنتاج جميع العناصر ذات الحجم والشكل القياسي وبالتالي أتمتة عملية التجميع، فسيتم تخفيض تكلفة المعدات بشكل كبير. وبناءً على هذا المنطق، اعتبرها مؤيدو التكنولوجيا الهجينة بمثابة الاتجاه العام لتطوير الإلكترونيات الدقيقة.

لكن لم يشارك الجميع هذا الرأي. والحقيقة هي أن ترانزستورات ميسا، وخاصة الترانزستورات المستوية، التي تم إنشاؤها بالفعل بحلول تلك الفترة، تم تكييفها للمعالجة الجماعية، حيث تم تنفيذ عدد من العمليات لتصنيع العديد من الترانزستورات على لوحة ركيزة واحدة في وقت واحد. أي أنه تم تصنيع العديد من الترانزستورات على رقاقة واحدة من أشباه الموصلات في وقت واحد. ثم تم قطع اللوحة إلى ترانزستورات فردية، والتي تم وضعها في حالات فردية. ثم قامت الشركة المصنعة للأجهزة بدمج الترانزستورات على لوحة دائرة مطبوعة واحدة. كان هناك أشخاص يعتقدون أن هذا النهج مثير للسخرية، فلماذا يتم فصل الترانزستورات ثم توصيلها مرة أخرى. هل من الممكن دمجها مباشرة على رقاقة أشباه الموصلات؟ وفي الوقت نفسه، تخلص من العديد من العمليات المعقدة والمكلفة! لقد توصل هؤلاء الأشخاص إلى دوائر متكاملة لأشباه الموصلات.

الفكرة بسيطة للغاية وواضحة تمامًا. ولكن، كما يحدث في كثير من الأحيان، فقط بعد أن يعلن شخص ما ذلك لأول مرة ويثبت ذلك. وأثبت أن مجرد الإعلان عنه غالباً، كما في هذه الحالة، لا يكفي. تم الإعلان عن فكرة الدائرة المتكاملة في عام 1952، قبل ظهور الطرق الجماعية لتصنيع أجهزة أشباه الموصلات. وفي المؤتمر السنوي للمكونات الإلكترونية، الذي عقد في واشنطن، قدم جيفري دومر، موظف مكتب الرادار الملكي البريطاني في مالفيرن، تقريرا عن موثوقية مكونات الرادار. وقد أدلى في التقرير ببيان نبوي: " مع ظهور الترانزستور والعمل في مجال تكنولوجيا أشباه الموصلات، أصبح من الممكن بشكل عام تصور المعدات الإلكترونية على شكل كتلة صلبة لا تحتوي على أسلاك توصيل. قد تتكون الكتلة من طبقات من المواد العازلة والموصلة والمصححة والمعززة التي يتم فيها قطع مناطق معينة حتى تتمكن من أداء الوظائف الكهربائية بشكل مباشر.. لكن هذه التوقعات لم يلاحظها أحد من قبل الخبراء. لقد تذكروها فقط بعد ظهور أول دوائر متكاملة لأشباه الموصلات، أي بعد إثبات عملي لفكرة تم نشرها منذ فترة طويلة. كان لا بد من أن يكون شخص ما هو أول من أعاد اختراع وتنفيذ فكرة الدائرة المتكاملة لأشباه الموصلات.

كما هو الحال مع الترانزستور، كان لدى المبدعين المعترف بهم عمومًا للدوائر المتكاملة لأشباه الموصلات أسلاف ناجحون إلى حد ما. قام دامر نفسه بمحاولة تحقيق فكرته في عام 1956، لكنه فشل. في عام 1953، حصل هارفيك جونسون من RCA على براءة اختراع لمذبذب ذو شريحة واحدة، وفي عام 1958، أعلن مع توركل وولمارك عن مفهوم "جهاز متكامل لأشباه الموصلات". في عام 1956، قام روس، وهو موظف في مختبرات بيل، بتصنيع دائرة مضادة ثنائية تعتمد على هياكل n-p-n-p في بلورة واحدة. في عام 1957، حصل Yasuro Taru من شركة MITI اليابانية على براءة اختراع للجمع بين الترانزستورات المختلفة في بلورة واحدة. لكن كل هذه التطورات وغيرها من التطورات المماثلة كانت ذات طبيعة خاصة، ولم يتم إنتاجها ولم تصبح الأساس لتطوير الإلكترونيات المتكاملة. وساهمت ثلاثة مشاريع فقط في تطوير الملكية الفكرية في الإنتاج الصناعي.

المحظوظون هم جاك كيلبي المذكور بالفعل من شركة Texas Instruments (TI)، وروبرت نويس من فيرتشايلد (كلاهما من الولايات المتحدة الأمريكية) ويوري فالنتينوفيتش أوسوكين من مكتب التصميم في مصنع ريغا لأجهزة أشباه الموصلات (اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية). أنشأ الأمريكيون عينات تجريبية من الدوائر المتكاملة: J. Kilby - نموذج أولي لمولد IC (1958)، ثم الزناد على ترانزستورات ميسا (1961)، R. Noyce - الزناد باستخدام التكنولوجيا المستوية (1961)، و Yu. أوسوكين - دخل IC المنطقي "2NOT-OR" على الفور إلى الإنتاج الضخم في ألمانيا (1962). بدأت هذه الشركات الإنتاج التسلسلي للملكية الفكرية في وقت واحد تقريبًا، في عام 1962.

أول دوائر متكاملة لأشباه الموصلات في الولايات المتحدة الأمريكية

IP بواسطة جاك كيلبي. سلسلة IS إس إن - 51 بوصة

في عام 1958، انتقل جي كيلبي (رائد في استخدام الترانزستورات في أدوات السمع) إلى شركة تكساس إنسترومنتس. تم "دفع" الوافد الجديد كيلبي، بصفته مصمم الدوائر، إلى تحسين ملء الوحدات الدقيقة للصواريخ من خلال إنشاء بديل للوحدات الدقيقة. تم النظر في خيار تجميع الكتل من الأجزاء ذات الشكل القياسي، على غرار تجميع نماذج الألعاب من شخصيات LEGO. ومع ذلك، كان كيلبي مفتونًا بشيء آخر. لعب الدور الحاسم تأثير "المظهر الجديد": أولاً، ذكر على الفور أن الوحدات الدقيقة هي طريق مسدود، وثانيًا، بعد أن أعجب بهياكل ميسا، توصل إلى فكرة أن الدائرة يجب (ويمكن) أن تكون يتم تنفيذها من مادة واحدة - أشباه الموصلات. عرف كيلبي بفكرة دومر ومحاولته الفاشلة لتنفيذها في عام 1956. وبعد التحليل، فهم سبب الفشل ووجد طريقة للتغلب عليه. " الفضل لي هو أنني أخذت هذه الفكرة وحولتها إلى واقع."، قال جي كيلبي لاحقًا في خطابه لجائزة نوبل.

