VLSI

Moderna integrirana kola dizajnirana za površinsku montažu.

Sovjetska i strana digitalna mikro kola.

Integral(engl. Integrisano kolo, IC, mikrokolo, mikročip, silicijumski čip ili čip), ( mikro)shema (IS, IMS, m/skh), čip, mikročip(engleski) čip- isječak, fragment, čip) - mikroelektronski uređaj - elektroničko kolo proizvoljne složenosti, napravljeno na poluvodičkom kristalu (ili filmu) i smješteno u nerazdvojivo kućište. Često ispod integralno kolo(IC) se odnosi na stvarni kristal ili film sa elektronskim kolom, i po mikrokolo(MS) - IC zatvoren u kućištu. U isto vrijeme, izraz "komponente čipa" znači "komponente za površinsku montažu" za razliku od tradicionalnih lemljenih komponenti kroz rupe. Stoga je ispravnije reći "mikrokrug sa čipom", što znači mikrokolo za površinsku montažu. Trenutno (godina) većina mikro krugova se proizvodi u paketima za površinsku montažu.

Priča

Pronalazak mikro krugova započeo je proučavanjem svojstava tankih oksidnih filmova, koji se manifestiraju u efektu slabe električne provodljivosti pri niskim električnim naponima. Problem je bio u tome što tamo gdje su se dva metala dodirnula nije bilo električnog kontakta ili je bio polaran. Duboka proučavanja ovog fenomena dovela su do otkrića dioda i kasnije tranzistora i integriranih kola.

Nivoi dizajna

• Fizički - metode implementacije jednog tranzistora (ili male grupe) u obliku dopiranih zona na kristalu.
• Električna - shema kola (tranzistori, kondenzatori, otpornici, itd.).
• Logičko - logičko kolo (logički pretvarači, ILI-NE, I-NE elementi itd.).
• Nivo kola i sistema - dizajn kola i sistema (flip-flops, komparatori, enkoderi, dekoderi, ALU itd.).
• Topološke - topološke fotomaske za proizvodnju.
• Programski nivo (za mikrokontrolere i mikroprocesore) - asemblerska uputstva za programator.

Trenutno se većina integriranih kola razvija pomoću CAD-a, što vam omogućava automatizaciju i značajno ubrzanje procesa dobivanja topoloških fotomaski.

Klasifikacija

Stepen integracije

Svrha

Integrirano kolo može imati potpunu, koliko god složenu, funkcionalnost - do cijelog mikroračunara (mikroračunara sa jednim čipom).

Analogna kola

• Generatori signala
• Analogni množitelji
• Analogni atenuatori i promjenjivi pojačivači
• Stabilizatori napajanja
• Kontrolni čipovi prekidača napajanja
• Pretvarači signala
• Vremenski krugovi
• Razni senzori (temperatura, itd.)

Digitalni sklopovi

• Logički elementi
• Buffer converters
• Memorijski moduli
• (Mikro)procesori (uključujući CPU u računaru)
• Mikroračunari sa jednim čipom
• FPGA - programibilna logička integrirana kola

Digitalna integrirana kola imaju niz prednosti u odnosu na analogna:

• Smanjena potrošnja energije povezan sa upotrebom impulsnih električnih signala u digitalnoj elektronici. Prilikom prijema i pretvaranja takvih signala, aktivni elementi elektronskih uređaja (tranzistori) rade u "ključnom" načinu rada, odnosno tranzistor je ili "otvoren" - što odgovara signalu visoke razine (1), ili "zatvoren" ” - (0), u prvom slučaju pri Nema pada napona u tranzistoru; u drugom, struja ne teče kroz njega. U oba slučaja, potrošnja energije je blizu 0, za razliku od analognih uređaja, kod kojih su tranzistori većinu vremena u srednjem (otporovnom) stanju.
• Visoka otpornost na buku digitalni uređaji su povezani sa velikom razlikom između visokog (na primjer 2,5 - 5 V) i niskog (0 - 0,5 V) signala. Greška je moguća s takvim smetnjama kada se visoki nivo percipira kao nizak i obrnuto, što je malo vjerovatno. Osim toga, u digitalnim uređajima moguće je koristiti posebne kodove koji omogućavaju ispravljanje grešaka.
• Velika razlika između signala visokog i niskog nivoa i prilično širok raspon njihovih dozvoljenih promjena čini digitalnu tehnologiju neosetljiv do neizbježne disperzije parametara elemenata u integriranoj tehnologiji, eliminirajući potrebu za odabirom i konfiguracijom digitalnih uređaja.

poluprovodnik Do realizacije ovih prijedloga tih godina nije moglo doći zbog nedovoljnog razvoja tehnologije.

Krajem 1958. i u prvoj polovini 1959. dogodio se iskorak u industriji poluprovodnika. Tri čovjeka, koji su predstavljali tri privatne američke korporacije, riješili su tri temeljna problema koji su sprečavali stvaranje integriranih kola. Jack Kilby iz Texas Instruments patentirao princip kombinacije, stvorio prve, nesavršene, prototipove IP-a i doveo ih do masovne proizvodnje. Kurt Legovets iz Sprague Electric Company izumio metodu za električnu izolaciju komponenti formiranih na jednom poluvodičkom čipu (izolacija p-n spoja). P–n spoj izolacija)). Robert Noyce iz Fairchild Semiconductor izumio metodu za električno povezivanje IC komponenti (metalizacija aluminijuma) i predložio poboljšanu verziju izolacije komponenti zasnovanu na najnovijoj planarnoj tehnologiji Jeana Hernija. Jean Hoerni). 27. septembra 1960. bend Jay Lasta Jay Last) kreiran dana Fairchild Semiconductor prvi radni poluprovodnik IP baziran na idejama Noycea i Ernieja. Texas Instruments, koja je posjedovala patent za Kilbyjev izum, pokrenula je patentni rat protiv konkurenata, koji je okončan 1966. godine globalnim sporazumom o tehnologijama unakrsnog licenciranja.

Rane logičke IC-ove pomenute serije su doslovno građene standard komponente čije su veličine i konfiguracije određene tehnološkim procesom. Dizajneri kola koji su dizajnirali logičke IC-ove određene porodice radili su sa istim standardnim diodama i tranzistorima. Godine 1961-1962 vodeći programer je razbio paradigmu dizajna Sylvania Tom Longo, po prvi put koristeći različite IC-ove u jednom konfiguracije tranzistora u zavisnosti od njihovih funkcija u kolu. Krajem 1962 Sylvania lansirao je prvu porodicu tranzistor-tranzistorske logike (TTL) koju je razvio Longo - istorijski prvi tip integrisane logike koji je uspeo da se učvrsti na tržištu dugo vremena. U analognim kolima, proboj ovog nivoa napravio je 1964-1965 od strane programera operativnih pojačala Fairchild Bob Vidlar.

Prvo domaće mikrokolo stvoreno je 1961. u TRTI (Taganrog radiotehnički institut) pod vodstvom L. N. Kolesova. Ovaj događaj privukao je pažnju naučne zajednice zemlje, a TRTI je odobren kao lider u sistemu Ministarstva visokog obrazovanja po pitanju stvaranja visokopouzdane mikroelektronske opreme i automatizacije njene proizvodnje. Sam L.N. Kolesov imenovan je za predsjedavajućeg Koordinacionog vijeća za ovaj problem.

Prvo hibridno integrirano kolo debelog filma u SSSR-u (serija 201 „Trail“) razvijeno je 1963-65 u Istraživačkom institutu za preciznu tehnologiju („Angstrem“), masovna proizvodnja od 1965. godine. U razvoju su učestvovali stručnjaci iz NIEM-a (sada Argon naučno-istraživački institut).

Prvo poluvodičko integrirano kolo u SSSR-u stvoreno je na bazi planarne tehnologije, razvijene početkom 1960. u NII-35 (tada preimenovanom u Pulsar Research Institute) od strane tima koji je kasnije prebačen u NIIME (Mikron). Stvaranje prvog domaćeg silicijumskog integrisanog kola bilo je koncentrisano na razvoj i proizvodnju uz vojno prihvatanje serije TS-100 integrisanih silikonskih kola (37 elemenata - ekvivalentno složenosti kola flip-flopa, analoga američkog IC serija S.N.-51 kompanija Texas Instruments). Uzorci prototipa i proizvodni uzorci silikonskih integriranih kola za reprodukciju dobiveni su iz SAD-a. Radovi su izvedeni u NII-35 (direktor Trutko) i Fabrici poluprovodnika Fryazino (direktor Kolmogorov) po nalogu odbrane za upotrebu u autonomnom visinomjeru za sistem navođenja balističkih projektila. Razvoj je uključivao šest standardnih integrisanih silikonskih planarnih kola serije TS-100 i, uz organizaciju pilot proizvodnje, trajao je tri godine u NII-35 (od 1962. do 1965.). Trebale su još dvije godine da se razvije fabrička proizvodnja sa vojnom prihvatom u Fryazinu (1967).

Paralelno, rad na razvoju integrisanog kola obavljen je u centralnom dizajnerskom birou u Voronježskoj fabrici poluprovodničkih uređaja (sada -). Godine 1965., prilikom posjete VZPP-u od strane ministra elektronske industrije A.I. Šokina, postrojenje je dobilo instrukcije da izvrši istraživačke radove na stvaranju silicijumskog monolitnog kola - R&D "Titan" (Naredba Ministarstva br. 92 od 16. avgusta 1965), koja je završena prije roka završena do kraja godine. Tema je uspješno predata Državnoj komisiji, a serija od 104 diodno-tranzistorska logička mikro kola postala je prvo fiksno dostignuće u oblasti mikroelektronike čvrstog stanja, što je odraženo u naredbi MEP-a broj 403 od 30. decembra 1965. godine.

Nivoi dizajna

Trenutno (2014.) većina integriranih kola je dizajnirana korištenjem specijaliziranih CAD sistema, koji omogućavaju automatizaciju i značajno ubrzanje proizvodnih procesa, na primjer, dobijanje topoloških fotomaski.

Klasifikacija

Stepen integracije

U zavisnosti od stepena integracije, koriste se sledeći nazivi integrisanih kola:

• malo integrisano kolo (MIS) - do 100 elemenata po čipu,
• srednje integrisano kolo (SIS) - do 1000 elemenata po čipu,
• veliko integrisano kolo (LSI) - do 10 hiljada elemenata po čipu,
• ultra-veliko integrirano kolo (VLSI) - više od 10 hiljada elemenata u kristalu.

Ranije su se koristili i sada zastarjeli nazivi: integrirano kolo ultra velikih razmjera (ULSI) - od 1-10 miliona do 1 milijarde elemenata u kristalu i, ponekad, giga-veliko integrirano kolo (GBIC) - više od 1 milijardi elemenata u kristalu. Trenutno, 2010-ih, nazivi "UBIS" i "GBIS" se praktički ne koriste, a sva mikrokola sa više od 10 hiljada elemenata klasifikovana su kao VLSI.

Tehnologija proizvodnje

• Poluvodički čip - svi elementi i međuelementne veze su napravljene na jednom poluvodičkom kristalu (na primjer, silicij, germanij, galijev arsenid, hafnijev oksid).

• Integrisano kolo filma - svi elementi i međuelementne veze su napravljene u obliku filmova:
  • debeli film integrirano kolo;
  • tankoslojni integrirani krug.
• Hibridni čip (često se naziva mikrosklop), sadrži nekoliko dioda, tranzistora i/ili drugih elektronskih aktivnih komponenti. Mikrosklop takođe može uključivati ​​neupakovana integrisana kola. Komponente pasivnog mikrosklopa (otpornici, kondenzatori, induktori) obično se proizvode korištenjem tankoslojnih ili debeloslojnih tehnologija na uobičajenoj, obično keramičkoj, podlozi hibridnog čipa. Cijela podloga sa komponentama smještena je u jedno zatvoreno kućište.
• Mješoviti mikro krug - osim poluvodičkog kristala, sadrži pasivne elemente tankog filma (debelog filma) koji se nalaze na površini kristala.

Vrsta obrađenog signala

Tehnologije proizvodnje

Vrste logike

Glavni element analognih mikrokola su tranzistori (bipolarni ili sa efektom polja). Razlika u tehnologiji proizvodnje tranzistora značajno utječe na karakteristike mikro krugova. Stoga se tehnologija proizvodnje često navodi u opisu mikrokola, čime se naglašavaju opće karakteristike svojstava i mogućnosti mikrokola. Moderne tehnologije kombinuju bipolarne i tranzistorske tehnologije sa efektom polja kako bi se postigle poboljšane performanse mikrokola.

• Mikrokrugovi bazirani na unipolarnim (poljskim) tranzistorima su najekonomičniji (u smislu potrošnje struje):
  • MOS logika (metal-oksid-semiconductor logika) - mikrokola se formiraju od tranzistora s efektom polja n-MOS ili str-MOS tip;
  • CMOS logika (komplementarna MOS logika) - svaki logički element mikrokola sastoji se od para komplementarnih (komplementarnih) tranzistora sa efektom polja ( n-MOS i str-MOP).
• Mikro kola bazirana na bipolarnim tranzistorima:
  • RTL - otpornik-tranzistor logika (zastarjela, zamijenjena TTL);
  • DTL - dioda-tranzistor logika (zastarjela, zamijenjena TTL);
  • TTL - tranzistor-tranzistorska logika - mikrokola su napravljena od bipolarnih tranzistora sa tranzistorima sa više emitera na ulazu;
  • TTLSh - tranzistor-tranzistorska logika sa Schottky diodama - poboljšani TTL koji koristi bipolarne tranzistore sa Schottky efektom;
  • ECL - emiter-coupled logic - na bipolarnim tranzistorima, čiji je način rada odabran tako da ne ulaze u režim zasićenja - što značajno povećava performanse;
  • IIL - integralna logika ubrizgavanja.
• Mikro kola koja koriste i tranzistore sa efektom polja i bipolarne tranzistore:

Koristeći isti tip tranzistora, čipovi se mogu kreirati koristeći različite metodologije, kao što su statičke ili dinamičke.