لم يحصل بعد على الحق في المغادرة، وعمل في المختبر دون تدخل بينما كان الجميع يستريحون. في 24 يوليو 1958، صاغ كيلبي مفهومًا في مجلة مختبرية أطلق عليه اسم الفكرة المتجانسة. وكان جوهرها أن ". ..يمكن دمج عناصر الدائرة مثل المقاومات والمكثفات والمكثفات الموزعة والترانزستورات في شريحة واحدة - بشرط أن تكون مصنوعة من نفس المادة... في تصميم الدائرة المتقلبة، يجب أن تكون جميع العناصر مصنوعة من السيليكون، مع المقاومات التي تستخدم المقاومة الحجمية للسيليكون، والمكثفات - سعة الوصلات p-n". قوبلت "فكرة المونوليث" بموقف متعجرف وساخر من إدارة شركة تكساس إنسترومنتس، التي طالبت بإثبات إمكانية تصنيع الترانزستورات والمقاومات والمكثفات من أشباه الموصلات وقابلية تشغيل دائرة مجمعة من هذه العناصر.

في سبتمبر 1958، أدرك كيلبي فكرته - حيث صنع مولدًا من قطعتين من الجرمانيوم بقياس 11.1 × 1.6 ملم، تم لصقهما معًا بشمع العسل على ركيزة زجاجية، تحتوي على نوعين من مناطق الانتشار (الشكل 1). استخدم هذه المناطق والاتصالات الموجودة لإنشاء دائرة مولد، وربط العناصر بأسلاك ذهبية رفيعة يبلغ قطرها 100 ميكرون باستخدام اللحام بالضغط الحراري. تم إنشاء الترانزستور mesatransistor من منطقة واحدة، وتم إنشاء دائرة RC من المنطقة الأخرى. تم عرض المولدات الثلاثة المجمعة على إدارة الشركة. عندما تم توصيل الطاقة، بدأوا العمل بتردد 1.3 ميجا هرتز. حدث هذا في 12 سبتمبر 1958. وبعد أسبوع، صنع كيلبي مكبرًا للصوت بطريقة مماثلة. لكن هذه لم تكن هياكل متكاملة بعد، بل كانت عبارة عن نماذج ثلاثية الأبعاد لدوائر متكاملة لأشباه الموصلات، تثبت فكرة تصنيع جميع عناصر الدائرة من مادة واحدة - وهي شبه الموصل.

أرز. 3. نوع الزناد 502 جي كيلبي. صورة من الموقع http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

كانت أول دائرة متكاملة حقًا لكيلبي، مصنوعة من قطعة واحدة من الجرمانيوم المتجانس، هي المشغل التجريبي من النوع 502 IC (الشكل 3). لقد استخدم كلاً من مقاومة حجم الجرمانيوم وسعة الوصلة p-n. تم تقديمه في مارس 1959. تم تصنيع عدد صغير من هذه الدوائر المتكاملة في ظروف معملية وتم بيعها لدائرة صغيرة مقابل 450 دولارًا. يحتوي IC على ستة عناصر: أربعة ترانزستورات ميسا ومقاومتين موضوعة على رقاقة سيليكون يبلغ قطرها 1 سم، لكن IC كيلبي كان به عيب خطير - ترانزستورات ميسا، والتي على شكل أعمدة مجهرية "نشطة" ترتفع فوق البقية ، الجزء "السلبي" من البلورة. تم توصيل أعمدة ميسا ببعضها البعض في Kilby IS عن طريق غليان أسلاك ذهبية رفيعة - "التكنولوجيا المشعرة" التي يكرهها الجميع. أصبح من الواضح أنه مع مثل هذه الترابطات لا يمكن إنشاء دائرة كهربائية دقيقة تحتوي على عدد كبير من العناصر - سوف تنكسر شبكة الأسلاك أو يتم إعادة توصيلها. وكان الجرمانيوم في ذلك الوقت يعتبر بالفعل مادة غير واعدة. لم يكن هناك اختراق.

بحلول هذا الوقت، كان فيرتشايلد قد طور تقنية السيليكون المستوي. بالنظر إلى كل هذا، كان على شركة Texas Instruments أن تضع كل ما فعله كيلبي جانبًا وتبدأ، بدون كيلبي، في تطوير سلسلة من الدوائر المتكاملة القائمة على تكنولوجيا السيليكون المستوي. في أكتوبر 1961، أعلنت الشركة عن إنشاء سلسلة من الدوائر المتكاملة من النوع SN-51، وفي عام 1962 بدأت إنتاجها وتسليمها بكميات كبيرة لصالح وزارة الدفاع الأمريكية ووكالة ناسا.

IP بواسطة روبرت نويس. سلسلة ISميكرولوجيك”

في عام 1957، ولعدة أسباب، ترك دبليو شوكلي، مخترع الترانزستور المستوي، مجموعة من ثمانية مهندسين شباب أرادوا محاولة تنفيذ أفكارهم الخاصة. "الخونة الثمانية"، كما أسماهم شوكلي، والذين كان قادتهم ر. نويس وجي. مور، أسسوا شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات ("الطفل الجميل"). كان يرأس الشركة روبرت نويس، وكان عمره آنذاك 23 عامًا.

في نهاية عام 1958، قام الفيزيائي د. هورني، الذي عمل في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات، بتطوير تقنية مستوية لتصنيع الترانزستورات. وقام الفيزيائي التشيكي المولد كورت ليهوفك، الذي عمل في شركة سبراغ إلكتريك، بتطوير تقنية لاستخدام وصلة n-p المتصلة عكسيًا لعزل المكونات كهربائيًا. في عام 1959، بعد أن سمع روبرت نويس عن تصميم كيلبي للدائرة المتكاملة، قرر محاولة إنشاء دائرة متكاملة من خلال الجمع بين العمليات التي اقترحها هورني وليهوفك. وبدلاً من "التكنولوجيا المشعرة" للوصلات البينية، اقترح نويس الترسيب الانتقائي لطبقة رقيقة من المعدن فوق هياكل أشباه الموصلات المعزولة بثاني أكسيد السيليكون مع الاتصال بملامسات العناصر من خلال ثقوب متبقية في الطبقة العازلة. هذا جعل من الممكن "غمر" العناصر النشطة في جسم أشباه الموصلات، وعزلها بأكسيد السيليكون، ومن ثم ربط هذه العناصر بمسارات متناثرة من الألومنيوم أو الذهب، والتي يتم إنشاؤها باستخدام عمليات الطباعة الحجرية الضوئية والتعدين والحفر في المرحلة الأخيرة من تصنيع المنتج. وهكذا، تم الحصول على نسخة "متجانسة" حقا من الجمع بين المكونات في دائرة واحدة، وكانت التكنولوجيا الجديدة تسمى "مستو". لكن كان لا بد من اختبار الفكرة أولاً.

أرز. 4. الزناد التجريبي بواسطة R. Noyce. صورة من الموقع http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

أرز. 5. صورة Micrologic IC في مجلة Life. صورة من الموقع http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

في أغسطس 1959، كلف R. Noyce شركة Joy Last بتطوير نسخة من IC تعتمد على التكنولوجيا المستوية. أولاً، مثل كيلبي، صنعوا نموذجًا أوليًا للمشغل على عدة بلورات سيليكون، حيث تم تصنيع 4 ترانزستورات و5 مقاومات. ثم، في 26 مايو 1960، تم تصنيع أول زناد أحادي الشريحة. ولعزل العناصر الموجودة فيها، تم حفر أخاديد عميقة على الجانب الخلفي من رقاقة السيليكون وملؤها براتنج الإيبوكسي. وفي 27 سبتمبر 1960، تم تصنيع نسخة ثالثة من الزناد (الشكل 4)، حيث تم عزل العناصر بواسطة وصلة p-n متصلة عكسيًا.

حتى ذلك الوقت، كانت شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات تعمل فقط في مجال الترانزستورات، ولم يكن لديها مصممي دوائر لإنشاء دوائر متكاملة لأشباه الموصلات. لذلك، تمت دعوة روبرت نورمان من شركة Sperry Gyrscope كمصمم دوائر. كان نورمان على دراية بمنطق المقاوم والترانزستور، الذي اختارته الشركة، بناءً على اقتراحه، كأساس لسلسلة الدوائر المتكاملة المستقبلية "Micrologic"، والتي وجدت تطبيقها الأول في معدات صاروخ Minuteman. في مارس 1961، أعلن فيرتشايلد عن أول IC تجريبي من هذه السلسلة (F-flip-flop يحتوي على ستة عناصر: أربعة ترانزستورات ثنائية القطب ومقاومتين موضوعتين على لوحة يبلغ قطرها 1 سم) مع نشر صورتها (الشكل 5). ) في المجلة حياة(بتاريخ 10 مارس 1961). تم الإعلان عن 5 عناوين IP أخرى في أكتوبر. ومنذ بداية عام 1962، أطلق فيرتشايلد إنتاجًا ضخمًا للدوائر المتكاملة وتوريدها أيضًا لصالح وزارة الدفاع الأمريكية ووكالة ناسا.

كان على كيلبي ونويس أن يستمعا إلى الكثير من الانتقادات حول ابتكاراتهما. كان من المعتقد أن العائد العملي للدوائر المتكاملة المناسبة سيكون منخفضًا جدًا. من الواضح أنه يجب أن يكون أقل من الترانزستورات (لأنه يحتوي على عدة ترانزستورات) والتي لم تكن أعلى من 15٪ بعد ذلك. ثانياً، اعتقد الكثيرون أنه تم استخدام مواد غير مناسبة في الدوائر المتكاملة، حيث لم تكن المقاومات والمكثفات تُصنع من أشباه الموصلات في ذلك الوقت. ثالثا، لا يستطيع الكثيرون قبول فكرة عدم إمكانية إصلاح IP. لقد بدا لهم أنه من التجديف التخلص من منتج لم يفشل فيه سوى عنصر واحد من عناصر كثيرة. تم طرح كل الشكوك جانبًا تدريجيًا عندما تم استخدام الدوائر المتكاملة بنجاح في البرامج العسكرية والفضائية الأمريكية.

قام أحد مؤسسي شركة Fairchild Semiconductor، G. Moore، بصياغة القانون الأساسي لتطوير الإلكترونيات الدقيقة للسيليكون، والذي بموجبه يتضاعف عدد الترانزستورات في بلورة الدائرة المتكاملة كل عام. وكان هذا القانون، الذي أطلق عليه "قانون مور"، يعمل بوضوح تام طيلة الأعوام الخمسة عشر الأولى (بدءاً من عام 1959)، ثم حدث هذا التضاعف في غضون عام ونصف تقريباً.

وعلاوة على ذلك، بدأت صناعة الملكية الفكرية في الولايات المتحدة تتطور بوتيرة سريعة. في الولايات المتحدة، بدأت عملية تشبه الانهيار الجليدي لظهور مؤسسات موجهة حصريًا "للمستو"، ووصلت في بعض الأحيان إلى النقطة التي تم فيها تسجيل عشرات الشركات أسبوعيًا. وفي سعيهم إلى دعم المحاربين القدامى (شركات دبليو. شوكلي وآر. نويس)، وكذلك بفضل الحوافز الضريبية والخدمات التي تقدمها جامعة ستانفورد، تجمع "الوافدون الجدد" بشكل رئيسي في وادي سانتا كلارا (كاليفورنيا). لذلك، ليس من المستغرب أنه في عام 1971، مع اليد الخفيفة للصحفي والمروج للابتكارات التقنية دون هوفلر، تم تداول الصورة الرومانسية التكنولوجية لـ "وادي السيليكون"، وأصبحت إلى الأبد مرادفة لمكة الثورة التكنولوجية لأشباه الموصلات. بالمناسبة، يوجد في تلك المنطقة حقًا وادي كان يشتهر سابقًا ببساتين المشمش والكرز والبرقوق العديدة، والتي كان لها قبل ظهور شركة شوكلي اسم آخر أكثر متعة - وادي فرحة القلب، الآن، لسوء الحظ ، تم نسيانه تقريبا.

في عام 1962، بدأ الإنتاج الضخم للدوائر المتكاملة في الولايات المتحدة، على الرغم من أن حجم تسليمها للعملاء لم يكن سوى بضعة آلاف. كان أقوى حافز لتطوير صناعة الأدوات والإلكترونيات على أساس جديد هو تكنولوجيا الصواريخ والفضاء. لم يكن لدى الولايات المتحدة في ذلك الوقت نفس الصواريخ الباليستية القوية العابرة للقارات مثل الصواريخ السوفيتية، ومن أجل زيادة الشحنة، اضطرت إلى تقليل كتلة الحاملة، بما في ذلك أنظمة التحكم، من خلال إدخال أحدث التطورات في التكنولوجيا الإلكترونية. . أبرمت شركتا Texas Instrument وFairchild Semiconductor عقودًا كبيرة لتصميم وتصنيع دوائر متكاملة مع وزارة الدفاع الأمريكية ووكالة ناسا.

أول دوائر متكاملة لأشباه الموصلات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية

وبحلول أواخر الخمسينيات من القرن العشرين، كانت الصناعة السوفييتية في حاجة ماسة إلى الثنائيات والترانزستورات شبه الموصلة، مما أدى إلى اتخاذ تدابير جذرية. في عام 1959، تم تأسيس مصانع أجهزة أشباه الموصلات في ألكساندروف، وبريانسك، وفورونيج، وريغا، وما إلى ذلك. وفي يناير 1961، اعتمدت اللجنة المركزية للحزب الشيوعي السوفييتي ومجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية قرارًا آخر "بشأن تطوير صناعة أشباه الموصلات"، والذي نص على بناء المصانع ومعاهد البحوث في كييف ومينسك ويريفان ونالتشيك ومدن أخرى.