CMOS i TTL (TTLS) tehnologije su najčešći logički čipovi. Tamo gdje je potrebno uštedjeti trenutnu potrošnju koristi se CMOS tehnologija, gdje je važnija brzina i nije potrebna ušteda na potrošnji energije, koristi se TTL tehnologija. Slaba tačka CMOS mikrokola je njihova ranjivost na statički elektricitet - samo dodirnite izlaz mikrokola rukom i njegov integritet više nije zagarantovan. S razvojem TTL i CMOS tehnologija, parametri mikro krugova su sve bliži i kao rezultat toga, na primjer, 1564 serija mikro krugova izrađena je pomoću CMOS tehnologije, a funkcionalnost i smještaj u kućištu su slični TTL tehnologiji.

Mikrokrugovi proizvedeni ESL tehnologijom su najbrži, ali i energetski najpotrošnjiji, a korišćeni su u proizvodnji računarske opreme u slučajevima kada je najvažniji parametar bila brzina proračuna. U SSSR-u su se najproduktivniji računari tipa ES106x proizvodili na ESL mikro krugovima. Danas se ova tehnologija rijetko koristi.

Tehnološki proces

U proizvodnji mikro krugova koristi se metoda fotolitografije (projekcija, kontakt itd.), u kojoj se kolo formira na podlozi (obično silicij) dobivenoj rezanjem monokristala silicija dijamantskim diskovima u tanke pločice. Zbog malih linearnih dimenzija elemenata mikrokola, napušteno je korištenje vidljive svjetlosti, pa čak i bliskog ultraljubičastog zračenja za osvjetljenje.

Koristeći UV zračenje (ArF excimer laser, talasna dužina 193 nm) proizvedeni su sledeći procesori. U prosjeku, lideri industrije uvode nove tehnološke procese prema ITRS planu svake 2 godine, udvostručujući broj tranzistora po jedinici površine: 45 nm (2007), 32 nm (2009), 22 nm (2011), započeta proizvodnja od 14 nm u 2014. godini razvoj 10 nm procesa se očekuje oko 2018. godine.

U 2015. godini postojale su procjene da će uvođenje novih tehnoloških procesa usporiti.

Kontrola kvaliteta

Za kontrolu kvaliteta integrisanih kola široko se koriste takozvane testne strukture.

Svrha

Integrirano kolo može imati potpunu, koliko god složenu, funkcionalnost - do cijelog mikroračunara (mikroračunara sa jednim čipom).

Analogna kola

• Filteri (uključujući piezoelektrični efekat).
• Analog množitelji.
• Analogni atenuatori i promjenjivi pojačivači.
• Stabilizatori napajanja: stabilizatori napona i struje.
• Mikro kola za upravljanje prekidačkim napajanjem.
• Pretvarači signala.
• Kola za sinhronizaciju.
• Razni senzori (na primjer, temperatura).

Digitalni sklopovi

• Buffer converters
• (Mikro)procesori (uključujući procesore za računare)
• Čipovi i memorijski moduli
• FPGA (programabilna logička integrisana kola)

Digitalna integrirana kola imaju niz prednosti u odnosu na analogna:

• Smanjena potrošnja energije povezan sa upotrebom impulsnih električnih signala u digitalnoj elektronici. Prilikom prijema i pretvaranja takvih signala, aktivni elementi elektronskih uređaja (tranzistori) rade u "ključnom" načinu rada, odnosno tranzistor je ili "otvoren" - što odgovara signalu visoke razine (1), ili "zatvoren" ” - (0), u prvom slučaju pri Nema pada napona u tranzistoru; u drugom, struja ne teče kroz njega. U oba slučaja, potrošnja energije je blizu 0, za razliku od analognih uređaja, u kojima su tranzistori većinu vremena u srednjem (aktivnom) stanju.
• Visoka otpornost na buku digitalni uređaji su povezani sa velikom razlikom između visokog (na primjer, 2,5-5 V) i niskog (0-0,5 V) signala. Greška stanja je moguća na takvom nivou interferencije da se visoki nivo tumači kao nizak nivo i obrnuto, što je malo verovatno. Osim toga, u digitalnim uređajima moguće je koristiti posebne kodove koji omogućavaju ispravljanje grešaka.
• Velika razlika u nivoima stanja signala visokog i niskog nivoa (logičke „0” i „1”) i prilično širok raspon njihovih dozvoljenih promena čini digitalnu tehnologiju neosetljivom na neizbežnu disperziju parametara elemenata u integrisanoj tehnologiji, eliminiše potreba za odabirom komponenti i konfiguracijom elemenata za podešavanje u digitalnim uređajima.

Analogno-digitalna kola

• digitalno-analogni (DAC) i analogno-digitalni pretvarači (ADC);
• primopredajnici (na primjer, pretvarač interfejsa Ethernet);
• modulatori i demodulatori;
  • radio modemi
  • teletekst, VHF radio dekoderi teksta
  • Fast Ethernet i optički primopredajnici
  • Pozvati modemi
  • digitalni TV prijemnici
  • optički senzor miša
• mikro krugovi za napajanje elektronskih uređaja - stabilizatori, pretvarači napona, prekidači za napajanje itd.;
• digitalni prigušivači;
• kola sa faznom blokadom (PLL);
• generatori i vraćači frekvencije sinhronizacije takta;
• bazni matrični kristali (BMC): sadrži analogna i digitalna kola;

Čip serija

Analogna i digitalna mikro kola se proizvode u seriji. Serija je grupa mikro kola koja imaju jedinstven dizajn i tehnološki dizajn i namijenjena su zajedničkoj upotrebi. Mikrokrugovi iste serije, po pravilu, imaju iste napone napajanja i usklađeni su u pogledu ulaznog i izlaznog otpora i nivoa signala.

Kućišta

Specifična imena

Pravna zaštita

Rusko zakonodavstvo pruža pravnu zaštitu topologijama integrisanih kola. Topologija integrisanog kola je prostorno-geometrijski raspored skupa elemenata integrisanog kola i veza između njih snimljenih na materijalnom mediju (član 1448.).

integrisano kolo (IC) je mikroelektronski proizvod koji obavlja funkcije konverzije i obrade signala, koji se odlikuje gustim pakiranjem elemenata tako da sve veze i veze između elemenata čine jedinstvenu cjelinu.

Sastavni dio IC-a su elementi koji djeluju kao električni i radio elementi (tranzistori, otpornici, itd.) i ne mogu se odvojiti kao samostalni proizvodi. U ovom slučaju, IC elementi koji obavljaju funkcije pojačanja ili druge konverzije signala (diode, tranzistori, itd.) nazivaju se aktivnim, a elementi koji implementiraju funkciju linearnog prijenosa (otpornici, kondenzatori, induktori) nazivaju se pasivni.

Klasifikacija integrisanih kola:

Po načinu proizvodnje:

Prema stepenu integracije.

Stepen integracije informacionog sistema je pokazatelj složenosti, karakteriziran brojem elemenata i komponenti koje sadrži. Stepen integracije je određen formulom

gdje je k koeficijent koji određuje stepen integracije, zaokružen na najbliži veći cijeli broj, a N je broj elemenata i komponenti uključenih u IS.

Da bi se kvantitativno okarakterisao stepen integracije, često se koriste sledeći termini: ako je k ? 1, IC se naziva jednostavnim IC ako je 1< k ? 2 - средней ИС (СИС), если 2 < k ? 4 - большой ИС (БИС), если k ?4 - сверхбольшой ИС (СБИС).

Pored stepena integracije, kao gustina pakovanja elemenata koristi se još jedan indikator - broj elemenata (najčešće tranzistora) po jedinici površine kristala. Ovaj pokazatelj uglavnom karakterizira nivo tehnologije, trenutno je više od 1000 elemenata/mm 2.

Filmska integrirana kola- to su integrirana kola čiji su elementi naneseni na površinu dielektrične baze u obliku filma. Njihova posebnost je u tome što ne postoje u svom čistom obliku. Koriste se samo za proizvodnju pasivnih elemenata - otpornika, kondenzatora, vodiča, induktora.

Rice. 1. Struktura filmske hibridne IC: 1, 2 - donja i gornja kondenzatorska ploča, 3 - dielektrični sloj, 4 - žičana spojna magistrala, 5 - montirani tranzistor, 6 - filmski otpornik, 7 - pin terminal, 8 - dielektrična podloga

Hibridni IC su tankoslojni mikro krugovi koji se sastoje od pasivnih elemenata (otpornici, kondenzatori, jastučići) i diskretnih aktivnih elemenata (diode, tranzistori). Hibridni IC prikazan na sl. 1, je dielektrična podloga na koju su naneseni filmski kondenzatori i otpornici i pričvršćeni montirani tranzistor, čija je osnova spojena sa gornjom pločom kondenzatora sabirnicom u obliku vrlo tanke žice.

U poluvodičkim IC-ovima Svi elementi i međuelementne veze izvode se u masi i na površini poluvodičkog kristala. Poluprovodničke IC-ove su ravni poluvodički kristal (podloga), u čijem se površinskom sloju, koristeći različite tehnološke tehnike, formiraju lokalna područja ekvivalentna elementima električnog kola (diode, tranzistori, kondenzatori, otpornici itd.), ujedinjena duž površine filmskim metalnim vezama (međuspojevima).

Podloge poluvodičkih IC-a su okrugle pločice od silicijuma, germanijuma ili galij arsenida, prečnika 60 - 150 mm i debljine 0,2 - 0,4 mm.

Poluprovodnička podloga je grupni radni komad (slika 2), na kojem se istovremeno proizvodi veliki broj IC-a.

Rice. 2. Grupna silikonska pločica: 1 - osnovni rez, 2 - pojedinačni kristali (čipovi)

Nakon završetka glavnih tehnoloških operacija, reže se na dijelove - kristale 2, koji se nazivaju i čips. Dimenzije strana kristala mogu biti od 3 do 10 mm. Osnovni rez 1 ploče služi za orijentaciju u različitim tehnološkim procesima.

Strukture elemenata poluvodičke IC - tranzistora, diode, otpornika i kondenzatora, proizvedenih odgovarajućim dopiranjem lokalnih presjeka poluvodiča metodom planarne tehnologije, prikazane su na Sl. 3, a-d. Planarnu tehnologiju karakterizira činjenica da su svi terminali IC elemenata smješteni u istoj ravni na površini i istovremeno su povezani u električno kolo pomoću tankoslojnih interkonekcija. Planarnom tehnologijom vrši se grupna obrada, odnosno u toku jednog tehnološkog procesa na podlogama se proizvodi veliki broj IC-a, što osigurava visoku obradivost i efikasnost, a omogućava i automatizaciju proizvodnje.

Rice. 3. Strukture elemenata poluvodičke IC: a - tranzistor, b - dioda, c - otpornik, d - kondenzator, 1 - tankoslojni kontakt, 2 - dielektrični sloj, H - emiter; 4 - baza, 5 - kolektor, 6 - katoda, 7 - anoda, 8 - izolacioni sloj; 9 - otporni sloj, 10 - izolacijski sloj, 11 - ploča, 12, 14 - gornja i donja elektroda kondenzatora, 13 - dielektrični sloj

U kombinovanim IC-ima(Sl. 4), koji su varijanta poluprovodničkih, stvaraju poluprovodničke i tankoslojne elemente na silikonskoj podlozi. Prednost ovih sklopova je u tome što je tehnološki teško proizvesti otpornike date otpornosti u čvrstom tijelu, jer ne ovisi samo o debljini sloja dopiranog poluvodiča, već i o raspodjeli otpora po debljini. Podešavanje otpora na nominalnu vrijednost nakon proizvodnje otpornika također predstavlja značajne poteškoće. Poluvodički otpornici imaju primjetnu temperaturnu ovisnost, što otežava razvoj IC-a.

Rice. 4. Struktura kombinovanog IC-a: 1 - film silicijum dioksida, 2 - dioda, 3 - filmski spojevi u krugu, 4 - tankoslojni otpornik, 5, 6, 7 - gornja i donja elektroda tankoslojnog kondenzatora i dielektrika, 8 - kontakti tankog filma, 9 - tranzistor, 10 - silikonska pločica.

Osim toga, vrlo je teško stvoriti kondenzatore u čvrstim tvarima. Za proširenje otpornika i kondenzatora poluvodičkih IC-a i poboljšanje njihovih karakteristika performansi, razvijena je kombinovana tehnologija zasnovana na tehnologiji tankog filma koja se naziva tehnologija međusobno povezanih kola. U ovom slučaju, aktivni elementi IC-a (eventualno neki otpornici koji nisu kritični u smislu nominalnog otpora) se proizvode u tijelu silicijumskog kristala metodom difuzije, a zatim se izrađuju pasivni elementi - otpornici, kondenzatori i interkonekcije. formiran vakuumskim taloženjem filmova (kao kod filmskih IC).