سنكون مهتمين بأحد المصانع الجديدة - مصنع ريجا لأجهزة أشباه الموصلات المذكور أعلاه (RZPP، غيرت أسمائها عدة مرات، من أجل البساطة نستخدم أشهرها، والتي لا تزال تعمل حتى يومنا هذا). وتم تخصيص مبنى المدرسة الفنية التعاونية قيد الإنشاء بمساحة 5300 م2 كمنصة انطلاق للمصنع الجديد، وفي نفس الوقت بدأ تشييد مبنى خاص. بحلول فبراير 1960، كان المصنع قد أنشأ بالفعل 32 خدمة و11 مختبرًا وإنتاجًا تجريبيًا، والذي بدأ في أبريل للتحضير لإنتاج الأجهزة الأولى. يعمل في المصنع بالفعل 350 شخصًا، تم إرسال 260 منهم للدراسة في معهد موسكو للأبحاث -35 (فيما بعد معهد أبحاث بولسار) ومصنع لينينغراد سفيتلانا خلال العام. وبحلول نهاية عام 1960، وصل عدد الموظفين إلى 1900 شخص. في البداية، كانت الخطوط التكنولوجية موجودة في القاعة الرياضية المعاد بناؤها في مبنى المدرسة الفنية التعاونية، وكانت مختبرات OKB موجودة في الفصول الدراسية السابقة. أنتج المصنع الأجهزة الأولى (ترانزستورات الجرمانيوم لنشر وتحويل السبائك P-401، P-403، P-601 وP-602 التي طورتها NII-35) بعد 9 أشهر من توقيع أمر إنشائها، في مارس 1960. وبحلول نهاية شهر يوليو، قام بتصنيع أول ألف ترانزستور من طراز P-401. ثم أتقن إنتاج العديد من الترانزستورات والثنائيات الأخرى. في يونيو 1961، تم الانتهاء من بناء مبنى خاص، حيث بدأ الإنتاج الضخم لأجهزة أشباه الموصلات.

منذ عام 1961، بدأ المصنع العمل التكنولوجي والتطوير المستقل، بما في ذلك الميكنة والأتمتة لإنتاج الترانزستورات على أساس الطباعة الحجرية الضوئية. لهذا الغرض، تم تطوير أول مكرر صور محلي (ختم الصورة) - تثبيت للجمع بين طباعة الصور والاتصال (تم تطويره بواسطة A. S. Gotman). تم تقديم مساعدة كبيرة في تمويل وتصنيع المعدات الفريدة من قبل مؤسسات وزارة صناعة الراديو، بما في ذلك KB-1 (فيما بعد NPO Almaz، موسكو) وNIIRE. في ذلك الوقت، كان المطورون الأكثر نشاطًا للمعدات الراديوية صغيرة الحجم، الذين ليس لديهم قاعدة تكنولوجية خاصة بهم لأشباه الموصلات، يبحثون عن طرق للتفاعل بشكل إبداعي مع مصانع أشباه الموصلات التي تم إنشاؤها حديثًا.

في RZPP، تم تنفيذ العمل النشط لأتمتة إنتاج ترانزستورات الجرمانيوم من النوعين P401 وP403 بناءً على خط إنتاج Ausma الذي أنشأه المصنع. مصممها الرئيسي (GC) أ.س. اقترح جوتمان إنشاء مسارات حاملة للتيار على سطح الجرمانيوم من أقطاب الترانزستور إلى محيط البلورة لتسهيل لحام أسلاك الترانزستور في الغلاف. ولكن الأهم من ذلك، أنه يمكن استخدام هذه المسارات كأطراف خارجية للترانزستور عندما يتم تجميعها في لوحات (تحتوي على عناصر موصلة وعناصر سلبية) بدون تغليف، ولحامها مباشرة إلى منصات الاتصال المقابلة (في الواقع، كانت تقنية إنشاء دوائر متكاملة هجينة مقترح). الطريقة المقترحة، التي تبدو فيها مسارات البلورة الحاملة للتيار وكأنها تقبل منصات التلامس الخاصة باللوحة، حصلت على الاسم الأصلي - "تقنية التقبيل". ولكن بسبب عدد من المشاكل التكنولوجية التي تبين أنها غير قابلة للحل في ذلك الوقت، والتي تتعلق بشكل رئيسي بمشاكل دقة الحصول على جهات الاتصال على لوحة الدوائر المطبوعة، لم يكن من الممكن تنفيذ "تقنية القبلة" عمليا. وبعد بضع سنوات، تم تنفيذ فكرة مماثلة في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي ووجدت تطبيقًا واسعًا في ما يسمى بـ "الوصلات الكروية" وفي تقنية "الرقاقة إلى اللوحة".

ومع ذلك، فإن شركات الأجهزة المتعاونة مع RZPP، بما في ذلك NIIRE، كانت تأمل في الحصول على "تقنية القبلة" وخططت لاستخدامها. في ربيع عام 1962، عندما أصبح من الواضح أن تنفيذه قد تم تأجيله إلى أجل غير مسمى، كبير المهندسين في NIIRE V.I. سأل سميرنوف مدير شركة RZPP S.A. بيرجمان لإيجاد طريقة أخرى لتنفيذ دائرة 2NOR متعددة العناصر، عالمية لبناء الأجهزة الرقمية.

أرز. 7. الدائرة المكافئة لـ IC R12-2 (1LB021). استخلاص من نشرة الملكية الفكرية لعام 1965.

أول IS وGIS بقلم يوري أوسوكين. مخطط متين R12-2(سلسلة IS 102 و 116 )

عهد مدير RZPP بهذه المهمة إلى المهندس الشاب يوري فالنتينوفيتش أوسوكين. قمنا بتنظيم قسم يتكون من معمل تكنولوجي ومختبر لتطوير وإنتاج الأقنعة الضوئية ومختبر قياس وخط إنتاج تجريبي. في ذلك الوقت، تم توفير تكنولوجيا تصنيع الثنائيات والترانزستورات الجرمانيوم إلى RZPP، وتم اتخاذها كأساس للتطوير الجديد. وبالفعل في خريف عام 1962، تم الحصول على النماذج الأولية للدائرة الصلبة الجرمانيوم 2NOT-OR (بما أن مصطلح IS لم يكن موجودًا في ذلك الوقت، احترامًا لشؤون تلك الأيام، سنحتفظ باسم "الدائرة الصلبة" - TS)، والتي حصلت على تسمية المصنع "P12-2". لقد نجا كتيب إعلاني من عام 1965 على P12-2 (الشكل 6)، والمعلومات والرسوم التوضيحية التي سنستخدم منها. يحتوي TS R12-2 على ترانزستورات من الجرمانيوم p - n - p (ترانزستورات معدلة من النوع P401 و P403) مع حمل مشترك على شكل مقاوم من النوع الجرمانيوم p موزع (الشكل 7).

أرز. 8. هيكل IC R12-2. استخلاص من نشرة الملكية الفكرية لعام 1965.

أرز. 9. رسم أبعاد المركبة R12-2. استخلاص من نشرة الملكية الفكرية لعام 1965.

يتم تشكيل الخيوط الخارجية عن طريق اللحام بالضغط الحراري بين مناطق الجرمانيوم في هيكل TC وذهب الموصلات الرصاصية. وهذا يضمن التشغيل المستقر للدوائر تحت التأثيرات الخارجية في ظروف الضباب الاستوائي والبحري، وهو أمر مهم بشكل خاص للتشغيل في بدالات الهاتف الأوتوماتيكية شبه الإلكترونية البحرية التي ينتجها مصنع Riga VEF، والذي كان مهتمًا أيضًا بهذا التطور.