Baza elektronskih elemenata razvija se sve većom brzinom. Svaka generacija, koja se pojavila u određenom trenutku, nastavlja da se usavršava u najopravdanijim pravcima. Razvoj elektronskih proizvoda iz generacije u generaciju ide u pravcu njihove funkcionalne složenosti, povećanja pouzdanosti i radnog veka, smanjenja ukupnih dimenzija, težine, troškova i potrošnje energije, pojednostavljenja tehnologije i poboljšanja parametara elektronske opreme.

Pojava mikroelektronike kao samostalne nauke postala je moguća zahvaljujući korištenju bogatog iskustva i baze industrije proizvodnje diskretnih poluvodičkih uređaja. Međutim, kako se poluprovodnička elektronika razvijala, ozbiljna ograničenja u upotrebi elektronskih fenomena i sistema zasnovanih na njima postala su očigledna. Stoga mikroelektronika nastavlja da napreduje brzim tempom kako u pravcu poboljšanja integrisane tehnologije poluprovodnika tako i u pravcu korišćenja novih fizičkih fenomena. radio elektronski integrirano kolo

Proizvodi mikroelektronike: integrisana kola različitog stepena integracije, mikrosklopovi, mikroprocesori, mini- i mikro-računari - omogućili su projektovanje i industrijsku proizvodnju funkcionalno složene radio i računarske opreme, koja se od opreme prethodnih generacija razlikuje po boljim parametri, veća pouzdanost i radni vek, kraća potrošnja energije i troškovi. Oprema bazirana na mikroelektroničkim proizvodima ima široku primenu u svim oblastima ljudske delatnosti.

Mikroelektronika doprinosi stvaranju kompjuterski potpomognutog dizajna sistema, industrijskih robota, automatizovanih i automatskih proizvodnih linija, komunikacione opreme i još mnogo toga.

Prva faza

Prva faza uključivala je pronalazak lampe sa žarnom niti 1809. godine od strane ruskog inženjera Ladygina.

Otkriće 1874. njemačkog naučnika Browna efekta ispravljanja u kontaktima metal-poluprovodnik. Upotreba ovog efekta od strane ruskog pronalazača Popova za detekciju radio signala omogućila mu je da stvori prvi radio prijemnik. Datumom pronalaska radija smatra se 7. maj 1895. godine, kada je Popov dao izveštaj i demonstraciju na sastanku odeljenja za fiziku Ruskog fizičko-hemijskog društva u Sankt Peterburgu. U različitim zemljama, razvoj i istraživanje su vršeni na različitim tipovima jednostavnih i pouzdanih detektora visokofrekventnih vibracija – detektora.

Druga faza

Druga faza u razvoju elektronike započela je 1904. godine, kada je engleski naučnik Fleming dizajnirao električnu vakuum diodu. Nakon toga uslijedio je pronalazak prve cijevi za pojačanje, triode, 1907. godine.

1913 - 1919 bio je period brzog razvoja elektronske tehnologije. Godine 1913. njemački inženjer Meissner razvio je sklop za cijevni regenerativni prijemnik i, koristeći triodu, dobio neprigušene harmonijske oscilacije.

U Rusiji je prve radio cevi 1914. godine u Sankt Peterburgu proizveo Nikolaj Dmitrijevič Papaleksi, konsultant Ruskog društva bežične telegrafije, budući akademik Akademije nauka SSSR-a.

Treća faza

Treći period u razvoju elektronike je period stvaranja i implementacije diskretnih poluvodičkih uređaja, koji je započeo pronalaskom tranzistora tačka-tačka. Godine 1946. u Bell telefonskoj laboratoriji stvorena je grupa koju je predvodio William Shockley, koja je provodila istraživanja o svojstvima poluprovodnika na Silicijumu i Njemačkoj. Grupa je sprovela i teorijske i eksperimentalne studije fizičkih procesa na granici između dva poluprovodnika s različitim vrstama električne provodljivosti. Kao rezultat toga, izumljeni su poluvodički uređaji s tri elektrode - tranzistori. U zavisnosti od broja nosilaca naboja, tranzistori su podeljeni na:

• - unipolarni (poljski), gdje su korišteni unipolarni mediji.
• - bipolarni, gdje su korišteni različiti nosioci polariteta (elektroni i rupe).

Pronalazak tranzistora bio je značajna prekretnica u istoriji elektronike i stoga su njegovi autori John Bardeen, Walter Brattain i William Shockley nagrađeni Nobelovom nagradom za fiziku za 1956. godinu.

Pojava mikroelektronike

Pojavom bipolarnih tranzistora sa efektom polja počele su da se realizuju ideje za razvoj malih računara. Na njihovoj osnovi počeli su stvarati elektroničke sisteme za zrakoplovnu i svemirsku tehnologiju. Budući da su ovi uređaji sadržavali hiljade pojedinačnih elektroradio elemenata i da ih je stalno bilo potrebno sve više, pojavile su se tehničke poteškoće. Sa povećanjem broja elemenata elektronskih sistema, praktično je bilo nemoguće obezbediti njihovu operativnost odmah nakon montaže, a u budućnosti i pouzdanost sistema. Problem kvaliteta montažnih i montažnih radova postao je glavni problem za proizvođače u osiguravanju operativnosti i pouzdanosti radioelektronskih uređaja. Rješenje problema međusobnog povezivanja bilo je preduvjet za nastanak mikroelektronike. Prototip budućih mikrokola bila je štampana ploča, u kojoj su svi pojedinačni provodnici kombinovani u jednu celinu i proizvedeni istovremeno grupnom metodom jetkanjem bakarne folije sa ravninom folijskog dielektrika. Jedina vrsta integracije u ovom slučaju su provodnici. Iako upotreba štampanih ploča ne rješava problem minijaturizacije, rješava problem povećanja pouzdanosti međusobne veze. Tehnologija proizvodnje štampanih ploča ne omogućava istovremenu proizvodnju drugih pasivnih elemenata osim vodiča. Zbog toga se štampane ploče nisu razvile u integrisana kola u modernom smislu. Debelofilna hibridna kola prva su razvijena kasnih 40-ih godina, njihova proizvodnja se zasnivala na već dokazanoj tehnologiji proizvodnje keramičkih kondenzatora, metodom nanošenja paste koje sadrže srebro i stakleni prah na keramičku podlogu kroz šablone.

Tehnologija tankog filma za proizvodnju integriranih kola uključuje nanošenje tankih filmova različitih materijala (provodnih, dielektričnih, otpornih) na glatku površinu dielektričnih supstrata u vakuumu.

Četvrta faza

Godine 1960. Robert Noyce iz Fairchilda je predložio i patentirao ideju monolitnog integriranog kola i, koristeći planarnu tehnologiju, proizveo prva silikonska monolitna integrirana kola.

Porodicu monolitnih tranzistor-tranzistorskih logičkih elemenata sa četiri ili više bipolarnih tranzistora na jednom silicijumskom čipu objavio je Fairchild već u februaru 1960. godine i nazvan je "mikrologika". Horneyeva planarna tehnologija i Noyceova monolitna tehnologija postavili su temelje za razvoj integriranih kola 1960. godine, prvo s bipolarnim tranzistorima, a zatim 1965-85. na tranzistorima sa efektom polja i kombinacijama oba.

Dvije političke odluke usvojene 1961-1962. uticalo na razvoj proizvodnje silicijumskih tranzistora i IC-a. Odluka IBM-a (New York) da za obećavajući računar razvije ne feromagnetne uređaje za skladištenje podataka, već elektronske memorije (uređaje za skladištenje) zasnovane na n-kanalnim tranzistorima sa efektom polja (metal-oxide-semiconductor - MOS). Rezultat uspješne implementacije ovog plana bilo je izdavanje 1973. godine. univerzalni računar sa MOS memorijom - IBM-370/158. Direktivne odluke Fairchild-a predviđaju proširenje rada u laboratoriji za istraživanje poluvodiča za proučavanje silicijskih uređaja i materijala za njih.

U međuvremenu, u julu 1968. Gordon Moore i Robert Noyce napustili su Fairchild-ov odeljenje za poluprovodnike i 28. juna 1968. organizovali malu kompaniju Intel sa dvanaest ljudi koji su iznajmili sobu u Mountain Viewu u Kaliforniji. Zadatak koji su si postavili Moore, Noyce i stručnjak za hemijsku tehnologiju koji im se pridružio, Andrew Grove, bio je da iskoriste ogroman potencijal integracije velikog broja elektronskih komponenti na jednom poluvodičkom čipu za stvaranje novih vrsta elektronskih uređaja.

Godine 1997. Andrew Grove je postao „osoba godine“, a kompanija na čijem je čelu, Intel, koja je postala jedna od vodećih kompanija u Silicijumskoj dolini u Kaliforniji, počela je proizvoditi mikroprocesore za 90% svih personalnih računara na planeti. Pojava integrisanih kola odigrala je odlučujuću ulogu u razvoju elektronike, uvodeći novu fazu mikroelektronike. Mikroelektronika četvrtog perioda naziva se shematskom, jer je u sastavu glavnih osnovnih elemenata moguće razlikovati elemente ekvivalentne diskretnim elektro-radio elementima i svako integrisano kolo odgovara određenom osnovnom električnom kolu, kao i za elektronske komponente opreme. prethodne generacije.

Integrirana kola su se počela nazivati ​​mikroelektronskim uređajima, smatrani su jednim proizvodom s visokom gustoćom elemenata koji su ekvivalentni elementima konvencionalnog kola. Složenost funkcija koje obavljaju mikro kola postiže se povećanjem stepena integracije.

Elektronika prisutna

Trenutno, mikroelektronika prelazi na kvalitativno novi nivo - nanoelektroniku.

Nanoelektronika se prvenstveno zasniva na rezultatima fundamentalnih studija atomskih procesa u niskodimenzionalnim poluvodičkim strukturama. Kvantne tačke, ili nul-dimenzionalni sistemi, ekstremni su slučaj redukovanih dimenzionalnih sistema koji se sastoje od niza atomskih klastera ili ostrva veličine nanometara u matrici poluprovodnika koji pokazuju samoorganizaciju u epitaksijalnim heterostrukturama.

Jedan od mogućih radova vezanih za nanoelektroniku je stvaranje materijala i elemenata IC tehnologije. Oni su traženi od strane industrijskih preduzeća i osnova su za stvaranje u bliskoj budućnosti “vještačkih” (tehničkih) sistema vida sa proširenim spektralnim opsegom, u poređenju sa biološkim vidom, u ultraljubičastim i infracrvenim područjima spektra. Sistemi tehničke vizije i fotonske komponente na nanostrukturama, sposobni da primaju i obrađuju ogromne količine informacija, postaće osnova fundamentalno novih telekomunikacionih uređaja, sistema za praćenje životne sredine i prostora, termovizije, nanodijagnostike, robotike, preciznog oružja, opreme za borbu protiv terorizma, itd. Korištenje poluvodičkih nanostruktura značajno će smanjiti veličinu uređaja za praćenje i snimanje, smanjiti potrošnju energije, poboljšati karakteristike troškova i omogućiti korištenje prednosti masovne proizvodnje u mikro- i nanoelektronici u bliskoj budućnosti.

Prva integrisana kola

Posvećeno 50. godišnjici zvaničnog datuma

B. Malashevich

12. septembra 1958. zaposlenik Texas Instruments-a (TI) Jack Kilby demonstrirao je menadžmentu tri čudna uređaja - uređaje napravljene od dva komada silicijuma dimenzija 11,1 x 1,6 mm zalijepljenih pčelinjim voskom na staklenu podlogu (slika 1). Radilo se o trodimenzionalnim maketama - prototipovima integrisanog kola (IC) generatora, koji dokazuju mogućnost izrade svih elemenata kola na bazi jednog poluprovodničkog materijala. Ovaj datum se u istoriji elektronike slavi kao rođendan integrisanih kola. Ali je li?

Rice. 1. Izgled prve IP adrese J. Kilbyja. Fotografija sa sajta http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Do kraja 1950-ih, tehnologija sklapanja elektronske opreme (REA) od diskretnih elemenata iscrpila je svoje mogućnosti. Svijet je došao u akutnu krizu REA; bile su potrebne radikalne mjere. U to vrijeme u SAD i SSSR-u su integrirane tehnologije za proizvodnju i poluvodičkih uređaja i debeloslojnih i tankoslojnih keramičkih ploča već bile industrijski ovladane, odnosno sazreli su preduslovi za prevazilaženje ove krize stvaranjem višeelementnih standardni proizvodi - integrisana kola.

Integrisana kola (čipovi, IC) obuhvataju elektronske uređaje različite složenosti, u kojima se svi slični elementi proizvode istovremeno u jednom tehnološkom ciklusu, tj. koristeći integrisanu tehnologiju. Za razliku od štampanih ploča (u kojima se svi spojni provodnici istovremeno proizvode u jednom ciklusu korištenjem integrirane tehnologije), otpornici, kondenzatori i (u poluvodičkim IC-ima) diode i tranzistori su slično formirani u IC-ima. Osim toga, mnoge IC-ove se proizvode istovremeno, od desetina do hiljada.

IC se razvija i proizvodi u industriji u obliku serije, kombinujući niz mikrokola različite funkcionalne namene, namenjenih zajedničkoj upotrebi u elektronskoj opremi. Serija IC ima standardni dizajn i jedinstven sistem električnih i drugih karakteristika. IC-ove proizvođač isporučuje različitim potrošačima kao samostalne komercijalne proizvode koji ispunjavaju određeni sistem standardiziranih zahtjeva. IC-ovi su proizvodi koji se ne mogu popraviti; prilikom popravke elektronske opreme, pokvarene IC-ove se zamjenjuju.

Postoje dvije glavne grupe IC-a: hibridne i poluvodičke.

U hibridnim IC-ovima (HIC), svi provodnici i pasivni elementi se formiraju na površini supstrata mikrokola (obično keramičke) korištenjem integrirane tehnologije. Aktivni elementi u obliku dioda bez paketa, tranzistora i poluvodičkih IC kristala se ugrađuju na podlogu pojedinačno, ručno ili automatski.

U poluvodičkim IC-ima spojni, pasivni i aktivni elementi se formiraju u jednom tehnološkom ciklusu na površini poluvodičkog materijala (obično silicija) uz djelomičnu invaziju njegovog volumena primjenom difuzijskih metoda. Istovremeno, na jednoj poluvodičkoj pločici, u zavisnosti od složenosti uređaja i veličine njegovog kristala i pločice, proizvodi se od nekoliko desetina do nekoliko hiljada IC-a. Industrija proizvodi poluvodičke IC-ove u standardnim paketima, u obliku pojedinačnih čipova ili u obliku nepodijeljenih pločica.

Uvođenje hibridnih (GIS) i poluvodičkih IC-a u svijet dogodilo se na različite načine. GIS je proizvod evolutivnog razvoja mikromodula i tehnologije montaže keramičkih ploča. Stoga su se pojavili neprimijećeni, ne postoji općeprihvaćeni datum rođenja GIS-a i nema opštepriznatog autora. Poluvodičke IC bile su prirodan i neizbježan rezultat razvoja poluvodičke tehnologije, ali su zahtijevale generiranje novih ideja i stvaranje nove tehnologije, koje imaju svoje datume rođenja i svoje autore. Prve hibridne i poluprovodničke IC-ove pojavile su se u SSSR-u i SAD-u gotovo istovremeno i nezavisno jedna od druge.

Prvi hibridni IC

U hibridne IC spadaju IC-ovi, čija proizvodnja kombinuje integralnu tehnologiju izrade pasivnih elemenata sa individualnom (ručnom ili automatizovanom) tehnologijom za ugradnju i montažu aktivnih elemenata.

Još kasnih 1940-ih, kompanija Centralab u SAD-u razvila je osnovne principe za proizvodnju štampanih ploča na bazi debelog filma keramike, koje su potom razvile druge kompanije. Osnova je bila tehnologija izrade štampanih ploča i keramičkih kondenzatora. Od štampanih ploča preuzeli smo integrisanu tehnologiju za formiranje topologije spojnih provodnika - sitotisak. Od kondenzatora - materijal podloge (keramika, često sital), kao i materijali paste i termička tehnologija njihovog fiksiranja na podlogu.

A početkom 1950-ih, kompanija RCA izumila je tehnologiju tankog filma: prskanjem različitih materijala u vakuumu i nanošenjem kroz masku na posebne podloge, naučili su kako istovremeno proizvesti mnogo minijaturnih filmskih spojnih vodiča, otpornika i kondenzatora na jednom keramičku podlogu.

U odnosu na tehnologiju debelog filma, tehnologija tankog filma je davala mogućnost preciznije izrade elemenata topologije manjih dimenzija, ali je zahtijevala složeniju i skuplju opremu. Uređaji proizvedeni na keramičkim pločama pomoću tehnologije debelog ili tankog filma nazivaju se "hibridna kola". Hibridna kola su se proizvodila kao komponente proizvoda vlastite proizvodnje, svaki proizvođač je imao svoj dizajn, dimenzije i funkcionalnu namjenu, nisu izašli na slobodno tržište, pa su stoga malo poznati.

Hibridna kola su takođe napala mikromodule. U početku su koristili diskretne pasivne i aktivne minijaturne elemente, ujedinjene tradicionalnim štampanim ožičenjem. Tehnologija montaže bila je složena, sa ogromnim udjelom ručnog rada. Stoga su mikromoduli bili vrlo skupi, a njihova upotreba bila je ograničena na opremu u vozilu. Zatim su korišteni minijaturni keramički šalovi od debelog filma. Zatim su se otpornici počeli proizvoditi tehnologijom debelog filma. Ali korištene diode i tranzistori su i dalje bili diskretni, pojedinačno pakirani.

Mikromodul je postao hibridno integrirano kolo u trenutku kada su u njemu korišteni neupakovani tranzistori i diode, a struktura zapečaćena u zajedničko kućište. To je omogućilo značajno automatizaciju procesa njihove montaže, oštro smanjenje cijena i proširenje opsega primjene. Na osnovu načina formiranja pasivnih elemenata razlikuju se debeloslojni i tankoslojni GIS.

Prvi GIS u SSSR-u

Prvi GIS (moduli tipa „Kvant”, kasnije označeni kao IS serija 116) u SSSR-u razvijeni su 1963. godine u NIIRE (kasnije NPO Lenjinec, Lenjingrad) i iste godine je počela serijska proizvodnja u njegovom pilot postrojenju. U ovim GIS-ima, kao aktivni elementi korišćene su poluprovodničke IC „R12-2“, koje je 1962. godine razvila Fabrika poluprovodničkih uređaja u Rigi. Zbog neraskidivosti istorije stvaranja ovih IC-a i njihovih karakteristika, razmotrićemo ih zajedno u odeljku posvećenom P12-2.

Nesumnjivo, Kvant moduli su bili prvi u svijetu GIS-a sa integracijom na dva nivoa - koristili su poluvodičke IC-ove umjesto diskretnih upakovanih tranzistora kao aktivnih elemenata. Vjerovatno su bili i prvi u svijetu GIS-a - strukturno i funkcionalno cjeloviti višeelementni proizvodi, isporučeni potrošaču kao samostalni komercijalni proizvod. Najraniji strani slični proizvodi koje je autor identificirao su IBM Corporation SLT moduli opisani u nastavku, ali su najavljeni sljedeće, 1964. godine.

Prvi GIS u SAD

Pojavu debeloslojnog GIS-a kao glavne baze elemenata novog računara IBM System /360 prvi je objavio IBM 1964. Čini se da je ovo bila prva upotreba GIS-a izvan SSSR-a, a autor nije uspio pronaći ranije primjere .

U to vrijeme već poznati u stručnim krugovima, poluprovodničke IC serije “Micrologic” iz Fairchild-a i “SN-51” iz TI (o njima ćemo govoriti u nastavku) još uvijek su bile nedostupno rijetke i pretjerano skupe za komercijalne primjene, kao što je konstrukcija veliki kompjuter. Stoga je IBM korporacija, uzimajući za osnovu dizajn ravnog mikromodula, razvila svoju seriju debeloslojnih GIS-a, najavljenih pod općim nazivom (za razliku od "mikromodula") - "SLT moduli" (Solid Logic Technology - solid logička tehnologija. Obično se riječ "solid" prevodi na ruski kao "čvrsto", što je apsolutno nelogično. Zaista, termin "SLT moduli" je uveo IBM za razliku od pojma "mikromodul" i trebao bi odražavati njihovu razliku. Ali oba moduli su “čvrsti”, odnosno ovaj prijevod nije. Riječ “čvrsto” ima druga značenja – “čvrsto”, “cjelina”, koja uspješno naglašavaju razliku između “SLT-modula” i “mikromodula” – SLT-moduli su nedjeljivi, nepopravljiv, tj. „cijeli.” Nismo koristili opšteprihvaćeni prevod na ruski: Solid Logic Technology - tehnologija čvrste logike).

SLT modul je bio kvadratna keramička debeloslojna mikroploča veličine pola inča sa utisnutim vertikalnim iglama. Sitotiskom na njenu površinu naneseni su spojni provodnici i otpornici (prema dijagramu uređaja koji se implementira), a ugrađeni su i raspakovani tranzistori. Kondenzatori su, po potrebi, postavljeni pored SLT modula na ploči uređaja. Iako su spolja gotovo identični (mikromoduli su nešto viši, slika 2.), SLT moduli su se razlikovali od ravnih mikromodula po većoj gustini elemenata, maloj potrošnji energije, visokim performansama i visokoj pouzdanosti. Osim toga, SLT tehnologiju je bilo prilično lako automatizirati, pa su se mogli proizvoditi u ogromnim količinama po dovoljno niskoj cijeni za korištenje u komercijalnoj opremi. To je upravo ono što je IBM-u trebalo. Kompanija je izgradila automatizovanu tvornicu u East Fishkill-u u blizini New Yorka za proizvodnju SLT modula, koja ih je proizvodila u milionima primjeraka.

Rice. 2. SSSR mikromodul i SLT modul f. IBM. Fotografija STL sa stranice http://infolab.stanford.edu/pub/voy/museum/pictures/display/3-1.htm

Nakon IBM-a, druge kompanije su počele proizvoditi GIS, za koji je GIS postao komercijalni proizvod. Standardni dizajn ravnih mikromodula i SLT modula iz IBM-a postao je jedan od standarda za hibridne IC-ove.

Prve poluprovodničke IC-ove

Do kraja 1950-ih, industrija je imala sve prilike da proizvodi jeftine elemente elektronske opreme. Ali ako su tranzistori ili diode napravljeni od germanija i silicija, onda su otpornici i kondenzatori napravljeni od drugih materijala. Mnogi su tada vjerovali da pri stvaranju hibridnih kola neće biti problema u sklapanju ovih elemenata, proizvedenih zasebno. A ako je moguće proizvesti sve elemente standardne veličine i oblika i time automatizirati proces montaže, tada će se troškovi opreme značajno smanjiti. Na osnovu takvog rezonovanja, pristalice hibridne tehnologije su je smatrale općim smjerom razvoja mikroelektronike.

Ali nisu svi dijelili ovo mišljenje. Činjenica je da su mesa tranzistori, a posebno planarni tranzistori, već stvoreni u tom periodu, prilagođeni za grupnu obradu, u kojoj su se istovremeno izvodile brojne operacije za izradu više tranzistora na jednoj supstratnoj ploči. To jest, mnogi tranzistori su proizvedeni na jednoj poluvodičkoj pločici odjednom. Zatim je ploča izrezana na pojedinačne tranzistore, koji su stavljeni u pojedinačna kućišta. A onda je proizvođač hardvera spojio tranzistore na jednoj štampanoj ploči. Bilo je ljudi koji su mislili da je ovaj pristup smiješan - zašto razdvajati tranzistore i onda ih ponovo spajati. Da li ih je moguće odmah kombinirati na poluvodičkoj pločici? Istovremeno, riješite se nekoliko složenih i skupih operacija! Ovi ljudi su smislili poluprovodničke IC-ove.

Ideja je krajnje jednostavna i potpuno očigledna. Ali, kako to često biva, tek nakon što je neko to prvi put najavio i dokazao. Dokazao je da samo najavljivanje često, kao u ovom slučaju, nije dovoljno. Ideja o IC-u najavljena je još 1952. godine, prije pojave grupnih metoda za proizvodnju poluvodičkih uređaja. Na godišnjoj konferenciji o elektronskim komponentama, održanoj u Washingtonu, zaposlenik britanskog kraljevskog radarskog ureda u Malvernu, Jeffrey Dummer, predstavio je izvještaj o pouzdanosti radarskih komponenti. U izvještaju je dao proročansku izjavu: “ S pojavom tranzistora i radom na polju poluvodičke tehnologije, općenito je moguće zamisliti elektroničku opremu u obliku čvrstog bloka koji ne sadrži spojne žice. Jedinica se može sastojati od slojeva izolacijskih, provodnih, ispravljajućih i ojačavajućih materijala u kojima su određena područja izrezana tako da mogu izravno obavljati električne funkcije.”. Ali ova prognoza je prošla nezapaženo od strane stručnjaka. Sjetili su se toga tek nakon pojave prvih poluvodičkih IC-a, odnosno nakon praktičnog dokaza jedne dugo objavljivane ideje. Neko je morao biti prvi koji je ponovo izmislio i implementirao ideju poluprovodničke IC.

Kao iu slučaju tranzistora, općepriznati kreatori poluvodičkih IC-a imali su manje-više uspješne prethodnike. Dammer je i sam pokušao da realizuje svoju ideju 1956. godine, ali nije uspio. Godine 1953. Harvick Johnson iz RCA je dobio patent za oscilator sa jednim čipom, a 1958. godine, zajedno sa Torkel Wallmarkom, najavio je koncept "poluprovodničkog integriranog uređaja". Godine 1956. Ross, zaposlenik Bell Labsa, proizveo je binarni brojač na bazi n-p-n-p struktura u jednom kristalu. Godine 1957. Yasuro Taru iz japanske kompanije MITI dobio je patent za kombinovanje različitih tranzistora u jednom kristalu. Ali svi ovi i drugi slični razvoji bili su privatne prirode, nisu dovedeni u proizvodnju i nisu postali osnova za razvoj integrirane elektronike. Samo tri projekta doprinijela su razvoju intelektualne svojine u industrijskoj proizvodnji.