من الناحية الهيكلية، تم تصنيع R12-2 TS (وما تلاها من R12-5) على شكل "لوح" (الشكل 9) من كوب معدني مستدير يبلغ قطره 3 مم وارتفاعه 0.8 مم. تم وضع بلورة TC فيها وتم ملؤها بمركب بوليمر، ومنه جاءت الأطراف الخارجية القصيرة للأسلاك المصنوعة من سلك ذهبي ناعم يبلغ قطره 50 ميكرون، ملحومة بالكريستال. كتلة P12-2 لم تتجاوز 25 ملغ. في هذا التصميم، كانت المركبات مقاومة للرطوبة النسبية بنسبة 80% عند درجة حرارة محيطة تبلغ 40 درجة مئوية ولتغيرات درجة الحرارة الدورية من -60 درجة إلى 60 درجة مئوية.

بحلول نهاية عام 1962، أنتج الإنتاج التجريبي لـ RZPP حوالي 5 آلاف مركبة من طراز R12-2، وفي عام 1963 تم تصنيع عدة عشرات الآلاف منها. وهكذا أصبح عام 1962 عام ميلاد صناعة الإلكترونيات الدقيقة في الولايات المتحدة الأمريكية والاتحاد السوفييتي.

أرز. 10. المجموعات TS R12-2

أرز. 11. الخصائص الكهربائية الأساسية لـ R12-2

كانت تكنولوجيا أشباه الموصلات في مهدها ولم تضمن بعد التكرار الصارم للمعلمات. لذلك، تم فرز الأجهزة القابلة للتشغيل إلى مجموعات من المعلمات (غالبًا ما يتم ذلك في عصرنا). فعل سكان ريغا الشيء نفسه، حيث قاموا بتثبيت 8 تصنيفات قياسية للسيارة R12-2 (الشكل 10). جميع الخصائص الكهربائية وغيرها هي نفسها بالنسبة لجميع التصنيفات القياسية (الشكل 11).

بدأ إنتاج TS R12-2 بالتزامن مع عملية البحث والتطوير "Hardness"، والتي انتهت في عام 1964 (GK Yu.V. Osokin). وكجزء من هذا العمل، تم تطوير تقنية جماعية محسنة للإنتاج التسلسلي لمركبات الجرمانيوم استنادًا إلى الطباعة الحجرية الضوئية والترسيب الجلفاني للسبائك من خلال قناع ضوئي. تم تسجيل حلولها التقنية الرئيسية كاختراع من قبل Yu.V.Osokin. وميخالوفيتش د. (ع.س رقم 36845). تم نشر العديد من المقالات التي كتبها Yu.V. في المجلة السرية Spetsradioelectronics. Osokina بالتعاون مع متخصصي KB-1 I.V. لا شيء، ج.ج. سمولكو ويو. نوموف مع وصف لتصميم وخصائص مركبة R12-2 (والمركبة اللاحقة R12-5).

كان تصميم P12-2 جيدًا في كل شيء، باستثناء شيء واحد - لم يكن المستهلكون يعرفون كيفية استخدام مثل هذه المنتجات الصغيرة ذات الخيوط الرفيعة. كقاعدة عامة، لم يكن لدى شركات الأجهزة التكنولوجيا ولا المعدات اللازمة لذلك. طوال فترة إنتاج R12-2 وR12-5، تم إتقان استخدامها من قبل NIIRE، ومصنع راديو Zhigulevsky التابع لوزارة صناعة الراديو، وVEF، وNIIP (منذ عام 1978 NPO Radiopribor) وعدد قليل من الشركات الأخرى. من خلال فهم المشكلة، فكر مطورو TS، جنبًا إلى جنب مع NIIRE، على الفور في المستوى الثاني من التصميم، والذي زاد في نفس الوقت من كثافة تخطيط المعدات.

أرز. 12. وحدة مكونة من 4 مركبات R12-2

في عام 1963، في NIIRE، في إطار أعمال التصميم والتطوير في Kvant (GK A.N. Pelipenko، بمشاركة E. M. Lyakhovich)، تم تطوير تصميم وحدة يجمع بين أربع مركبات R12-2 (الشكل 12). تم وضع من جهازين إلى أربعة أجهزة R12-2 (في السكن) على لوحة صغيرة مصنوعة من الألياف الزجاجية الرقيقة، والتي نفذت بشكل جماعي وحدة وظيفية معينة. تم ضغط ما يصل إلى 17 سنًا (يختلف العدد بالنسبة لوحدة معينة) بطول 4 مم على اللوحة. تم وضع اللوح الصغير في كوب معدني مختوم بقياس 21.6؟ بعمق 6.6 ملم وعمق 3.1 ملم ومملوءة بمركب بوليمر. والنتيجة هي دائرة متكاملة هجينة (HIC) مع ختم مزدوج للعناصر. وكما قلنا بالفعل، كان أول نظام معلومات جغرافي في العالم يتمتع بتكامل على مستويين، وربما أول نظام معلومات جغرافي بشكل عام. تم تطوير ثمانية أنواع من الوحدات بالاسم العام "Quantum"، والتي تؤدي وظائف منطقية مختلفة. وكجزء من هذه الوحدات، ظلت مركبات R12-2 عاملة عند تعرضها لتسارعات ثابتة تصل إلى 150 جرامًا وأحمال اهتزاز في نطاق تردد يتراوح بين 5-2000 هرتز مع تسارع يصل إلى 15 جرامًا.

تم إنتاج وحدات Kvant لأول مرة من خلال الإنتاج التجريبي لشركة NIIRE، ثم تم نقلها إلى مصنع راديو Zhigulevsky التابع لوزارة صناعة الراديو في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، والذي زودها بالعديد من المستهلكين، بما في ذلك مصنع VEF.

أثبتت وحدات TS R12-2 و "Kvant" المبنية عليها أنها جيدة وتستخدم على نطاق واسع. وفي عام 1968 صدرت مواصفة تأسيس نظام تسمية موحد للدوائر المتكاملة في الدولة، وفي عام 1969 صدرت المواصفات الفنية العامة لأشباه الموصلات (NP0.073.004TU) والدوائر المتكاملة الهجينة (NP0.073.003TU) بنظام موحد للمتطلبات . وفقًا لهذه المتطلبات، وافق المكتب المركزي لتطبيق الدوائر المتكاملة (TsBPIMS، لاحقًا CDB Dayton، Zelenograd) في 6 فبراير 1969 على المواصفات الفنية الجديدة ShT3.369.001-1TU للمركبة. وفي الوقت نفسه، ظهر مصطلح "الدائرة المتكاملة" من السلسلة 102 لأول مرة في تسمية المنتج، وبدأ تسمية TS R12-2 بـ IS: 1LB021V، 1LB021G، 1LB021ZH، 1LB021I. في الواقع، كانت عبارة عن دائرة متكاملة واحدة، تم فرزها إلى أربع مجموعات وفقًا لجهد الخرج وسعة التحميل.