Srećnici su bili već spomenuti Jack Kilby iz Texas Instrumentsa (TI), Robert Noyce iz Fairchilda (obojica iz SAD) i Yuri Valentinovič Osokin iz projektnog biroa Riške fabrike poluvodičkih uređaja (SSSR). Amerikanci su stvorili eksperimentalne uzorke integriranih kola: J. Kilby - prototip IC generatora (1958), a zatim okidač na meza tranzistorima (1961), R. Noyce - okidač korištenjem planarne tehnologije (1961) i Yu. Osokin – logična IC “2NOT-OR” odmah je krenula u masovnu proizvodnju u Njemačkoj (1962). Ove kompanije su započele serijsku proizvodnju IP-a gotovo istovremeno, 1962. godine.

Prvi poluvodički IC u SAD-u

IP od Jacka Kilbyja. IS serija SN - 51”

Godine 1958. J. Kilby (pionir u upotrebi tranzistora u slušnim pomagalima) prešao je u Texas Instruments. Novopridošli Kilby, kao dizajner kola, bio je "bačen" na poboljšanje mikromodularnog punjenja raketa stvaranjem alternative mikromodulima. Razmotrena je mogućnost sastavljanja blokova od dijelova standardnog oblika, slično sastavljanju modela igračaka od LEGO figurica. Međutim, Kilby je bio fasciniran nečim drugim. Odlučujuću ulogu odigrao je efekat „svježeg izgleda“: prvo, odmah je izjavio da su mikromoduli ćorsokak, a drugo, diveći se strukturama mesa, došao je do ideje da bi kolo trebalo (i može) biti implementiran od jednog materijala - poluprovodnika. Kilby je znao za Dummerovu ideju i njegov neuspješni pokušaj da je implementira 1956. Nakon analize, shvatio je razlog neuspjeha i pronašao način da ga prevaziđe. “ Moja zasluga je što sam preuzeo ovu ideju i pretvorio je u stvarnost.“, rekao je J. Kilby kasnije u svom Nobelovom govoru.

Pošto još nije stekao pravo na odlazak, radio je u laboratoriji nesmetano dok su se svi odmarali. Dana 24. jula 1958. Kilby je formulisao koncept u laboratorijskom časopisu pod nazivom Monolitna ideja. Njegova suština je bila da “. ..elementi kola kao što su otpornici, kondenzatori, distribuirani kondenzatori i tranzistori mogu biti integrisani u jedan čip - pod uslovom da su napravljeni od istog materijala... U dizajnu flip-flop kola svi elementi moraju biti napravljeni od silikona, sa otpornicima koji koriste zapreminski otpor silicijuma, a kondenzatori - kapacitet p-n spojeva". “Monolitna ideja” naišla je na snishodljiv i ironičan stav menadžmenta Texas Instrumentsa, koji je zahtijevao dokaz o mogućnosti proizvodnje tranzistora, otpornika i kondenzatora od poluvodiča i operativnosti kola sastavljenog od takvih elemenata.

U septembru 1958. Kilby je realizovao svoju ideju – napravio je generator od dva komada germanijuma dimenzija 11,1 x 1,6 mm, zalijepljenih pčelinjim voskom na staklenu podlogu, koja sadrži dvije vrste difuzijskih područja (Sl. 1). Iskoristio je ove prostore i postojeće kontakte za stvaranje kola generatora, povezujući elemente tankim zlatnim žicama prečnika 100 mikrona pomoću termokompresionog zavarivanja. Iz jednog područja je kreiran mezatranzistor, a iz drugog RC kolo. Sastavljena tri generatora demonstrirana su upravi kompanije. Kada je struja priključena, počeli su raditi na frekvenciji od 1,3 MHz. To se dogodilo 12. septembra 1958. godine. Nedelju dana kasnije, Kilby je napravio pojačalo na sličan način. Ali to još nisu bile integrirane strukture, to su bile trodimenzionalne makete poluvodičkih IC-a, koje su dokazivale ideju proizvodnje svih elemenata kola od jednog materijala - poluvodiča.

Rice. 3. Tip okidača 502 J. Kilby. Fotografija sa sajta http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1958-Miniaturized.html

Kilbyjevo prvo istinski integrisano kolo, napravljeno od jednog komada monolitnog germanijuma, bio je eksperimentalni tip 502 okidač IC (slika 3). Koristio je i zapreminski otpor germanijuma i kapacitivnost p-n spoja. Njegova prezentacija održana je u martu 1959. Mali broj takvih IC-a je proizveden u laboratorijskim uslovima i prodat malom krugu za 450 dolara. IC je sadržavao šest elemenata: četiri mesa tranzistora i dva otpornika, postavljeni na silikonsku pločicu prečnika 1 cm. Ali Kilby IC je imao ozbiljan nedostatak - mesa tranzistore, koji su se u obliku mikroskopskih „aktivnih“ stubova uzdizali iznad odmor, “pasivni” dio kristala. Povezivanje mesa stubova jedni s drugima u Kilby IS izvršeno je ključanjem tankih zlatnih žica - svima omražena "dlakava tehnologija". Postalo je jasno da se s takvim međusobnim vezama ne može napraviti mikrokolo s velikim brojem elemenata - žičana mreža će se prekinuti ili ponovo spojiti. A germanij se u to vrijeme već smatrao materijalom koji ne obećava. Nije bilo proboja.

Do tog vremena, Fairchild je razvio planarnu silikonsku tehnologiju. S obzirom na sve ovo, Texas Instruments je morao ostaviti sve što je Kilby uradio po strani i početi, bez Kilbyja, da razvija seriju IC-a zasnovanih na planarnoj silicijumskoj tehnologiji. U oktobru 1961. godine kompanija je najavila stvaranje serije IC-a tipa SN-51, a 1962. je započela njihovu masovnu proizvodnju i isporuke u interesu američkog Ministarstva obrane i NASA-e.

IP od Roberta Noycea. IS serijaMicrologic”

Godine 1957., iz više razloga, W. Shockley, pronalazač planarnog tranzistora, napustio je grupu od osam mladih inženjera koji su željeli pokušati implementirati svoje ideje. “Osam izdajnika”, kako ih je nazvao Šokli, čiji su vođe bili R. Noyce i G. Moore, osnovali su kompaniju Fairchild Semiconductor („lijepo dijete”). Kompaniju je vodio Robert Noyce, tada je imao 23 godine.

Krajem 1958. fizičar D. Horney, koji je radio u Fairchild Semiconductor, razvio je planarnu tehnologiju za proizvodnju tranzistora. Fizičar, rođen u Češkoj, Kurt Lehovec, koji je radio u Sprague Electricu, razvio je tehniku ​​za korištenje obrnuto povezanog n-p spoja za električnu izolaciju komponenti. Godine 1959. Robert Noyce, čuvši za Kilbyjev dizajn IC, odlučio je pokušati stvoriti integrirano kolo kombiniranjem procesa koje su predložili Horney i Lehovec. I umjesto "dlakave tehnologije" interkonekcija, Noyce je predložio selektivno nanošenje tankog sloja metala na vrh poluvodičkih struktura izolovanih silicijum dioksidom sa povezivanjem na kontakte elemenata kroz rupe ostavljene u izolacionom sloju. To je omogućilo da se aktivni elementi „urone“ u telo poluprovodnika, izolujući ih silicijum oksidom, a zatim povežu te elemente sa raspršenim tragovima aluminijuma ili zlata, koji nastaju procesima fotolitografije, metalizacije i jetkanja na posljednja faza proizvodnje proizvoda. Tako je dobivena istinski "monolitna" verzija kombiniranja komponenti u jedno kolo, a nova tehnologija nazvana je "planarna". Ali prvo je ideja morala biti testirana.

Rice. 4. Eksperimentalni okidač R. Noycea. Fotografija sa sajta http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

Rice. 5. Fotografija Micrologic IC-a u časopisu Life. Fotografija sa sajta http://www.computerhistory.org/semiconductor/timeline/1960-FirstIC.html

U avgustu 1959. R. Noyce je naručio Joy Last da razvije verziju IC-a zasnovanu na planarnoj tehnologiji. Prvo su, kao i Kilby, napravili prototip okidača na nekoliko silikonskih kristala, na kojima su napravljena 4 tranzistora i 5 otpornika. Zatim, 26. maja 1960. godine, proizveden je prvi okidač sa jednim čipom. Da bi se izolovali elementi u njemu, duboki žljebovi su urezani na stražnjoj strani silikonske pločice i ispunjeni epoksidnom smolom. Dana 27. septembra 1960. godine proizvedena je treća verzija okidača (slika 4), u kojoj su elementi izolovani obrnuto povezanim p-n spojem.

Do tog vremena, Fairchild Semiconductor je bio uključen samo u tranzistori; nije imao dizajnere kola za kreiranje poluvodičkih IC-a. Stoga je Robert Norman iz Sperry Gyroscopea pozvan kao dizajner kola. Norman je bio upoznat sa logikom otpornika-tranzistora, koju je kompanija, na njegov prijedlog, odabrala kao osnovu za svoju buduću seriju IC-a “Micrologic”, koja je svoju prvu primjenu našla u opremi Minuteman rakete. U martu 1961. Fairchild je objavio prvi eksperimentalni IC ove serije (F-flip-flop koji sadrži šest elemenata: četiri bipolarna tranzistora i dva otpornika postavljena na ploču prečnika 1 cm) uz objavljivanje svoje fotografije (Sl. 5. ) u časopisu Život(od 10. marta 1961.). U oktobru je najavljeno još 5 IP adresa. A od početka 1962. godine, Fairchild je pokrenuo masovnu proizvodnju IC-a i njihovu nabavku također u interesu američkog Ministarstva odbrane i NASA-e.

Kilby i Noyce morali su slušati mnogo kritika o svojim inovacijama. Vjerovalo se da će praktični prinos odgovarajućih integriranih kola biti vrlo nizak. Jasno je da bi trebao biti niži od tranzistora (budući da sadrži nekoliko tranzistora), za koje tada nije bio veći od 15%. Drugo, mnogi su vjerovali da su u integriranim kolima korišteni neodgovarajući materijali, jer otpornici i kondenzatori u to vrijeme nisu bili napravljeni od poluvodiča. Treće, mnogi nisu mogli prihvatiti ideju o nepopravljivosti IP-a. Činilo im se bogohulnim baciti proizvod u kojem je samo jedan od mnogih elemenata zakazao. Sve sumnje su postepeno odbačene kada su integrisana kola uspešno korišćena u američkim vojnim i svemirskim programima.

Jedan od osnivača Fairchild Semiconductor-a, G. Moore, formulisao je osnovni zakon razvoja silicijumske mikroelektronike, prema kojem se broj tranzistora u kristalu integrisanog kola svake godine udvostručava. Ovaj zakon, nazvan “Mooreov zakon” je funkcionisao sasvim jasno prvih 15 godina (počevši od 1959. godine), a zatim se ovo udvostručenje dogodilo za otprilike godinu i po dana.

Nadalje, IP industrija u Sjedinjenim Državama počela je da se razvija brzim tempom. U Sjedinjenim Državama počeo je lavinski proces nastanka preduzeća orijentisanih isključivo „za planar“, ponekad dostižući tačku da se nedeljno registruje desetak kompanija. Težeći veteranima (firme W. Shockleya i R. Noycea), kao i zahvaljujući poreskim olakšicama i uslugama Univerziteta Stanford, „pridošlice“ su se grupirale uglavnom u dolini Santa Clara (Kalifornija). Stoga ne čudi da je 1971. godine, uz laku ruku novinara i popularizatora tehničkih inovacija Dona Hoflera, u opticaj ušla romantično-tehnološka slika „Silicijumske doline“, koja je zauvijek postala sinonim za Meku tehnološke revolucije poluvodiča. Inače, u tom kraju zaista postoji dolina koja je ranije bila poznata po brojnim zasadima kajsija, trešanja i šljiva, koja je prije pojave kompanije Shockley nosila još jedno, ugodnije ime - Dolina radosti srca, a sada je nažalost , skoro zaboravljena.

Godine 1962. počela je masovna proizvodnja integriranih kola u Sjedinjenim Državama, iako je njihov obim isporuka kupcima iznosio samo nekoliko hiljada. Najjači podsticaj za razvoj instrumentarske i elektronske industrije na novim osnovama bila je raketna i svemirska tehnologija. Sjedinjene Države tada nisu imale iste moćne interkontinentalne balističke rakete kao sovjetske, a kako bi povećale naboj, bile su prisiljene minimizirati masu nosača, uključujući upravljačke sisteme, kroz uvođenje najnovijih dostignuća u elektroničkoj tehnologiji. . Texas Instrument i Fairchild Semiconductor sklopili su velike ugovore za dizajn i proizvodnju integriranih kola sa američkim Ministarstvom odbrane i NASA-om.

Prvi poluvodički sklopovi u SSSR-u

Do kasnih 1950-ih, sovjetska industrija je bila toliko očajna za poluvodičkim diodama i tranzistorima da su bile potrebne radikalne mjere. Godine 1959. osnovane su fabrike poluprovodničkih uređaja u Aleksandrovu, Brjansku, Voronježu, Rigi itd. U januaru 1961. Centralni komitet KPSS i Savet ministara SSSR usvojili su još jednu Rezoluciju „O razvoju industrije poluprovodnika“, koja je predviđala izgradnja fabrika i istraživačkih instituta u Kijevu, Minsku, Jerevanu, Naljčiku i drugim gradovima.