أرز. 13. 116 و 117 سلسلة المرحلية

وفي 19 سبتمبر 1970، وافقت TsBPIMS على المواصفات الفنية AB0.308.014TU لوحدات Kvant، المعينة IS series 116 (الشكل 13). تضمنت السلسلة تسع دوائر متكاملة: 1ХЛ161، 1ХЛ162 و1ХЛ163 – دوائر رقمية متعددة الوظائف؛ 1LE161 و1LE162 - عنصران وأربعة عناصر منطقية 2NOR؛ 1TP161 و1TP1162 – مشغل واحد واثنين؛ 1UP161 - مضخم الطاقة، بالإضافة إلى 1LP161 - عنصر منطقي "للتثبيط" لـ 4 مدخلات و4 مخرجات. كان لكل من هذه الدوائر المتكاملة ما بين أربعة إلى سبعة خيارات تصميم، تختلف في جهد إشارة الخرج وسعة التحميل، ليصبح المجموع 58 نوعًا من الدوائر المتكاملة. تم تمييز التصاميم بحرف بعد الجزء الرقمي من تسمية IS، على سبيل المثال، 1ХЛ161j. وفي وقت لاحق، تم توسيع نطاق الوحدات. كانت الدوائر المتكاملة من السلسلة 116 هجينة في الواقع، ولكن بناءً على طلب RZPP تم تصنيفها على أنها أشباه الموصلات (الرقم الأول في التعيين هو "1"، ويجب أن يكون للرقم الهجين "2").

في عام 1972، بقرار مشترك من وزارة صناعة الإلكترونيات ووزارة صناعة الراديو، تم نقل إنتاج الوحدات من مصنع راديو Zhigulevsky إلى RZPP. أدى هذا إلى إلغاء إمكانية نقل سلسلة 102 من الدوائر المتكاملة لمسافات طويلة، لذلك تخلوا عن الحاجة إلى إغلاق قالب كل دائرة متكاملة. ونتيجة لذلك، تم تبسيط تصميم كل من سلسلة 102 و116 من المرحلية: لم تكن هناك حاجة لتعبئة سلسلة 102 من المرحلية في كوب معدني مملوء بالمركب. تم تسليم المرحلية غير المعبأة من السلسلة 102 في حاويات تكنولوجية إلى ورشة عمل مجاورة لتجميع المرحلية من السلسلة 116، والتي تم تركيبها مباشرة على السبورة الصغيرة الخاصة بها ومختومة في غلاف الوحدة.

في منتصف السبعينيات، تم إصدار معيار جديد لنظام تعيين الملكية الفكرية. بعد ذلك، على سبيل المثال، حصل IS 1LB021V على التصنيف 102LB1V.

IS ونظم المعلومات الجغرافية الثانية بقلم يوري أوسوكين. مخطط متين R12-5(سلسلة IS 103 و 117 )

بحلول بداية عام 1963، نتيجة للعمل الجاد على تطوير الترانزستورات عالية التردد n - p - n، فريق Yu.V. اكتسبت Osokina خبرة واسعة في العمل مع الطبقات p على رقاقة n-germanium الأصلية. هذا ووجود جميع المكونات التكنولوجية اللازمة سمح لأوسوكين في عام 1963 بالبدء في تطوير تكنولوجيا جديدة وتصميم نسخة أسرع من السيارة. في عام 1964، بأمر من NIIRE، تم الانتهاء من تطوير مركبة R12-5 والوحدات المبنية عليها. بناءً على نتائجه، تم افتتاح مركز Palanga للبحث والتطوير في عام 1965 (تم الانتهاء من GK Yu.V. Osokin، نائبه - D.L. Mikhalovich، في عام 1966). تم تطوير الوحدات المستندة إلى R12-5 ضمن نفس مشروع البحث والتطوير "Kvant" مثل الوحدات المستندة إلى R12-2. بالتزامن مع المواصفات الفنية للسلسلة 102 و116، تم تحديد المواصفات الفنية ShT3.369.002-2TU لسلسلة 103 IC (R12-5) وAV0.308.016TU لسلسلة 117 IC (الوحدات المستندة إلى سلسلة 103 IC) موافقة. كانت تسميات الأنواع والتقييمات القياسية لـ TS R12-2 والوحدات النمطية عليها وسلسلة IS 102 و116 مطابقة لتسميات TS R12-5 وسلسلة IS 103 و117 على التوالي. لقد اختلفوا فقط في السرعة وتكنولوجيا تصنيع كريستال IC. كان زمن تأخير الانتشار النموذجي للسلسلة 117 هو 55 ns مقابل 200 ns للسلسلة 116.

من الناحية الهيكلية، كان R12-5 TS عبارة عن هيكل شبه موصل من أربع طبقات (الشكل 14)، حيث تم توصيل بواعث الركيزة من النوع n والنوع p + بحافلة أرضية مشتركة. تم تسجيل الحلول التقنية الرئيسية لبناء مركبة R12-5 على أنها اختراع Yu.V.Osokin، D.L.Mikhalovich. كايدالوفا Zh.A وأكمينسا ياب. (ع.س رقم 248847). عند تصنيع الهيكل المكون من أربع طبقات لـ TC R12-5، كانت إحدى الدراية المهمة هي تكوين طبقة p من النوع n في لوحة الجرمانيوم الأصلية. تم تحقيق ذلك عن طريق نشر الزنك في أمبولة كوارتز محكمة الغلق، حيث توجد الصفائح عند درجة حرارة حوالي 900 درجة مئوية، ويوجد الزنك في الطرف الآخر من الأمبولة عند درجة حرارة حوالي 500 درجة مئوية. يشبه هيكل TS في الطبقة p التي تم إنشاؤها هيكل P12-2 TS. جعلت التكنولوجيا الجديدة من الممكن تجنب الشكل المعقد لبلورة TS. تم أيضًا طحن الرقاقات التي تحتوي على P12-5 من الخلف إلى سمك يبلغ حوالي 150 ميكرون، مع الحفاظ على جزء من الرقاقة الأصلية، ثم تم كتابتها في شرائح IC مستطيلة فردية.

أرز. 14. هيكل بلورة TS R12-5 من AS رقم 248847. 1 و2 - أرضي، 3 و4 - المدخلات، 5 - المخرجات، 6 - الطاقة

بعد النتائج الإيجابية الأولى لإنتاج مركبات R12-5 التجريبية، تم افتتاح مشروع بحث Mezon-2 بأمر من KB-1، بهدف إنشاء مركبة بأربعة مركبات R12-5. في عام 1965، تم الحصول على عينات عمل في علبة سيراميك معدنية مسطحة. ولكن تبين أن تصنيع P12-5 صعب، ويرجع ذلك أساسًا إلى صعوبة تكوين طبقة p مشبعة بالزنك على رقاقة n-Ge الأصلية. وتبين أن إنتاج البلورة يتطلب عمالة كثيفة، ونسبة العائد منخفضة، وتكلفة السيارة مرتفعة. لنفس الأسباب، تم إنتاج R12-5 TC بكميات صغيرة ولم يتمكن من استبدال R12-2 الأبطأ ولكن الأكثر تقدمًا من الناحية التكنولوجية. ولم يستمر المشروع البحثي Mezon-2 على الإطلاق، بما في ذلك بسبب مشاكل الاتصال البيني.