Zainteresovaće nas jedna od novih fabrika - pomenuta Fabrika poluprovodničkih uređaja u Rigi (RZPP, više puta je menjala nazive, radi jednostavnosti koristimo najpoznatiju, koja i danas radi). Zgrada Zadružne tehničke škole u izgradnji, površine 5300 m2, dodeljena je kao lansirna platforma za novi pogon, a ujedno je počela i izgradnja posebne zgrade. Do februara 1960. fabrika je već stvorila 32 servisa, 11 laboratorija i probnu proizvodnju, koja je počela u aprilu da se priprema za proizvodnju prvih uređaja. Fabrika je već zapošljavala 350 ljudi, od kojih je 260 poslato na studije u Moskovski istraživački institut-35 (kasnije Istraživački institut Pulsar) i Lenjingradsku tvornicu Svetlana tokom godine. A do kraja 1960. godine broj zaposlenih dostigao je 1.900 ljudi. Prvobitno su tehnološke linije bile smještene u obnovljenoj sportskoj dvorani zgrade zadružne tehničke škole, a laboratorije OKB-a bile su smještene u nekadašnjim učionicama. Fabrika je proizvela prve uređaje (legura-difuzioni i konverzioni germanijumski tranzistori P-401, P-403, P-601 i P-602 koje je razvio NII-35) 9 meseci nakon potpisivanja naloga za njegovu izradu, u martu 1960. godine. I do kraja jula proizveo je prvih hiljadu tranzistora P-401. Zatim je savladao proizvodnju mnogih drugih tranzistora i dioda. U junu 1961. godine završena je izgradnja posebne zgrade u kojoj je počela masovna proizvodnja poluvodičkih uređaja.

Od 1961. godine pogon počinje samostalne tehnološke i razvojne radove, uključujući mehanizaciju i automatizaciju proizvodnje tranzistora na bazi fotolitografije. U tu svrhu razvijen je prvi domaći fotorepetitor (foto pečat) - instalacija za kombinovanje i kontakt štampanje fotografija (razvio A.S. Gotman). Veliku pomoć u finansiranju i proizvodnji jedinstvene opreme pružila su preduzeća Ministarstva radio industrije, uključujući KB-1 (kasnije NPO Almaz, Moskva) i NIIRE. U to vrijeme, najaktivniji programeri male radio opreme, koji nisu imali vlastitu tehnološku bazu poluvodiča, tražili su načine za kreativnu interakciju s novostvorenim tvornicama poluvodiča.

U RZPP-u se aktivno radilo na automatizaciji proizvodnje germanijumskih tranzistora tipa P401 i P403 na bazi proizvodne linije Ausma koju je stvorila tvornica. Njegov glavni projektant (GC) A.S. Gottman je predložio pravljenje strujnih puteva na površini germanija od elektroda tranzistora do periferije kristala kako bi se olakšalo zavarivanje izvoda tranzistora u kućištu. Ali što je najvažnije, ove staze se mogu koristiti kao eksterni terminali tranzistora kada su sastavljeni u ploče (koje sadrže spojne i pasivne elemente) bez pakovanja, lemeći ih direktno na odgovarajuće kontaktne jastučiće (u stvari, tehnologija za stvaranje hibridnih IC-a je bila predloženo). Predložena metoda, u kojoj se čini da staze kristala koje vode struju ljube kontaktne jastučiće ploče, dobila je originalni naziv - "tehnologija poljupca". Ali zbog niza tehnoloških problema koji su se u to vrijeme pokazali nerješivima, uglavnom vezanim za probleme s preciznošću dobivanja kontakata na štampanoj ploči, nije bilo moguće praktično implementirati „tehnologiju poljupca“. Nekoliko godina kasnije, slična ideja implementirana je u SAD-u i SSSR-u i našla je široku primjenu u takozvanim “loptastim vodovima” i “čip-to-board” tehnologiji.

Međutim, hardverske kompanije koje su sarađivale sa RZPP, uključujući NIIRE, nadale su se „tehnologiji poljupca“ i planirale njenu upotrebu. U proljeće 1962., kada je postalo jasno da je njegova implementacija odložena na neodređeno vrijeme, glavni inženjer NIIRE V.I. Smirnov je zatražio od direktora RZPP S.A. Bergman da pronađe drugi način za implementaciju višeelementnog 2NOR kola, univerzalnog za izgradnju digitalnih uređaja.

Rice. 7. Ekvivalentno kolo IC R12-2 (1LB021). Crtež iz prospekta IP iz 1965. godine.

Prvi IS i GIS Jurija Osokina. Solidna shema R12-2(IS serija 102 I 116 )

Direktor RZPP-a je taj zadatak povjerio mladom inženjeru Juriju Valentinoviču Osokinu. Organizovali smo odjel koji se sastoji od tehnološke laboratorije, laboratorije za razvoj i proizvodnju foto maski, mjerne laboratorije i pilot proizvodne linije. Tada je RZPP-u isporučena tehnologija za proizvodnju germanijumskih dioda i tranzistora, koja je uzeta kao osnova za novi razvoj. A već u jesen 1962. dobijeni su prvi prototipovi germanijumskog čvrstog kola 2NOT-OR (pošto termin IS tada nije postojao, iz poštovanja prema tadašnjim poslovima, zadržaćemo naziv "tvrdo kolo" - TS), koji je dobio fabričku oznaku „P12-2“. Sačuvana je reklamna knjižica iz 1965. na P12-2 (sl. 6), informacije i ilustracije iz kojih ćemo koristiti. TS R12-2 je sadržavao dva germanijumska p - n - p -tranzistora (modifikovani tranzistori tipa P401 i P403) sa zajedničkim opterećenjem u obliku distribuiranog germanijumskog otpornika p-tipa (slika 7).

Rice. 8. Struktura IC R12-2. Crtež iz prospekta IP iz 1965. godine.

Rice. 9. Dimenzionalni crtež vozila R12-2. Crtež iz prospekta IP iz 1965. godine.

Vanjski vodovi se formiraju termokompresionim zavarivanjem između germanijskih područja TC strukture i zlata vodećih provodnika. Time se osigurava stabilan rad strujnih kola pod vanjskim utjecajima u uvjetima tropske i morske magle, što je posebno važno za rad u mornaričkim kvazielektronskim automatskim telefonskim centralama koje proizvodi tvornica VEF Riga, koja je također bila zainteresirana za ovaj razvoj.

Strukturno, R12-2 TS (i kasniji R12-5) napravljeni su u obliku „tablete“ (slika 9) od okrugle metalne čaše prečnika 3 mm i visine 0,8 mm. U njega je postavljen TC kristal i napunjen polimernom smjesom iz koje su proizašli kratki vanjski krajevi provodnika od mekane zlatne žice prečnika 50 mikrona, zavareni za kristal. Masa P12-2 nije prelazila 25 mg. U ovom dizajnu vozila su bila otporna na relativnu vlažnost od 80% pri temperaturi okoline od 40°C i na ciklične promjene temperature od -60°C do 60°C.

Do kraja 1962. godine u probnoj proizvodnji RZPP-a proizvedeno je oko 5 hiljada vozila R12-2, a 1963. godine proizvedeno ih je nekoliko desetina hiljada. Tako je 1962. postala godina rođenja mikroelektronske industrije u SAD-u i SSSR-u.

Rice. 10. Grupe TS R12-2

Rice. 11. Osnovne električne karakteristike R12-2

Tehnologija poluprovodnika je tada bila u povoju i još nije garantovala strogu ponovljivost parametara. Stoga su operativni uređaji razvrstani u grupe parametara (to se često radi u naše vrijeme). Isto su učinili i stanovnici Rige, koji su postavili 8 standardnih ocjena vozila R12-2 (slika 10). Sve ostale električne i druge karakteristike su iste za sve standardne nazive (Sl. 11).

Proizvodnja TS R12-2 započela je istovremeno sa istraživanjem i razvojem „Tvrdoća“, koji je završen 1964. (GK Yu.V. Osokin). U okviru ovog rada razvijena je poboljšana grupna tehnologija za serijsku proizvodnju germanijumskih vozila zasnovana na fotolitografiji i galvanskom taloženju legura kroz fotomasku. Njegova glavna tehnička rješenja su registrovana kao izum Yu.V.Osokin. i Mihalovič D.L. (AS br. 36845). Nekoliko članaka Yu.V. objavljeno je u povjerljivom časopisu Spetsradioelectronics. Osokina u saradnji sa specijalistima KB-1 I.V. Ništa, G.G. Smolko i Yu.E. Naumov sa opisom dizajna i karakteristika vozila R12-2 (i naknadnog vozila R12-5).

Dizajn P12-2 bio je dobar u svemu, osim u jednoj stvari - potrošači nisu znali kako koristiti tako male proizvode s najtanjim provodnicima. Po pravilu, hardverske kompanije nisu imale ni tehnologiju ni opremu za to. Tokom čitavog perioda proizvodnje R12-2 i R12-5, njihovu upotrebu su ovladali NIIRE, Žigulevski radio postrojenje Ministarstva radio industrije, VEF, NIIP (od 1978 NPO Radiopribor) i nekoliko drugih preduzeća. Shvatajući problem, programeri TS-a, zajedno sa NIIRE, odmah su smislili drugi nivo dizajna, koji je istovremeno povećao gustinu rasporeda opreme.

Rice. 12. Modul od 4 vozila R12-2

Godine 1963., u NIIRE-u, u okviru projekta Kvant i razvojnih radova (GK A.N. Pelipenko, uz učešće E.M. Lyakhovich), razvijen je dizajn modula koji je kombinovao četiri vozila R12-2 (slika 12). Od dva do četiri uređaja R12-2 (u kućištu) postavljena su na mikroploču od tankog fiberglasa, koji su zajednički realizovali određenu funkcionalnu celinu. Na ploču je utisnuto do 17 pinova (broj je varirao za određeni modul) dužine 4 mm. Mikroploča je postavljena u žigosanu metalnu čašu veličine 21,6 ? 6,6 mm i 3,1 mm dubine i punjene polimernom smjesom. Rezultat je hibridno integrirano kolo (HIC) sa dvostrukim brtvljenjem elemenata. I, kao što smo već rekli, bio je to prvi GIS na svijetu sa integracijom na dva nivoa, a možda i prvi GIS uopće. Razvijeno je osam tipova modula sa opštim nazivom „Quantum“, koji su obavljali različite logičke funkcije. Kao dio takvih modula, vozila R12-2 ostala su operativna kada su bila izložena konstantnim ubrzanjima do 150 g i vibracionim opterećenjima u frekvencijskom rasponu od 5-2000 Hz sa ubrzanjem do 15 g.

Moduli Kvant su prvo proizvedeni u probnoj proizvodnji NIIRE-a, a zatim su prebačeni u radio postrojenje Žigulevski Ministarstva radio industrije SSSR-a, koje ih je isporučivalo raznim potrošačima, uključujući tvornicu VEF.

Moduli TS R12-2 i “Kvant” na njihovoj osnovi su se dobro dokazali i široko se koriste. Godine 1968. izdat je standard kojim se uspostavlja jedinstveni sistem označavanja integrisanih kola u zemlji, a 1969. Opšte tehničke specifikacije za poluprovodničke (NP0.073.004TU) i hibridne (NP0.073.003TU) IC sa jedinstvenim sistemom zahtjeva . U skladu sa ovim zahtjevima, Centralni biro za primjenu integrisanih kola (TsBPIMS, kasnije CDB Dayton, Zelenograd) je 6. februara 1969. godine odobrio nove tehničke specifikacije ShT3.369.001-1TU za vozilo. U isto vrijeme, po prvi put se u oznaci proizvoda pojavio izraz "integrirano kolo" serije 102. TS R12-2 se počeo zvati IS: 1LB021V, 1LB021G, 1LB021ZH, 1LB021I. U stvari, to je bio jedan IC, razvrstan u četiri grupe prema izlaznom naponu i nosivosti.

Rice. 13. 116 i 117 serije IC

A 19. septembra 1970. TsBPIMS je odobrio tehničke specifikacije AB0.308.014TU za Kvant module, označene kao IS serije 116 (slika 13). Serija je uključivala devet IC: 1HL161, 1HL162 i 1HL163 – multifunkcionalna digitalna kola; 1LE161 i 1LE162 – dva i četiri logička elementa 2NOR; 1TP161 i 1TP1162 – jedan i dva okidača; 1UP161 – pojačalo snage, kao i 1LP161 – “inhibicijski” logički element za 4 ulaza i 4 izlaza. Svaki od ovih IC-a imao je od četiri do sedam opcija dizajna, koje su se razlikovale po naponu izlaznog signala i kapacitetu opterećenja, za ukupno 58 tipova IC-a. Nacrti su označeni slovom iza digitalnog dijela oznake IS, na primjer 1HL161ž. Nakon toga, raspon modula se proširio. IC serije 116 su zapravo bile hibridne, ali su na zahtev RZPP-a bile označene kao poluprovodničke (prva cifra u oznaci je „1“, hibridne treba da imaju „2“).