بحلول هذا الوقت، كان معهد أبحاث بولسار ومعهد NIIME ينفذان بالفعل عملاً مكثفًا على تطوير تكنولوجيا السيليكون المستوي، التي تتمتع بعدد من المزايا مقارنة بتكنولوجيا الجرمانيوم، وأهمها نطاق درجة حرارة تشغيل أعلى (+150 درجة مئوية). للسيليكون و +70 درجة مئوية للجرمانيوم) ووجود طبقة واقية طبيعية من SiO 2 على السيليكون. وتم إعادة توجيه تخصص RZPP نحو إنشاء دوائر متكاملة تناظرية. ولذلك، اعتبر المتخصصون في RZPP أن تطوير تكنولوجيا الجرمانيوم لإنتاج المرحلية غير مناسب. ومع ذلك، في إنتاج الترانزستورات والثنائيات، لم يفقد الجرمانيوم مكانته لبعض الوقت. في قسم يو.في. أوسوكين، بعد عام 1966، تم تطوير وإنتاج ترانزستورات الميكروويف ذات المستوى المنخفض من الجرمانيوم RZPP GT329، GT341، GT 383، وما إلى ذلك، وقد حصل ابتكارها على جائزة الدولة لاتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في لاتفيا.

طلب

أرز. 15. جهاز حسابي على وحدات الدائرة الصلبة. صورة من كتيب TS بتاريخ 1965.

أرز. 16. الأبعاد المقارنة لجهاز التحكم الآلي في مقسم الهاتف المصنوع على مرحل ومركبة. صورة من كتيب TS بتاريخ 1965.

كان العملاء والمستهلكون الأوائل لـ R12-2 TS ووحداته هم منشئو أنظمة محددة: كمبيوتر Gnome (الشكل 15) لنظام Kupol على متن الطائرات (NIIRE، GK Lyakhovich E.M.) ومبادلات الهاتف الأوتوماتيكية البحرية والمدنية (مصنع VEF، GK Misulovin L.Ya.). شارك بنشاط في جميع مراحل إنشاء مركبات ووحدات R12-2 و R12-5 و KB-1، وكان المنسق الرئيسي لهذا التعاون من KB-1 هو N.A. باركانوف. لقد ساعدوا في التمويل وتصنيع المعدات والبحث عن المركبات والوحدات في مختلف الأوضاع وظروف التشغيل.

كانت وحدات TS R12-2 و"Kvant" المبنية عليها هي أولى الدوائر الدقيقة في البلاد. وفي العالم كانوا من بين الأوائل - فقط في الولايات المتحدة الأمريكية بدأت شركة Texas Instruments وFairchild Semiconductor في إنتاج أول دوائر متكاملة لأشباه الموصلات، وفي عام 1964 بدأت شركة IBM في إنتاج دوائر متكاملة هجينة ذات غشاء سميك لأجهزة الكمبيوتر الخاصة بها. وفي بلدان أخرى، لم يتم التفكير في الملكية الفكرية بعد. لذلك، كانت الدوائر المتكاملة موضع فضول لدى الجمهور؛ وقد تركت فعالية استخدامها انطباعًا مذهلاً وتم التركيز عليها في الإعلانات. يقول الكتيب الباقي عن مركبة R12-2 من عام 1965 (استنادًا إلى التطبيقات الفعلية): " إن استخدام دوائر الحالة الصلبة P12-2 في أجهزة الحوسبة المدمجة يجعل من الممكن تقليل وزن وأبعاد هذه الأجهزة بنسبة 10-20 مرة، وتقليل استهلاك الطاقة وزيادة الموثوقية التشغيلية. ... إن استخدام دوائر P12-2 الصلبة في أنظمة التحكم وتبديل مسارات نقل المعلومات للمقسمات الهاتفية الأوتوماتيكية يجعل من الممكن تقليل حجم أجهزة التحكم بحوالي 300 مرة، وكذلك تقليل استهلاك الكهرباء بشكل كبير (30-50) مرات)" . تم توضيح هذه العبارات من خلال صور الجهاز الحسابي لجهاز كمبيوتر Gnome (الشكل 15) ومقارنة رف ATS القائم على التتابع الذي أنتجه مصنع VEF في ذلك الوقت مع كتلة صغيرة على كف الفتاة (الشكل 16) . كانت هناك تطبيقات عديدة أخرى لدوائر Riga المرحلية الأولى.

إنتاج

من الصعب الآن استعادة الصورة الكاملة لأحجام إنتاج سلسلة IC 102 و103 حسب العام (اليوم تحولت RZPP من مصنع كبير إلى إنتاج صغير وفقدت العديد من المحفوظات). لكن وفقًا لمذكرات يو.في. أوسوكين، في النصف الثاني من الستينيات، بلغ الإنتاج مئات الآلاف سنويًا، في السبعينيات - الملايين. وفقًا لملاحظاته الشخصية الباقية، في عام 1985، تم إنتاج المرحلية من السلسلة 102 - 4100000 قطعة، وحدات من السلسلة 116 - 1025000 قطعة، المرحلية من السلسلة 103 - 700000 قطعة، وحدات من السلسلة 117 - 175000 قطعة .

في نهاية عام 1989، يو.ف. تحول أوسوكين، المدير العام لشركة ألفا للإنتاج، إلى قيادة اللجنة الصناعية العسكرية التابعة لمجلس وزراء اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية (MIC) لطلب إزالة السلسلة 102 و103 و116 و117 من الإنتاج بسبب تقادمها و كثافة اليد العاملة العالية (في 25 عامًا، كانت الإلكترونيات الدقيقة بعيدة كل البعد عن المضي قدمًا)، لكنها تلقت رفضًا قاطعًا. نائب رئيس المجمع الصناعي العسكري ف. أخبره كوبلوف أن الطائرات تطير بشكل موثوق، وتم استبعاد الاستبدال. بعد انهيار الاتحاد السوفييتي، تم إنتاج سلسلة IC 102 و103 و116 و117 حتى منتصف التسعينيات، أي لأكثر من 30 عامًا. لا تزال أجهزة الكمبيوتر Gnome مثبتة في مقصورة الملاحة في الطائرة Il-76 وبعض الطائرات الأخرى. "هذا كمبيوتر فائق السرعة"، لا يشعر طيارونا بالحيرة عندما يفاجأ زملاؤهم الأجانب باهتمامهم بهذا الجهاز غير المسبوق.

حول الأولويات

على الرغم من حقيقة أن J. Kilby و R. Noyce كان لديهم أسلاف، إلا أنهم معترف بهم من قبل المجتمع العالمي كمخترعين للدائرة المتكاملة.

قدم R. Kilby وJ. Noyce، من خلال شركتيهما، طلبات للحصول على براءة اختراع لاختراع دائرة متكاملة. تقدمت شركة تكساس إنسترومنتس بطلب للحصول على براءة اختراع في وقت سابق، في فبراير 1959، ولم يفعل فيرتشايلد ذلك حتى يوليو من ذلك العام. ولكن تم إصدار براءة الاختراع رقم 2981877 في أبريل 1961 إلى ر. نويس. رفع دعوى قضائية ضد جي كيلبي وفقط في يونيو 1964 حصل على براءة الاختراع رقم 3138743. ثم كانت هناك حرب مدتها عشر سنوات حول الأولويات، ونتيجة لذلك (في حالة نادرة) "انتصرت الصداقة". في النهاية، أيدت محكمة الاستئناف ادعاء نويس بالتفوق التكنولوجي، لكنها قضت بأن جي كيلبي يجب أن يُنسب إليه الفضل في إنشاء أول دائرة كهربائية دقيقة. ووقعت شركة Texas Instruments وشركة Fairchild Semiconductor اتفاقية بشأن تقنيات الترخيص المتبادل.