Godine 1972, zajedničkom odlukom Ministarstva elektronske industrije i Ministarstva radio-industrije, proizvodnja modula je prebačena iz Zhigulevskog radio tvornice u RZPP. Ovo je eliminisalo mogućnost transporta 102 serije IC-a na velike udaljenosti, tako da su odustali od potrebe da se zapečate matrice svakog IC-a. Kao rezultat toga, dizajn IC serije 102 i 116 je pojednostavljen: nije bilo potrebe da se IC serije 102 pakuju u metalnu čašu napunjenu smjesom. Neupakovane IC serije 102 u tehnološkim kontejnerima isporučene su u susjednu radionicu za montažu IC serije 116, montirane direktno na njihovu mikroploču i zapečaćene u kućištu modula.

Sredinom 1970-ih objavljen je novi standard za sistem označavanja IP-a. Nakon toga, na primjer, IS 1LB021V je dobio oznaku 102LB1V.

Drugi IS i GIS Yuri Osokin. Solidna shema R12-5(IS serija 103 I 117 )

Početkom 1963. godine, kao rezultat ozbiljnog rada na razvoju visokofrekventnih n - p - n tranzistora, tim Yu.V. Osokina je stekao veliko iskustvo u radu sa p-slojevima na originalnoj n-germanijumskoj pločici. To i prisustvo svih potrebnih tehnoloških komponenti omogućilo je Osokinu 1963. godine da započne razvoj nove tehnologije i dizajn brže verzije vozila. 1964. godine, po nalogu NIIRE, završen je razvoj vozila R12-5 i modula zasnovanih na njemu. Na osnovu njegovih rezultata, 1965. godine otvoren je R&D Palanga (GK Yu.V. Osokin, njegov zamjenik - D.L. Mihalovich, završen 1966.). Moduli bazirani na R12-5 razvijeni su u okviru istog R&D projekta “Kvant” kao i moduli bazirani na R12-2. Istovremeno sa tehničkim specifikacijama za serije 102 i 116, tehničke specifikacije ShT3.369.002-2TU za IC serije 103 (R12-5) i AV0.308.016TU za IC serije 117 (moduli bazirani na IC serije 103) su odobreno. Nomenklatura tipova i standardnih oznaka TS R12-2, modula na njima i IS serije 102 i 116 bila je identična nomenklaturi TS R12-5 i IS serije 103 i 117, respektivno. Razlikovali su se samo u brzini i tehnologiji proizvodnje IC kristala. Tipično vrijeme kašnjenja propagacije za seriju 117 bilo je 55 ns naspram 200 ns za seriju 116.

Strukturno, R12-5 TS je bio četvoroslojna poluprovodnička struktura (slika 14), gde su supstrat n-tipa i emiteri p+-tipa bili povezani na zajedničku sabirnicu za uzemljenje. Glavna tehnička rješenja za konstruiranje vozila R12-5 registrovana su kao izum Yu.V.Osokin, D.L.Mihalovich. Kaydalova Zh.A i Akmensa Ya.P. (AS br. 248847). Prilikom proizvodnje četvoroslojne strukture TC R12-5, važno znanje je bilo formiranje p-sloja n-tipa u originalnoj germanijumskoj ploči. To je postignuto difuzijom cinka u zatvorenoj kvarcnoj ampuli, gdje se ploče nalaze na temperaturi od oko 900°C, a cink se nalazi na drugom kraju ampule na temperaturi od oko 500°C. TS strukture u kreiranom p-sloju je slična P12-2 TS. Nova tehnologija je omogućila da se izbjegne složen oblik TS kristala. Oblatne sa P12-5 su također mljevene sa stražnje strane do debljine od oko 150 mikrona, očuvanje dijela originalne oblatne, a zatim su ispisane u pojedinačne pravokutne IC čipove.

Rice. 14. Struktura kristala TS R12-5 iz AS br. 248847. 1 i 2 – uzemljenje, 3 i 4 – ulazi, 5 – izlaz, 6 – snaga

Nakon prvih pozitivnih rezultata proizvodnje eksperimentalnih vozila R12-5, po nalogu KB-1 otvoren je istraživački projekat Mezon-2, čiji je cilj stvaranje vozila sa četiri R12-5. Godine 1965. dobijeni su radni uzorci u ravnoj metal-keramičkoj kutiji. Ali pokazalo se da je P12-5 težak za proizvodnju, uglavnom zbog poteškoća u formiranju p-sloja dopiranog cinkom na originalnoj n-Ge pločici. Pokazalo se da je kristal radno intenzivan za proizvodnju, postotak prinosa je nizak, a cijena vozila visoka. Iz istih razloga, R12-5 TC je proizveden u malim količinama i nije mogao istisnuti sporiji, ali tehnološki napredniji R12-2. A istraživački projekat Mezon-2 uopće nije nastavljen, uključujući i zbog problema s interkonekcijom.

U to vrijeme, Pulsar Research Institute i NIIME već su obavljali opsežne radove na razvoju planarne tehnologije silicijuma, koja ima niz prednosti u odnosu na germanijsku tehnologiju, od kojih je glavna veća radna temperatura (+150°C). za silicijum i +70°C za germanijum) i prisustvo prirodnog zaštitnog filma SiO 2 na silicijumu. A specijalizacija RZPP-a preorijentirana je na stvaranje analognih IC-a. Stoga su stručnjaci RZPP-a smatrali da je razvoj tehnologije germanija za proizvodnju IC-a neprikladan. Međutim, u proizvodnji tranzistora i dioda germanij nije izgubio svoju poziciju neko vrijeme. U odjelu Yu.V. Osokin, nakon 1966. razvijeni su i proizvedeni RZPP germanijumski planarni niskošumni mikrotalasni tranzistori GT329, GT341, GT 383 itd. Njihova kreacija je nagrađena Državnom nagradom Letonskog SSSR-a.

Aplikacija

Rice. 15. Aritmetički uređaj na modulima punog kola. Fotografija iz knjižice TS iz 1965. godine.

Rice. 16. Uporedne dimenzije uređaja za upravljanje automatske telefonske centrale, izrađene na releju i vozilu. Fotografija iz knjižice TS iz 1965. godine.

Kupci i prvi potrošači R12-2 TS i modula bili su kreatori specifičnih sistema: kompjutera Gnome (slika 15) za avionski sistem Kupol (NIIRE, GK Lyakhovich E.M.) i pomorske i civilne automatske telefonske centrale (biljka VEF, GK Misulovin L.Ya.). Aktivno učestvovao u svim fazama stvaranja vozila R12-2, R12-5 i modula na njima i KB-1, glavni kustos ove saradnje iz KB-1 bio je N.A. Barkanov. Pomagali su u finansiranju, proizvodnji opreme i istraživanju vozila i modula u različitim režimima i uslovima rada.

TS R12-2 i moduli “Kvant” na bazi njega bili su prva mikro kola u zemlji. I u svijetu su bili među prvima – tek u SAD-u Texas Instruments i Fairchild Semiconductor su počeli proizvoditi svoje prve poluvodičke IC-ove, a 1964. godine IBM Corporation je počela proizvoditi hibridne IC-ove debelog filma za svoje kompjutere. U drugim zemljama o IP-u se još nije razmišljalo. Stoga su integrisana kola bila zanimljivost javnosti, a efikasnost njihove upotrebe ostavila je upečatljiv utisak i bila je poigrana u reklamama. U sačuvanoj knjižici o vozilu R12-2 iz 1965. godine (na osnovu stvarnih aplikacija) stoji: “ Upotreba poluprovodničkih P12-2 kola u ugrađenim računarskim uređajima omogućava smanjenje težine i dimenzija ovih uređaja za 10-20 puta, smanjenje potrošnje energije i povećanje operativne pouzdanosti. ... Upotreba čvrstih P12-2 kola u sistemima upravljanja i prebacivanje puteva prenosa informacija automatskih telefonskih centrala omogućava smanjenje zapremine upravljačkih uređaja za približno 300 puta, kao i značajno smanjenje potrošnje električne energije (30-50 puta)". Ove izjave su ilustrovane fotografijama aritmetičke sprave računara Gnome (Sl. 15) i poređenjem relejnog ATS stalka proizvedenog u fabrici VEF u to vreme sa malim blokom na dlanu devojčice (Sl. 16) . Bilo je i drugih brojnih primjena prvih Riga IC-a.

Proizvodnja

Sada je teško obnoviti potpunu sliku obima proizvodnje IC serija 102 i 103 po godinama (danas se RZPP iz velikog pogona pretvorio u malu proizvodnju i mnoge arhive su izgubljene). Ali prema memoarima Yu.V. Osokin, u drugoj polovini 1960-ih, proizvodnja je iznosila stotine hiljada godišnje, 1970-ih - milione. Prema njegovim sačuvanim ličnim beleškama, 1985. godine proizvedene su IC serije 102 - 4.100.000 kom., moduli serije 116 - 1.025.000 kom., IC serije 103 - 700.000 kom., 17 modula serije 0 0. .

Krajem 1989. Yu.V. Osokin, tada generalni direktor proizvodnog udruženja Alpha, obratio se rukovodstvu Vojno-industrijske komisije pri Vijeću ministara SSSR-a (MIC) sa zahtjevom da se serije 102, 103, 116 i 117 uklone iz proizvodnje zbog njihove zastarjelosti i visok intenzitet rada (za 25 godina mikroelektronika je daleko od toga da je napredovala), ali je dobio kategorično odbijanje. Zamjenik predsjednika Vojno-industrijskog kompleksa V.L. Koblov mu je rekao da avioni lete pouzdano, zamena je isključena. Nakon raspada SSSR-a, IC serije 102, 103, 116 i 117 su se proizvodile do sredine 1990-ih, odnosno više od 30 godina. Gnome kompjuteri su i dalje ugrađeni u navigacijsku kabinu Il-76 i nekih drugih aviona. „Ovo je superkompjuter“, nisu na gubitku naši piloti kada se njihove strane kolege iznenade interesovanjem za ovaj uređaj bez presedana.

O prioritetima

Uprkos činjenici da su J. Kilby i R. Noyce imali prethodnike, svjetska zajednica ih prepoznaje kao pronalazače integriranog kola.

R. Kilby i J. Noyce, preko svojih firmi, podnijeli su prijave za patent za pronalazak integriranog kola. Texas Instruments je prijavio patent ranije, u februaru 1959. godine, a Fairchild je to učinio tek u julu te godine. Ali patent broj 2981877 izdat je u aprilu 1961. R. Noyceu. J. Kilby je tužio i tek u junu 1964. dobio svoj patent broj 3138743. Zatim je došlo do desetogodišnjeg rata oko prioriteta, usljed čega je (u rijetkom slučaju) “pobijedilo prijateljstvo”. Na kraju, Apelacioni sud je podržao Noyceovu tvrdnju o tehnološkom primatu, ali je presudio da bi J. Kilby trebao biti zaslužan za stvaranje prvog funkcionalnog mikrokola. A Texas Instruments i Fairchild Semiconductor potpisali su sporazum o tehnologijama unakrsnog licenciranja.

U SSSR-u patentiranje izuma nije davalo autorima ništa osim gnjavaže, beznačajne jednokratne uplate i moralne satisfakcije, tako da mnogi izumi uopće nisu registrovani. A ni Osokin se nije žurio. Ali za preduzeća je broj pronalazaka bio jedan od indikatora, tako da su i dalje morali biti registrovani. Stoga su Yu.Osokina i D.Mihalovič dobili autorsko uverenje SSSR-a broj 36845 za pronalazak vozila R12-2 tek 28. juna 1966. godine.

A J. Kilby je 2000. godine postao jedan od dobitnika Nobelove nagrade za pronalazak IP. R. Noyce nije dobio svjetsko priznanje, umro je 1990. godine, a prema propisima, Nobelova nagrada se ne dodjeljuje posthumno. Što, u ovom slučaju, nije sasvim pošteno, budući da je sva mikroelektronika išla putem koji je započeo R. Noyce. Noyceov autoritet među stručnjacima bio je toliki da je čak dobio nadimak „gradonačelnik Silicijumske doline“, budući da je tada bio najpopularniji od naučnika koji su radili u tom dijelu Kalifornije, koji je dobio nezvanični naziv Silicijumska dolina (V. Shockley se zvao “Mojsije iz Silicijumske doline”). Ali put J. Kilbyja (“dlakavi” germanij) pokazao se kao ćorsokak i nije implementiran čak ni u njegovoj kompaniji. Ali život nije uvek pravedan.

Nobelovu nagradu dobila su tri naučnika. Polovinu je primio 77-godišnji Jack Kilby, a drugu polovinu podijelili su akademik Ruske akademije nauka Žores Alferov i profesor na Kalifornijskom univerzitetu u Santa Barbari, Amerikanac njemačkog porijekla Herbert Kremer, za „ razvoj poluvodičkih heterostruktura koje se koriste u brzoj optoelektronici.”

Ocenjujući ove radove, stručnjaci su primetili da su „integrisana kola, naravno, otkriće veka, koje je imalo dubok uticaj na društvo i svetsku ekonomiju“. Za zaboravljenog J. Kilbyja Nobelova nagrada je bila iznenađenje. U intervjuu za magazin Europhysics News On je priznao: " Tada sam samo razmišljao o tome šta bi bilo važno za razvoj elektronike sa ekonomske tačke gledišta. Ali tada nisam shvaćao da bi smanjenje cijene elektroničkih proizvoda izazvalo lavinu rasta elektronskih tehnologija.”.

A radove Yu. Osokina ne cijeni ne samo Nobelov komitet. I kod nas su zaboravljeni, nije zaštićen prioritet zemlje u stvaranju mikroelektronike. I on je nesumnjivo bio.

Pedesetih godina prošlog stoljeća stvorena je materijalna osnova za formiranje višeelementnih proizvoda - integriranih kola - u jednom monolitnom kristalu ili na jednoj keramičkoj podlozi. Stoga nije iznenađujuće da se gotovo istovremeno ideja o IP-u samostalno pojavila u glavama mnogih stručnjaka. A brzina implementacije nove ideje zavisila je od tehnoloških mogućnosti autora i interesa proizvođača, odnosno od prisustva prvog potrošača. U tom pogledu, Yu.Osokin se našao u boljoj poziciji od svojih američkih kolega. Kilby je bio nov u TI, čak je morao da dokaže menadžmentu kompanije fundamentalnu mogućnost implementacije monolitnog kola tako što je napravio njegov raspored. Zapravo, uloga J. Kilbyja u stvaranju IP-a svodi se na prevaspitavanje menadžmenta TI i provociranje R. Noycea da svojim izgledom preduzme aktivnu akciju. Kilbyjev izum nije ušao u masovnu proizvodnju. R. Noyce je u svojoj mladoj i još ne jakoj kompaniji krenuo da stvori novu planarnu tehnologiju, koja je zaista postala osnova za kasniju mikroelektroniku, ali nije odmah popustila autoru. S tim u vezi, i oni i njihove kompanije morali su uložiti mnogo truda i vremena kako bi svoje ideje za izgradnju IC-a masovne proizvodnje praktično implementirali. Njihovi prvi uzorci ostali su eksperimentalni, ali drugi mikro krugovi, čak ni oni nisu razvijeni, krenuli su u masovnu proizvodnju. Za razliku od Kilbyja i Noycea, koji su bili daleko od proizvodnje, vlasnik fabrike Yu.Osokin oslanjao se na industrijski razvijene poluprovodničke RZPP tehnologije, a potrošačima prvih vozila je garantovao u vidu pokretača razvoja NIIRE i obližnjeg VEF-ovog postrojenja, koja je pomogla u ovom poslu. Iz tih razloga, prva verzija njegovog vozila je odmah ušla u eksperimentalnu proizvodnju, koja je glatko prešla u masovnu proizvodnju, koja je kontinuirano nastavljena više od 30 godina. Tako, pošto je počeo da razvija TS kasnije od Kilbija i Nojsa, Ju. Osokin (ne znajući za ovo takmičenje) brzo ih je sustigao. Štaviše, radovi Yu. Osokina nisu ni na koji način povezani s radovima Amerikanaca, dokaz za to je apsolutna različitost njegovog vozila i rješenja implementiranih u njemu iz mikrokola Kilby i Noyce. Texas Instruments (ne Kilbyjev izum), Fairchild i RZPP započeli su proizvodnju svojih IC-a gotovo istovremeno, 1962. godine. Ovo daje puno pravo da se Yu. Osokin smatra jednim od pronalazača integrisanog kola uporedo sa R. Noyceom i više od J. Kilbyja, a bilo bi pošteno podijeliti dio Nobelove nagrade za J. Kilbyja sa Yu. Osokin. Što se tiče pronalaska prvog GIS-a sa integracijom na dva nivoa (i eventualno GIS-a općenito), ovdje je prioritet A. Pelipenko iz NIIRE-a je apsolutno neosporan.

Nažalost, nije bilo moguće pronaći uzorke vozila i uređaja na njima, neophodnih za muzeje. Autor bi bio veoma zahvalan za takve uzorke ili njihove fotografije.

Imenujte prvi računarski uređaj. Abakus Kalkulator Mašina za sabiranje Ruski abakus Koju je ideju izneo u sredini

Engleski matematičar Čarls Bebidž iz 19. veka?

Ideja za stvaranje programski upravljane računske mašine sa aritmetičkim uređajem, upravljačkim uređajem, kao i uređajem za unos i štampanje

Ideja za kreiranje mobilnog telefona

Ideja o stvaranju kompjuterski kontrolisanih robota

Koje godine i gdje je nastao prvi kompjuter baziran na vakuumskim cijevima?

1945, SAD

1944, Engleska

1946, Francuska

Na osnovu čega su stvoreni računari treće generacije?

Integrisana kola

poluprovodnici

vakuumske cijevi

integrisana kola ultra velikih razmera

Kako se zvao prvi personalni računar?

Imenujte centralni uređaj računara.

CPU

Sistemska jedinica

pogonska jedinica

Matična ploča

Procesor obrađuje predstavljene informacije:

U decimalnom brojevnom sistemu

Na engleskom

Na ruskom

Na mašinskom jeziku (u binarnom kodu)

Za unos numeričkih i tekstualnih informacija koristite

Tastatura

Skener se koristi za...

Za unos slika i tekstualnih dokumenata u računar

Za crtanje po njemu posebnom olovkom

Pomeranje kursora na ekranu monitora

Dobivanje holografskih slika

10. Koju vrstu štampača je prikladno koristiti za štampanje finansijskih dokumenata?

Matrični štampač

Jet štampač

Laserski štampač

Koju vrstu štampača je prikladno koristiti za štampanje sažetaka?

Matrični štampač

Jet štampač

Laserski štampač

Koji tip štampača je pogodan za štampanje fotografija?

Matrični štampač

Jet štampač

Laserski štampač

Nepoštovanje sanitarno-higijenskih zahtjeva računara može štetno uticati na zdravlje ljudi...

Monitor katodne cijevi

LCD monitor

Plazma paneli

Kada isključite računar, sve informacije se brišu sa...

Ram memorija

Tvrdi disk

laserski disk

U kom računarskom uređaju se pohranjuju podaci?

Eksterna memorija;

CPU;

Optičke staze su tanje i gušće postavljene na...

Digitalni video disk (DVD disk)

Kompakt disk (CD-disk)

Ulazni uređaji uključuju...

Izlazni uređaji uključuju...

Tastatura, miš, džojstik, svjetlosna olovka, skener, digitalna kamera, mikrofon

Zvučnici, monitor, štampač, slušalice

Tvrdi disk, procesor, memorijski moduli, matična ploča, disketa

Program se zove...

Računarski program može kontrolisati rad računara ako je...

U RAM-u

Na disketi

Na hard disku

Na CD-u

Podaci su...

Niz komandi koje računar izvršava tokom obrade podataka

Informacije predstavljene u digitalnom obliku i obrađene na računaru

Podaci koji imaju ime i pohranjeni su u dugotrajnoj memoriji

Fajl je...

Tekst štampan na računaru

Informacije predstavljene u digitalnom obliku i obrađene na računaru

Program ili podaci koji imaju ime i pohranjeni su u dugotrajnoj memoriji

Prilikom brzog formatiranja diskete...

Diskovni direktorij se briše

Svi podaci se brišu

Defragmentacija diska je u toku

Provjerava se površina diska

Prilikom potpunog formatiranja diskete...

svi podaci se brišu

vrši se potpuno skeniranje diska

Direktorij diska se čisti

disk postaje sistem

U hijerarhijskom sistemu datoteka na više nivoa...

Fajlovi se čuvaju u sistemu koji je sistem ugniježđenih foldera

Datoteke se pohranjuju u sistem koji je linearni niz

Istorija razvoja kompjuterske tehnologije:

1. Imenujte prvi računarski uređaj.
1) Abakus
2) Kalkulator
3) Aritmometar
4) Ruski abakus

2. Koju je ideju iznio engleski matematičar Charles Babbage sredinom 19. stoljeća?
1) Ideja za stvaranje programski upravljane računske mašine sa aritmetičkim uređajem, upravljačkim uređajem, kao i uređajem za unos i štampanje
2) Ideja za stvaranje mobilnog telefona
3) Ideja o stvaranju kompjuterski kontrolisanih robota
3. Imenujte prvog kompjuterskog programera.
1) Ada Lovelace
2) Sergej Lebedev
3) Bill Gates
4) Sofija Kovalevskaja

4. Koje godine i gdje je nastao prvi kompjuter baziran na vakuumskim cijevima?
1) 1945, SAD
2) 1950, SSSR
3) 1944, Engleska
4) 1946, Francuska

5. Na osnovu čega su stvoreni računari treće generacije?
1) Integrisana kola
2) poluprovodnici
3) vakuumske cijevi
4) integrisana kola ultra velikih razmera

6. Kako se zvao prvi personalni računar?
1) Apple II
2) IBM PC
3) Dell
4) Corvette
Struktura računara................................15
1. Imenujte centralni uređaj računara.
1) Procesor
2) Sistemska jedinica
3) Napajanje
4) Matična ploča
2. Kako se fizičke informacije snimaju i prenose na kompjuter?
1) brojevi;
2) korišćenje programa;
3) predstavljen je u obliku električnih signala.

3. Procesor obrađuje predstavljene informacije:
1) U decimalnom brojevnom sistemu
2) Na engleskom
3) Na ruskom
4) Na mašinskom jeziku (u binarnom kodu)
4. Za unos numeričkih i tekstualnih informacija koristite
1) Tastatura
2) Miš
3) Trackball
4) Drška
5. Najvažnija karakteristika uređaja za unos koordinata je rezolucija, koja je obično 500 dpi (tačka po inču (1 inč = 2,54 cm)), što znači...
1) Kada pomerite miša za jedan inč, pokazivač miša se pomera za 500 tačaka
2) Prilikom pomeranja miša za 500 tačaka, pokazivač miša se pomera za jedan inč
6. Skener se koristi za...
1) Za unos slika i tekstualnih dokumenata u računar
2) Da crtate po njemu posebnom olovkom
3) Pomeranje kursora na ekranu monitora
4) Dobivanje holografskih slika
Izlazni uređaji................................21
1. Koju vrstu štampača je prikladno koristiti za štampanje finansijskih dokumenata?
1) Matrični štampač
2) Inkjet štampač
3) Laserski štampač
2. Koju vrstu štampača je prikladno koristiti za štampanje sažetaka?
1) Matrični štampač
2) Inkjet štampač
3) Laserski štampač

1. Koji tip štampača je pogodan za štampanje fotografija?
1) Matrični štampač
2) Inkjet štampač
3) Laserski štampač
2. Nepoštivanje sanitarno-higijenskih zahtjeva kompjutera može štetno uticati na zdravlje ljudi...
1) Monitor katodne cijevi
2) Monitor sa tečnim kristalima
4) Plazma paneli
3. Uređaj koji omogućava snimanje i čitanje informacija zove se...
1) Disk ili uređaj za skladištenje

4. Kada isključite računar, sve informacije se brišu sa...
4) RAM
5) Hard disk
6) Laserski disk
7) Diskete
13. U kom računarskom uređaju se čuvaju informacije?
1) Eksterna memorija;
2) monitor;
3) procesor;
2. Optičke staze su tanje i gušće postavljene na...
1) Digitalni video disk (DVD disk)
2) Kompakt disk (CD - disk)
3) Floppy disk
3. Na kojem disku su pohranjene informacije na koncentričnim stazama na kojima se izmjenjuju magnetizirana i nemagnetizirana područja?
1) Na disketi
2) Na CD-u
3) Na DVD-u

4. Ulazni uređaji uključuju...

1) Tvrdi disk, procesor, memorijski moduli, matična ploča, disketa
5. Izlazni uređaji uključuju...
1) Tastatura, miš, džojstik, svjetlosna olovka, skener, digitalna kamera, mikrofon
2) Zvučnici, monitor, štampač, slušalice
3) Hard disk, procesor, memorijski moduli, matična ploča, disketa
6. Program se zove...

7. Računarski program može kontrolisati rad računara ako se nalazi...
1) U RAM-u
2) Na disketi
3) Na čvrstom disku
4) Na CD-u
8. Podaci su...
1) Niz komandi koje računar izvršava tokom obrade podataka
2) Informacije predstavljene u digitalnom obliku i obrađene na računaru
3) Podaci koji imaju ime i pohranjeni su u dugoročnoj memoriji
9. Fajl je...
1) Tekst odštampan na računaru
2) Informacije predstavljene u digitalnom obliku i obrađene na računaru
3) Program ili podaci koji imaju ime i pohranjeni su u dugoročnoj memoriji

10. Prilikom brzog formatiranja diskete...
1) Direktorij diska se čisti
2) Svi podaci se brišu
3) Disk se defragmentira
4) Provjera se vrši prema

1. Kada i ko je izumio mašine za brojanje i probijanje? Koji su problemi riješeni na njima?

2. Šta je elektromehanički relej? Kada su nastali relejni računari? Koliko su bili brzi?
3. Gdje i kada je napravljen prvi kompjuter? kako se to zvalo?
4. Koja je bila uloga Džona fon Nojmana u stvaranju kompjutera?
5. Ko je bio dizajner prvih domaćih računara?
6. Na kojoj elementarnoj bazi su stvorene mašine prve generacije? Koje su bile njihove glavne karakteristike?
7. Na kojoj bazi elemenata su stvorene mašine druge generacije? Koje su njihove prednosti u odnosu na prvu generaciju računara?
8. Šta je integrirano kolo? Kada su stvoreni prvi računari sa integrisanim kolom? Kako su se zvali?
9. Koja su se nova područja primjene računara pojavila pojavom mašina treće generacije?