في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، لم يمنح تسجيل براءات الاختراع للمؤلفين أي شيء آخر غير المتاعب، ودفع مبلغ ضئيل لمرة واحدة والرضا الأخلاقي، لذلك لم يتم تسجيل العديد من الاختراعات على الإطلاق. ولم يكن أوسوكين في عجلة من أمره أيضًا. لكن بالنسبة للشركات، كان عدد الاختراعات أحد المؤشرات، لذلك لا يزال يتعين تسجيلها. لذلك، تلقى يو أوسوكينا ود. ميخالوفيتش شهادة مؤلف اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية رقم 36845 لاختراع السيارة R12-2 فقط في 28 يونيو 1966.

وأصبح جي كيلبي في عام 2000 أحد الحائزين على جائزة نوبل لاختراع الملكية الفكرية. لم يحصل R. Noyce على اعتراف عالمي، وتوفي في عام 1990، ووفقا للوائح، لا يتم منح جائزة نوبل بعد وفاته. وهذا، في هذه الحالة، ليس عادلا تماما، لأن جميع الإلكترونيات الدقيقة اتبعت المسار الذي بدأه R. Noyce. كانت سلطة نويس بين المتخصصين عالية جدًا لدرجة أنه حصل على لقب "عمدة وادي السيليكون"، لأنه كان حينها أشهر العلماء العاملين في ذلك الجزء من كاليفورنيا، والذي حصل على الاسم غير الرسمي لوادي السيليكون (كان يسمى V. Shockley) "موسى وادي السيليكون") . لكن مسار جي كيلبي ("الجرمانيوم "المشعر") تبين أنه طريق مسدود، ولم يتم تنفيذه حتى في شركته. لكن الحياة ليست عادلة دائما.

منحت جائزة نوبل لثلاثة علماء. وتسلم نصفها جاك كيلبي البالغ من العمر 77 عاماً، والنصف الآخر تقاسمه الأكاديمي في الأكاديمية الروسية للعلوم زوريس ألفيروف والأستاذ في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا، الألماني الأميركي هربرت كريمر، لـ«الجزيرة». تطوير هياكل متغايرة لأشباه الموصلات المستخدمة في الإلكترونيات الضوئية عالية السرعة.

وبتقييم هذه الأعمال، أشار الخبراء إلى أن "الدوائر المتكاملة هي، بالطبع، اكتشاف القرن، الذي كان له تأثير عميق على المجتمع والاقتصاد العالمي". بالنسبة للمنسي جي كيلبي، كانت جائزة نوبل مفاجأة. في مقابلة مع المجلة أخبار الفيزياء الأوروبيةاعترف: " في ذلك الوقت، كنت أفكر فقط فيما سيكون مهمًا لتطوير الإلكترونيات من وجهة نظر اقتصادية. لكنني لم أفهم حينها أن تخفيض تكلفة المنتجات الإلكترونية من شأنه أن يسبب سيلاً من النمو في التقنيات الإلكترونية..

وأعمال يو أوسوكين لا تحظى بالتقدير ليس فقط من قبل لجنة نوبل. كما أنها منسية في بلدنا، وأولوية البلاد في إنشاء الإلكترونيات الدقيقة ليست محمية. وكان بلا شك.

في الخمسينيات من القرن العشرين، تم إنشاء الأساس المادي لتكوين منتجات متعددة العناصر - دوائر متكاملة - في بلورة واحدة متجانسة أو على ركيزة خزفية واحدة. لذلك، ليس من المستغرب أن تنشأ فكرة الملكية الفكرية بشكل مستقل في أذهان العديد من المتخصصين في نفس الوقت تقريبًا. وسرعة تنفيذ فكرة جديدة تعتمد على القدرات التكنولوجية للمؤلف واهتمام الشركة المصنعة، أي على وجود المستهلك الأول. وفي هذا الصدد، وجد يو أوسوكين نفسه في وضع أفضل من زملائه الأمريكيين. كان كيلبي جديدًا في TI، حتى أنه كان عليه أن يثبت لإدارة الشركة الإمكانية الأساسية لتنفيذ دائرة متجانسة من خلال صنع نموذجها الأولي. في الواقع، فإن دور J. Kilby في إنشاء IP يتلخص في إعادة تثقيف إدارة TI واستفزاز R. Noyce لاتخاذ إجراءات نشطة من خلال تخطيطه. لم يدخل اختراع كيلبي في الإنتاج الضخم. ذهب R. Noyce في شركته الشابة وغير القوية بعد إلى إنشاء تقنية مستوية جديدة، والتي أصبحت بالفعل أساسًا للإلكترونيات الدقيقة اللاحقة، لكنها لم تستسلم للمؤلف على الفور. فيما يتعلق بما سبق، كان عليهم وعلى شركاتهم قضاء الكثير من الجهد والوقت من أجل التنفيذ العملي لأفكارهم لبناء المرحلية ذات الإنتاج الضخم. ظلت عيناتهم الأولى تجريبية، لكن الدوائر الدقيقة الأخرى، التي لم يتم تطويرها حتى، دخلت حيز الإنتاج الضخم. على عكس كيلبي ونويس، اللذين كانا بعيدين عن الإنتاج، اعتمد صاحب المصنع يو أوسوكين على تقنيات أشباه الموصلات RZPP المطورة صناعيا، وكان قد ضمن للمستهلكين المركبات الأولى في شكل البادئ بتطوير NIIRE ومصنع VEF القريب، مما ساعد في هذا العمل. ولهذه الأسباب، دخلت النسخة الأولى من سيارته على الفور في مرحلة الإنتاج التجريبي، والتي انتقلت بسلاسة إلى الإنتاج الضخم، والذي استمر بشكل مستمر لأكثر من 30 عامًا. وهكذا، بعد أن بدأ تطوير TS في وقت متأخر عن كيلبي ونويس، سرعان ما لحق بهم يو أوسوكين (الذي لم يكن على علم بهذه المنافسة). علاوة على ذلك، فإن أعمال يو أوسوكين ليست مرتبطة بأي حال من الأحوال بأعمال الأمريكيين، والدليل على ذلك هو الاختلاف المطلق لمركبته والحلول المطبقة فيها من دوائر كيلبي ونويس الدقيقة. بدأت شركة Texas Instruments (وليس اختراع كيلبي)، وFairchild وRZPP في إنتاج أجهزتهم المرحلية في وقت واحد تقريبًا، في عام 1962. وهذا يعطي كل الحق في اعتبار Yu.Osokin أحد مخترعي الدائرة المتكاملة على قدم المساواة مع R. Noyce وأكثر من J. Kilby، وسيكون من العدل مشاركة جزء من جائزة نوبل لـ J. Kilby مع Yu. أوسوكين. أما بالنسبة لاختراع أول نظام معلومات جغرافي ذو تكامل على مستويين (وربما نظام المعلومات الجغرافية بشكل عام)، فهنا الأولوية أ. Pelipenko من NIIRE لا جدال فيه على الإطلاق.

لسوء الحظ، لم يكن من الممكن العثور على عينات من المركبات والأجهزة اللازمة للمتاحف. سيكون المؤلف ممتنًا جدًا لمثل هذه العينات أو الصور الفوتوغرافية لها.